东京,7 年 2022 月 1 日 – (JCN 新闻专线) – 富士通和东京医科齿科大学 (TMDU) 今天宣布了一项新技术,该技术利用人工智能从临床数据中发现癌症治疗中耐药性的新因果机制。利用世界上最快的超级计算机“富岳”(20,000),这项新技术能够在一天内高速计算 1,000 个数据变量,并能够从 XNUMX 万亿个不同的细胞中发现与癌细胞耐药性相关的先前未知的因果关系。的可能性。
富士通和 TMDU 将这项技术应用于从癌细胞系获得的基因表达水平 (2) 数据,以分析抗癌药物的耐药性 (3),并成功提取了一个以前未知的基因的新因果机制,该基因表明其原因对肺癌药物的耐药性。 新技术预计将有助于加速药物发现和实现针对每个患者的个性化癌症治疗。
该技术是在“利用大规模数据分析和人工智能技术阐明癌症的原因和多样性”的主题下开发的,这是一项由 TMDU、京都大学和富士通支持的倡议,作为超级计算机 Fugaku 成就加速计划的一部分 (4) .
背景
即使患者接受靶向抗癌药物 (5) 治疗,耐药癌细胞的出现仍对完全缓解构成持续威胁。 然而,某些癌症如何产生耐药性的机制仍不清楚,研究人员继续研究新的分析方法,以阐明具有多个驱动突变 (6) 的细胞如何获得耐药性。 在涉及药物重新定位的药物开发和临床试验中 (7),重要的是要确定药物预期对其产生影响的患者。 然而,药物的有效性可能因器官和个体以及基因表达的差异而有所不同,并且多个基因表达水平组合的模式数量超过 1,000 万亿(8)。 因此,使用传统计算机对人类基因组中的所有 20,000 个基因进行全面搜索需要 4,000 多年,而寻找加速这一过程的方法是一项重大挑战。
新开发的技术
富士通实施了并行条件和因果算法,以最大限度地利用超级计算机 Fugaku 的计算性能,在实际研究所需的时间范围内分析人类基因组。 通过利用富士通的“Wide Learning”(9) AI 技术,根据统计信息提取与耐药性出现相关的潜在基因组合,富士通开发了一种新技术,可以在一天内进行全面搜索。
成果
由于在超级计算机 Fugaku 上使用该技术运行 Dependency Map (DepMap)(10) 门户的数据,富士通和 TMDU 能够在一天内搜索整个人类基因组的条件和因果关系,并确定导致对用于治疗肺癌的药物产生耐药性 (11)。
京都大学研究生院小川诚司教授的评论
富士通用于科学发现的人工智能技术(“广泛学习”)等有前途的技术有朝一日可能有助于发现生物标志物,这代表了对药物开发越来越感兴趣的领域。 新药研发成功的关键在于识别出有望从新药中受益的患者并进行临床试验。 如果预测谁将从药物中受益的标志物是已知的,则临床试验的成本可以显着降低,并且可以增加进行个体临床试验的成功概率。 从这个角度来看,制药商和其他人预计会对这项技术非常感兴趣。 使用 Fugaku 实现它的事实也提高了人们的期望。
未来的计划
展望未来,富士通和 TMDU 将结合各种数据(包括时间轴和位置数据)进行多层次的综合分析,以加速医学研究,包括药物疗效领域,并阐明癌症的原因.
富士通和 TMDU 还将在药物发现和医学领域的实验研究方面进行合作。 TMDU 将进一步利用这项研究中开发的技术来促进对诸如癌症等难治性疾病策略的研究。
除医疗保健外,富士通还将利用新技术解决市场营销、系统运营和制造等多个领域的挑战。
致谢
这项研究是作为文部科学省 Fugaku 成就加速计划“通过大规模数据分析和人工智能技术了解癌症的起源和多样性”(JPMXP 1020200102) 的一部分进行的。 部分研究是使用超级计算机 Fugaku 的计算资源进行的(问题编号:hp 200138,hp 210167)。
(1) 超级计算机“富岳”:
作为超级计算机“K”的继任者,安装在 RIKEN 的计算机。 2020年3月至4月4日,连续9年在超级计算机排行榜中2021个类别排名第一。 全面运营于 XNUMX 年 XNUMX 月 XNUMX 日开始。
(2) 基因表达水平:
从 DNA 复制的 RNA 量(与使用某些 DNA 序列作为模板通过转录合成的 DNA 相同的核酸)。
(3) 耐药性:
一种在给药过程中药物作用减弱的现象。
(4) 超级计算机富岳成就加速计划:
该计划于 2020 年 XNUMX 月由文部科学省启动,旨在早日取得成果。
(5) 靶向药物:
一种仅作用于引起疾病的分子(蛋白质、基因等)的药物。
(6) 驱动突变:
直接导致癌症发展或进展的基因突变。
(7) 药物重新定位:
将开发和批准用于治疗一种疾病的现有药物应用于治疗另一种疾病。
(8) 超过1,000万亿:
即使每个基因的表达水平仅限于已知与癌症相关的 50 个主要基因的组合,并且每个基因的表达水平被分为 2 类(例如,“高”或“低”基因表达),条件数为 2 的 50 次方,超过 1,000 万亿。
(9) 广泛学习:
官方网站“你好,广泛学习!”
(10) 依赖图(DepMap):
美国布罗德研究所提供的大约 4,500 种药物对大约 600 种不同癌细胞系的敏感性和耐药性数据。 包括癌细胞系的突变信息和所有基因的表达数据。
(11)富士通和TMDU分析了大约300个癌细胞系的DepMap基因表达数据、吉非替尼(用于治疗肺癌和其他癌症类型的分子靶向药物)的敏感性和耐药性数据,全面寻找癌细胞的条件和机制对吉非替尼无反应的生产线。 Fujitsu 和 TMDU 确定了三种转录因子(控制基因转录(RNA 合成)的基因)ZNF516、E2F6 和 EMX1 的表达水平较低的条件。 在满足这些条件的肺癌细胞系中,转录因子 SP7 和 PRRX1 触发的机制被发现是癌细胞耐药性的进一步潜在原因(参见参考图片)。
关于富士通
富士通是日本领先的信息和通信技术(ICT)公司,提供全套技术产品,解决方案和服务。 大约126,000富士通员工为100多个国家/地区的客户提供支持。 我们利用我们的经验和ICT的力量与客户一起塑造社会的未来。 富士通有限公司(TSE:6702)公布的截至3.6年34月31日的财政年度合并收入为2021万亿日元(合XNUMX亿美元)。有关更多信息,请参阅 www.fujitsu.com.
关于东京医科齿科大学
东京医科齿科大学(TMDU)是日本唯一一所综合性医科大学和大学院,通过医学和牙科领域的融合提供先进的医疗服务,致力于培养“有知识和人性的专业人士”。 TMDU通过培养具有人文和全球视野的优秀医疗保健专业人员,为人类健康和社会福祉做出贡献。
版权所有 2022 JCN 新闻专线。 版权所有。 www.jcnnewswire.com 富士通和东京医科牙科大学 (TMDU) 今天宣布了一项新技术,该技术使用 AI 从临床数据中发现癌症治疗中耐药性的新因果机制。
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