Fusion von Recursion und Exscientia schafft einen neuen KI‑gestützten Führer in der Wirkstoffforschung

Neue Methoden für die Wirkstoffforschung

Die Entdeckung neuer Medikamente ist in den vergangenen Jahrzehnten zunehmend teuer und komplex geworden. Die Entwicklung einer neuen Therapie kann mehr als eine Milliarde US-Dollar kosten.

Dies liegt zum Teil daran, dass alle leicht zugänglichen Früchte bereits gepflückt wurden, wie bekannte Heilpflanzen und „einfach“ zu findende Biochemikalien.

Ein weiterer Faktor ist, dass viele bislang unzureichend behandelbare Krankheiten komplexe Ursachen haben. Dazu zählen Diabetes, Alzheimer, Krebs und Fettleibigkeit sowie Infektionen durch Viren wie HIV oder Parasiten wie den Malariaerreger, die der Immunabwehr ausweichen können.

Das bedeutet, dass bei der Entdeckung neuer Moleküle heute Hunderttausende oder sogar Millionen von Verbindungen berücksichtigt werden müssen, bevor man sie auf einige wenige eingrenzt.

Dies ist eine gewaltige Aufgabe und zugleich ein teurer Prozess.

Fortschritte bei KI und Rechenleistung ermöglichen es inzwischen, sehr große Datenmengen mit geringerem Zeit- und Kostenaufwand auszuwerten.

Zwei Unternehmen haben nun einen Zusammenschluss angekündigt, um die KI-gestützte Wirkstoffforschung voranzubringen.

Zusammenschluss von Exscientia und Recursion

Am 8. August 2024 wurde der Zusammenschluss von Exscientia mit dem größeren Wettbewerber Recursion Pharmaceuticals (RXRX ) angekündigt.

Beide Unternehmen haben eigene Verfahren entwickelt, um die Wirkstoffforschung durch KI und Automatisierung zu beschleunigen und ihre Kosten zu senken.

Ein wichtiges Argument für den Zusammenschluss ist, dass sich ihre Technologien ergänzen. Die beiden Unternehmen werden im Folgenden näher vorgestellt; grundsätzlich lassen sich ihre Schwerpunkte so zusammenfassen:

• Recursion sucht nach neuartigen Therapieansätzen auf Grundlage eines tieferen Verständnisses biologischer Mechanismen.
• Exscientia konzentriert sich auf Wirkstoffe, die innerhalb ihrer Klasse besonders leistungsfähig sein sollen, und bringt Erfahrung in Präzisionschemie und Molekülsynthese ein.

Das gemeinsame Unternehmen könnte somit nicht nur Verwaltungskosten und Aufwendungen für regulatorische Anforderungen senken, sondern auch chemische Synthese mit biologischen Erkenntnissen verbinden.

Exscientia

Das Unternehmen nutzt KI zur Entwicklung von Präzisionstherapien.

Seine KI-Technologie deckt den gesamten Prozess der Wirkstoffforschung mit spezialisierter Software für die einzelnen Schritte ab.

Anstatt nur vorhandene Moleküle zu prüfen, entwirft Exscientias Precision-Design-KI maßgeschneiderte Moleküle für die Zielstruktur, die seine Precision-Target-KI identifiziert hat.

Quelle: Exscientia

Nach Unternehmensangaben verkürzt Exscientias Technologie die Zeit von der Auswahl einer biologischen Zielstruktur bis zur Identifizierung eines passenden Wirkstoffs um 70 % und verbessert die Kapitaleffizienz um 80 %. Diese Angaben sind keine Garantie für den Erfolg klinischer Studien.

Ein Teil der Zeit- und Kostenersparnis beruht auf einem stark automatisierten Prozess mit „umfassender robotergesteuerter Automatisierung über den gesamten Experimentierzyklus”.

Zum damals beschriebenen Entwicklungsstand umfasste die Pipeline vier Wirkstoffe in frühen klinischen Phasen und insgesamt 30 Programme. Die genannten 6,5 Milliarden US-Dollar beziehen sich auf potenzielle Meilensteinzahlungen aus Partnerschaften, nicht auf bereits erzielte Umsätze. Der Schwerpunkt lag auf Onkologie und entzündlichen Erkrankungen.

Quelle: Exscientia

Recursion Pharmaceuticals

Recursion Pharmaceuticals setzt KI in der Wirkstoffforschung ein. Mit der zunehmenden Nutzung von KI gewinnen geeignete Trainingsdaten an Bedeutung.

Biologie ist äußerst komplex, und integrierte, überprüfte Daten stehen nicht immer ausreichend zur Verfügung. Fehler können Verzerrungen und Einschränkungen in KI-Modellen verursachen und eine Überarbeitung der Daten oder ein erneutes Training erfordern.

Seit seiner Gründung konzentriert sich das Unternehmen daher auf belastbare Datensätze und mehrere typische Probleme biologischer Forschungsdaten:

• Analoge oder schwer maschinenlesbare Daten, etwa Faxe, PDF-Dateien und eingescannte Ausdrucke.
• Getrennte Datensilos mit wenigen oder fehlenden Annotationen.
• Schwer reproduzierbare Forschungsergebnisse.

Hierzu hat Recursion eines der größten automatisierten Nasslabore aufgebaut und Millionen eigener Experimente digitalisiert. Nach Unternehmensangaben ermöglicht die Infrastruktur bis zu 2,2 Millionen Experimente pro Woche.

Das Unternehmen verbindet rechnergestützte Untersuchungen im Trockenlabor mit biologischen Experimenten im Nasslabor und nutzt dafür:

• Eine Bibliothek mit 1,7 Millionen kleinen Molekülen.
• Zellkulturen, CRISPR-Genomeditierung, lösliche Faktoren, lebende Viren und weitere Methoden.
• Automatisierte Laborrobotik für bis zu 2,2 Millionen Experimente pro Woche.
• Hochdurchsatzmikroskope und Sequenzierungssysteme.
• Kontinuierliche Kameraaufnahmen zur umfassenden Erfassung des Verhaltens von Versuchstieren.
• Leistungsfähige Rechenressourcen und mehr als 21 Petabyte eigener hochdimensionaler Daten.
• ADMET-Daten zu Aufnahme, Verteilung, Stoffwechsel, Ausscheidung und Toxizität.

So entstehen große eigene Datensätze aus verschiedenen Bereichen der Multiomics: Proteomik, Transkriptomik, Phänomik, ADMET und der vom Unternehmen als „In-vivonomics“ bezeichneten Erfassung des Tierverhaltens. Künftig sollen auch Metabolomik und Genomik einbezogen werden.

Quelle: Recursion

(Mehr zur Bedeutung von Multiomics erfahren Sie in „Multiomics: der nächste Schritt in der Biotechnologie”).

Während Exscientia die Auswahl biologischer Zielstrukturen mit dem Entwurf passender Wirkstoffe verbindet, hat Recursion zunächst eine umfangreiche Datenbank standardisierter und wiederholter biologischer Experimente aufgebaut.

Recursion übernahm zudem im Mai 2023 die auf präklinische Wirkstoffforschung und Chemie spezialisierten Start-ups Cyclica und Valence für insgesamt 87,5 Millionen US-Dollar.

Das Unternehmen betreibt außerdem einen leistungsfähigen Supercomputer zum Training seiner KI-Modelle für die Wirkstoffforschung. Nach seinen Angaben wurden Modelle mit mehr als zwei Milliarden Bildern trainiert und rund sechs Billionen Beziehungen zwischen untersuchten Genen und Verbindungen rechnerisch abgeleitet.

Quelle: Recursion

Recursion ging eine Partnerschaft mit Nvidia ein (NVDA ) und plante, ausgewählte KI-Modelle über NVIDIAs BioNeMo-Plattform kommerziellen Partnern zugänglich zu machen. Die Zusammenarbeit sollte auch bevorzugten Zugang zu neuer GPU-Infrastruktur über NVIDIA DGX™ Cloud ermöglichen.

Das Unternehmen erhielt außerdem im Juli 2023 eine Investition von 50 Millionen US-Dollar durch NVIDIA.

Recursions eigene Forschungs- und Entwicklungspipeline konzentrierte sich vor allem auf seltene Erkrankungen und Onkologie; drei Wirkstoffkandidaten befanden sich im beschriebenen Zeitraum in Phase 2 der klinischen Prüfung.

Quelle: Recursion

In komplexen Bereichen wie Neurowissenschaften und bislang schwer medikamentös behandelbaren Krebszielstrukturen arbeitet Recursion mit etablierten Unternehmen zusammen. Dazu zählen Roche in den Neurowissenschaften sowie Bayer bei onkologischen Zielstrukturen und Fibrose.

Für die damals beschriebenen Partnerschaften nannte das Unternehmen potenzielle Meilensteinzahlungen von bis zu 13 Milliarden US-Dollar aus mehr als 50 möglichen Programmen sowie zusätzliche Umsatzbeteiligungen. Diese Zahlungen hängen vom Erreichen vertraglicher Ziele ab.

Das Unternehmen vergibt außerdem Lizenzen für seine Technologie und Daten. Ein gegenseitiger Datenaustausch kann dabei die Informationsbasis beider Partner erweitern.

Das geplante gemeinsame Unternehmen

Eigentümerstruktur und Führung

Obwohl die Transaktion als Zusammenschluss bezeichnet wurde, sah sie wirtschaftlich eine Übernahme von Exscientia durch Recursion vor.

Für jede Exscientia-Stammaktie sollten die Aktionäre 0,7729 Recursion-Stammaktien der Klasse A erhalten. Nach dem Zusammenschluss sollten die bisherigen Recursion-Aktionäre rund 74 % und die Exscientia-Aktionäre rund 26 % des gemeinsamen Unternehmens halten.

Bei der Ankündigung im August 2024 wurde der Abschluss bis Anfang 2025 erwartet; er stand unter anderem unter dem Vorbehalt der Zustimmung der Aktionäre und weiterer Vollzugsbedingungen.

Recursions Mitgründer und CEO Chris Gibson sollte das gemeinsame Unternehmen führen. Exscientias damaliger Interims-CEO David Hallett sollte Chief Scientific Officer werden.

Die Standortstruktur wäre mit mehr als 850 Beschäftigten komplex: Die bestehenden Standorte verteilten sich auf Salt Lake City, London, Toronto, Montreal, die San Francisco Bay Area, Oxford, Boston, Wien, Dundee und Miami.

Mittelfristig wären daher Standortzusammenlegungen oder Verlagerungen denkbar; bei der Ankündigung waren sie damit nicht bereits beschlossen.

Gemeinsame Forschung und Entwicklung

Die vorgestellte gemeinsame Pipeline verteilte sich ungefähr gleich auf Onkologie und seltene Erkrankungen und umfasste vier Programme in Phase 2 der klinischen Prüfung.

Quelle: Recursion

Die Kombination der Daten und KI-Werkzeuge von Recursion und Exscientia könnte verschiedene Forschungsschritte unterstützen, insbesondere frühe Entwicklungsphasen.

Exscientias automatisierte chemische Synthese könnte beispielsweise Recursions großes automatisiertes Nasslabor ergänzen.

Recursions Erkenntnisse zu Biologie und Krankheiten könnten außerdem dabei helfen, aus Exscientias Millionen physischen Verbindungen und Milliarden Vorhersagen zu Zielstrukturen geeignete Kandidaten auszuwählen.

Quelle: Recursion

Neben der eigenen Pipeline sollte das Unternehmen vier große strategische Kooperationen mit Roche, Bayer, Sanofi (SNW.DE ) (SNY ) und Merck KGaA (MRK.DE ) sowie zehn bereits von Partnern optionierte Programme in Onkologie und Immunologie haben.

Die größere Zahl von Kooperationen könnte der Unternehmensführung bei künftigen Verhandlungen zusätzliche Handlungsmöglichkeiten geben. Ob daraus bessere Vertragsbedingungen entstehen, bleibt offen.

Quelle: Recursion

Finanzdaten

Beide Unternehmen hatten damals noch kein zugelassenes eigenes Medikament auf dem Markt. Ihre Finanzierung beruhte auf Kapitalaufnahmen und Erlösen aus Partnerschaften, darunter Zahlungen für erreichte Forschungsmeilensteine.

Zusammen verfügten sie zum Ende des zweiten Quartals 2024 über rund 850 Millionen US-Dollar an liquiden Mitteln und Zahlungsmitteläquivalenten. Nach der damaligen Planung sollte die Finanzierung bis ins Jahr 2027 reichen.

In den folgenden zwei Jahren hielten die Unternehmen bis zu 200 Millionen US-Dollar an Meilensteinzahlungen für möglich. Viele Programme zielten auf große Märkte; bei erfolgreicher Entwicklung wurden für mehrere Programme jährliche Spitzenumsätze von mehr als einer Milliarde US-Dollar in Aussicht gestellt. Dies waren bedingte Prognosen.

Die Zukunft der Wirkstoffforschung

KI und große Datensätze könnten künftig eine wichtige Rolle bei der Suche nach neuen Therapien und besseren Medikamenten spielen.

Wie bei großen Sprachmodellen und anderen KI-Anwendungen sind Qualität, Vielfalt und Verfügbarkeit der Daten dabei entscheidend.

Weitere Zusammenschlüsse nach dem Vorbild von Exscientia und Recursion sind daher denkbar. Weitere Unternehmen behandeln unsere Artikel „Die zehn führenden Biotech-Unternehmen für große Datenmengen“ und „Die fünf führenden Unternehmen für KI und digitale Biotechnologie“.

Auch folgende Forschungsbereiche könnten künftig nützliche Daten für Recursion und ähnliche Unternehmen liefern:

• Räumliche Genomik und Transkriptomik untersuchen, wo Gene beziehungsweise ihre RNA-Produkte im Gewebe aktiv sind. So lässt sich Genaktivität auf zellulärer und teilweise subzellulärer Ebene räumlich darstellen.
  • 10x Genomics gehört zu den großen eigenständigen Anbietern in diesem Bereich, nachdem Bruker Corporation den Wettbewerber NanoString übernommen hatte.
• Physikbasierte molekulare Modellierung.
  • Schrödinger (SDGR) entwickelt Software zur Suche nach geeigneten Molekülen. Dabei werden teilweise konkurrierende Eigenschaften wie Wirksamkeit, Löslichkeit, Halbwertszeit und Synthesierbarkeit abgewogen.
• DNA-Analyse und Sequenzierung
  • Zu den bedeutenden Anbietern zählen Illumina (ILMN), Pacific Biosciences (PACB) und Oxford Nanopore (ONT.L)
• Synthetische Biologie: die gezielte Entwicklung neuer Eigenschaften oder Organismen für medizinische, biotechnologische oder industrielle Anwendungen.
  • Ein bekannter Anbieter in diesem Bereich ist Ginkgo Bioworks (DNA).