Organizacje związane ze zdrowiem i naukami przyrodniczymi wykorzystują różnorodne dane pacjentów. Ma to na celu zapewnianie bardziej spersonalizowanej opieki zdrowotnej oraz poprawę wyników. Firma Intel oferuje technologie, narzędzia i rozwiązania partnerskie, dzięki którym możliwa jest obsługa najistotniejszych obciążeń roboczych w medycynie precyzyjnej. Wśród nich możemy wymienić analizę genomu, obrazowanie molekularne i molekularną dynamikę.
Wspólnie z Broad Institute, firma Intel pomaga w przyspieszaniu badań biomedycznych związanych z medycyną precyzyjną, które wymagają intensywnej mocy obliczeniowej. Innym elementem tej współpracy jest pomoc w rozwoju odkryć opartych na AI. Poznaj historię pracownika firmy Intel, Bryce'a Olsona, który wykorzystał te badania w wykraczającej poza schematy walce z nowotworem.
Personalizacja opieki zdrowotnej dzięki medycynie precyzyjnej
Każda osoba jest wyjątkowa, podobnie jak jej organizm. Różnimy się pod względem podatności na choroby, a także reakcji na zalecone leczenie.
Medycyna precyzyjna pozwala lekarzom na dopasowanie opieki medycznej do indywidualnych potrzeb poprzez wykorzystywanie połączenia danych genomu, dokumentacji medycznych, testów laboratoryjnych i danych innych pacjentów. W ten sposób mogą oni zapewnić pacjentom właściwą terapię we właściwym czasie.
Medycyna precyzyjna może również ujawnić wrażliwość danej osoby na konkretne choroby, zanim one wystąpią. Dzięki temu medycy i pacjenci mają przewagę pod kątem monitorowania stanu zdrowia oraz działań zapobiegawczych. Żyjemy w nowej epoce spersonalizowanej medycyny. Obecnie pacjenci mogą otrzymać dokładniejsze diagnozy, liczyć na szybsze interwencje lekarskie, skuteczniejsze terapie farmakologiczne, a także dostosowane do ich potrzeb plany leczenia.
Medycynę precyzyjną stosuje się już w leczeniu cukrzycy i raka. Jest ona szczególnie przydatna w wypadkach raka piersi, płuc, skóry, jelita grubego, prostaty i trzustki. Jej inne obiecujące zastosowania obejmują kardiologię, objawy starzenia się, rzadkie choroby dziecięce, mukowiscydozę oraz HIV. Medycy przyglądają się szczególnie uważnie sposobom zastosowania medycyny precyzyjnej w leczeniu reumatoidalnego zapalenia stawów, choroby Alzheimera i stwardnienia rozsianego.
Narzędzia i techniki w medycynie precyzyjnej
Aby zdiagnozować chorobę i dostosować leczenie do indywidualnych potrzeb, medycyna precyzyjna wykorzystuje takie techniki, jak diagnostyka molekularna (obejmująca testy generyczne), obrazowanie molekularne i dynamikę molekularną.
Diagnostyka molekularna i analiza genomu
Diagnostyka molekularna obejmuje analizę biomarkerów pacjenta. Chodzi tu przede wszystkim o kod genetyczny oraz sposoby eksprymowania genów przez komórki. Testy te ujawniają informacje, które mogą pomóc w zapewnieniu najskuteczniejszego leczenia lub dopasowaniu najlepszych leków dla pacjenta. Diagnostyka molekularna często wymaga sekwencjonowania genetycznego.
Obrazowanie molekularne
Obrazowanie molekularne jest istotnym elementem procesu odkrywania leków. Pomaga bowiem uchwycić procesy biologiczne na poziomach cząsteczkowym i komórkowym. Pozwala to na głębsze zrozumienie struktur białek, funkcji komórek oraz procesów molekularnych, zachodzących w żywych organizmach. Ponadto zapewnia pełniejszy wgląd w zdrowe i chore tkanki, dzięki czemu obrazowanie molekularne odgrywa ważną rolą w medycynie precyzyjnej, szczególnie w walce z rakiem.1
Dynamika molekularna
Dynamika molekularna jest metodą obliczeniową, która przewiduje ilościowo skuteczność interakcji leku z jego celem białkowym, odpowiadającym za konkretną chorobę. W połączeniu z innymi czynnościami ogólnej organizacji zadań w zakresie odkrywania leków dynamika molekularna zapewnia wnioski na poziomie atomowym dotyczące skuteczności lekarstwa w radzeniu sobie z podstawowym źródłem choroby. Symulacje związane z dynamiką molekularną pomagają w odrzuceniu słabych leków, co pozwala zaoszczędzić czas.
Pierwotny koszt sekwencji genomicznej przekraczał 2,7 mld dolarów, lecz obecnie zbliża się do poziomu tysiąca dolarów i nadal spada.
Technologie Intel® do obsługi medycyny precyzyjnej
Współpraca firmy Intel z innowatorami w dziedzinie zdrowia i nauk przyrodniczych liczy sobie dziesiątki lat. Polega ona na przyspieszeniu badań oraz poprawie opieki nad pacjentem za pomocą technologii. Mamy szeroki wachlarz rozwiązań technologicznych, jak i partnerów. Dlatego też firma Intel jest w stanie zapewnić fachową wiedzę, narzędzia i źródła, które przyczyniają się do rozwoju medycyny precyzyjnej.
Wiele obciążeń roboczych związanych z medycyną precyzyjną wymaga znaczącej mocy obliczeniowej oraz zarządzania danymi. Firma Intel oferuje kompleksowe portfolio technologii do przenoszenia, przechowywania i przetwarzania ogromnych ilości danych. Ponadto technologie te zapewniają wydajność dostosowaną do modeli zaawansowanej analityki, wysokiej mocy obliczeniowej (HPC) oraz sztucznej inteligencji (AI). Technologie Intel® obsługują zastosowania z zakresu medycyny precyzyjnej dotyczące centrum danych, rozproszonych grup HPC oraz serwerów brzegowych, na których dane przechowywane są w obiektach, co spełnia wymogi dotyczące lokalizacji danych.
Ponadto firma Intel rozumie, że zarówno badacze, jak i lekarze potrzebują solidnych zabezpieczeń. Ich współpraca i dostęp do danych znajdujących się w rozproszonych obiektach klinicznych i badawczych będzie możliwa wyłącznie przy zapewnieniu im niezawodnej ochrony. Równie istotne jest bezpieczeństwo prywatności pacjentów, a także własności intelektualnej danych instytucji.
Wydajność na potrzebny szybkiego sekwencjonowania i analizy genomu
Prace nad poznaniem pierwszego ludzkiego genomu trwały 10 lat. Obecnie sekwencję genomu można wykonać w zaledwie kilka godzin. Pierwotne koszty sekwencjonowania przekraczały 2,7 mld dolarów. Obecnie jednak cena ta zbliża się do poziomu tysiąca dolarów i ciągle spada.2
Sekwencjonowanie genomu generuje w całości ok. 350 GB surowych danych na poszczególnego pacjenta. Jednak w przypadku nowotworów, wielokrotne sekwencjonowanie guza może zaowocować ok. 1 petabajtem na tysiąc pacjentów.3 Rozmiar danych dla całej populacji może szybko urosnąć do rangi eksabajtów.
Obecnie technologie Intel® zasilają złożone sekwencery genomów, napędzają potok analityczny oraz umożliwiają przeprowadzanie trwających badań. Procesory skalowalne Intel® Xeon® zapewniają wysoką wydajność obliczeniową, natomiast nasze technologie pamięci masowej obsługują skalowalne systemy rozproszone o dużej przepustowości oraz wydajne bazy danych. Stale tworzymy nowe rozwiązania, które mają pomóc skrócić czas sekwencji i przetwarzania genomu z kilku dni, do kilku minut.
Modernizacja kodu dla obrazowania molekularnego
Modernizacja kodu jest bardzo istotna w dziedzinie zdrowia i nauk przyrodniczych, ponieważ naukowcy w tym sektorze zwykle nie są programistami. Niewydolności w sposobie dystrybucji HPC mogą skutecznie opóźnić odkrycia w takich obszarach, jak obrazowanie molekularne. Firma Intel ułatwia badaczom wykorzystać w pełni swoje oprogramowanie, zapewniając narzędzia do profilowania i optymalizacji wydajności, kompilatory oraz biblioteki algorytmów. Dzięki temu możliwe jest czerpanie pełni korzyści ze sprzętu Intel®.
Bardziej przystępne symulacje dynamiki molekularnej
Przez brak możliwości stworzenia imitacji wystarczająco dużych systemów na potrzeby symulacji dynamiki molekularnej naukowcy trafiają na mieliznę. Firma Intel stale usprawnia możliwości dynamiki molekularnej. W jaki sposób? Pomagają w tym szybkie i energooszczędne procesory, połączenia wzajemne, I/O oraz rozwiązania dotyczące oprogramowania.
Optymalizacja wydajności poprzez kod
Firma Intel współpracuje z branżowymi ekspertami, a także autorami komercyjnymi i open source. Celem jest optymalizacja najlepszych kodów w sektorze. Pomaga to dopilnować, że obciążenia robocze związane z genomiką, obrazowaniem molekularnym i molekularną dynamiką, mają zoptymalizowaną wydajność w systemach i grupach, działających w oparciu o architekturę Intel®. Zmiany te wprowadzane są przez główne kanały. Dzięki temu każdy może skorzystać z działań optymalizacyjnych.
Pomoc w urzeczywistnieniu założeń medycyny precyzyjnej
Firma Intel skupia się na dążeniu do zawierania partnerstw i tworzenia technologii, dzięki którym możliwe będzie poradzenie sobie z błyskawicznie rosnącymi zbiorami danych, udzielenie odpowiedzi na coraz bardziej skomplikowane pytania, a także symulowanie coraz bardziej złożonych procesów biomedycznych. Dzięki naszej architekturze i narzędziom, a także rozwiązaniom partnerskim, chcemy nieść pomoc sektorowi zdrowia i nauk przyrodniczych w realizowaniu zalet medycyny precyzyjnej. Pozwoli to na zapewnienie rewolucyjnej i najwyższej jakości spersonalizowanej opieki zdrowotnej.