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乳腺癌检测与治疗的新方法

乳腺癌检测与治疗的新方法 亚马逊
2020-10-09
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导读:AWS 为研究人员在开发新疗法和寻找治愈方法方面的努力提供技术支持。
我们日常生活的某些方面似乎正变得越来越快。例如,我们不仅习惯了软件更新,还开始期待手机以及工作和家庭中使用的数字工具不断推出定期的改进。
在这样的背景下,癌症和某些疾病的治疗进展却顽固地抗拒着同样的提速和改善模式。治疗并治愈癌症与在线追剧完全不同,这一点毋庸置疑。但两者共同的关键推动力——云计算中的计算能力——为我们带来了希望:我们可以大幅提升早期诊断的准确性和速度,提供更优的疗法,甚至实现癌症的治愈。
从根本上说,发现检测和治愈癌症的新方法是一个计算问题。原因如下。

钥匙与锁

把药物想象成一把钥匙,而与之匹配的癌症则是一把锁。研究人员试图找到能匹配特定锁的钥匙——即能与特定癌症受体相互作用的药物分子。现在,假设你有数十亿把钥匙和数十亿把锁。如果我们要手动尝试将每把钥匙插入每把锁,以期打开目标锁,你就会明白这可能需要耗费无穷无尽的时间。
接下来,设想一台拥有强大算力、以惊人速度运行的计算机,几乎同时尝试每一把钥匙插入每一把锁。这会带来什么改变?找到能解锁疾病治疗的正确药物需要多长时间?
在加速药物研发方面,一个绝佳的例子来自我们的亚马逊网络服务(AWS)合作伙伴 Numerate。Numerate 正在寻找用于治疗某种心脏病的候选药物。他们需要从超过 1.28 亿种药物分子中进行筛选。正如你所想象的,让顶尖科学家从数百万个选项中缩小范围,最终选出少数几个进入临床试验阶段,原本需要五到七年时间。这就是典型的“钥匙与锁”难题。但 Numerate 没有走传统路线,而是采用了 AWS 的计算资源。
通过运用数千个机器学习模型和云端的大规模计算,Numerate 能够检查 1.28 亿种分子,寻找其中少数几种可能有助于治疗其所研究的心脏病的分子。这些模型考虑了潜在药物分子在体内的吸收、分布、代谢、排泄情况,以及它们是否能正确匹配疾病的“锁”。Numerate 在短短 12 个月内,实现了相当于单个高性能处理器连续运行 1000 年所具备的计算能力,并发现了 69 种候选药物,成功推进至临床试验阶段。最近,其他 AWS 客户如 Abcellera 也开发了复杂的基于云的解决方案,将药物研发过程缩短至仅六周。
从五年到七年,缩短至不到两个月——我们可以确信,速度还会更快。同样的大规模计算和机器学习方法也适用于发现对抗癌症或其他疾病的治疗方法。

为你量身定制的治愈方案

候选药物发现速度的提升意味着更多药物进入临床试验管线。更多的临床试验为寻求针对其特定类型癌症治疗方案的个体带来了更多的希望和选择。这一切都引领我们走向医学界数十年来一直努力追求的目标——精准医疗。精准医疗的最终目标不仅仅是为患者提供针对其癌症类型的治疗,而是为其提供量身定制的疗法,以应对他们独特的癌症。
使用 AWS 计算能力实现精准医疗的一个绝佳例子是云原生生物技术公司 Moderna。你可能在新闻中听说过 Moderna,它致力于研发 COVID-19 疫苗。Moderna 用于研究引发大流行病毒的相同技术也被应用于其他疾病,包括个性化癌症疫苗(通常称为免疫疗法)以及罕见病的治疗。如果你参观 Moderna 的实验室,会看到一排排正在生产的疗法。令人惊叹的是,他们的工厂并非利用机器学习和计算能力为十亿人生产一种单一药物,而是根据每位患者独特的基因组成,为单个个体生产一种专属药物。这就像是在制造十亿种不同的药物。
利用计算能力不仅加速了寻找治愈方法的进程,还改变了哪些药物能够推向市场的经济模式。在传统的手动且昂贵的药物发现模式中,公司需要依靠“重磅炸弹”类药物来支撑药物发现的经济模型。但当药物发现成为杰出科学家、计算能力、智能算法以及模拟我们生物学和化学的智能模型之间的团队协作时,经济模式就会发生变化。组织可以为影响相对较少人群的疾病找到治疗方案和治愈方法。他们可以为你找到专属的治愈方案。

仅次于找到治愈方法的次优选择

显然,治愈是理想的癌症治疗结果;然而,即便无法治愈,根据个体需求量身定制和个性化的治疗路径仍能为全球患者带来巨大益处。BreastCancer.org 是一个很好的例子,该组织利用 AWS 计算能力来帮助个性化患者的健康旅程。
Breastcancer.org 允许乳腺癌患者将病理报告上传至私密且安全的个人账户。BreastCancer.org 利用 AWS 机器学习技术,分析患者的病理报告,并定制其数字属性,以向患者提供个性化内容。正如生物科技公司利用计算能力发现癌症治疗的新药物一样,BreastCancer.org 运用计算能力和自然语言处理技术来理解病理报告,为患者创造高度个性化的体验。
如果我们将这一理念延续下去,不难看到个人的医疗信息如何能够深度个性化其健康旅程。Navigating Cancer 是一家基于 AWS 构建的初创公司,正与癌症患者及其医生紧密合作,帮助患者自主管理其护理旅程。Navigating Cancer 收集关于患者状况的数千个数据点,并通过复杂的实时高计算量分析,协助临床医生制定理想的康复路径。Navigating Cancer 不仅赋能患者,还激活他们,使他们在亲友的陪伴与帮助下,在康复之路上掌握自己的生活主动权。
而这,当然正是我们的初衷。在这个“粉红科技日”,在整个乳腺癌宣传月——以及每一天——我们都应尽可能地将时间花在我们所爱的人身边。
【声明】内容源于网络
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