KI-generierte digitale Menschen und Organe verändern klinische Studien und beschleunigen die Entwicklung neuer medizinischer Behandlungen.
Was sind Digitale Zwillinge?
Ein computergeneriertes Herz schlägt wie ein menschliches Herz, hat aber kein Blut und keinen Körper. Dieses “digitale Zwillingsherz” testet kardiovaskuläre Geräte wie Stents und Prothesenklappen. Adsilico entwickelt mit KI und großen Datensätzen mehrere Herzmodelle.
Diese virtuellen Herzen berücksichtigen Alter, Gewicht, Geschlecht, Blutdruck und ethnische Zugehörigkeit. Klinische Studien übersehen oft diese Unterschiede. Digitale Zwillinge schließen diese Lücke. Hersteller können jetzt umfassendere und inklusivere Tests durchführen. „Dieser Ansatz erfasst die Vielfalt der Patientenanatomien und Reaktionen“, sagt Adsilico-CEO Sheena Macpherson. Diese Vielfalt führt zu sichereren medizinischen Geräten.
2018 zeigte eine globale Untersuchung, dass 83.000 Todesfälle und 1,7 Millionen Verletzungen auf Medizinprodukte zurückzuführen sind. Macpherson hofft, dass KI-gestützte digitale Zwillinge diese Zahlen senken können. „Sicherere Geräte erfordern gründlichere Tests, aber klinische Studien sind teuer“, sagt sie. Virtuelle Tests senken Kosten und erhöhen den Testumfang. „Ein einziges virtuelles Herz kann unter verschiedenen Blutdruckbedingungen getestet werden“, fügt sie hinzu.
Digitale Zwillinge ermöglichen Tests an Gruppen wie Frauen und marginalisierten Gemeinschaften. Die KI-Modelle von Adsilico verwenden Herz-Kreislauf-Daten sowie MRT- und CT-Scans von Patienten. Diese detaillierten Daten erstellen präzise digitale Modelle, die die Interaktion von Geräten mit verschiedenen Anatomien simulieren.
Die Tests setzen ein virtuelles Gerät in ein digitales Zwillingsherz innerhalb einer KI-Simulation ein. Tausende von Simulationen können schnell durchgeführt werden. Menschliche und tierische Tests verwenden oft nur Hunderte von Teilnehmern. Dieser Ansatz beschleunigt die Tests und erweitert den Analyseumfang.
Kosten senken und Erfolg steigern
Arzneimittelhersteller setzen auf digitale Zwillinge. Sanofi, ein führendes Pharmaunternehmen, will die Testdauer um 20 % verkürzen und die Erfolgsquote erhöhen. Sanofi verwendet biologische Daten echter Menschen, um KI-simulierte Patienten zu erstellen. Diese virtuellen Patienten erhöhen die Vielfalt der Studienpopulationen 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. „Bei einer Fehlerquote von 90 % für neue Medikamente könnte eine Steigerung der Erfolgsrate um 10 % 100 Millionen Dollar einsparen“, sagt Matt Truppo, Leiter der Forschungsplattformen von 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 warnt, dass KI-Modelle nur so gut sind wie die Trainingsdaten. Viele Datensätze sind veraltet oder mangelhaft repräsentiert, was zu Verzerrungen in den Simulationen führen könnte. Um dies zu lösen, ergänzt Sanofi seine internen Daten durch externe Quellen wie Gesundheitsakten und Biobanken.
Trotz dieser Herausforderungen hofft Macpherson von Adsilico, dass KI-Digitalzwillinge eines Tages Tierversuche in klinischen Studien 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.
