TOKYO, 7. marts 2022 – (JCN Newswire) – Fujitsu og Tokyo Medical and Dental University (TMDU) annoncerede i dag en ny teknologi, der bruger AI til at opdage nye årsagsmekanismer for lægemiddelresistens i kræftbehandlinger ud fra kliniske data. Ved at udnytte verdens hurtigste supercomputer "Fugaku"(1) muliggør den nye teknologi højhastighedsberegning af 20,000 variabler af data inden for en enkelt dag og muliggør opdagelse af hidtil ukendte årsagssammenhænge relateret til lægemiddelresistens i kræftceller fra 1,000 billioner forskellige muligheder.
Fujitsu og TMDU anvendte denne teknologi på genekspressionsniveau(2) data opnået fra cancercellelinjer for at analysere lægemiddelresistens(3) mod kræftlægemidler, og det lykkedes at udvinde en ny årsagsmekanisme for et tidligere ukendt gen, der tyder på en årsag til resistens over for lægemidler til lungekræft. Den nye teknologi forventes at bidrage til fremskyndelse af opdagelse af lægemidler og realisering af kræftbehandlinger individuelt til hver patient.
Teknologien blev udviklet under temaet "opklaring af årsagen til og mangfoldigheden af kræft ved hjælp af dataanalyse i stor skala og AI-teknologi," et initiativ støttet af TMDU, Kyoto University og Fujitsu som en del af supercomputeren Fugaku præstationsaccelerationsprogram(4) .
Baggrund
Selv hvis en patient modtager en målrettet cancerbehandling(5), repræsenterer fremkomsten af lægemiddelresistente cancerceller en vedvarende trussel mod fuld remission. Mekanismen for, hvordan visse kræftformer bliver lægemiddelresistente, er dog stadig uklar, og forskere fortsætter med at arbejde på nye analysemetoder, der kaster lys over, hvordan celler, der har flere drivermutationer(6), opnår lægemiddelresistens. I lægemiddeludvikling og kliniske forsøg, der involverer lægemiddelrepositionering(7), er det vigtigt at identificere patienter, for hvem lægemidler forventes at have en effekt. Effektiviteten af lægemidler kan dog variere afhængigt af organet og individet og variationer i genekspression, og antallet af mønstre, der kombinerer ekspressionsniveauer af flere gener, overstiger 1,000 billioner(8). En omfattende søgning af alle 20,000 gener i det menneskelige genom ville således tage mere end 4,000 år med en konventionel computer, og at finde måder at accelerere processen på er en stor udfordring.
Nyudviklet teknologi
Fujitsu implementerede parallelle betingede og kausale algoritmer for at maksimere beregningsmæssig ydeevne med supercomputeren Fugaku for at analysere det menneskelige genom inden for en tidsramme, der er nødvendig for praktisk forskning. Ved at bruge Fujitsus "Wide Learning"(9) AI-teknologi til at udvinde kombinationer af potentielle gener relateret til fremkomsten af lægemiddelresistens baseret på statistisk information, udviklede Fujitsu en ny teknologi, der gør det muligt at udføre en omfattende søgning inden for en dag.
Resultater
Som et resultat af at køre data fra Dependency Map (DepMap)(10)-portalen ved hjælp af denne teknologi på supercomputeren Fugaku, var Fujitsu og TMDU i stand til at søge hele det menneskelige genom for betingelser og årsagssammenhæng inden for en enkelt dag og bestemme generne, der forårsager resistens over for lægemidler til behandling af lungekræft(11).
Kommentar fra prof. Seiji Ogawa, Graduate School of Medicine, Kyoto University
Lovende teknologier som Fujitsus AI-teknologi til videnskabelig opdagelse ("Wide Learning") kan en dag bidrage til opdagelsen af biomarkører, som repræsenterer et område med stigende interesse for udvikling af lægemidler. Nøglen til succes med udvikling af nye lægemidler er at identificere patienter, som forventes at få gavn af nye lægemidler, og at gennemføre kliniske forsøg. Hvis markøren, der forudsiger, hvem der vil have gavn af lægemidlet, er kendt, kan omkostningerne ved kliniske forsøg reduceres betydeligt, og sandsynligheden for succes ved at udføre individuelle kliniske forsøg kan øges. Fra dette synspunkt forventes lægemiddelproducenter og andre at være meget interesserede i denne teknologi. Det faktum, at det er blevet implementeret ved hjælp af Fugaku, har også øget forventningerne.
Fremtidsplaner
Fremadrettet vil Fujitsu og TMDU udføre en flerlags og omfattende analyse, der kombinerer forskellige data, herunder tidsakse- og lokaliseringsdata med det formål at accelerere medicinsk forskning, herunder inden for lægemiddeleffektivitet, samt at kaste lys over årsagerne til kræft. .
Fujitsu og TMDU vil også samarbejde om eksperimentel forskning inden for lægemiddelforskning og medicin. TMDU vil yderligere bruge teknologien udviklet i denne forskning til at fremme forskning i strategier for vanskelige sygdomme som kræft.
Ud over medicinsk behandling vil Fujitsu bruge den nye teknologi til at løse udfordringer på en række forskellige områder, herunder marketing, systemdrift og fremstilling.
Anerkendelser
Denne forskning blev udført som en del af Ministeriet for Undervisning, Kultur, Sport, Videnskab og Teknologis Fugaku Achievement Acceleration Program "Forståelse af kræftens oprindelse og mangfoldighed gennem storskala dataanalyse og kunstig intelligensteknologier" (JPMXP 1020200102). En del af forskningen blev udført med beregningsressourcerne fra supercomputer Fugaku (udgave #: hp 200138, hp 210167).
(1) Supercomputer "Fugaku":
En computer installeret på RIKEN som en efterfølger til supercomputeren "K." Fra juni 2020 til 3. november rangerede den først i 4 kategorier på supercomputerranglisten i 4 på hinanden følgende år. Fuld drift startede den 9. marts 2021.
(2) Genekspressionsniveau:
Mængde RNA kopieret fra DNA (samme nukleinsyre som DNA syntetiseret ved transkription ved brug af nogle DNA-sekvenser som skabeloner).
(3) Lægemiddelresistens:
Et fænomen, hvor virkningen af et lægemiddel svækkes, mens lægemidlet administreres.
(4) Supercomputer Fugaku Achievement Acceleration Program:
Program startet i maj 2020 af Ministeriet for Undervisning, Kultur, Sport, Videnskab og Teknologi med det formål at opnå tidlige resultater.
(5) Målrettet lægemiddel:
Et lægemiddel designet til kun at virke på det molekyle (protein, gen osv.), der forårsager sygdommen.
(6) Drivermutationer:
En genetisk mutation, der direkte forårsager udvikling eller progression af kræft.
(7) Lægemiddelrepositionering:
Anvendelsen af eksisterende lægemidler udviklet og godkendt til behandling af én sygdom til behandling af en anden sygdom.
(8) Mere end 1,000 billioner:
Selv hvis ekspressionsniveauet for hvert gen er begrænset til en kombination af 50 hovedgener, der vides at være relateret til cancer, og ekspressionsniveauet for hvert gen er klassificeret i 2 kategorier (f.eks. "høj" eller "lav" genekspression), betingelsesnummeret er 2 til 50, hvilket overstiger 1,000 billioner.
(9) Bred læring:
Officiel side "Hej, Wide Learning!"
(10) Afhængighedskort (DepMap):
Data om følsomheden og resistensen af cirka 4,500 lægemidler over for cirka 600 forskellige kræftcellelinjer, leveret af American Broad Institute. Mutationsinformation af cancercellelinjer og ekspressionsdata for alle gener er inkluderet.
(11) Fujitsu og TMDU analyserede genekspressionsdata fra DepMap af ca. 300 cancercellelinjer, følsomheds- og resistensdata for Gefitinib (molekylært målrettet lægemiddel brugt til behandling af lungecancer og andre cancertyper) og søgte omfattende efter tilstande og mekanismer for cancerceller linjer, der ikke reagerer på Gefitinib. Fujitsu og TMDU identificerede forhold, under hvilke ekspressionsniveauerne af tre transkriptionsfaktorer (gener, der kontrollerer gentranskription (syntese af RNA)), ZNF516, E2F6 og EMX1, var lave. I lungekræftcellelinjer, der opfylder disse betingelser, blev en mekanisme udløst af transkriptionsfaktorerne SP7 og PRRX1 opdaget som yderligere potentielle årsager til lægemiddelresistens i kræftceller (se referencebillede).
Om Fujitsu
Fujitsu er den førende japanske informations- og kommunikationsteknologi (IKT) virksomhed, der tilbyder et komplet udvalg af teknologiske produkter, løsninger og tjenester. Cirka 126,000 Fujitsu-folk støtter kunder i mere end 100 lande. Vi bruger vores erfaring og IKT-kraften til at forme samfundets fremtid sammen med vores kunder. Fujitsu Limited (TSE:6702) rapporterede en konsolideret omsætning på 3.6 billioner yen (34 milliarder USD) for regnskabsåret, der sluttede 31. marts 2021. For mere information, se venligst www.fujitsu.com.
Om Tokyo Medical and Dental University
Tokyo Medical and Dental University (TMDU) er Japans eneste omfattende medicinske universitet og ph.d.-skole, og har leveret avanceret medicinsk behandling gennem en fusion af det medicinske og dentale område og arbejdet på at dyrke "professionelle med viden og menneskelighed." TMDU bidrager til menneskers sundhed og samfundets velfærd ved at fremme fremragende sundhedspersonale med et humant og globalt udsyn.
Copyright 2022 JCN Newswire. Alle rettigheder forbeholdes. www.jcnnewswire.comFujitsu og Tokyo Medical and Dental University (TMDU) annoncerede i dag en ny teknologi, der bruger AI til at opdage nye årsagsmekanismer for lægemiddelresistens i kræftbehandlinger ud fra kliniske data.
- 000
- 100
- 11
- 2020
- 2021
- 2022
- 7
- 9
- fremskynde
- accelererende
- erhverve
- Lov
- administreret
- fremskreden
- AI
- algoritmer
- Alle
- amerikansk
- analyse
- annoncerede
- En anden
- Anvendelse
- OMRÅDE
- kunstig
- kunstig intelligens
- bliver
- være
- Billion
- hvilken
- Årsag
- udfordre
- udfordringer
- kliniske forsøg
- samarbejde
- kombination
- kombinationer
- Kommunikation
- selskab
- betingelse
- træk
- fortsæt
- bidrage
- kontrol
- ophavsret
- lande
- Medarbejder kultur
- Kunder
- data
- dataanalyse
- dag
- udviklet
- Udvikling
- afvige
- forskellige
- opdaget
- opdagelse
- Sygdom
- sygdomme
- Mangfoldighed
- dna
- driver
- medicin
- Narkotika
- Tidligt
- Uddannelse
- effekt
- forventninger
- forventet
- erfaring
- faktorer
- Fields
- Fornavn
- Videresend
- fuld
- fremtiden
- Global
- eksamen
- Dyrkning
- Helse
- sundhedspleje
- Hvordan
- HTTPS
- Menneskelighed
- identificere
- billede
- implementeret
- vigtigt
- medtaget
- Herunder
- øget
- individuel
- oplysninger
- initiativ
- Intelligens
- interesse
- spørgsmål
- IT
- Nøgle
- viden
- kendt
- førende
- læring
- Niveau
- Leverage
- lys
- Limited
- placering
- logo
- større
- Produktion
- kort
- Marts
- Marketing
- medicinsk
- lægebehandling
- medicin
- tilbyde
- Produktion
- ordrer
- Andet
- Outlook
- Mennesker
- ydeevne
- Pharmaceutical
- Synspunkt
- Portal
- muligheder
- mulig
- magt
- behandle
- Produkter
- professionelle partnere
- Program
- fremme
- rækkevidde
- Relationer
- repræsenterer
- forskning
- Ressourcer
- Resultater
- kører
- Skole
- Videnskab
- Videnskab og Teknologi
- Søg
- Tjenester
- websted
- Samfund
- Løsninger
- Sport
- påbegyndt
- statistiske
- strategier
- succes
- support
- Understøttet
- systemet
- Teknologier
- Teknologier
- tema
- Gennem
- tid
- tidsramme
- i dag
- tokyo
- behandle
- behandling
- universitet
- brug
- udnytte
- Specifikation
- WHO
- inden for
- Arbejde
- arbejdede
- world
- år
- år
- Yen