Projekt GUARDIAN: KI-gestützter Kampf gegen resistente Bakterien

Antibiotikaresistente Bakterien, insbesondere aus der Gruppe der Enterobakterien, bedrohen weltweit die öffentliche Gesundheit. Diese Bakterien können ihre Widerstandsfähigkeit gegen Medikamente durch den Austausch von Erbmaterial weitergeben. Diesem Probleme widmet sich das Projekt GUARDIAN.

GUARDIAN (Genom-basierte Identifizierung, Analyse und Prädiktion antimikrobieller Resistenzen in One-Health-Netzwerken unter Verwendung von künstlicher Intelligenz) wird vom Institut für Medizinische Informatik der Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU) koordiniert. Das Projekt zielt darauf ab, Ausbrüche dieser resistenten Bakterien frühzeitig zu erkennen und zu verhindern.

Das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) fördert GUARDIAN mit insgesamt 3,5 Millionen Euro. Knapp zwei Millionen Euro fließen bis 2028 in das Gießener Teilprojekt „Datenerhebung, -integration und Resistenzprognose im One-Health-Kontext“ unter der Leitung von Prof. Keywan Sohrabi. Dabei werden Daten aus der Humanmedizin, der Tiermedizin, dem Lebensmittelbereich sowie aus Umweltuntersuchungen zusammengeführt und systematisch ausgewertet.

Besonders problematische Bakterienarten im Fokus

Laut dem BMFTR wird das Konsortium mithilfe von Techniken des Maschinellen Lernens und der Künstlichen Intelligenz (KI) resistenz- oder virulenzfördernde mobile genetische Elemente als regionale Auslöser für die Übertragung und Persistenz in Gesundheitseinrichtungen analysieren. Geplant ist ein interaktives, zentrales KI-Dashboard, das eine Überwachung in Echtzeit ermöglicht und Fachleuten sowie Entscheidungsträgern Informationen bereitstellt, um Risiken zu bewerten und Krisen im Bereich der öffentlichen Gesundheit effektiv zu bewältigen.

Im Fokus stehen besonders problematische Bakterienarten wie Citrobacter, Escherichia coli, Klebsiella und Enterobacter, die bereits in Kliniken, Abwässern oder auf landwirtschaftlichen Flächen nachgewiesen wurden und häufig eine Unempfindlichkeit gegenüber wichtigen Reserveantibiotika aufweisen. Dabei spielen Plasmide eine zentrale Rolle.

Das interdisziplinäre Projekt stützt sich auf Expertise aus den Bereichen Humanmedizin, Veterinärmedizin, Medizinischer Informatik, Mikrobiologie, Bioinformatik, Epidemiologie, Umweltwissenschaften und öffentlichem Gesundheitswesen.

Beteiligte Institutionen

Beteiligt sind unter anderem die Institute für Medizinische Mikrobiologie der JLU und der Philipps-Universität Marburg sowie das JLU-Institut für Hygiene und Infektionskrankheiten der Tiere. Zu dem Konsortium tragen weitere Institute der JLU bei, ebenso wie der Landesbetrieb Hessisches Landeslabor, das Hessische Landesamt für Gesundheit und Pflege, die Universitätsmedizin Greifswald und die Technische Hochschule Mittelhessen.

Die enge Vernetzung unterschiedlicher Disziplinen ermöglicht einen ganzheitlichen One-Health-Ansatz zur Erforschung, Vorhersage und Prävention der Ausbreitung antibiotikaresistenter Erreger. Auf der Grundlage der Forschungsergebnisse sollen wirksamere Maßnahmen zur Prävention und Kontrolle antibiotikaresistenter Keime im Gesundheitswesen und darüber hinaus entwickelt werden. GUARDIAN stärkt damit die Forschungskompetenz in Mittelhessen und leistet einen bedeutenden Beitrag zur Bewältigung einer globalen Gesundheitsherausforderung.