Amazon Web Services ブログ

AWSを活用した次世代型ハイブリッドおよびバーチャル臨床試験

この記事は “Running next generation hybrid and virtual clinical trials on AWS” を翻訳したものです。

CliniOpsは、AI、モバイル、分析、クラウド、センサー、コネクテッドデバイスを活用して、デジタル臨床試験をサポートする、ライフサイエンス業界向けのデータサイエンスプラットフォームを提供しています。遠隔医療を組み込んだこの斬新な統合プラットフォームアプローチは、被験者、医療機関、製薬企業向けにカスタム設計されており、低コストで高いデータ品質を保証します。また、このプラットフォームは非常に柔軟で協調性が高く、臨床オペレーション、データマネジメント、生物統計、薬事の各機能にわたるワークフローを合理化します。

はじめに

医薬品の臨床開発は複雑で、時間がかかり、骨の折れるプロセスです。すべての臨床試験の85%が遅延を経験し、1日あたり60万ドルから800万ドルの費用がかかると推定されています。タフツ医薬品開発研究センターによると、新薬の市場投入には平均7～10年かかり、25億ドル以上かかっています。この時間と資本の半分以上が臨床試験に費やされていますが、臨床試験の成功率は低いです。2019年に発表された研究によると、医薬品開発プログラムの承認を得られるのは13.8％に過ぎません。医薬品開発プログラムは、研究デザインの欠陥、被験者の不足や脱落などさまざまな理由で失敗します。適切なテクノロジーを採用することが役に立つ可能性があります。

現在の課題

臨床試験における最大の課題の2つは、試験の遅延と被験者の脱落です。被験者の募集が困難で、十分な資格のある被験者が見つからないため、試験が遅れることがよくあります。被験者の脱落は、一部には被験者の不必要な負担が原因です。これらの課題は、大幅な遅延とコストの一因となります。

EDCシステムは、臨床試験プロセスの改善に役立てるために90年代半ばに導入されました。しかし、25年経っても、ほとんどの試験は、データを最初に紙に収集し、その後電子形式に転記する従来のプロセスに従っています。この非効率性には、転記、データ統合、SDVなど、コストのかかる後続作業が必要となります。

従来、研究者は複雑なプロセスに従って施設を選定していました。選定基準には、臨床試験の管理、実施のモニタリング、およびコストの低さを維持しながら、施設数を最小限に抑えつつ多くの適格な被験者にアクセスできることが含まれます。臨床試験に参加する施設は、臨床試験を実施する設備を備えた病院または臨床研究施設のいずれかです。臨床試験期間中、これらの施設で試験データが収集され、紙ベースのデータ入力と知的財産が管理されます。

臨床試験の被験者は、試験期間中、定期的に施設を訪問します。臨床試験は数ヶ月から数年続くことがあり、被験者に過度の負担がかかる可能性があります。平均して、被験者は施設を訪問するたびに少なくとも2.5時間移動する必要があります。多くの施設は大都市圏にあるため、交通量が多く、駐車場が限られているため、さらに負担が増します。これらすべてが被験者の脱落率を高くします。5ヶ月後には被験者の平均30％が臨床試験から脱落し、40％が服薬非遵守となっています。

COVID-19期間中は、ソーシャルディスタンスの制限と曝露のリスクにより、臨床試験へのリクルートメントが大幅に減少しました。さらに、臨床試験に子供など支援の必要な被験者が関与している場合、被験者に同行するために誰かが仕事を休まなければならないことがよくあります。臨床試験の実施基準によっては、被験者は予定された訪問のためだけでなく、臨床検査用の検体を提供したり、放射線検査のために医用画像センターを訪問したりするなど、他の手順のために病院を訪問しなければならない場合があります。

もう1つの大きな課題は、臨床試験における被験者の多様性が十分にあることです。主要都市では医療施設や選択された実施施設へのアクセスが向上しているため、臨床試験では多くの場合、主要都市に近い都市住民を対象としています。したがって、小規模な都市や農村地域の人々は試験へのアクセスが少なくなり、被験者の多様性が減少します。分散型ソリューションを使用すると、遠隔地や農村地域のサービスが行き届いていない人口を含むように試験を簡単に拡大できます。実際、FDAは最近、臨床試験の多様性を促進するためのガイダンスを業界に発行しました。さらに、デジタルテクノロジーを使用して被験者にアクセスすることで、被験者の脱落率が低下し、被験者のエンゲージメントが向上します。

ソリューション

臨床試験を実施する従来のアプローチは、製薬企業と被験者にとって大きな課題となっています。しかし、これらの課題は、必要なすべての規制を遵守しつつ、テクノロジーを使用することで克服できます。最大の課題の 1 つは、以前に要約したように、物理的な臨床試験の現場の場所に起因するボトルネックです。この課題を克服するためには、研究実施のための分散型メカニズムを定義する必要があります。以下のアプローチを用いることで、テクノロジーは臨床試験の改善に一役を担うことができます。

ハイブリッドモデル

現在、ほとんどの臨床試験では、被験者はビジットのたびに施設に訪問する必要があります。これらの訪問のいくつかは必須ですが、他の訪問は臨床アウトカム評価のためのチェックインとフォームへの記入のための標準的なフォローアップ訪問です。必須ではない訪問の場合、被験者が安全な遠隔医療プラットフォームを通じてリモートチェックインを行うと、被験者と病院スタッフの負担が軽減されます。被験者が特定の訪問のために施設を訪問するが、ほとんどの訪問が遠隔医療プラットフォームを介して遠隔で行われるこのハイブリッドモデルは、特にCOVID-19以降、徐々に主流に採用されつつあります。被験者はeCOA/ePROのデータの一部をリモートで入力することもでき、病院への直接訪問回数を大幅に減らすことができます。

自宅訪問

自宅訪問を使用して被験者と交流する試験デザインでは、被験者は病院や施設を訪問する必要がなくなります。代わりに、看護師や医師が被験者の自宅を訪れ、生体標本を収集することができます。AWSは、認定看護師を派遣して被験者の自宅を訪問し、検査データ（ほとんどの血液検査および生化学検査を含む）をリモートで取得できるパートナー企業と協力しています。対面看護師を必要としない予定された訪問は、テレビセッションで行うことができます。被験者は、次の図に示すように、スマートフォンからeCOA/ePROデータを入力することもできます。このアプリは、ウェアラブルやコネクテッドデバイスからデータを収集し、それらを他の検査や臨床データと組み合わせて、単一の統合ダッシュボードビューにまとめることもできます。

wearables and connected devices

バーチャル

バーチャル訪問では、被験者は臨床試験管理者とリモートで会い、遠隔医療機能を使用して特定の手順を完了します。たとえば、被験者がインフォームドコンセントを提供できるように、ビデオ会議を使用して臨床試験のリスクとベネフィットについて話し合うことができます。自宅訪問ベースのモデルと同様に、被験者はeCOA/ePROモバイルアプリなどのツールを使用して結果を報告できます。ウェアラブルや IoT 対応の医療機器を使用して、パッシブなデータ収集を可能にすることもできます。施設は、次の画像のように、テキストメッセージやビデオ通話を通じて被験者と対話することもできます。virtual visitsvirtual visits app

試験デザインで被験者が特定の手順のために医用画像センターまたは検査施設を訪問する必要がある場合、被験者はそれらの手順のために現地の施設を訪問し、結果をリモートで提出することができます。これらの改善されたプロセスにより、リアルタイムの高品質なデータ収集、リアルタイムのリモート被験者のモニタリング、および基準値を外れたデータに対するアラートや通知などの追加機能が促進されます。

AWSでの実装

これらのユースケースの要件に対応するため、CliniOpsは多数のAWSコンポーネントを活用するソリューションを設計しました。次の図は、分散型臨床試験のアーキテクチャとデータフローの概要を示しています。

eSource for clinical data architecture

このアーキテクチャにより、eSourceで臨床データを取得でき、以下のユーザーが試験データを入力できます。

  • 施設ユーザー：施設には、最初から被験者と関わっているユーザーがいます。従来の臨床試験では、被験者が現場に来て、施設のユーザーはまず訪問データを紙に入力してから、電子形式でデータを転記していました。

このソリューションでは、施設ユーザーはモバイルアプリまたはWebポータルに直接データを入力できます。

  • 被験者：臨床試験に参加している人たちです。被験者はモバイルアプリからデータを入力し、ビデオ通話やテキストメッセージを通じて施設ユーザーとやり取りできます。
  • 臨床試験ユーザー：データマネジメント、モニターなどは、Webポータルを通じてすべてのデータにアクセスし、レビューできます。モニターは、ビデオ通話を通じて施設とやり取りしたり、モニタリング作業をリモートで実行したりすることもできます。
  • セントラルラボ：分析のためにサンプルがラボに送られる場合、ラボはAPIを通じてデータを直接アップロードするか、Webポータルから手動でデータをアップロードできます。

被験者と施設ユーザーは、クライアントアプリケーション（モバイルまたはデスクトップ）を通じてそれぞれ提出します。これらのアプリケーションは、AWSでホストされているバックエンドにデータを送信します。このバックエンドはAmazon API Gatewayを介して送信され、AWS Lambda関数がトリガーされます。データは最終的にAmazon Relational Database Service (Amazon RDS)に構造化された形式で保存されます。後続の分析のために、これら両方のソースからのメタデータはすべてAmazon DynamoDBに保存されます。施設の原資料など、その他の成果物はAmazon Simple Storage Service (Amazon S3)バケットに保存されます。

モニターとデータマネジメントは、Webポータルからアプリケーションにアクセスできます。eCRFデータに加えて、施設ユーザーがアップロードした原資料を表示したり、必要に応じて施設にクエリを送信したりできます。モニターは、セキュアなインタラクティブビデオを利用してリモートモニタリングを実行し、サイト監査にも使用する可能性があります。Amazon S3、Dynamo DB、およびAmazon RDSに保存されているすべてのデータは、AWS Key Management Service (AWS KMS)によって暗号化されます。ウェブアプリケーションはAmazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) で実行され、Amazon Simple Notification Service (Amazon SNS)およびAmazon SESと対話して、モバイルアプリにプッシュ通知を送信し、E メール通知をユーザーに送信します。また、このアプリケーションでは、製品スイートに必要ないくつかのマイクロサービスにAmazon Simple Queue Service (Amazon SQS)とAWS Lambda関数を使用します。Amazon Elasticsearch Service (Amazon ES)は、RDS内の静的および動的データのアプリケーション内での検索を最適化するために使用されます。Amazon SageMakerを使用して、臨床データの分析とインサイトを提供しています。

セキュリティとコンプライアンス

臨床試験のためのデータの収集と処理は、HIPAA、GDPR、21CFR Part11などのいくつかの規制基準に準拠する必要があります。AWS security by Design コンセプトを活用し、規制要件に準拠すると同時に、将来の変更に備えてコントロールを簡単に微調整できるようにソリューションを設計しました。AWS Well-Architected Tool は、ベストプラクティスに関するガイダンスを提供し、高リスクと低リスクのカテゴリのギャップを特定します。このツールを使用して継続的な改善を行い、最終的にはISO 9001およびISO 270001プロセスにマッピングします。

ネットワークの観点から、開発、検証と本番ワークロード用に別個のVPCを作成しました。本番環境のワークロードは安全なVPC内にあり、インターネットから直接アクセスすることはできません。AWS環境であっても、本番環境のワークロードには特定のエンドポイントからのみアクセスできます。これに加えて、トラフィックを最小限に抑えるために、VPC内にはいくつかのファイアウォールとセキュリティグループの設定があります。

ユーザーの認証と承認のために、ユーザーは認証情報を作成するためのリンクを受け取ります。このリンクは、E メール (Amazon SES 経由で送信) またはテキストメッセージ (Amazon SNS 経由で送信) で受信できます。ユーザーが作成した認証情報は安全なストレージに保管され、このストレージもAWS KMSによって暗号化されます。パスワードは常に暗号化されます。

Amazon Cognitoに切り替える予定です。これにより、MFAと AWS SSOも可能になります。各アプリケーションエンドポイントからの監査および電子署名データは、最終的にはRDSに保存されます。データストレージ、Amazon RDS、S3、DynamoDB、ボリュームはすべて AWS KMS で暗号化されています。Lambda関数と Amazon RDSもCloudWatchを通じてモニタリングされます。また、継続的なセキュリティモニタリングと脅威検出を提供するAmazon GuardDutyも使用しています。

ベネフィット

被験者の安全はどの臨床試験でも最優先です。COVID-19の期間中、臨床現場を訪問すると、被験者の健康と福祉、モニター、データマネジメント、CRCを含む臨床試験チームの安全が危険にさらされます。CliniOpsの分散型ソリューションは、効率性と最高のデータ品質で、すべての関係者に安全性と快適さを提供します。ハイブリッドおよびバーチャル臨床試験の採用は、臨床試験のすべての利害関係者に利益をもたらします。これらの利点のいくつかは次のとおりです。

被験者

  • 自宅から参加する遠隔医療
  • コネクテッドデバイスを介した継続的なモニタリング
  • アラートとリマインダーによる被験者のエンゲージメント
  • 最小限の施設への移動
  • 移動看護師による自宅訪問
  • プロトコル遵守の向上

施設

  • 被験者へのアクセスと多様性の拡大
  • 自宅と現場でのデータ収集による柔軟性
  • リモートチーム向けの協働プラットフォーム
  • 電子ソースデータ (eSource)
  • 迅速で質の高いデータ収集
  • 単一の電子ソースにより紙を排除
  • 高い被験者の定着率

CROと治験依頼者

  • より広範な被験者へのアクセス
  • 高速で標準化された臨床試験セットアップ
  • 最小のクエリ解決
  • バーチャル訪問を通じてAEとSAEの追跡を改善
  • モニターとデータマネジメントの施設への最小限の移動
  • リモートSDV
  • 標準化されたデータセットによる高速データベースロック
  • データをリアルタイムに分析する
  • フェーズと治療領域にまたがる統合ハイブリッドデータ収集
  • リアルタイムでの有害事象管理
  • リアルタイム分析

まとめ

COVID-19期間中、バーチャル臨床試験は人気と勢いを増していますが、CliniOpsでは、2016年に5か国から複数の言語で26,000人を超える被験者を擁する初のグローバルバーチャル試験を開始しました。臨床試験の実施に関与する施設はなく、代わりに現地の医療従事者チームが被験者の家を訪れ、データを収集して治験薬等を配布しました。

CliniOpsは、いくつか例を挙げると、eConsent、リモート同意、LAR(法定代理人)同意、遠隔医療、ePRO、およびリモートモニタリング (rSDV) など、バーチャル臨床試験機能の多くが広く使用されているいくつかのCOVID-19試験もサポートしています。このソリューションは、複数の病院にまたがって実装され、多言語での実装が行われています。

バーチャル臨床試験は今後も継続しており、このテクノロジーにより、臨床試験業界にデジタルトランスフォーメーションをさらに進めることができます。規制当局と協力することで、試験を安全にするだけでなく、試験プロセスの効率化、データ品質の向上、時間と予算コストの削減という点で、製薬企業に大きな利益をもたらすことができます。

TransCelerate BioPharmaによる直接データ取得に関する最近の調査では、ヨーロッパ (10)、米国 (13)、カナダ (10)、日本 (9)、中国 (5)、南米 (6) など、世界の主要市場に自社製品を展開している13社の反応が引き出されました。12人の回答者は、自社の製品が臨床試験のサポートに使用されたと回答しました。各企業は、全フェーズにわたって14の疾患分野にわたって試験を実施していると報告しており、6社がそれぞれ100件を超える試験を展開していると報告しています。製薬企業はダイレクトデータキャプチャ（DDC）技術の最大のユーザーでしたが（11/12）、学術医療センター（8/12）、民間研究機関（9/12）、政府機関（4/12）、医療機器企業（1/12）、グローバルヘルス財団（1/12）も報告されました。

AWS がライフサイエンスの臨床開発をどのように支援しているかについては下記を御覧ください。
aws.amazon.com/health/biopharma/solutions.

著者について

Wajahat Aziz

Wajahat Aziz は、ロンドンに拠点を置く ML/HPC リサーチソリューションアーキテクトで、AWS のヘルスケアとライフサイエンスの実務に従事しています。数多くのライフサイエンス組織に勤務してきた彼は、業界の専門知識を活用して、顧客向けの革新的なソリューションを構築しています。彼の重点分野は、機械学習、分析、ハイパフォーマンスコンピューティングです。ワジャハトは、オックスフォード大学からソフトウェア工学の修士号を取得しています。

Susant Mallick

Susant Mallick は、AWS のグローバルヘルスケアとライフサイエンスの実践におけるプリンシパルアーキテクト兼デジタルエバンジェリストです。ライフサイエンス業界で、北米、アジア太平洋地域、およびEMEA地域のバイオ医薬品および医療機器企業と協働して22年以上の経験があります。彼は、さまざまな治療分野の顧客向けに、モバイルアプリ、AI/ML、IOT、その他のテクノロジーを使用して、多くのデジタルヘルスプラットフォームと患者エンゲージメントソリューションを構築してきました。彼は電気工学のB.Techの学位と金融のMBAを取得しています。彼のソートリーダーシップと業界の専門知識は、製薬業界フォーラムで多くの称賛を得ました。

Yerramalli Subramaniam

Yerramalli Subramaniam（Subbu）は、ライフサイエンス業界で20年以上の経験があります。現在のCTO CliniOpsの役割では、技術チームを率いて同社の製品ロードマップを定義し、技術および製品パートナーシップを擁護しています。また、顧客と緊密に協力して、世界規模での分散型臨床試験への移行に関する洞察を提供しています。Subbuは、CEおよびFDAの規制に関する深い知識を持ち、2015年にComputerworldの「プレミア100 IT Leaders」賞を含むいくつかの業界賞を受賞した、これらの規制コンプライアンスを備えた複数の機器およびソフトウェア製品を発売しました。IIT KharagpurでB.Tech (Honors)、カリフォルニア大学バークレー校ハース・スクール・オブ・ビジネスでMBAを取得しています。

翻訳はIndustry Solutions Architectの松永が担当しました。原文はこちらです。