KI erkennt normal entwickelte Embryos

Bahnbrechende Methode verbessert die Reproduzierbarkeit von Maus-Embryo-Modellen und unterstützt die Entwicklungsbiologie

Mikroskopische Ansicht von Maus-Embryonen, die fluoreszierend markiert wurden — Mit KI können Forschende anhand von Live-Imaging-Aufnahmen feststellen, ob sich Embryonen von Mäusen normal entwickeln oder nicht.

Um biologische Prozesse zu erforschen, die an Mensch und Tier nur begrenzt zugänglich sind, untersuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Maus-Embryo-Modelle, die aus Stammzellen gewonnen werden. Das Problem: Nur normal entwickelte Embryos sind dafür geeignet, diese machen aber nur 20 Prozent der Gesamtanzahl aus. Forschende vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und dem California Institute of Technology (Caltech) haben nun eine Methode entwickelt, um mithilfe von Künstlicher Intelligenz (KI) möglichst viele normal entwickelte Embryo-Modelle zu erhalten, und die Ergebnisse in Nature Communications veröffentlicht.

90-prozentige Vorhersagewahrscheinlichkeit

„Wir haben die Embryos in zwei Gruppen eingeteilt – normal entwickelte und nicht normal entwickelte – und eine KI zur automatischen Unterscheidung eingesetzt“, erklärt Luca Deininger vom Institut für Automation und angewandte Informatik (IAI) des KIT. So konnten die Forschenden Merkmale identifizieren, die für die Entwicklung der Embryonen entscheidend sind – etwa die Anzahl der Zellen. Aufgrund dieser Erkenntnis könne die KI mit fast 90-prozentiger Wahrscheinlichkeit voraussagen, welche Embryonen sich normal entwickeln – auch bereits deutlich bevor das für Expertinnen und Experten möglich sei: ganz zu Beginn der Entwicklung, erläutert Professor Ralf Mikut vom IAI.

„Darüber hinaus können wir unsere KI dazu verwenden, den kritischen Zeitpunkt zu identifizieren, an dem sich scheinbar normale Embryos nicht normal weiterentwickeln, um gezielt die zugrunde liegenden Ursachen weiter zu untersuchen und frühzeitig regulierend einzugreifen“, sagt Deininger, der während eines Forschungsaufenthalts am Caltech an der Methode geforscht hat. Die Forschungsergebnisse könnten weitreichende Auswirkungen auf die medizinische Forschung und die Behandlung von Krankheiten haben. Zukünftig soll die KI auch zur Untersuchung von Fehlbildungen bei menschlichen Embryonen eingesetzt werden.

mex, 12.03.2025