Die Medizin der Zukunft ist bei Sanofi in Frankfurt-Höchst bereits Tagesgeschäft: Mittels Robotik und KI entwickeln Norbert Furtmann und Thorsten Schmidt mit ihrem Team multispezifische Antikörper als Therapeutika z.B. gegen bestimmte Autoimmunerkrankungen. Sanofi sucht beispielsweise nach Lösungen für Patient*innen mit Asthma, atopischer Dermatitis, multipler Sklerose oder seltenen Bluterkrankungen. Die Geschwindigkeit und die Präzision, mit der die Wissenschaftler der Biologika-Forschung aus Datenschätzen maßgeschneiderte Wirkstoffe ermitteln, ist faszinierend. 

 

„Wir nutzen KI,
um maßgeschneiderte
Wirkstoffe zu bauen.“

Norbert Furtmann
Apotheker mit Promotion in Computational Life Sciences, Leiter KI-Innovation

Zeit ist ein entscheidender Faktor. In der Medizin allemal. Denn es geht um Gesundheit und Menschenleben. Je schneller ein effektiver Wirkstoff gegen eine Krankheit gefunden wird, desto eher stehen konkrete Gesundheitslösungen für Patient*innen in aller Welt zur Verfügung. Die beiden Sanofi-Wissenschaftler Norbert Furtmann und Thorsten Schmidt fühlen sich mit ihrem Team dieser Mission verpflichtet. Die Möglichkeit, neue Potenziale in der pharmazeutischen Forschung auszuschöpfen und die medizinische Versorgung zu verbessern, treibt sie an. Als Kraftstoff nutzen sie bei ihrer Arbeit digitale Booster und gehen bei Sanofi „All in on AI“. Kein Wunder, können durch den gezielten Einsatz von Robotik und Künstlicher Intelligenz Prozesse beschleunigt und geeignete Proteine, sprich Antikörper als Wirkstoffe gegen Krankheiten effizienter und präziser gefunden werden. „Wir nutzen KI und Robotik, um maßgeschneiderte Wirkstoffe zu bauen“, bringt Norbert Furtmann, der in Computational Life Science promoviert hat, die Aufgabe des Teams auf den Punkt. Doch ganz so einfach, wie das klingt, ist der Entwicklungsprozess nicht. Denn bis ein geeignetes Protein gefunden ist, das das Zeug zu einem effektiven Wirkstoff hat, müssen unzählige Moleküle bzw. Proteine miteinander verglichen und genauer untersucht werden. Konkret: Zehntausende. Genau hier kommt der Einsatz digitaler Technologien ins Spiel. 

10.000 Moleküle im Fokus – vom Datensatz zum Datenschatz. 
Um eine kontinuierlich hohe Leistungsfähigkeit zu gewährleisten, arbeiten Norbert Furtmann und seine Kolleg*innen bei der Qualifizierung geeigneter Moleküle im sogenannten Plattenformat. Diese Methodik der Robotik ermöglicht es ihnen, sehr viele Moleküle bzw. Proteine auf einmal anschauen und analysieren zu können. Pro Platte sind es 96 Moleküle. Bei 10.000 Molekülen können ergo 100 Platten pro Lauf gemanagt werden. Die Datenmenge, die dabei gewonnen wird, trainiert die KI, um so viele ganz unterschiedliche relevante Werte auf einmal multidimensional analysieren zu können. Eine besondere Form der 360-Grad-Bearbeitung, bei der digitale Komponenten und Menschen perfekt zusammenarbeiten.  

„Das Zusammenspiel von Robotik und KI ist ein Gamechanger in der Entwicklung von komplexen Biopharmazeutika, denn dadurch können wir unzählige Moleküle in Bezug auf ihre Eigenschaften schnell und klar verstehen.“

Thorsten Schmidt, Humanbiologe mit Promotion,
Leiter der Biologika-Forschung (Large Molecular Research)

Interaktion zwischen Robotik und KI – der Gamechanger in der Medikamentenentwicklung.
„Das Zusammenspiel von Robotik und KI ist ein Gamechanger in der Entwicklung von komplexen Biopharmazeutika, denn dadurch können wir unzählige Moleküle in Bezug auf ihre Eigenschaften schnell und klar verstehen“, begeistern sich Norbert Furtmann und Thorsten Schmidt ob der riesigen Datensätze, die für das Team von Sanofi zu Datenschätzen werden. Durch KI gelingt es den Wissenschaftlern, schnell und gezielt systematische Zusammenhänge zwischen den Molekülen zu erkennen. Dabei geht es vor allem darum, „die Nadel im Heuhaufen“ zu finden, also exakt die Moleküle, die Erfolgspotenzial haben und damit in weiterführende Experimente und Projekte eingeplant zu werden. Die weniger zielführenden Varianten werden so direkt ausgefiltert. Ein datengetriebener Prozess, der die Qualifizierung der vielversprechendsten Antikörper in erheblichen Maße beschleunigt und die Dynamisierung in der Medikamentenentwicklung bei Sanofi nachhaltig verstärkt.  

„Neue Wirkstoffe zu identifizieren ist ein komplexer Prozess. Wir suchen die Nadel im Heuhaufen. Dabei unterstützen uns die digitalen Booster.“

Norbert Furtmann 

Die Zelle als Fabrik – Bauplangestaltung der Moleküle.
Um Moleküle in dieser beeindruckenden Anzahl produzieren zu können, werden in der Biologika-Forschung von Sanofi in Frankfurt-Höchst Zellen in Nährlösungen biologisch herangezogen – quasi die Fabriken für genau die Eiweismoleküle, die Norbert Furtmann und Andreas Schmidt als Arzneistoffe nutzen möchten. „Um sie dafür zu befähigen, müssen die Baupläne der Moleküle klug gestaltet und in die Zelle gebracht werden“, skizziert Thorsten Schmidt eine wesentliche Anforderung des Prozesses. Das Design der Moleküle ist quasi die Basis, um in die Auswahl zur weiteren Datenanalyse zu kommen. Der Fokus der Wissenschaftler liegt hierbei auf genau den Eigenschaften, mit denen ein Protein bzw. ein Antikörper mit dem Auslöser einer Krankheit eine Wechselwirkung erzeugt – mit dem Ziel, den Krankheitsauslöser zu neutralisieren. Durch das Plattenverfahren der Robotik und den Einsatz der KI kann das Team diese Anforderungen im Hochdurchsatz realisieren. Denn die Massenherstellung eines Wirkstoffs erfordert hochoptimierte Moleküle sowie ein hohes Maß an Effizienz und Machbarkeit. 

Gesundheit für alle möglich machen – durch die Medizin der Zukunft.
Wer dem Team um Norbert Furtmann und Thorsten Schmidt bei der Arbeit über die Schultern schaut, stellt schnell fest: Die Mitarbeitenden der Biologika-Forschung sind hochmotiviert, Gesundheit für alle möglich zu machen. Beste Forschungsbedingungen am Standort Frankfurt-Höchst erleichtern nicht nur die Arbeit, sondern laden den wissenschaftlichen Biss mit Freude auf. So sieht man hinter den Schutzbrillen nicht nur konzentrierte Blicke, sondern auch jede Menge Begeisterung. Geprägt durch die Gewissheit, bereits heute eine wichtige Facette in der Medizin der Zukunft abzubilden – und dabei als Innovations- und Wachstumstreiber gleichzeitig positive Effekte für die Wettbewerbsfähigkeit am Industriestandort Frankfurt zu erzeugen. „Wir sind stolz, hier in Frankfurt-Höchst einen wichtigen Forschungsbeitrag für die Gesundheit zu leisten“, freuen sich die beiden Wissenschaftler und widmen sich auch schon wieder ihren wertvollen Datenschätzen. 

„Wir sind stolz, hier in Frankfurt-Höchst einen wichtigen Forschungsbeitrag für die Gesundheit von Patient*innen zu leisten.“

Thorsten Schmidt

Bildmotive: © Sanofi (Thomas Lohnes)