Mit Smartphone-Apps können wir Forschende dabei unterstützen, einen Impfstoff gegen das neuartige Coronavirus zu entwickeln.

Viele Forscherteams arbeiten zurzeit daran, das neuartige Coronavirus genauer zu erforschen. Vor allem geht s darum, die Oberflächenstruktur von Sars-CoV-2 besser zu verstehen.

Unser Reporter Thomas Reintjes hat sich verschiedene Softwares angesehen, die wir zum Beispiel auf unsere Smartphones laden können, um die Wissenschaft mit der Rechenleistung unsere digitalen Geräte zu unterstützen.

Auf der Virushülle des neuartigen Coronavirus befinden sich viele sogenannte Spike-Glycoproteine, die wie Zacken auf einer Krone aussehen. Mit den Spike-Proteinen kann das Virus an einen Rezeptor (ACE2) andocken, der sich auf der Zellmembran menschlicher Zellen befindet und diese so befallen.

App berechnet dreidimensionale Strukturen von Proteinen

Folding@Home ist eine Software, die berechnet, wie sich Proteine zu dreidimensionalen Strukturen falten. Seit einigen Wochen analysiert die App auch die Oberflächenstruktur des Sars-CoV-2.

Faltstrukturen untersuchen, um wirksame Medikamente zu entwickeln

Die Software erforscht die Proteine, die sich auf der Virushülle des Virus befinden, virtuell von allen Seiten und analysiert die verschiedenen Formen, die diese Proteine annehmen können. Wenn die Software erfolgreich ist, kann sie feststellen, ob es Stellen auf der Oberfläche der Proteine gibt, an denen Medikamente andocken könnten.

Forschende benötigen dieses Wissen, um einen Impfstoff zu entwickeln, der uns vor einer Infektion mit dem Virus schützen kann.

Rechenleistung von privaten Geräten nutzen

Weil dieses Verfahren sehr rechenintensiv ist, hilft es, wenn auch die Rechenleistung von privaten Geräten wie Tablets, Laptops oder Smartphones von der Wissenschaft genutzt werden können.

"Wenn man die Proteine schon mal verstehen könnte und dort angreifen könnte, hätte man auch möglicherweise keine oder nur sehr wenige Nebenwirkungen in der menschlichen Zelle."
Jens Allmer, Professor für medizinische Informatik an der Hochschule Ruhr-West
Screenshot des Computerspiels "Fold it"
© fold.it
Screenshot des wissenschaftlichen Computerspiels "Fold it"

Auch Jens Allmer, Professor für medizinische Informatik an der Hochschule Ruhr-West, entwickelt zurzeit ein Corona-Medikament mithilfe von Computersimulationen. Die Berechnungen können helfen, mögliche Nebenwirkungen von Impfstoffen in menschlischen Zellen zu verringern oder zu vermeiden.

In den letzten Wochen haben sich so viele Menschen bei Folding@home beteiligt, dass sie gemeinsam mehr Rechenleistung erbracht haben als die 500 schnellsten Supercomputer der Welt.

Spielerisch zur Forschung beitragen

Die App Fold.it ist als Spiel aufgebaut. Auch bei dieser Software geht es darum, wie Proteine gefaltet sind. Die Nutzer können ihre Computermaus nutzen, um Proteine virtuell zu verändern.

"Wir haben molekular die Proteinfaltung natürlich noch nicht verstanden. Da das nicht bekannt ist, ist es natürlich schwer für einen Algorithmus, gezielt und intelligent vorzugehen."
Jens Allmer, Professor für medizinische Informatik an der Hochschule Ruhr-West

Allerdings sind hier Vorkenntnisse gefragt: Bei Fold.it hilft es, sich mit Biochemie auszukennen, wenn man sich daran versucht, Proteine virtuell zu verändern. Die errechneten Daten können Forschende wiederum für ihre Arbeit nutzen.

Bei der App DreamLab von der Vodafone Foundation kann der Nutzer verschiedene Projekte von unterschiedlichen Forschungsteams auswählen. Kürzlich ist dort das Coronavirus-Projekt vom Imperial College in London hinzugefügt worden.

Die Forschenden wollen einen Wirkstoff gegen Sars-CoV-2 finden. Dazu analysieren sie bekannte Wirkstoffe und Moleküle aus Lebensmitteln. Das erledigt eine Künstlichen Intelligenz, die dann anfallende Aufgaben in kleineren Einheiten auf verschiedene Smartphones verteilt, auf denen die App installiert ist.

Viele "falsch-positive" Ergebnisse - Labore müssen nacharbeiten

Die Rechenleistung, die durch pivate Geräte dazugewonnen wird, kann der Wissenschaft helfen, schneller zu Ergebnissen zu kommen. Allerdings weist Jens Allmer, Professor für medizinische Informatik an der Hochschule Ruhr-West darauf hin, dass die Softwares viele "falsch-positive" Ergebnisse liefern. Da liegt es dann wiederum an den Forschungslaboren, diese zu überprüfen.

Erst, wenn das Handy an den Strom angeschlossen ist, läuft die App

Wer sich sorgt, dass die Apps zu viel Akkuleistung verwenden könnten, kann beruhigt sein, die Apps laufen nur, wenn wir sie öffnen und auch nur dann, wenn das Smartphone oder ein anderes Endgerät an den Strom angeschlossen ist. Am besten also nachts, wenn wir schlafen und dabei das Handy aufladen, empfiehlt unser Reporter Thomas Reintjes.