研究人员借助云技术为患癌儿童开发个性化医疗

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


在治疗儿童癌症方面,一群学术研究人员、肿瘤学家和病理学家认为,更个性化的方法不仅更人道,而且是生存的关键。对于神经母细胞瘤和髓母细胞瘤转化研究联盟(NMTRC)的成员来说,这种个性化的方法意味着使用基因组分析来开发高度靶向的疗法,以治疗每个个体的肿瘤。这种分析会产生大量数据,这意味着它具有帮助患有神经母细胞瘤儿童的巨大潜力,神经母细胞瘤是一种通常具有侵袭性的恶性肿瘤,由神经组织发展而来。这也意味着研究人员需要获得强大的计算机运算能力来理解这些数据。

NMTRC周四宣布他们的工作获得了重大推动——他们很快将在戴尔捐赠的、专门用于他们工作的新型高性能计算机集群上进行研究。时机再好不过了,因为NMTRC在5月份启动了一项临床试验,研究儿童神经母细胞瘤患者,以寻找更快速有效地治疗癌症的方法。神经母细胞瘤最常在五岁之前被诊断出来,在每10万名儿童中大约发生一例(男孩中略为常见)。虽然婴儿患神经母细胞瘤的预后良好,但只有30%在12至15个月后被诊断出的儿童能够存活(pdf)

医生可选择的治疗方案很少。在过去的25年中,FDA仅批准了一种儿童癌症治疗方法,而成人癌症患者的治疗方法则为50种。NMTRC试验旨在更快地为儿童匹配有效的药物,并有可能识别出医生以前未曾想到的治疗方法。该试验将招募14名对传统疗法反应不佳的晚期神经母细胞瘤儿童。医生将从每位患者身上采集活组织样本,并提交进行基因组分析。


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分析结果将被输入计算机集群,该集群将使用范安德尔研究所儿科癌症转化研究项目在密歇根州大急流城开发的软件对其进行分析。NMTRC主席兼范安德尔儿科癌症转化研究项目联合主任吉赛尔·肖勒周四在戴尔主办的新闻发布会上说,医生随后将创建一份FDA批准的药物清单,以供考虑用于治疗。

杰弗里·特伦特,转化基因组学研究所 (TGen) 的总裁兼研究主任,在周四的新闻发布会上说,为成人患者开发治疗方法更容易,因为通常有大量的研究人群,并且有更多种类的 FDA 批准的药物和剂量可供选择。TGen将在其位于凤凰城的机构运营该集群。

戴尔计算集群最初将由 148 个 CPU 组成,能够达到 8.2 万亿次浮点运算(即每秒 8.2 万亿次浮点运算),并且可以扩展到 13 万亿次浮点运算。(这已经相当多的计算能力了,尽管世界上最快的超级计算机以数千兆万亿次浮点运算的速度运行。)。最终,11 个 NMTRC 站点将通过云计算模型连接到计算集群——他们将在单个网络上通信,能够使用相同的软件,并且都能够访问集中的数据库。特伦特补充说,这种基础设施还将使更多研究机构更容易加入该项目,并补充说,其他 17 个研究站点已表示有兴趣加入这项儿童癌症试验。

儿童癌症临床试验的一个模型是肺癌靶向治疗生物标志物整合方法(BATTLE) 研究,其迄今为止的结果表明,根据肿瘤生物标志物开具现有药物治疗的患者比未根据肿瘤生物标志物进行治疗的患者受益更多。该研究由德克萨斯大学 MD 安德森癌症中心的研究人员进行,并由美国国防部资助,去年成功完成了其 II 期临床试验计划。另一个模型是I SPY 2 TRIAL(影像和分子分析预测治疗反应的系列研究 2),旨在确定新诊断为局部晚期乳腺癌的女性在手术前,除了标准化学疗法之外,是否能从研究性药物中获益,而不是仅接受标准化学疗法。

肖勒说,一旦建立了个性化的神经母细胞瘤治疗模型,相同的高性能计算和分析方法就可以扩展到各种其他疾病。

图片描绘了被诊断为神经母细胞瘤的肾上腺肿块的 MRI 图像。图片由 WebMD 提供

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