Was hat Crowdsourcing mit Aids zu tun?

Oder was hat ein Computerspiel (Gaming) mit einem Impfstoff zu tun?

Erst mal nicht viel - auch wenn eine weltweite Crowd leider sehr viel mit Aids zu tun hat: 25 Mio. Menschen sind daran bereits gestorben. Der HI-Virus ist nach wie vor eine große Bedrohung für uns Menschen, man kann die Symptome bekämpfen und das Leben mit dem Virus verlängern - heilen kann man ihn noch nicht und einen echten Schutz gibt es auch nicht. Wie auch bei Krebs wird bei Aids unter Hochdruck an einer präventiven medizinischen Lösung (einem Impfstoff) gearbeitet.

Was die Forschung auf diesem Gebiet der Medizin so schwer macht, ist die Komplexität der Proteine. Proteine (=Eiweiße) sind komplexe Makromoleküle aus Aminosäuren - die Komplexität dieser Strukturen wird klar, wenn man sich überlegt, dass das größte bekannte Protein (das Muskelprotein Titin) aus über 30.000 Aminosäuren besteht.

Die Wirkungsweise von Proteinen wird von ihrer räumlichen Struktur bestimmt, d.h. je nachdem in welchem Zustand sich die Aminosäuren untereinander befinden, hat das Protein unterschiedliche Eigenschaften. Bei mehreren 1000 in einem Protein enthaltenen Aminosäuren wird klar wie viele unterschiedliche räumliche Zustände für ein und dasselbe Protein möglich sind. Je nach räumlicher Struktur ergeben sich unterschiedliche Eigenschaften des gleichen Proteins. Den Prozess, der Proteinen ihre dreidimensionale Struktur gibt, nennt man Faltung.

Ein Protein (also eine bestimmte Kombination von Aminosäuren) wird normalerweise immer einen bestimmten (stabilen) räumlichen Zustand einnehmen. Welche der vielen möglichen Faltungen dieser stabilste Zustand ist, ist wegen der Komplexität der Proteine und der Nebenbedingungen, nur schwer bestimmbar.

Je nachdem wie sich das Protein falten wird, liegen andere Teile der Aminosäureketten außen und innen, die Wirkungsweise der Proteine verändert sich. Will man ein Medikament zur Verstärkung oder Abschwächung der Wirkung von Proteinen entwickeln, dann ist die Entschlüsselung der Struktur der Proteine der Schlüssel.

Ein großes Feld der noch recht jungen Wissenschaft ‘Bioinformatik’ (z.B. meine ehemaligen Kollegen an der FU-Berlin) beschäftigt sich mit diesem Problem: per Computermodellen wird z.B. analysiert, wie wahrscheinlich ein bestimmter räumlicher Zustand eines Proteins und wie wahrscheinlich der Übergang von einem in einen anderen Zustand ist. Riesige Computersysteme werden mit immer komplexeren Gleichungssystemen und endlosen Datensätzen gefüttert. Immer neue Algorithmen werden entworfen und getestet, die die Geheimnisse der Proteine entschlüsseln sollen. Und scheitern regelmäßig.

Die Komplexität des Problems ist also erkannt - doch wo ist da nun der Zusammenhang mit Crowdsourcing?

Hier kommen Gamer ins Spiel - Gamer? Ganz richtig Computerspieler!

Vor rund drei Jahren entwickelten Forscher an der Universtität Washington ein Computerspiel namens Foldit (to fold = falten). Dieses Spiel dient dem einen Zweck, dass die Spieler mit der Struktur und dem Aufbau von Proteinen herumspielen. Durch den Puzzle-Trieb von Menschen sollen die Zustände der Proteine vorhersagbar und die stabilen Zustände der Proteine entschlüsselt werden.

Ende September gelang den Gamern innerhalb von 10 Tagen etwas, woran Forscher seit 15 Jahren arbeiten: Sie entzifferten die Struktur von einem der Schlüsselproteine (retroviral protease), welche es dem HIVirus ermöglichen, sich in lebenden Zellen zu vermehren und zu verbreiten.

Die Entschlüsselung der Struktur dieser Protease liefert die Basis, auf der Forscher nun möglicherweise einen Impfstoff für Aids entwickeln können. Ein Impfstoff ist damit noch nicht gefunden, aber die Forschung ist ihm einen großen Schritt näher gekommen. Der Crowd aus Computerspielern gelang dadurch etwas, was viele hochkarätige Wissenschaftler verschiedener Fachrichtungen über Jahrzehnte erfolglos versuchten.

Mehr dazu finden Sie auch in einem Beitrag auf Techcrunch
Fold.it wird auch in diesem Beitrag der zdf-mediathek erklärt.