強力なテクノロジーにより高精度医療を加速する

高精度医療には、膨大な量のデータを移動、保存、処理するためのテクノロジー基盤が必須です。

高精度医療を支えるテクノロジー

  • 高精度医療により、臨床医は各患者の生物学的プロファイルに基づいて構築された個々の患者に合った治療法を開発できます。

  • 高精度医療伴うワークロードの多くは、極めて高い処理能力とデータ管理を必要とします。

  • インテルは、膨大な量のデータを移動、保存、処理するテクノロジーの包括的なポートフォリオを提供しており、要求の厳しい高精度医療アプリケーションにも対応できるパフォーマンスを備えています。

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医療機関とライフサイエンス組織は、多様な患者データを活用して、より個々の患者に合ったケアを推進して転帰を向上させています。インテルは、テクノロジー、ツール、パートナー・ソリューションを通じて、ゲノム解析、分子イメージング、分子動力学をはじめとした高精度医療の主要なワークロードをサポートします。

インテルとブロード研究所は、高精度医療と AI ベースの発見の裏側で、多くのコンピューティング処理を必要とする生物医学研究を推し進めています。インテルの従業員である Bryce Olson はこの研究を利用し、一線を画した方法で自らのがんと戦っています。その詳細についてご覧ください。

精密医療によるケアのカスタマイズ

私たち一人ひとりが違うように、生物学遺伝子もそれぞれ異なっています。病気を発症する可能性があるかどうか、そして特定の治療法がどれほど効果を発揮するかは、個人によって異なります。

高精度医療では、臨床医はゲノムデータ、医療記録、臨床検査などの患者データを組み合わせて使用して、患者に合わせたケアを提供します。このようにすることで、適切な患者に適切なタイミングで適切な治療を行うことができます。

高精度医療はまた、特定の病気が発症する前に個人のその病気へのかかりやすさを明らかにすることもできるため、臨床医とその患者は発症前に監視して予防対策をとることが可能です。この新たなパーソナライズ医療という時代において、患者はより正確な診断、早期の介入、より効率的な薬物療法、個人に合った治療計画を受けることができます。

高精度医療はすでに、糖尿病やがん治療に採用されていますが、特に乳がん、肺がん、皮膚がん、結腸がん、前立腺がん、膵臓がんでの事例が顕著といえるでしょう。これ以外の期待できる対象として、循環器、老化に関する症状、幼児の希少疾患、嚢胞性線維症、HIV が挙げられます。臨床医は、関節リウマチ、アルツハイマー病、多発性硬化症への高精度医療の適用に特に注目しています。

高精度医療のツールと手法

高精度医療では、分子診断 (遺伝子検査を含む)、分子イメージング、分子動力学などの手法を使用して、病気を診断し個人に合わせた治療を行います。

分子診断とゲノム解析

分子診断では、主に遺伝子コードと、細胞が遺伝子をどのように発現させるかなど、患者のバイオマーカーを分析します。これらのテストにより、最も効果的な治療法を提供したり、患者に最適な薬品を予測したりするのに使用できる情報が明らかになります。分子診断には遺伝子配列決定が必要になることが多々あります。

分子イメージング

分子イメージングは、創薬プロセスに関与し、分子レベルおよび細胞レベルで生物学的プロセスを捉えられるようにします。これにより、生物のタンパク質構造、細胞機能、分子プロセスについての理解を深めることができます。体内の健康な組織と病変の組織についての詳細を提供するため、分子イメージングは高精度医療、その中でも特にがん治療において重要な役割を果たします。1

分子動力学

分子動力学は、薬物と特定の病気の原因となるタンパク質標的が、どの程度効果的に相互作用するかを定量的に予測する計算手法です。創薬ワークフロー全体におけるほかのタスクと組み合わせることで、分子動力学は、投薬と病気の根本的な原因との界面に対する原子レベルのインサイトを提供します。分子動力学シミュレーションは、候補対象にならない薬物を取り除いて、時間短縮を図ります。

ゲノム配列決定の当初の費用は 27 億米ドルを超えましたが、現在は 1,000 米ドルに近づき、低下し続けています。

高精度医療を支えるインテル® テクノロジー

インテルは数十年にわたって医療やライフサイエンスのイノベーターと協力して、テクノロジーを活用して研究を加速し、患者のケアを強化してきました。豊富で幅広いテクノロジーとパートナーのエコシステムを活用して、インテルは高精度医療を進歩させるための専門知識、ツール、リソースを提供します。

高精度医療伴うワークロードの多くは、極めて高い処理能力とデータ管理を必要とします。インテルは、高度な分析、ハイパフォーマンス・コンピューティング (HPC)、人工知能 (AI) モデルに対応するパフォーマンスを活用し、膨大な量のデータを移動、保存、処理するためのテクノロジーの包括的なポートフォリオを提供しています。インテル® テクノロジーは、データセンター、分散 HPC クラスターに加え、データの局所性要件に準拠するためにデータをオンプレミスに維持するエッジサーバーでも高精度医療アプリケーションをサポートしています。

また、研究者と臨床医の両方が堅牢なセキュリティーを必要とすることもインテルは理解しています。確実に保護されている場合にのみ、分散した臨床および研究の施設内で利用可能なデータにアクセスして共同作業を行うことができます。同じく重要なのが、患者のプライバシーと機関の知的財産を保護することです。

ゲノムの配列決定と解析を加速化するためのパフォーマンス

最初のヒトゲノムの完了には 10 年かかりました。それが今では、ほんの数時間でゲノムを配列決定することができます。ゲノム配列決定の当初の費用は 27 億米ドルを超えたものの、現在は 1,000 米ドルに近づき、低下し続けています。2

全ゲノム配列決定で、患者あたり約 350 GB の生データが生成されます。ただし、がんの場合、腫瘍の配列決定を繰り返すと、患者 1,000 人あたり約 1 ペタバイトのデータが生成される可能性があります。3 母集団全体のデータサイズは、エクサバイト規模にまで急速に拡大するかもしれません。

現在、インテル® テクノロジーは複雑なゲノム・シーケンサーを強化し、分析パイプラインを駆使して継続的な研究を実現しています。インテル® Xeon® スケーラブル・プロセッサーが高度なコンピューティング・パフォーマンスを提供する一方で、ストレージ・テクノロジーはスケーラブルで高スループットの分散システムと効率的なデータベースをサポートします。ゲノム配列決定や処理にかかる時間を、数日から数分へと短縮するための新しいソリューションの開発が今日も行われています。

分子イメージングのためのコードの最新化

一般的に、科学者はプログラマーではないため、医療やライフサイエンス業界ではコードの最新化は重要な作業といえます。HPC パイプラインでの効率の悪化が、分子イメージングなどの分野での発見を遅らせる可能性があるためです。インテルは、インテル® のハードウェアを活用するパフォーマンス・プロファイリング・ツールや最適化ツール、コンパイラー、アルゴリズム・ライブラリーを提供して、研究者がソフトウェアの効果を最大限に活用できるようにします。

使いやすい分子動力学シミュレーション

分子動力学シミュレーションを行う大規模なシステムのシミュレーションができないと、研究者は先に進むことができません。インテルは、高速で電力効率に優れたプロセッサー、インターコネクト、I/O、ソフトウェア・ソリューションを活用して、分子動力学の機能を進化させ続けています。

コードによるパフォーマンスの最適化

インテルは、業界の専門家、市販ソフトの作成者とオープンソースの作成者と協力して、主要な業界コードを最適化します。これにより、ゲノム、分子イメージング、分子動力学のワークローを、インテル® アーキテクチャー・ベースのシステムやクラスター上で、最適化されたパフォーマンスで実行できます。これらの変更は主要なチャネルを通じてリリースされ、だれもが最適化の取り組みから効果を得られるようにします。

高精度医療の実現をサポート

インテルは、急増するデータ量の処理や高度化するクエリへの応答、そしてより複雑な生物医学プロセスのシミュレーションを行うためのパートナーシップとテクノロジーの追求を重視しています。医療やライフサイエンス業界が最先端のパーソナライズされたケアを推進していくにあたり、インテルが提供するアーキテクチャー、ツール、パートナー・ソリューションを通じて高精度医療がもたらす効果を実現できるようこれからも支援していきます。

インテルがお手伝いします


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免責事項

最適化に関する注意事項: インテル® のコンパイラーでは、インテル® マイクロプロセッサーに限定されない最適化に関して、他社製マイクロプロセッサーに対して同様の最適化を行えないことがあります。これには、インテル® SSE2、インテル® SSE3、インテル® SSSE3 命令セットなどの最適化が該当します。インテルは、他社製マイクロプロセッサーに関して、いかなる最適化の利用、機能、または効果も保証いたしません。本製品のマイクロプロセッサーに依存した最適化は、インテル® マイクロプロセッサーの使用を前提としています。インテル® マイクロアーキテクチャーに限定されない最適化の中にも、インテル® マイクロプロセッサー用のものがあります。この注意事項で言及した命令セットの詳細については、該当する製品のユーザー・リファレンス・ガイドを参照してください。

注意事項の改訂 #20110804

インテル® のテクノロジーの機能と利点はシステム構成によって異なり、対応するハードウェアやソフトウェア、またはサービスの有効化が必要になる場合があります。実際の性能はシステム構成によって異なります。絶対的なセキュリティーを提供できる製品またはコンポーネントはありません。詳細については、各システムメーカーまたは販売店にお問い合わせいただくか、http://www.intel.co.jp/ を参照してください。

記載されているコスト削減シナリオは、指定の状況と構成で、特定のインテル® プロセッサー搭載製品が今後のコストに及ぼす影響と、その製品によって実現される可能性のあるコスト削減の例を示すことを目的としています。状況はさまざまであると考えられます。インテルはいかなるコストもコスト削減も保証いたしません。

インテルは、サードパーティーのデータについて管理や監査を行っていません。記載されている内容について検討し、他の情報も参考にしながら、本資料で参照しているデータが正確かどうかを確認してください。

Intel、インテル、それらのロゴ、およびその他のインテルのマークは、アメリカ合衆国および / またはその他の国における Intel Corporation またはその子会社の商標です。

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免責事項

1「Precision medicine and molecular imaging: New targeted approaches toward cancer therapeutic and diagnosis」、2016年: ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5218860/
3Robison MD MBA, Reid J., 「How big is the human genome?」 Precision Medicine、2014年1月5日: http://bit.ly/1T5IVkA