KI-generierte digitale Menschen und Organe beschleunigen klinische Studien und treiben die medizinische Forschung und Behandlung voran.
Was sind Digitale Zwillinge?
Ein computergeneriertes Herz schlägt wie ein echtes, hat aber kein Blut und keinen Körper. Dieses “digitale Zwillingsherz” testet kardiovaskuläre Geräte wie Stents und Prothesenklappen. Adsilico erstellt mithilfe von KI und großen Datensätzen mehrere Herzmodelle.
Diese Modelle berücksichtigen Alter, Gewicht, Geschlecht, Blutdruck und ethnische Zugehörigkeit. Digitale Zwillinge schließen die Lücken in klinischen Studien, die solche Unterschiede oft übersehen. Hersteller können dadurch integrativere Tests durchführen. „Unser Ansatz erfasst die Vielfalt der Patientenanatomien und Reaktionen“, sagt Adsilico-CEO Sheena Macpherson. Diese Vielfalt sorgt für sicherere Geräte.
2018 zeigte eine globale Untersuchung, dass 83.000 Todesfälle und 1,7 Millionen Verletzungen mit Medizinprodukten zusammenhingen. Macpherson glaubt, dass KI-gestützte digitale Zwillinge diese Zahlen reduzieren können. „Gründlichere Tests sind erforderlich, aber klinische Studien sind teuer“, sagt sie. Virtuelle Tests senken Kosten und erweitern den Testumfang. „Ein virtuelles Herz kann unter verschiedenen Blutdruckbedingungen getestet werden“, erklärt sie.
Digitale Zwillinge ermöglichen Tests an unterrepräsentierten Gruppen wie Frauen und marginalisierten Gemeinschaften. Adsilico’s KI-Modelle verwenden Herz-Kreislauf-Daten sowie MRT- und CT-Scans. Die detaillierten Daten helfen, digitale Modelle zu erstellen, die die Geräte-Interaktion mit verschiedenen Anatomien simulieren.
Die Tests umfassen das Einsetzen eines virtuellen Geräts in ein digitales Zwillingsherz in einer KI-Simulation. Tausende Simulationen laufen schneller als Tests mit menschlichen oder tierischen Probanden. Dies beschleunigt die Tests und erweitert den Analyseumfang.
Kosten senken und Erfolg steigern
Arzneimittelhersteller nutzen digitale Zwillinge. Sanofi, ein führendes Pharmaunternehmen, will die Testdauer um 20 % verkürzen und die Erfolgsquote steigern. Sanofi verwendet biologische Daten realer Menschen, um KI-simulierte Patienten zu erstellen. Virtuelle Patienten erhöhen die Vielfalt der Studienpopulation und verbessern die Relevanz der Studienergebnisse.
Sanofis KI-Modelle simulieren Arzneimitteleigenschaften und sagen voraus, wie Medikamente mit der menschlichen Biologie interagieren. Die Technologie ahmt den realen Studienprozess nach und liefert frühe Einblicke in die Medikamentenleistung. „Mit einer Fehlerquote von 90 % für neue Medikamente könnte eine Erfolgssteigerung von 10 % 100 Millionen Dollar einsparen“, sagt Matt Truppo, Leiter der Forschungsplattformen bei Sanofi. Truppo betont, dass KI-gestützte digitale Zwillinge bei der Bekämpfung komplexer Krankheiten entscheidend sein könnten.
Digitale Zwillinge haben jedoch Grenzen. Charlie Paterson von PA Consulting erklärt, dass KI-Modelle nur so gut sind wie ihre Trainingsdaten. Viele Datensätze sind veraltet oder mangelhaft repräsentiert, was Verzerrungen in den Simulationen verursachen kann. Um dies zu beheben, nutzt Sanofi externe Quellen wie Gesundheitsakten und Biobanken, um Lücken in internen Datensätzen zu schließen.
Trotz dieser Herausforderungen hofft Macpherson von Adsilico, dass KI-Digitalzwillinge eines Tages Tierversuche überflüssig machen. „Ein virtuelles menschliches Herz ist realistischer als die Herzen von Hunden, Kühen oder Schweinen“, sagt sie. Dieser Wandel könnte zu sichererer und ethischerer medizinischer Forschung führen. Mit KI und digitalen Zwillingen wird die Zukunft der Medikamentenentwicklung schneller, sicherer und integrativer.
