KI und Kreativität: Wenn KI nicht nur Firmennetze angreift, sondern Phagen-Genome entwirft

Die Diskussion über Künstliche Intelligenz bekommt gerade eine neue Dimension. Während KI-Systeme inzwischen Computer bedienen, programmieren und sich in komplexen digitalen Umgebungen so selbstständig bewegen können, dass sie in Firmennetze einbrechen und Daten stehlen und dabei auch der vermeintlichen Kontrolle entschlüpfen können, stellt sich zunehmend die Frage, was passiert, wenn dieselben Prinzipien auf die Biologie übertragen werden. Was also könnte eine KI, die biologische Systeme entwerfen kann, künftig mit synthetischen Viren anfangen?

Künstlicher Bakteriophage

Eine aktuelle Studie von Forschern des Arc Institute und der Stanford University liefert darauf zumindest eine erste konkrete Antwort: Sie haben mit Hilfe sogenannter Genom-Sprachmodelle vollständige Genome von Bakteriophagen entworfen, diese synthetisch hergestellt und anschließend im Labor getestet. Die Arbeit wurde jetzt in Science veröffentlicht.

Bakteriophagen sind Viren, die Bakterien infizieren. Medizinisch gelten sie als mögliche Alternative oder Ergänzung zu Antibiotika, insbesondere angesichts zunehmender Resistenzen. Die Stanford-Forscher nutzten einen gut charakterisierten Phagen namens PhiX174 als Ausgangspunkt. Ihre KI-Modelle sollten daraus Genomsequenzen mit bestimmten Eigenschaften und Wirtsspezifitäten generieren.

Von mehreren Tausend Entwürfen wurden rund 300 für die experimentelle Prüfung ausgewählt, 16 erwiesen sich schließlich als funktionsfähig. Die synthetischen Phagen unterschieden sich dabei genetisch und strukturell deutlich voneinander. Ein Cocktail aus den erzeugten Phagen konnte im Experiment zudem E. coli-Bakterien bekämpfen, gegen die der natürliche PhiX174-Phage nicht mehr wirksam war.

Positiv gestimmte Beobachter bewerten das als eigentlichen Fortschritt: Die KI liefert hier nicht lediglich einzelne DNA-Sequenzen oder Proteine. Sie kann einen Entwurf auf der Ebene eines kompletten bakterio-viralen Genoms erzeugen, der anschließend biologisch funktioniert.

Von der Phagentherapie zum generativen Genom-Design

Die Autoren sehen darin vor allem eine neue Möglichkeit, Phagen schneller an bestimmte bakterielle Erreger anzupassen. Anstatt sich ausschließlich auf solche Phagen zu stützen, die in der Natur gefunden werden, könnte man künftig gezielt neue Varianten entwerfen und experimentell testen.

Gerade für die Phagentherapie könnte das interessant sein. Da Bakterien  auch gegen Phagen Resistenzen entwickeln, könnte ein KI-gestützter Designprozess theoretisch helfen, schneller neue Phagen oder Phagencocktails zu entwickeln, die solche Resistenzmechanismen überwinden.

Die aktuelle Arbeit ist allerdings noch weit von einer solchen Anwendung am Patienten entfernt. Von den zahlreichen computergenerierten Entwürfen funktionierte nur ein kleiner Teil. Außerdem ging es um einen vergleichsweise kleinen und gut verstandenen Bakteriophagen – nicht um komplexere Viren, die Menschen infizieren können.

Die Studie zeigt also zunächst eine Machbarkeit, nicht dass KI bereits beliebige Viren konstruieren kann.

„Dann kann niemand mehr sagen, so ein Vorhaben sei zu komplex.“

Das war bereits beim Preprint der Studie deutlich geworden, das Fachkreise vor rund einem Jahr beschäftigte. Der KI- und Informatikforscher Aldo Faisal von der Universität Bayreuth, der auch Mitglied des Deutschen Ethikrates ist, hatte die mögliche Bedeutung der Arbeit damals gegenüber dem Deutschen Ärzteblatt hervorgehoben: „Dann kann niemand mehr sagen, so ein Vorhaben sei zu komplex oder zu weit weg. Das ist Open Source. Viele Forscher könnten das nachmachen, wenn sie wollten.“

Auch beim Deutschen Ärzteblatt sieht man diese Entwicklung deshalb nicht allein unter dem Gesichtspunkt wissenschaftlicher Möglichkeiten. Schon die Diskussion über das Preprint hatte die Frage aufgeworfen, ob die bestehenden Sicherheitsvorkehrungen mit der Geschwindigkeit der technologischen Entwicklung Schritt halten.

In einem begleitenden Science-Kommentar warnen die Biosicherheitsexperten Thomas Inglesby und Moritz Hanke vom Johns Hopkins Center for Health Security, dass die Möglichkeit, Virusgenome mit generativer KI zu entwerfen, nun grundsätzlich vorhanden sei. Gleichzeitig fehlten noch ausreichende internationale Rahmenbedingungen für den sicheren Umgang damit.

Was passiert, wenn die Modelle leistungsfähiger werden?

Die entscheidende Frage liegt damit weniger bei den heute erzeugten Phagen als bei der Entwicklung der Technologie. Die Modelle werden besser, die verfügbaren biologischen Daten werden immer umfangreicher und die Kosten für DNA-Synthese sinken.

Die Stanford-Forscher haben in ihrer Studie zwar bewusst Sequenzen von Viren ausgeschlossen, die Menschen infizieren können. Das reduziert das Risiko des konkreten Experiments erheblich. Die grundsätzliche technische Entwicklung lässt sich damit aber nicht stoppen. Hinzu kommt ein Problem, das bei klassischer Software bereits bekannt ist: Ein digitaler Entwurf kann relativ einfach verbreitet werden. Für seine biologische Umsetzung braucht es dagegen weiterhin DNA-Synthese, Laborinfrastruktur und entsprechendes Know-how. Genau dort liegen heute noch wichtige Hürden.

Deshalb richtet sich ein Teil der Biosicherheitsdebatte auch auf die Unternehmen, die DNA synthetisieren. Eine mögliche Schutzvorkehrung besteht darin, Bestellungen auf problematische Sequenzen zu überprüfen. Doch auch dieses System muss mit der Entwicklung Schritt halten, wenn KI zunehmend Varianten erzeugen kann, die nicht mehr einfach anhand bekannter Krankheitserreger erkannt werden.

Deutschland diskutiert bereits über KIxBio

Die Frage ist inzwischen auch in Deutschland auf der politischen Agenda. Das Büro für Technikfolgen-Abschätzung (TAB) beim Deutschen Bundestag hat sich in einem eigenen Projekt mit den Risiken der Verbindung von Biotechnologie und KI beschäftigt. Am 8. Juli 2026 wurden die Ergebnisse im Forschungsausschuss diskutiert. Im Mittelpunkt stand ausdrücklich die Frage, ob KIxBio die Entwicklung neuartiger Biowaffen erleichtern könnte – und wie sich Risiken begrenzen lassen, ohne die wissenschaftlichen Chancen abzuwürgen.

Wer dieser Expertenanhörung unter Beteiligung von Forschern aus der Bundeswehr gelauscht hatte, konnte jedoch ob der vielen vagen Aussagen und Konjunktive auch etwas ins Grübelen geraten. Denn eigentlich lautete die Quintessenz schon vor wenigen Wochen, dass es dem bekannten Wettlauf von Hase und Igel gleiche, was derzeit im Bereich der KI passiere, man hinke also mit Gegenmaßnahmen oder Regelungen immer hinterher und könne auch nicht jede Entwicklung vorhersehen. Wie „bestens vorbereitet“ klang das nicht.

Der Ansatz der TAB-Experten blieb wohl auch notgedrungen pragmatisch: Nicht die Technologie als solche solle verhindert werden. Vielmehr geht es um mehrere Sicherheitsebenen – von der Kontrolle synthetischer DNA über den Zugang zu leistungsfähigen Biodesign-Modellen bis hin zu Sicherheitsstandards in den Laboren.

Doch auf „Bösewichte“ außerhalb der nationalen oder auch internationalen Regelungsmechanismen oder der Lieferkettenverfolgung von Hightech-Gerätschaften und dem Bestellverhalten von Forschungsinstituten mögen diese Gesprächskreise zunehmend lächerlich wirken, wenn die Möglichkeiten von Do-it-yourself endgültig die Bio-Waffen-Arena erreicht haben werden.

Der Phage ist erst der Anfang

Die aktuelle Arbeit hat jedenfalls eine Bedeutung, die über die Phagentherapie hinausgeht. Sie zeigt, dass generative KI einen weiteren Schritt in Richtung Design statt Entdeckung in der Biologie ermöglicht.

Bisher suchten Forscher in der Natur nach geeigneten Phagen, Proteinen oder anderen biologischen Strukturen und optimierten diese anschließend. Künftig könnte der Computer zunehmend selbst Vorschläge für biologische Systeme machen, die anschließend experimentell geprüft werden.

Das eröffnet erhebliche Chancen für Medizin und Biotechnologie – etwa bei resistenten Bakterien. Gleichzeitig verschiebt sich damit die Biosicherheitsfrage: Nicht mehr nur die Frage, was ein Mensch im Labor herstellen kann, wird relevant, sondern auch, was ein leistungsfähiges KI-System entwerfen kann.

Die 16 funktionierenden Phagen aus Stanford sind deshalb noch keine neue Generation von KI-Biowaffen. Sie sind aber ein deutliches Signal dafür, dass die Grenze zwischen künstlicher Intelligenz und synthetischer Biologie gerade sehr viel durchlässiger wird. Und anders als bei einem Computerprogramm endet der Weg eines solchen KI-Entwurfs nicht zwangsläufig auf einem Bildschirm – er kann, sobald die entsprechende biologische Infrastruktur vorhanden ist, in der realen Welt funktionieren.

Quellen:

Science 2026; DOI: 10.1126/science.aec2657

Kommentar zur Studie in Science, DOI: 10.1126/science.aej8512

Juli 2026, Bundestag-Fachgespräch zu „Biotechnologie und künstliche Intelligenz“