DNAnexus – Fallstudie

DNAnexus mit Sitz in Mountain View, Kalifornien, hat ein globales Netzwerk für die Genomforschung geschaffen, das aus einer API-basierten Plattform zum Teilen und Verwalten von Daten und Tools für die Genomforschung besteht. Auf DNAnexus skalieren Unternehmen Workloads zur Genomanalyse, veröffentlichen Tools, steuern die Datenherkunft und vereinfachen die globale Zusammenarbeit in einer sicheren und regulierten Umgebung. Die DNAnexus-Plattform ermöglicht es Wissenschaftlern und Medizinern weltweit, die Medizinforschung zu beschleunigen, die Patientenbehandlung zu verbessern und Fortschritte in Bereichen wie Krebs, Herzerkrankungen, Alzheimer, nichtinvastive Pränataldiagnostik und Landwirtschaft voranzutreiben.

Die rapiden Fortschritte in der Genomforschung revolutionieren die Wissenschaft und führen in Bereichen wie in der Präzisionsmedizin und in der weltweiten Lebensmittelversorgung zu richtungsweisenden Veränderungen. Sequenzierungstechnologien der nächsten Generation (NGS) werden immer schneller und günstiger und haben das Mooresche Gesetz längst hinter sich gelassen. Das 1.000-USD-Genom ist jetzt Realität geworden. Die Engpässe sind nun in den Bereichen Genominformatik und Datenportabilität zu finden. Forschern mangelt es an der Rechenleistung und Infrastruktur, um die riesigen, rohen Sequenzierungsdatenmengen handzuhaben. Außerdem erfordert die globale Dimension der Forschung und klinischen Studien eine sichere und regulierte Umgebung, in der Forscher Datensätze und Tools in Echtzeit teilen und zusammenarbeiten können.

„Die Verwaltung und Analyse von Genomdaten in einer für breit angelegte Genomstudien geeigneten Größenordnung erfordert eine Rechen- und Speicherinfrastruktur, welche die Kapazität der meisten Institutionen übersteigt“, sagt Richard Daly, CEO von DNAnexus. „Wir suchten nach einem Weg, um an Forschung und Studien beteiligten Unternehmen die Ressourcen zur Verfügung zu stellen, mit denen sie sich ganz auf die Wissenschaft konzentrieren und mit ihren Kollegen in einer sicheren und regulierten Umgebung zusammenarbeiten können.“ Dafür entwickelte DNAnexus eine Cloud-basierte Genominformatik- und Datenverwaltungsplattform.

Bei DNAnexus sah man sich die verfügbaren Cloud-Dienstanbieter genau an, um eine Lösung zu finden, welche die Unternehmensanforderungen unter Einhaltung der klinischen Vorschriften konnte. Das Unternehmen entschied sich für Amazon Web Services (AWS) als Cloud-Anbieter, da AWS zehntausende Compute-Cores bereitstellen, Petabytes an Daten speichern und die Zuverlässigkeit, Sicherheit und Compliance bieten konnte, die für hochkomplexe und empfindliche Forschungsaktivitäten nötig sind.

DNAnexus stellt die Genom-Pipelines seiner Kunden auf Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) bereit und nutzt Amazon Simple Storage Service (Amazon S3) für leistungsstarken, zuverlässigen Speicher sowie Amazon Glacier für günstige Datenarchivierung. AWS hat DNAnexus außerdem ein Business Associates Agreement (BAA) bereitgestellt, das es DNAnexus ermöglicht, optimale Sicherheit und Konformität mit Gesetzen des Gesundheitswesens in den USA und in anderen Ländern anzubieten. 

Auf AWS bietet die domänenspezifische Datenverwaltungsplattform von DNAnexus maßgeschneiderte Compliance und Sicherheit und stellt eine präzise Datenverwaltung bereit, um Transparenz, Reproduzierbarkeit und Datenherkunftssteuerung für konsistente Bioinformatik-Pipelines und Ergebnisse zu gewährleisten.

Mit AWS konnte DNAnexus auf mehr als 56.000 gleichzeitige Compute-Cores, mehrere Petabytes an Speicher und mehrere zehn Millionen an Core-Analysestunden skalieren. DNAnexus stellt sowohl eine Benutzeroberfläche wie auch eine Befehlszeile zur Verfügung. So können Kunden rohe DNA-Daten direkt aus Sequenzierungsinstrumenten in die Cloud hochladen, wodurch teure Rechen- und Speicherinfrastruktur vor Ort entfällt.

Amazon EC2 hostet die Plattform-Services für die Genomanalyse der DNAnexus-Kunden. Für die DNA-Analyse hat das Unternehmen ein individuelles Warteschlangensystem entwickelt, das auf Amazon EC2 Instances betrieben wird und Unterbrechungen der Datenverarbeitung robust abfängt. DNAnexus nutzt die große Vielfalt an Instance-Typen und Tarifoptionen für Amazon EC2, darunter reservierte und Spot-Instances. Mit AWS kann DNAnexus einen transparenten Einblick in den Ressourcenverbrauch bieten und Kunden auf Minuten- statt auf Stundenbasis abrechnen. Damit stellt es seinen Kunden ein attraktives Preismodell zur Verfügung.

DNAnexus hat sich aufgrund der Compliance mit Standards wie HIPAA, ISO27001, SOC 1/2/3, ISO9001, FedRamp und FISMA für Amazon Web Services entschieden. Der Anbieter kann dadurch eine Plattform bereitstellen, auf der Kunden selbst umfangreichste klinisch konforme Projekte ausführen können. Sie profitieren dabei von hochwertigen und effizienten Analysen und einer sicheren und einfachen Zusammenarbeit.

„Mit AWS können wir eine Cloud-basierte Infrastruktur bereitstellen, die die Forschungs- und Studienarbeit unserer Kunden unterstützt“, sagt Omar Serang, Chief Cloud Officer bei DNAnexus. „Die Kombination aus AWS-Infrastruktur- und DNAnexus-Plattform-Kontrollen und zertifizierter Compliance ermöglicht es uns, die hohen Anforderungen von HIPAA, CAP/CLIA, GxP und anderen Datenschutzgesetzen und -vorschriften zu erfüllen.“