TÓQUIO, 7 de março de 2022 – (JCN Newswire) – A Fujitsu e a Universidade Médica e Odontológica de Tóquio (TMDU) anunciaram hoje uma nova tecnologia que utiliza IA para descobrir novos mecanismos causais de resistência a medicamentos em tratamentos de câncer a partir de dados clínicos. Aproveitando o supercomputador mais rápido do mundo, "Fugaku",(1) a nova tecnologia permite o cálculo em alta velocidade de 20,000 variáveis de dados em um único dia e permite a descoberta de relações causais anteriormente desconhecidas relacionadas à resistência a medicamentos em células cancerígenas de 1,000 trilhões de diferentes possibilidades.
A Fujitsu e a TMDU aplicaram esta tecnologia a dados de nível de expressão gênica(2) obtidos de linhagens de células cancerígenas para analisar a resistência a drogas(3) contra drogas anticancerígenas, e conseguiram extrair um novo mecanismo causal de um gene previamente desconhecido que sugere uma causa de resistência aos medicamentos contra o câncer de pulmão. Espera-se que a nova tecnologia contribua para a aceleração da descoberta de medicamentos e a realização de terapias contra o câncer individualizadas para cada paciente.
A tecnologia foi desenvolvida sob o tema "elucidação da causa e diversidade do câncer usando análise de dados em larga escala e tecnologia de IA", uma iniciativa apoiada pela TMDU, Universidade de Kyoto e Fujitsu como parte do programa de aceleração de conquistas do supercomputador Fugaku(4) .
BACKGROUND
Mesmo que um paciente receba uma terapia específica contra o câncer(5), o aparecimento de células cancerígenas resistentes a medicamentos representa uma ameaça contínua à remissão total. O mecanismo de como certos cânceres se tornam resistentes a medicamentos ainda não está claro, e os pesquisadores continuam trabalhando em novos métodos de análise que esclarecem como as células que têm múltiplas mutações de driver(6) adquirem resistência a medicamentos. No desenvolvimento de medicamentos e ensaios clínicos envolvendo reposicionamento de medicamentos(7), é importante identificar os pacientes para os quais se espera que os medicamentos tenham efeito. No entanto, a eficácia das drogas pode diferir dependendo do órgão e do indivíduo e das variações na expressão gênica, sendo que o número de padrões combinando níveis de expressão de múltiplos genes ultrapassa 1,000 trilhões(8). Uma pesquisa abrangente de todos os 20,000 genes no genoma humano levaria mais de 4,000 anos com um computador convencional e encontrar maneiras de acelerar o processo representa um grande desafio.
Tecnologia recentemente desenvolvida
A Fujitsu implementou algoritmos condicionais e causais paralelos para maximizar o desempenho computacional com o supercomputador Fugaku para analisar o genoma humano dentro de um prazo necessário para a pesquisa prática. Ao utilizar a tecnologia de IA "Wide Learning"(9) da Fujitsu para extrair combinações de genes potenciais relacionados com o aparecimento de resistência aos medicamentos com base em informações estatísticas, a Fujitsu desenvolveu uma nova tecnologia que permite realizar uma pesquisa abrangente num dia.
Resultados
Como resultado da execução de dados do portal Dependency Map (DepMap)(10) usando esta tecnologia no supercomputador Fugaku, Fujitsu e TMDU foram capazes de pesquisar todo o genoma humano para condições e causalidade em um único dia e determinar os genes que causam resistência aos medicamentos usados no tratamento do câncer de pulmão(11).
Comentário do Prof. Seiji Ogawa, Escola de Pós-Graduação em Medicina, Universidade de Kyoto
Tecnologias promissoras como a tecnologia AI da Fujitsu para descoberta científica ("Wide Learning") podem um dia contribuir para a descoberta de biomarcadores, que representam uma área de crescente interesse no desenvolvimento de medicamentos. A chave para o sucesso do desenvolvimento de novos medicamentos é identificar os pacientes que devem se beneficiar de novos medicamentos e realizar ensaios clínicos. Se o marcador que prevê quem se beneficiará do medicamento é conhecido, o custo dos ensaios clínicos pode ser reduzido significativamente e a probabilidade de sucesso na realização de ensaios clínicos individuais pode ser aumentada. Deste ponto de vista, espera-se que os fabricantes farmacêuticos e outros estejam muito interessados nesta tecnologia. O fato de ter sido implementado usando o Fugaku também aumentou as expectativas.
Planos Futuros
No futuro, a Fujitsu e a TMDU realizarão uma análise abrangente e em várias camadas que combina vários dados, incluindo dados de eixo de tempo e localização com o objetivo de acelerar a pesquisa médica, inclusive no campo da eficácia de medicamentos, bem como esclarecer as causas do câncer .
A Fujitsu e a TMDU também colaborarão em pesquisas experimentais nas áreas de descoberta de medicamentos e medicina. A TMDU utilizará ainda mais a tecnologia desenvolvida nesta pesquisa para promover pesquisas sobre estratégias para doenças intratáveis, como o câncer.
Além dos cuidados médicos, a Fujitsu utilizará a nova tecnologia para resolver desafios em vários campos, incluindo marketing, operações de sistemas e fabricação.
Agradecimentos
Esta pesquisa foi realizada como parte do Programa de Aceleração de Realização Fugaku do Ministério da Educação, Cultura, Esportes, Ciência e Tecnologia "Compreendendo a Origem e a Diversidade do Câncer por meio de Análise de Dados em Grande Escala e Tecnologias de Inteligência Artificial" (JPMXP 1020200102). Uma parte da pesquisa foi realizada com os recursos computacionais do supercomputador Fugaku (Edição #: hp 200138, hp 210167).
(1) Supercomputador "Fugaku":
Um computador instalado no RIKEN como sucessor do supercomputador "K". De junho de 2020 a 3 de novembro, ficou em primeiro lugar em 4 categorias no ranking de supercomputadores por 4 anos consecutivos. A operação completa começou em 9 de março de 2021.
(2) Nível de expressão gênica:
Quantidade de RNA copiada do DNA (o mesmo ácido nucleico que o DNA sintetizado por transcrição usando algumas sequências de DNA como moldes).
(3) Resistência a medicamentos:
Fenômeno no qual o efeito de uma droga enfraquece enquanto a droga está sendo administrada.
(4) Programa de Aceleração de Realização do Supercomputador Fugaku:
Programa iniciado em maio de 2020 pelo Ministério da Educação, Cultura, Esportes, Ciência e Tecnologia com o objetivo de alcançar resultados antecipados.
(5) Droga alvo:
Um medicamento projetado para agir apenas na molécula (proteína, gene, etc.) que está causando a doença.
(6) Mutações de driver:
Uma mutação genética que causa diretamente o desenvolvimento ou progressão do câncer.
(7) Reposicionamento de drogas:
A aplicação de medicamentos existentes desenvolvidos e aprovados para o tratamento de uma doença ao tratamento de outra doença.
(8) Mais de 1,000 trilhões:
Mesmo que o nível de expressão de cada gene seja restrito a uma combinação de 50 genes principais conhecidos por estarem relacionados ao câncer e o nível de expressão de cada gene seja classificado em 2 categorias (por exemplo, expressão gênica "alta" ou "baixa"), a o número de condição é 2 elevado a 50, que excede 1,000 trilhões.
(9) Aprendizado amplo:
Site oficial "Olá, Wide Learning!"
(10) Mapa de Dependência (DepMap):
Dados sobre a sensibilidade e resistência de aproximadamente 4,500 drogas a aproximadamente 600 linhagens de células cancerígenas diferentes, fornecidos pelo American Broad Institute. Estão incluídas informações de mutação de linhas de células cancerosas e dados de expressão de todos os genes.
(11) A Fujitsu e a TMDU analisaram dados de expressão gênica do DepMap de aproximadamente 300 linhagens de células cancerígenas, dados de sensibilidade e resistência de Gefitinib (medicamento direcionado molecularmente usado para tratar câncer de pulmão e outros tipos de câncer) e pesquisaram de forma abrangente por condições e mecanismos de células cancerígenas linhas que não respondem ao Gefitinib. Fujitsu e TMDU identificaram condições sob as quais os níveis de expressão de três fatores de transcrição (genes que controlam a transcrição de genes (síntese de RNA)), ZNF516, E2F6 e EMX1, eram baixos. Em linhagens de células de câncer de pulmão que atendem a essas condições, um mecanismo desencadeado pelos fatores de transcrição SP7 e PRRX1 foi descoberto como outras causas potenciais de resistência a medicamentos em células cancerígenas (ver imagem de referência).
Sobre a Fujitsu
A Fujitsu é a empresa japonesa líder em tecnologia da informação e comunicação (TIC), oferecendo uma gama completa de produtos, soluções e serviços de tecnologia. Aproximadamente 126,000 funcionários da Fujitsu dão suporte a clientes em mais de 100 países. Usamos nossa experiência e o poder das TIC para moldar o futuro da sociedade com nossos clientes. Fujitsu Limited (TSE: 6702) relatou receitas consolidadas de 3.6 trilhões de ienes (US $ 34 bilhões) para o ano fiscal encerrado em 31 de março de 2021. Para obter mais informações, consulte www.fujitsu.com.
Sobre a Universidade Médica e Odontológica de Tóquio
A Universidade Médica e Odontológica de Tóquio (TMDU) é a única universidade médica e escola de pós-graduação abrangente do Japão e fornece tratamento médico avançado por meio de uma fusão dos campos médico e odontológico e trabalhou para cultivar "profissionais com conhecimento e humanidade". A TMDU contribui para a saúde humana e o bem-estar da sociedade, promovendo excelentes profissionais de saúde com uma visão humana e global.
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