Die Chemikerin Arina Shelashen forscht an der KI-gestützten Entwicklung von Medikamenten. Ihr Informatikwissen erwarb sie als Stipendiatin der Konrad Zuse Schools of Excellence in AI des DAAD. Inzwischen arbeitet sie als Doktorandin am Institut für Bioinformatik der Universität Leipzig. Ihr Ziel: herauszufinden, welche von der Künstlichen Intelligenz vorgeschlagenen Moleküle sich tatsächlich herstellen lassen.

Moleküle bauen mit KI – das ist heute schon möglich. Wobei die Programme manchmal über das Ziel hinausschießen. „In der Simulation sieht dann alles gut aus. Man hat definiert, welche Eigenschaften zum Beispiel ein bestimmtes Medikament haben soll", erklärt Arina Shelashen. „Aber dann stellt sich heraus: So, wie die KI sich das ausgedacht hat, lässt sich die Substanz gar nicht herstellen. Chemikerinnen und Chemiker können sie nicht synthetisieren, weil sie instabil ist, zu teuer oder zu viele Syntheseschritte erfordert.“

Shelashen arbeitet als Doktorandin am Institut für Bioinformatik der Universität Leipzig daran, diese Lücke zu schließen. Ziel ist es, ein KI-Tool zu entwickeln, das vorhersagen kann, ob ein erdachtes Molekül tatsächlich herstellbar ist. Und zwar nicht nur ob, sondern im nächsten Schritt auch genau wie. „Welcher Syntheseweg ist möglich? Wie effizient ist er? Das ist sehr komplex, aber genau solche Aufgaben kann die Künstliche Intelligenz hervorragend bewältigen.“ Derzeit ist dies noch auf die Ausstattung eines bestimmten Labors beschränkt und nicht flächendeckend im Einsatz.

Raus aus der Blackbox

Solche KI-basierten Ansätze sind nicht neu. Allerdings funktionieren sie als Blackbox, erklärt Arina Shelashen. „Man kann nicht nachvollziehen, wie genau sie zu ihrer Einschätzung gekommen sind.“ Ihre Aufgabe sieht sie darin, die Vorhersagewerkzeuge um eine mathematisch fundierte Erklärbarkeit zu ergänzen.

„Wir füttern das System mit allen Reaktionen, die ein Labor durchführen kann – alle Reagenzien, die es bereits hat oder beschaffen kann – und leiten daraus eine Syntheseroute für ein Zielmolekül ab.“ Das auf Basis aller möglichen chemischen Reaktionen und Verbindungen zu simulieren, wäre kombinatorisch nicht machbar – „viel zu viele Möglichkeiten“, erklärt sie. „Aber KI reduziert den Suchraum, und die Mathematik verifiziert das Ergebnis. Das ist unser Ansatz.“

Wenige Optionen in Belarus

Aufgewachsen ist Shelashen in Belarus. Mathematik und Informatik haben sie immer interessiert, aber nach der Schule entschied sie sich zunächst für ein Chemiestudium. Nach ihrem Bachelorabschluss an der Belarusian State University in Minsk arbeitete sie zunächst für ein pharmazeutisches Unternehmen, begann dann aber parallel, sich mit Informatik zu beschäftigen. „Das war um 2021 und eine aufregende Zeit. Large Language Models wurden langsam populär. Ich saß nach der Arbeit fast jeden Abend noch vor dem Computer und belegte Online-Kurse in Informatik.“ Nach ein paar Wochen merkte sie: „Das ist so spannend für meine Arbeit als Chemikerin: Ich will das am liebsten kombinieren.“

Ein geeignetes Masterprogramm zu finden war nicht leicht. „In Belarus hatte ich nur wenige Optionen. Das Wissenschaftssystem ist dort noch sehr traditionell, fächerübergreifende Ansätze werden eher kritisch beäugt.“ Fündig wurde Shelashen an der Technischen Universität Dresden. „Da wurde das Masterprogramm Computational Modeling and Simulation angeboten, mit einem direkten Bezug zu den Lebenswissenschaften. Das passte perfekt.“ Die Besonderheit: Es erlaubt Menschen ohne formalen Informatik-Hintergrund – also auch Chemikerinnen –, Informatik zu studieren. „An den meisten Universitäten benötigt man einen Abschluss in Mathematik oder Informatik, um sich für ein Masterprogramm an einer Informatikfakultät einschreiben zu können. An der TU Dresden muss man zeigen, dass man programmieren kann, aber der Einstieg ist dann auch ohne formale Ausbildung möglich.“

Dort erfuhr Shelashen von der Möglichkeit, sich über das DAAD-Programm Konrad Zuse Schools of Excellence in AI fördern zu lassen. Schließlich klappte es mit einer Förderung durch die Zuse School SECAI an den Standorten Dresden und Leipzig. „Das war extrem hilfreich, nicht nur durch die finanzielle Unterstützung“, erzählt sie. „Auch das Mentoring war sehr wichtig für mich. Ich bin nach wie vor mit meinen Betreuerinnen und Betreuern in Kontakt.“

Chemoinformatik – eine Disziplin mit Zukunft

Einen typischen Arbeitstag verbringt Shelashen am Computer. Mit chemischen Prozessen im Labor hat sie nichts mehr zu tun. Die Daten, die sie braucht, erhält sie von kooperierenden Chemikerinnen und Chemikern. Oder sie nimmt an Workshops oder Konferenzen teil. „Es ist sehr wichtig, immer auf dem neuesten Stand zu sein. Gerade bei einem so speziellen Forschungsfeld wie meinem.“

Obwohl sie am Institut für Bioinformatik forscht, bezeichnet sich Shelashen als Chemoinformatikerin. Ein wichtiger Unterschied: Während die Bioinformatik sich mit großen Molekülen befasst – DNA, RNA, Proteinen –, konzentrieren sich Shelashen und ihr Team auf Moleküle, die bei Weitem kleiner sind, „manchmal um den Faktor 1000". „Dass wir in Leipzig bei den Bioinformatikerinnen und Bioinformatikern arbeiten, hat schlicht damit zu tun, dass unsere Disziplin noch nicht ganz so etabliert ist.“

„Ich fühle mich wohl in Deutschland“

Wenn es nach Arina Shelashen geht, könnte sich das bald ändern. Sie sieht die Chance, mit ihrer Forschung „etwas zu entwickeln, was wirklich zählt“, wie sie sagt. Sie hat sich auch schon nach Stellen umgesehen – etwa im Bereich Computational Simulation für Chemie. „Solche Positionen sind selten und sehr gefragt. Ein Promotionshintergrund in diesem Bereich ist absolut Voraussetzung.“ Dabei könnte sie sich sehr gut vorstellen, in Deutschland zu bleiben. „Ich fühle mich hier wohl. Viele Belarussinnen und Belarussen sind nach Polen gegangen, das uns kulturell und sprachlich viel näher ist. Aber ich fühle mich in Deutschland wohler. Auch sicherer – in mehrfacher Hinsicht.“

Klaus Lüber (7. Juli 2026)