Planck-Forscher Grill: „Wir sind alle ganz aufgeregt“
Prof. Stephan Grill über „BioAI Dresden“ als Schlüssel zu den tieferen Geheimnisse des Lebens, die Chancen für neue Krebstherapien und Neubaupläne in Dresden-Johannstadt.
Für über 40 Millionen Euro entsteht derzeit im Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG) in Dresden ein neuer Forschungsbereich „Biomedizinische Künstliche Intelligenz – BioAI“. In die Finanzierung teilen sich die Boehringer-Ingelheim-Stiftung, der Freistaat Sachsen, die Max-Planck-Gesellschaft und die TU Dresden hinein. Oiger-Reporter Heiko Weckbrodt hat CBG-Direktor Stephan Grill ausgefragt, was er sich von Künstlicher Intelligenz erhofft, wie das Team die Physik des Lebens entschlüsseln will – und wozu all dies nütze ist.
Sie und ihre Kollegen wollen mit Künstlicher Intelligenz die Physik des Lebens durchleuchten. Dafür bekommen Sie viel Geld und zehn Jahre Zeit. Das klingt zwar faszinierend, aber wozu brauchen wir das eigentlich?
Stephan Grill: Wir sind überzeugt, dass unser Ansatz die Tür zu ganz neuen Therapien gegen Krebs und neurodegenerative Krankheiten öffnen kann. Wenn wir erst mal genau verstanden haben, wie genau biologische Strukturen vom einzelnen Molekül bis hinauf zum komplexen Organismus entstehen und funktionieren, was dabei schiefgehen kann, können Ärzte künftig Patienten viel besser und individueller behandeln.
Aber warum brauchen Sie dafür Künstliche Intelligenz? Was kann eine KI an uns Lebewesen besser erkennen als wir selbst?
Stephan Grill: Wenn wir verstehen wollen, wie sich Leben von der kleinsten Zellstruktur bis zu Gewebe und weiter zu einem funktionierenden Lebewesen entwickelt, wollen und müssen wir ganz viele Experimentaldaten, Mikroskopaufnahmen und dergleichen auswerten. Noch vor fünf Jahren hätte ich darauf gewettet, dass dabei die Motorik gewinnt, also dass dies vor allem durch Fortschritte in der Robotik geschafft werden kann. Tatsächlich aber hat sich die Künstliche Intelligenz schneller entwickelt: ChatGPT und andere Chat-Bots können viele intellektuelle Aufgaben lösen, für die man Kernfähigkeiten des Menschen braucht. Die KIs können inzwischen Rückschlüsse ziehen, logische Verbindungen herstellen und Dinge auf eine Weise „durchdenken“, dass sich ganz neue Möglichkeiten ergeben, große Datenmengen zu analysieren. Wir sind alle ganz aufgeregt: Wir erleben gerade in den Lebenswissenschaften eine KI-Revolution und wir sind vorne mit dabei.
Wie wollen sie das anstellen? Programmieren Sie eine eigene Bio-KI in Dresden? Oder geben Sie einfach nur ChatGPT die Aufgabe: Hier sind die Daten, mach mal – du hast zehn Jahre Zeit!?
Stephan Grill: Wie genau wir das lösen, soll der neue BioAI-Direktor entscheiden, der noch zu finden und zu berufen ist. Wahrscheinlich werden wir Kapazitäten in spezialisierten KI-Rechenzentren anmieten, zum Beispiel hier in Dresden von der TU Dresden oder bei der Max-Planck-Gesellschaft. Und wir werden eng mit unserem Partner in Wien kooperieren, dem Aithyra-Institut für Künstliche Intelligenz von Professor Michael Bronstein.
„Wir wollen eigene KI-Algorithmen für die Lebenswissenschaften schreiben, die es bisher nirgendwo gibt“
Außerdem möchten wir Roboter entwickeln, die der KI die Experimentaldaten bereitstellen. Dafür werden einige Investitionen nötig sein. Und wir wollen eigene KI-Algorithmen für die Lebenswissenschaften schreiben, die es bisher nirgendwo gibt. Dabei haben wir ein KI-Basismodell vor Augen, die die Gesetze der Physik und Chemie verinnerlicht hat und versteht und dadurch biologische Prozesse auf neue Weise analysieren kann. Mit solchen Innovationen kann Dresden eigene Akzente setzen, auch international.
Sie haben einen neuen Direktor erwähnt: Wieviele zusätzliche Forscher wird BioAI in Dresden binden?
Stephan Grill: Im Moment haben wir hier am Institut 24 Gruppen mit sechs Direktoren. Durch BioAI wächst das Institut um einen Direktor mit einer eigenen Forschungsgruppe und einer Nachwuchs-Forschergruppe, also auf sieben Direktoren und 26 Gruppen. Wieviele Wissenschaftler genau in den neuen Gruppen arbeiten werden, steht noch nicht fest. Doch ich würde mal mit etwa 25 rechnen.
Genauer untersuchen, wie biologische Funktionen entstehen
Zwei Dutzend Leute werden Sie hier vielleicht noch irgendwo unterbringen. Aber wie man hört, hat die TU Dresden für das Exzellenzzentrum „Physik des Lebens“, kurz „PoL“, an dem Sie maßgeblich beteiligt sind, gerade einen Förderantrag für eine zweite Phase gestellt.
Stephan Grill: Ja, wir möchten mit Physics of Life nicht nur weitermachen, sondern den Forschungen auch neue Akzente geben. Wir wollen neben der Entstehung biologischer Strukturen künftig auch genauer untersuchen, wie biologische Funktionen entstehen. In der Technik ist das noch recht naheliegend: Wenn wir wollen, dass der Motor in einem Auto möglichst bei allen Geschwindigkeiten in einem optimalen Drehzahlbereich bleibt, bauen wir aus Zahnrädern und anderen Teilen ein Getriebe. In der Biologie ist das weit weniger klar. Ein Beispiel ist die mitotische Spindel: eine Struktur in unseren Zellen, die während der Zellteilung dafür sorgt, dass sich die duplizierten Chromosomen aus der Ursprungszelle richtig im Verhältnis 50 zu 50 auf die beiden Tochterzellen verteilen. Das ist so ein Beispiel, bei dem man klar sagen kann: Wenn da etwas falsch läuft, entsteht Krebs. Daher wäre es so wichtig, endlich zu verstehen, die solche biologischen Funktionen eigentlich entstehen.
Wenn dieser Antrag durchkommt, wird der „Physik des Lebens“-Verbund sicher weiter wachsen. Wenn man noch das BioAI-Projekt dazu rechnet, dürfte es hier auf dem Johannstädter Campus doch langsam eng werden, oder?!
Stephan Grill: Derzeit ist PoL noch über die Stadt auf mehrere Institute verteilt. Das war als Einstiegslösung auch richtig so. Aber wir wollen diese Gruppen endlich zusammenziehen. Dafür sollen wir einen PoL-Neubau in Dresden-Johannstadt bekommen. Der Komplex soll Platz für 15 Forschungsgruppen und rund 300 Mitarbeiter bieten.
Kurzbiografie
Stephan W. Grill wurde 1974 in Heidelberg geboren. Er studierte Physik an der Universität Heidelberg. Er promovierte in Heidelberg und München, forschte dann unter anderem als Post-Doc am Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG) in Dresden und dann an der University of Berkeley. 2006 wurde Grill Nachwuchsgruppenleiter am MPI-CBG und am Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme in Dresden. 2013 bis 2019 war er Professor für Biophysik an der TU Dresden. Dort war er 2019 bis 2021 auch Gründungssprecher des Exzellenzzentrums „Physik des Lebens“ (PoL). Seit Oktober 2018 ist Grill CBG-Direktor.
Autor: Heiko Weckbrodt
Quellen: Interview Grill, Max-Planck-Gesellschaft, Oiger-Archiv
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