Relay Therapeutics nutzt AWS um die Arzneimittelforschung zu beschleunigen.

2020

Relay Therapeutics ist ein Präzisionsmedizin-Unternehmen, das den Prozess der Arzneimittelentdeckung durch die Nutzung einzigartiger Erkenntnisse über die Bewegung von Proteinen verändert. Bevor sie vielversprechende Verbindungen im Labor testen können, müssen die Wissenschaftler ein molekulares Universum von verfügbaren Ausgangspunkten berücksichtigen, das fast 10 Milliarden Verbindungen umfasst. Sie müssen diesen umfangreichen Satz auf die 100–200 Verbindungen filtern, die am wahrscheinlichsten an das biologische Ziel binden.

Indem sie mehr Verbindungen analysieren, erhöhen die Wissenschaftler die Wahrscheinlichkeit, dass sie die richtigen Moleküle für die Tests im Labor finden. In einem typischen On-Premises-Rechenzentrum mit Tausenden von CPUs kann die Analyse von einer Milliarde Verbindungen Monate dauern. Die Bereitstellung einer ausreichenden Anzahl von CPUs in einem On-Premises-Rechenzentrum wäre ebenfalls kostspielig, insbesondere aufgrund der „stoßweisen“ Natur der Analysen.

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Das Sortieren einer Tabelle mit Milliarden von Zeilen ist keine triviale Aufgabe. Durch den Einsatz von AWS-Technologien können wir all diese Informationen effizient verarbeiten, was uns hilft, unser ultimatives Ziel zu erreichen – Medikamente schneller zu den Patienten zu bringen, als wir es bisher für möglich hielten."

Pat Walters
Senior Vice President of Computation, Relay Therapeutics

Verarbeitung von Milliarden von Molekülen in 24 Stunden

In herkömmlichen IT-Umgebungen prüfen Pharmaunternehmen in der Regel einige Millionen Wirkstoffe gleichzeitig. Relay Therapeutics war entschlossen, diese Zahl in den Milliardenbereich zu skalieren und wandte sich an Amazon Web Services (AWS), um diese Herausforderung zu lösen. „Der wichtigste Faktor bei der Entscheidung für AWS im Vergleich zu anderen Cloud-Anbietern ist die Unterstützung, die wir von Anfang an erhalten haben“, sagt Pat Walters, Senior Vice President of Computation bei Relay Therapeutics. „Und es hat uns weiterhin geholfen, unsere Prozesse effizienter zu gestalten.“

Durch den Zugriff auf fast 100 000 CPUs auf AWS ist das Team von Relay Therapeutics in der Lage, die Analyse von Milliarden von Verbindungen an einem Tag durchzuführen. Es löste die Herausforderung der CPU-Kosten, indem es die elastische Kapazität der Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) Spot Instances nutzte, die je nach Bedarf ein- und ausgeschaltet werden können.
 
Relay Therapeutics nutzt ungenutzte Amazon-EC2-Kapazitäten in der AWS Cloud mit einem Preisnachlass von bis zu 90 Prozent im Vergleich zu den Preisen für On-Demand-Instances. Durch den Einsatz von AWS Batch – einem cloudnativen Orchestrierungsservice – in Verbindung mit Spot Instances skaliert Relay Therapeutics problemlos auf die erforderliche Anzahl von CPUs für jeden virtuellen Bildschirm.

Vereinfachtes Verfahren für Wissenschaftler

Auf AWS hat das Unternehmen auch das virtuelle Screening vereinfacht, sodass Wissenschaftler Open-Source-Skripte verwenden können, um die Analyse auf AWS Batch zu starten. Die Wissenschaftler analysieren die Daten dann schnell, indem sie die Vorteile von Amazon Athena nutzen, einem Serverless-Abfrage-Service, der keine Infrastruktur zu verwalten hat. 

Wissenschaftler müssen sich nicht um komplexe Programmierung kümmern, sodass sie mehr Zeit haben, Ergebnisse zu analysieren und den Prozess der Arzneimittelforschung zu optimieren. „Die manuelle Orchestrierung so vieler Aufgaben in einem herkömmlichen System ist ein Alptraum“, sagt Levi Pierce, Director of Computation bei Relay Therapeutics. „Aber mithilfe von AWS Batch sparen wir viel Zeit.“

50 % Einsparungen bei den Rechenkosten

Pierce schätzt, dass Amazon EC2 Spot Instances die Rechenkosten um 50 Prozent im Vergleich zur Durchführung eines virtuellen On-Premises-Screenings senken. AWS und Relay Therapeutics haben außerdem Parameterprüfungen in den Prozess eingebaut, um zu verhindern, dass die Analysekosten den budgetierten Betrag überschreiten. „Wir werden benachrichtigt, wenn ein Auftrag einen bestimmten Schwellenwert für die Ausgaben überschreitet“, erklärt Walters. „Das zeigt uns, dass ein Parameter nicht stimmt, so dass wir den Auftrag beenden oder eine Anpassung vornehmen können.“

Am Horizont: Verarbeitung von 10 Billionen Verbindungen

Seit der Bereitstellung der AWS-Hochleistungsrechenlösung hat Relay Therapeutics mehrere Screenings mit fünf Milliarden Substanzen durchgeführt. Aufgrund der Skalierbarkeit von AWS können die Wissenschaftler die Bildschirme auf mehreren Schnappschüssen desselben beweglichen Proteintargets ausführen.  

Relay Therapeutics geht davon aus, dass Wissenschaftler in der Zukunft in der Lage sein werden, kommerziell verfügbare Bibliotheken mit 10 Milliarden Verbindungen virtuell zu screenen, was die Integration von Machine Learning erfordern wird, um die Kosten zu kontrollieren. AWS Availability Zones für Rechenzentren und Amazon EMR werden wichtige Komponenten dieser Bemühungen sein.

Das Unmögliche möglich machen

Vor einigen Jahren hätte das Team von Relay Therapeutics es nicht für möglich gehalten, ein virtuelles Screening in der Größenordnung durchzuführen, die das Unternehmen jetzt erreicht hat, bei dem Wissenschaftler Tabellen mit einer Milliarde Zeilen analysieren. „Selbst das Sortieren einer Tabelle mit Milliarden von Zeilen ist keine triviale Aufgabe“, betont Walters. „Durch den Einsatz von AWS-Technologien können wir all diese Informationen effizient verarbeiten, was uns dabei hilft, unser oberstes Ziel zu erreichen – Medikamente schneller zu den Patienten zu bringen, als wir es bisher für möglich hielten.“

Über Relay Therapeutics

Das in Massachusetts ansässige Unternehmen Relay Therapeutics hat es sich zur Aufgabe gemacht, Medikamente zu entwickeln, die für die Patienten von entscheidender Bedeutung sind. Das Unternehmen kombiniert eine beispiellose Rechenleistung mit führenden experimentellen Ansätzen in den Bereichen Strukturbiologie, Biophysik, Chemie und Biologie.

Vorteile von AWS

  • Analysiert 5 Milliarden molekulare Verbindungen in 1 Tag im Vergleich zu Monaten
  • Reduziert die Kosten für Rechenressourcen um 50 %.
  • Ermöglicht Wissenschaftlern die einfache Durchführung komplexer Analysen
  • Validiert Analyseparameter, um Cloud-Kostenüberschreitungen zu vermeiden
  • Skaliert die Rechenressourcen nach Bedarf für jeden Analyseauftrag


Genutzte AWS-Services

AWS Batch

AWS Batch ermöglicht es Entwicklern, Wissenschaftlern und Ingenieuren, mit AWS einfach und effizient unzählige Batchdatenverarbeitungsaufträge durchzuführen.

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Amazon Athena

Amazon Athena ist ein interaktiver Abfrageservice, der die Analyse von Daten in Amazon S3 mit Standard-SQL erleichtert.

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Amazon EC2-Spot-Instances

Mit Amazon EC2 Spot-Instances können Sie die Vorteile nicht genutzter EC2-Kapazitäten in der AWS Cloud nutzen. Spot-Instances sind mit einem Rabatt von bis zu 90 % im Vergleich zum On-Demand-Preis verfügbar.

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