Doch wie funktioniert das? Julia Bidder, Chefredakteurin der Mitgliederzeitschrift "mobil", sprach dazu in Berlin mit Dr. Mir-Farzin Mashreghi vom DRFZ und Dr. Vikram Sunkara vom Zuse-Institut Berlin (ZIB).
Dr. Mashreghi, Sie haben Biochemie studiert. Wie sind Sie zur Rheumatologie und zum Deutschen Rheuma-Forschungszentrum gekommen?
Dr. Mashreghi: Das ist eine lange Geschichte. Ich habe mich schon zu Schulzeiten für Immunologie interessiert. Dazu gibt es aber keinen eigenen Studiengang, sondern man musste Medizin oder Biochemie studieren. Im Rahmen von Praktika besuchte ich verschiedene Einrichtungen, die sich mit der Immunologie beschäftigen. Eins davon ist das Deutsche Rheuma-Forschungszentrum (DRFZ).
Warum fasziniert das Immunsystem Sie so sehr?
Dr. Mashreghi: Ich wollte schon immer wissen, warum meine Großmutter unter Arthritis litt, und wie man ihr vielleicht helfen könnte. Ich war in der Bibliothek und habe dazu recherchiert – und war sofort total fasziniert vom Immunsystem. Mittlerweile arbeiten Sie im Bereich künstliche Intelligenz.
Wie kam es denn dazu?
Dr. Mashreghi: Meine Arbeitsgruppe arbeitet eng mit der Charité zusammen. Prof. Tilmann Kallinich, der Sektionsleiter der dortigen Kinderrheumatologie und Autoimmunologie, berichtete uns von Herausforderungen bei der Diagnosestellung bei Kindern mit Entzündungen unklaren Ursprungs.
Die molekularen Mechanismen, die hinter den Symptomen stecken, sind noch nicht ausreichend aufgeklärt, was eine Therapieentscheidung schwierig machen kann. So ist beispielsweise unbekannt, wie oft eine erbliche Veranlagung für die entzündliche Erkrankung vorliegt. Für mich war das ein gutes Einsatzgebiet für die sogenannte Single-Cell-Analyse. Dabei lesen wir in den einzelnen Zellen wie in einem Buch und entziffern, welche Gene aktiv sind, welche Stoffwechselmuster sichtbar werden und welchen Signalen diese Zellen während der Entzündung ausgesetzt waren. Dabei entstehen riesige Datenmengen in sehr kurzer Zeit, mit denen wir Menschen hoffnungslos überfordert sind.
Dr. Sunkara, Sie leiten seit 2023 die sogenannte Liaison-Gruppe im Programmbereich Systemrheumatologie. Wie sind Sie dorthin gekommen?
Dr. Sunkara: Ich habe Mathematik in Australien studiert und mich dann auf rechnergestützte Mathematik spezialisiert. Nach Forschungsaufenthalten am Karlsruher Institut für Technologie und an der Universität Adelaide wollte ich vermehrt im Bereich angewandter Mathematik forschen. Das brachte mich zu einem Forschungsprojekt für Arthrose nach Berlin. In dieser Zeit begannen Dr. Mashreghi und ich erste Kooperationen. Eines Tages rief er bei mir im Institut an, wo ich seit 2021 die Forschungsgruppe Explainable AI for Biology leite, und fragte, ob ich jemanden kenne, der ihm helfen könne, seine umfangreichen Daten zu analysieren und zu verstehen. Dieser jemand war dann ich.
Was ist ihre Aufgabe?
Dr. Sunkara: Mein Job war zunächst das sogenannte experimentelle Design, also der Teil, in dem man zuerst klärt, in welcher Reichweite die zu erwartenden Daten sein werden. Ohne ein sauberes Design sind Ergebnisse schnell unbrauchbar oder irreführend. Vielleicht kann ein Vergleich helfen, das zu verstehen: Wenn man Bakterien anschauen möchte, braucht man ein Mikroskop mit einer bestimmten Auflösung. Genauso entwerfen wir für dieses Projekt eine spezielle KI, um die Krankheitsmechanismen zu entschlüsseln.
Wie funktioniert das sogenannte maschinelle Lernen?
Dr. Sunkara: Zunächst trainieren wir die künstliche Intelligenz mit Daten von Patientinnen und Patienten, von denen wir die Diagnose gesichert kennen. Wir geben also Daten und die Diagnose ein. Dann überprüfen wir den Erfolg, indem wir Daten eingeben, und das Programm soll selbst die Diagnose stellen. Können die Programme die Daten ausreichend genau interpretieren und Muster und Parallelen zwischen einzelnen Erkrankungen erkennen? Das soll dazu beitragen, verschiedene Subtypen von Erkrankungen zu diagnostizieren, bei denen die Symptome gleich sind, aber auf unterschiedlichen molekularen Pfaden beruhen – und unterschiedliche Therapien benötigen.
Wie weit ist diese Technologie denn schon entwickelt?
Dr. Mashreghi: Wir sind noch im präklinischen Bereich. Aber künftig wird es möglich sein, eine Blutprobe abzugeben und eine computergestützte Analyse zu erhalten, welche Krankheiten auftreten können. Wir tragen dazu bei, dass diese Vision irgendwann Wirklichkeit wird.
Gibt es etwas, was Sie in der Forschung besonders fasziniert?
Dr. Sunkara: Für mich ist es das Immunsystem – wenn ich verstehe, wie die Dinge funktionieren, habe ich einen dieser Aha-Momente.
Dr. Mashreghi: Ich brenne für immer wieder neue immunologische Fragen, etwa: Was sind die Mechanismen, die schützenden Immunantworten zugrunde liegen? Wie unterscheiden sich diese von Mechanismen, die zu Autoimmunität führen und chronische Entzündungen befeuern? Künstliche Intelligenz eröffnet mir bei der Beantwortung dieser Fragen und anderer immunologischer Rätsel ganz neue Möglichkeiten.
Haben Sie auch noch außerhalb der Forschung Hobbys?
Dr. Mashreghi: Mein Hobby sind meine drei Kinder.
Dr. Sunkara: Ich bin frischgebackener Vater und nehme jetzt Elternzeit.
Zu den Personen:
Dr. Mir-Farzin Mashreghi ist stellvertretender wissenschaftlicher Direktor des Deutschen Rheuma-Forschungszentrums Berlin (DRFZ), ein Leibniz-Institut. Er leitet den Programmbereich 3 Systemrheumatologie sowie die Arbeitsgruppe Therapeutische Genregulation.
Dr. Vikram Sunkara ist Leiter der Arbeitsgruppe Erklärbare KI für Biologie am Zuse-Institut Berlin (ZIB) und Leiter der Arbeitsgruppe Erklärbare KI für Entzündungen am DRFZ.
Dieser Text erschien zuerst in der Mitgliederzeitschrift "mobil", Ausgabe 4-2025. Sechs Mal im Jahr erhalten Mitglieder der Deutschen Rheuma-Liga die Zeitschrift direkt nach Hause (jetzt Mitglied werden).