Antibiotikaresistenzen gehören zu den dringlichsten globalen Herausforderungen im Gesundheitsbereich. Ein neues Projekt Q-ARMOR, das unter anderem von Forschern der Universität Freiburg geleitet wird, zielt darauf ab, mithilfe von Quantentechnologien, künstlicher Intelligenz und Biotechnologie eine neue Generation von Antibiotika zu entwickeln.

Jedes Jahr fordert die Antibiotikaresistenz weltweit mehr als eine Million Todesopfer. Expert_innen warnen davor, dass diese Zahl dramatisch ansteigen könnte, wenn keine neuen Behandlungsmethoden entwickelt werden. Die Bekämpfung der Antibiotikaresistenz ist heute eine globale Gesundheitspriorität und eines der wichtigsten Ziele der Vereinten Nationen für nachhaltige Entwicklung.

Das Projekt Q-ARMOR (Quantum-AI Assisted Rational design of Metallopeptide cOnjugates Against antimicrobial Resistance)  zielt darauf ab, die Art und Weise, wie Antibiotika entdeckt werden, grundlegend zu verändern. Es wird vom Schweizerischer Nationalfonds und der Schweizerische Agentur für Innovationsförderung (Innosuisse) im Rahmen des BRIDGE Quantum Call 2025 kofinanziert und von der nationalen Swiss Quantum Initiative unterstützt.

An der Universität Freiburg leiten Prof. Marco Lattuada und Prof. Fabio Zobi (Departement für Chemie) das Projekt gemeinsam mit Dr. Julien Baglio (Departement für Physik, Universität Basel). In Zusammenarbeit mit den Deep-Tech-Unternehmen QuantumBasel und Molecular Quantum Solutions strebt das Team die Entwicklung einer völlig neuen Generation antimikrobieller Wirkstoffe an, mit denen Bakterien bekämpft werden können, die auf herkömmliche Antibiotika nicht mehr ansprechen.

Quantencomputing, KI und Chemie miteinander verbinden
Im Gegensatz zu herkömmlichen Ansätzen wird Q-ARMOR quantenverstärkte Simulationen nutzen, um das Verhalten resistenter Bakterien auf molekularer Ebene zu untersuchen. Gleichzeitig werden quantenbasierte KI-Systeme völlig neue antimikrobielle Wirkstoffe entwickeln, die auf einer Kombination aus antimikrobiellen Peptiden und Metallkomplexen basieren und mit bestehenden Methoden nur schwer oder gar nicht zu entdecken wären. Im Rahmen des Projekts werden zudem innovative Verabreichungssysteme für den Körper entwickelt, um deren Wirksamkeit zu verbessern.

Die Simulationen, die in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Prof. Markus Reiher an der ETHZ durchgeführt werden, werden mit experimentellen Synthesen kombiniert, um die Wirksamkeit der neu entwickelten Moleküle in vitro und in vivo zu testen. Dies geschieht in Zusammenarbeit mit Prof. Alexandar Pavic am Institut für Molekulargenetik und Gentechnik der Universität Belgrad.

Eine interdisziplinäre Zusammenarbeit
Durch die Zusammenarbeit von Expert_innen aus den Bereichen Quantenchemie, Molekularsimulation, anorganische Chemie, Biotechnologie und Quantencomputing hofft Q-ARMOR, die Entdeckung neuer Antibiotika drastisch zu beschleunigen und gleichzeitig die Entwicklungskosten sowie den experimentellen Abfall zu reduzieren.

Das Projekt könnte dazu beitragen, neue Wege im weltweiten Kampf gegen Antibiotikaresistenzen zu erschließen und gleichzeitig die Führungsrolle der Schweiz im Bereich pharmazeutischer Innovationen und Quantentechnologien zu stärken.