Der Kampf gegen den Krebs in der Cloud

Jedes Jahr fordert Krebs weltweit etwa 10 Millionen Menschenleben, und die WHO geht davon aus, dass die weltweiten Krebserkrankungen bis 2040 um 60 Prozent steigen werden. Während die Welt immer noch nach einem Heilmittel für Krebs sucht, verändert die Fähigkeit der Cloud-Technologie, das Innovationstempo zu beschleunigen und gleichzeitig die Kosten zu senken, die Dynamik des Kampfes auf unzählige Arten.

Insbesondere die Skalierbarkeit und relative Erschwinglichkeit der Cloud-Technologie ermöglicht es Gesundheitsdienstleistern, die Krankheit in jeder Phase von der Entdeckung bis zur Remission effektiver zu bekämpfen. Künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen (KI/ML) ermöglichen tiefere Dateneinblicke und beschleunigen die Datenanalyse, Forscher:innen auf der ganzen Welt können nun in Echtzeit zusammenarbeiten und wichtige Erkenntnisse austauschen.

„Technologie ist kein Allheilmittel, aber sicherlich eine Unterstützung und ein Wegbereiter im weltweiten Kampf gegen den Krebs", sagt Dr. Rowland Illing, Chief Medical Officer und Director of International Public Sector Health bei Amazon Web Services (AWS): „Technologie kann die Forschung effizienter und effektiver machen, Diagnosen können schneller und genauer getroffen werden, die Entdeckung und Entwicklung von Medikamenten kann beschleunigt und die Zugänglichkeit durch Telemedizin und umfassendere klinische Studien verbessert werden."

Kartierung der Krebslandschaft durch Genomsequenzierung

Krebs ist eine Krankheit, die durch die unkontrollierte Teilung abnormaler Zellen verursacht wird, zumeist durch genetische Veränderung. Die Kartierung dieser genetischen Vielfalt erfordert die Erzeugung und Analyse einer immensen Datenmenge. Um Erkenntnisse daraus zu ziehen, müssen diese Daten auf eine Weise erfasst werden, die die Privatsphäre der Patient:innen schützt, sie müssen sicher gespeichert sowie analysiert und visuell dargestellt werden.

Der Krebsgenom-Atlas hat Daten von fast 20.000 Tumoren und vergleichbaren normalen Gewebeproben von 11.328 Patient:innen aus 33 Krebsarten gesammelt. Die anhand dieser Daten erstellten Visualisierungen veranschaulichen, wie sich verschiedene Krebsarten entwickeln und ausbreiten, einschließlich der Muster in den Zellen, aus denen sie entstehen, der Rolle verschiedener Virusvarianten bei der Auslösung von Mutationen und der Signalwege im Körper, die für wirksame Behandlungen genutzt werden können. Der Atlas ist Teil des AWS-Registers offener Daten, das es Forschern aus der ganzen Welt ermöglicht, ihre Wissensbasis zu erweitern.

Die Skalierung dieses datengestützten Ansatzes zur Entschlüsselung von Krebs hängt von der kostengünstigen Sequenzierung der DNA jeder potenziellen Patientin bzw. jedes Patienten ab. Das ist das Ziel des in Kalifornien ansässigen Unternehmens Ultima Genomics. Das Unternehmen entwickelt einen genetischen Sequenzer auf AWS, mit dem eine individuelle DNA-Sequenzierung, die vor zehn Jahren noch 1.000 Dollar kostete, für Patient:innen für nur 100 Dollar erhältlich ist.

Beschleunigung und Demokratisierung der Diagnose

Genomsequenzierung, wie sie von Ultima Genomics entwickelt wurde, kann die Erkennung von Krebs durch genetische Analysen drastisch beschleunigen. Das Munich Leukemia Lab, das die Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) zur Beschleunigung seiner Genomdatenverarbeitung nutzt, konnte die benötigte Rechenzeit von 20 Stunden auf drei Stunden reduzieren und sowohl die Diagnosegeschwindigkeit als auch die Genauigkeit verbessern.

Die meisten Patient:innen erfahren von ihrer Krebsdiagnose jedoch nicht durch eine eingehende genetische Analyse. Viele gehen einfach nur zu ihrem Arzt, um sich regelmäßig untersuchen zu lassen, oder vielleicht wegen einer scheinbar nicht damit zusammenhängenden Erkrankung. Die Erkennung subtiler visueller Indikatoren für die Krankheit, auch wenn sie nicht im Mittelpunkt des Arzttermins steht, ist eine der wichtigsten Möglichkeiten, mit denen Künstliche Intelligenz (KI) die Überlebensraten bei Krebs verbessert.

Obwohl Forschung und Diagnose der Schlüssel zur Krebsbekämpfung sind, hängt die Prognose des Einzelnen letztlich davon ab, ob die richtigen Behandlungen zur Verfügung stehen. Nach Angaben des Branchenverbands PhRMA dauert es im Durchschnitt 10-15 Jahre und 2,6 Milliarden Dollar, um ein neues Medikament auf den Markt zu bringen, und selbst mit diesen enormen Investitionen werden nur 12 Prozent der neuen Medikamentenmoleküle von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) zugelassen.

Integrative, personalisierte Krebsbehandlung in großem Maßstab

Wenn Gesundheitsdienstleister in der Lage sind, Erkenntnisse auf DNA-Ebene über die Krebserkrankung eines Patienten mit Optionen für eine stärker personalisierte Behandlung zusammenzubringen, kann dies zu besseren Ergebnissen für die Patienten auf nationaler Ebene führen.

Die Komplexität der Herausforderung, die Krebs für die Medizin darstellt, besteht darin, dass jeder Fall, wie die Gene in jedem Tumor, einzigartig ist. Indem die Cloud den Kampf gegen Krebs individueller und umfassender macht, trägt sie dazu bei, diese Herausforderung in eine Stärke zu verwandeln. Sie ermöglicht nicht nur eine individuellere, gezieltere und wirksamere Behandlung, sondern bringt auch wichtige psychologische Vorteile mit sich. Wenn jede Patientin und jeder Patient das Gefühl hat, verstanden und unterstützt zu werden, trägt dies wesentlich dazu bei, dass bessere Ergebnisse erzielt werden können.