C2i Genomics が AWS を活用してがん治療を変革している方法

ヘルスケアおよびライフサイエンス (HCLS) の startups は、テクノロジーが人間の健康を迅速かつ大規模に進めるための影響力のある手段であることを認識しています。さらに重要なことは、HCLS startups がこれに取り組もうとしていることです。2019 年に設立された C2i Genomics はそのようなスタートアップの 1 つです。C2i Genomics は、がんモニタリングを改善するための全ゲノムインテリジェンスプラットフォームを構築しています。

C2i Genomics のプラットフォームは、人工知能 (AI) と機械学習 (ML) ソリューションを使用して、シーケンスされたゲノムデータを分析し、簡単な血液検査でがん患者の腫瘍負荷を検出します。同社のがん監視システムでは、腫瘍をゲノムレベルで追跡できるため、患者のがん治療の過程について幅広いインサイトが得られます。このプラットフォームは、画像技術への依存を排除すると同時に、がん検診や推奨治療法の精度を向上させることができます。

このアプローチの最大の利点は、「高精度の個別化医療が可能になることです」と C2i Genomics の CTO である Boris Oklander 氏は言います。「患者が受ける治療は、決められたプロトコルではなく、患者固有の症例に合わせて調整されます」

AWS を使った課題の克服

全ゲノムベースのインテリジェンスプラットフォームを構築する中で、C2i Genomics のチームはすぐに、大量のデータという重大な技術的課題に直面しました。患者から採取された各血液サンプルは、およそ 100 ギガバイトのファイルに変換されますが、患者は、がんの診断と治療の過程で複数のサンプルを採取することがあります。会社の規模が拡大するにつれ、データ量は急速に拡大し、C2i Genomics は、まだ新しい会社ですが、数ペタバイトのデータを扱うようになりました。これだけの量のデータを処理、分析可能な状態にすることは、どの企業にとっても困難な作業です。

それ以上に、C2i Genomics は複雑な法的状況に直面していました。ゲノムデータは機密性の高い素材であり、世界中のプライバシー法の対象となりますが、その使用に関する具体的な規制は国によって異なる場合があるのです。

Amazon Web Services (AWS) と連携することで、C2i Genomics はこれら 2 つの複雑な問題に対する解決策を見出しました。この連携により、C2i Genomics は潜在的な問題を効率的かつコスト効率よく管理することができ、世界中のヘルスケアに貢献することができるようになりました。

「AWS プラットフォームの活用が成功の鍵となりました」と Boris 氏は言います。

成功の促進

ビジネスをすぐに始められるよう、AWS は AWS Activate プログラムを通じて C2i Genomics にクレジットを提供しました。Boris 氏は、これらのクレジットは会社の初期段階では不可欠なリソースだったと説明します。C2i Genomics は、そのクレジットをゲノムインテリジェンスプラットフォームの重要なコンポーネントである、データストレージと計算ソリューションに充てました。クレジットがなければ、初期段階のスタートアップにとって、大きな負担となります。

また、AWS は C2i Genomics を、AstraZeneca をはじめとする複数の組織が参加する BeyondBio SCALE スタートアップアクセラレータープログラムに紹介しました。BeyondBio SCALE の参加者として、C2i Genomics はヘルスケアおよびライフサイエンス分野のリーダーから専門的な指導を受けました。チームは、クラウドベースの医療サービスの開発とデプロイのスケールアッププロセス、データのプライバシーとコンプライアンス、およびこの分野の新興企業を悩ませる可能性のあるよくある間違いを回避する方法について、重要なインサイトを得ました。

C2i Genomics のプラットフォームがデューデリジェンスプロセスを通過した後、AstraZeneca は自社のラボで使用するプラットフォームとして、C2i Genomics のプラットフォームを選択し、AWS が支援した関係を強固なものにしました。

コストとソリューションの最適化

先駆的な診断ソリューションの開発には、初期のクレジットによる支援があったとしても、高額な費用がかかるものです。「このような大量のゲノムデータの処理に伴うコストは膨大です」と Boris 氏は言います。「そして、現在の経済環境では、私たちはコストに対してより敏感になっています」

経費をより適切に管理するために、C2i Genomics は AWS のソリューションアーキテクトと緊密に連携して、クラウド最適化の 3 つの主要分野を特定し、調査しました。

ストレージコストの自動最適化
最適化の最初の領域は、Amazon S3 Intelligent-Tiering を使用することでした。Amazon S3 Intelligent-Tiering は、アクセスパターンの変化についてデータを監視し、データを最も費用対効果の高いアクセス階層に自動的に移動します。これにより、C2i Genomics のようにデータアクセスパターンにばらつきがある企業にとっては、大幅なコスト削減につながります。

ユースケースに合った AWS ソリューションの選択
次に、C2i Genomics と AWS は提携し、それぞれのユースケースに最も効率的な AWS ソリューションを見つけました。C2i Genomics の研究者がより迅速に実験を開始し、アルゴリズムの結果を評価できるように、Amazon Managed Workflows for Apache Airflow (Amazon MWAA) を実装しました。また、C2i Genomics では Amazon FSx for Lustre を使用することを決定しました。

効率を最大化する過程で、チームは Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) のオンデマンドインスタンスをスポットインスタンスに移管し、場合によっては C2i Genomics 独自のデータニーズに合わせたソリューションを作成することで、コストを最適化する機会を見出しました。

クラウド上のゲノムデータの保護
最適化の 3 番目の大きな課題は、C2i Genomics のプラットフォームの中心であるクラウドストレージにパーソナライズされたゲノムデータをアップロードすることでした。C2i Genomics は、複雑なグローバル規制環境に対応しながら、責任を持ってデータを取り扱うということをお客様に保証する必要がありました。「これを実現するには、技術面だけでなく法律面での取り組みも必要でした」と Boris 氏は言います。「AWS チームのサポートが非常に重要でした」

Amazon GuardDuty、AWS Config、AWS Systems Manager、およびサードパーティのソリューションを採用することで、C2i Genomics はゲノミクスプラットフォームをホストするための規制された環境を構築することに成功しました。別の方法では、クラウド経由ではなく、お客様ごとにプラットフォームをオンプレミスでデプロイする必要がありました。これにはコストがかかり、拡張性に欠ける方法です。AWS チームと協力することで、C2i Genomics はグローバルな診断エコシステムというビジョンを現実のものにすることができました。

Amazon Omics を使用する

最近の製品発表により、AWS は C2i Genomics の試みをサポートするユニークな立場に立ったことになります。2022 年、AWS は、ヘルスケアおよびライフサイエンス分野の企業向けに特別に設計されたサービスである Amazon Omics を立ち上げました。Omics は、ゲノミクスを含む生物学的データを保存、クエリ、分析するための場を提供します。これらすべてのデータをアクセスしやすい 1 つのプラットフォームにまとめることで、Omics はチーム間の連携を促進し、科学革新を促進します。

技術スタックに Omics を含めることで、C2i Genomics はゲノムデータのストレージと処理インフラストラクチャを AWS に依存できるようになりました。Omics は、大量のゲノムデータからインサイトを得るために必要な種類のワークロードに特化して処理するように開発されており、C2i Genomics のエンジニアリング負荷を大幅に軽減しています。C2i は Omics をオンデマンドサービスとして使用しており、必要に応じて即座に利用可能ですが、スタートアップのエンジニアはこの広大なインフラレイヤーを自分たちだけで維持管理する心配はありません。

さらに、Omics は一般データ保護規則 (GDPR) に準拠しており、医療保険の携行性と責任に関する法律 (HIPAA) の対象となっています。これにより、C2i Genomics は規制の枠組みに煩わされることなく、がんの診断と治療における問題に取り組むことに集中することができます。

AWS で何ができるかを証明する

C2i Genomics のプラットフォームは、世界のヘルスケア業界に大きなインパクトを与え、がんと診断されることの意味を変える可能性を秘めています。これにより、より個別化された治療やより良い健康上の結果につながる可能性があります。治療中の患者の進行状況を監視することで、医療チームは積極的な治療法を継続するか、別の治療法に切り替えるか、不要になった治療を中止するかについて、情報に基づいた決定を下すことができます。

「AWS のサポートを受けて、医療機器だけでなく、臨床グレードの製品も入手できるようになりました」と Boris 氏は言います。「研究用だけでなく、実際の患者に短時間で結果を提供する準備ができています」

同様に、C2i Genomics のプラットフォームは、ある治療法ががんを首尾よく排除したかどうかを検出する機能を備えています。これにより、臓器を切除する手術の必要性を防ぐことができます。臓器を切除する手術は、がんがどの程度拡がっているかについての入手可能な情報が不足しているために予防的に行われることがあるためです。

C2i Genomics の願いは、この種の個別化医療を世界中のすべての患者に提供することにほかなりません。プラットフォームを拡大して、適切な機器を備えたすべての研究室が、がん治療におけるこれらの革新を活用し、画期的なスピードでスクリーニングの診断結果を得られるよう、プラットフォームを拡張することを目指しています。そのためには、AWS と緊密に連携してサービスの設計と実装を行う必要があることを同社は認識しており、Boris 氏もこのことを楽しみにしています。

「AWS は、私たちががん治療を変革するという使命を担っていることを理解してくれています」と Boris 氏は言います。「C2i Genomics が AWS の高度なクラウドベースの技術を活用して命を救えるというのは、非常に貴重な立場なのです」

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AWS Activate はプログラムの特典を定期的に更新しているため、このブログ投稿に反映されているクレジットや提供内容は、現在の Activate の提供内容と異なる場合があります。Activate の特典に関する最新情報については、https://aws.amazon.com/activate/ をご覧ください。