So entwickelt C2i Genomics eine revolutionäre Krebsbehandlung in AWS

Startups aus den Bereichen Gesundheitswesen und Biowissenschaften (HCLS) sind sich bewusst, dass Technologie ein wirkungsvolles Mittel ist, um die menschliche Gesundheit schnell und in großem Umfang voranzutreiben. Noch wichtiger ist, dass HCLS-Startups daran arbeiten, etwas dagegen zu unternehmen. C2i Genomics wurde 2019 gegründet und ist ein solches Startup: C2i Genomics entwickelt eine Plattform für Genomdaten, um die Krebsvorsorge und -behandlung zu verbessern.

Mithilfe von Lösungen für künstliche Intelligenz (KI) und Machine Learning (ML) analysiert die Plattform von C2i Genomics sequenzierte Genomdaten, um die Tumorlast von Krebspatienten durch einen einfachen Bluttest zu erkennen. Das Krebsüberwachungssystem des Unternehmens kann Tumore auf genomischer Ebene aufspüren und bietet so umfassende Einblicke in die Krebsbehandlung eines Patienten. Die Plattform kann die Abhängigkeit von bildgebenden Verfahren überflüssig machen und gleichzeitig die Genauigkeit von Krebsvorsorgeuntersuchungen und Behandlungsempfehlungen verbessern.

Der größte Vorteil dieses Ansatzes besteht darin, dass er „hochpräzise personalisierte Medizin“ ermöglicht, sagt Boris Oklander, Mitbegründer und Chief Technology Officer (CTO) von C2i Genomics. „Die Behandlung, die der Patient erhält, ist kein willkürliches Protokoll, sondern wird auf seinen spezifischen Fall zugeschnitten.“

Herausforderungen mit AWS bewältigen

Beim Aufbau ihrer gesamten genombasierten Intelligenzplattform entdeckte das Team von C2i Genomics schnell eine bedeutende technologische Herausforderung: große Datenmengen. Jede von einem Patienten entnommene Blutprobe wird in Dateien übersetzt, die etwa 100 Gigabyte groß sind. Im Laufe der Krebsdiagnose und -behandlung können den Patienten mehrere Proben entnommen werden. Mit der Skalierung ihres Unternehmens wuchsen die Datenmengen rapide und C2i Genomics begann – obwohl es sich um ein junges Unternehmen handelte – mit mehreren Petabytes an Daten zu arbeiten. Die Bereitstellung einer so großen Datenmenge für die Verarbeitung und Analyse stellt für jedes Unternehmen eine gewaltige Aufgabe dar.

Darüber hinaus sah sich C2i Genomics mit einer komplizierten Rechtslandschaft konfrontiert. Genomdaten sind sensibles Material und unterliegen weltweit den Datenschutzgesetzen. Die spezifischen Vorschriften für ihre Verwendung können jedoch von Land zu Land variieren.

Durch die Zusammenarbeit mit Amazon Web Services (AWS) fand C2i Genomics Unterstützung bei der Bewältigung dieser beiden erschwerenden Faktoren. Diese Zusammenarbeit ermöglichte es C2i Genomics, potenzielle Probleme effizient und kosteneffektiv zu bewältigen, und brachte das Unternehmen auf den richtigen Weg, die Gesundheitsversorgung weltweit zu beeinflussen.

„Die Nutzung der AWS-Plattform war wirklich ein Schlüsselfaktor für unseren Erfolg“, sagt Boris.

Erfolg aktivieren

Um das Geschäft anzukurbeln, stellte AWS C2i Genomics im Rahmen des AWS Activate-Programms Guthaben zur Verfügung. Boris weist darauf hin, dass diese Guthaben in der Anfangsphase des Unternehmens eine wesentliche Ressource waren. C2i Genomics hat seine Stärken in Datenspeicher- und -verarbeitungslösungen investiert – wichtige Komponenten seiner Genom-Intelligenz-Plattform, die sich andernfalls für ein Startup-Unternehmen in der Anfangsphase als kostspielig erweisen würden.

AWS führte C2i Genomics auch in das Startup-Beschleunigungsprogramm BeyondBio SCALE ein, ein Programm mit AstraZeneca und mehreren anderen Organisationen. Als Teilnehmer von BeyondBio SCALE erhielt C2i Genomics fachkundige Beratung von Führungskräften aus dem Gesundheits- und Biowissenschaftssektor. Das Team erhielt wichtige Einblicke in die Entwicklung und Bereitstellung cloudbasierter medizinischer Services, in den Datenschutz und die Compliance sowie in die Vermeidung häufiger Fehler, die aufstrebenden Unternehmen in diesem Bereich Probleme bereiten können.

Nachdem die Plattform von C2i Genomics den Prüfungsprozess durchlaufen hatte, wählte AstraZeneca die Plattform für die Nutzung in ihren eigenen Labors aus und festigte damit eine Beziehung, die durch AWS begünstigt wurde.

Kosten und Lösungen optimieren

Die Entwicklung einer bahnbrechenden Diagnoselösung kann ein kostspieliges Unterfangen sein, selbst mit der frühen Kreditförderung. „Die mit der Verarbeitung dieser Mengen an Genomdaten verbundenen Kosten sind enorm“, erklärt Boris. „Und im aktuellen Wirtschaftsumfeld sind wir gegenüber den Kosten deutlich sensibler geworden.“

Um ihre Ausgaben besser verwalten zu können, arbeitete C2i Genomics eng mit dem Lösungsarchitekten von AWS zusammen, um drei Schlüsselbereiche der Cloud-Optimierung zu identifizieren und zu untersuchen.

Speicherkosten automatisch optimieren
Der erste Optimierungsbereich umfasste den Einsatz von Amazon S3 Intelligent-Tiering, das Daten auf Änderungen in den Zugriffsmustern überwacht und Daten automatisch auf die kostengünstigste Zugriffsebene verschiebt. Dies kann zu erheblichen Einsparungen für Unternehmen wie C2i Genomics führen, die über variable Datenzugriffsmuster verfügen.

AWS-Lösungen entsprechend deren Anwendungsfällen wählen
Als nächstes arbeiteten C2i Genomics und AWS zusammen, um die effizientesten AWS-Lösungen für ihre Anwendungsfälle zu finden. Damit die Forscher von C2i Genomics Experimente schneller starten und Algorithmusergebnisse schneller auswerten können, implementierten sie Amazon Managed Workflows für Apache Airflow (Amazon MWAA). C2i Genomics entschied sich außerdem für die Verwendung von Amazon FSx für Lustre, um eine effizientere Speicherung zu gewährleisten.

Im Zuge der Maximierung der Effizienz erkannte das Team eine Möglichkeit zur Kostenoptimierung durch die Übertragung einiger On-Demand-Instances von Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) auf Spot Instances – in einigen Fällen wurden Lösungen entwickelt, die auf die besonderen Datenanforderungen von C2i Genomics zugeschnitten sind.

Genomische Daten in der Cloud sichern
Die dritte große Optimierungsherausforderung bestand im Hochladen personalisierter Genomdaten in den Cloud-Speicher – das Kernstück der Plattform von C2i Genomics. C2i Genomics musste seinen Kunden versichern, dass sie verantwortungsvoll mit ihren Daten umgehen und sich gleichzeitig in einem komplexen globalen regulatorischen Umfeld zurechtfinden. „Wir mussten sowohl auf der technischen als auch auf der rechtlichen Seite arbeiten, um dies zu erreichen“, sagt Boris. „Die Hilfe des AWS-Teams war hier wirklich entscheidend.“

Durch die Einführung von Amazon GuardDuty, AWS Config, AWS Systems Manager und Lösungen von Drittanbietern gelang es C2i Genomics, eine regulierte Umgebung zum Hosten seiner Genomikplattform aufzubauen. Die Alternative hätte die Bereitstellung einer On-Premises-Plattform für jeden Kunden statt über die Cloud erfordert – eine kostspielige, nicht skalierbare Option. Durch die Zusammenarbeit mit dem AWS-Team konnte C2i Genomics seine Vision eines globalen diagnostischen Ökosystems in die Praxis umsetzen.

Amazon Omics verwenden

Dank einer kürzlichen Produkteinführung war AWS einzigartig positioniert, um C2i Genomics bei ihren Bemühungen zu unterstützen: 2022 brachte AWS Amazon Omics auf den Markt, einen Service, der speziell für Unternehmen im Gesundheitswesen und den Biowissenschaften entwickelt wurde. Omics bietet einen Ort zum Speichern, Abfragen und Analysieren biologischer Daten, einschließlich Genomik. Durch die Zusammenführung all dieser Daten auf einer zugänglichen Plattform fördert Omics die Zusammenarbeit zwischen Teams und beschleunigt wissenschaftliche Innovationen.

Durch die Aufnahme von Omics in seinen Technologie-Stack kann sich C2i Genomics bei der Speicherung und Verarbeitung seiner Genomdaten auf AWS verlassen. Omics wurde speziell für die Workloads entwickelt, die für die Generierung von Einblicken aus riesigen Mengen genomischer Daten erforderlich sind, und entlastet C2i Genomics von einem erheblichen technischen Aufwand. C2i verwendet Omics als On-Demand Service – es ist bei Bedarf sofort verfügbar, aber die Techniker des Startups müssen sich nicht selbst um die Wartung dieser umfangreichen Infrastrukturebene kümmern.

Darüber hinaus entspricht Omics der Datenschutz-Grundverordnung (DSGVO) und ist gemäß dem Health Insurance Portability and Accountability Act (HIPAA) zugelassen, sodass sich C2i Genomics auf die Bewältigung von Problemen bei der Krebsdiagnose und -behandlung statt auf regulatorische Rahmenbedingungen konzentrieren kann.

Die Möglichkeiten von AWS unter Beweis stellen

Die Wirkung der Plattform von C2i Genomics hat das Potenzial, sich auf die gesamte globale Gesundheitsbranche auszuwirken und die Bedeutung einer Krebsdiagnose zu verändern. Dies kann zu personalisierteren Behandlungen und besseren Gesundheitsergebnissen führen. Durch die Überwachung der Fortschritte eines Patienten während der gesamten Behandlung kann ein Gesundheitsteam fundierte Entscheidungen darüber treffen, ob eine aggressive Therapieform fortgesetzt, auf eine andere umgestellt oder möglicherweise nicht mehr notwendige Behandlungen abgebrochen werden sollen.

„Mit der Unterstützung durch AWS haben wir einen Punkt erreicht, an dem wir nicht nur über ein medizinisches Gerät verfügen, sondern es auch klinische Qualität hat", sagt Boris. "Es dient nicht nur der Forschung, sondern ist tatsächlich in der Lage, in kurzer Zeit Ergebnisse für echte Patienten bereitzustellen.“

In ähnlicher Weise bietet die Plattform von C2i Genomics die Möglichkeit zu erkennen, ob eine Behandlungsform eine Krebserkrankung erfolgreich beseitigt hat. Dies kann dazu beitragen, die Notwendigkeit von Operationen zu vermeiden, bei denen Organe entfernt werden, die manchmal präventiv durchgeführt werden, weil keine verfügbaren Informationen darüber vorliegen, wie weit sich der Krebs ausgebreitet hat.

Das Ziel von C2i Genomics besteht darin, diese Art personalisierter Medizin allen Patienten auf der ganzen Welt zugänglich zu machen. C2i Genomics will seine Plattform so skalieren, dass jedes Labor mit der richtigen Ausrüstung die Vorteile dieser Innovationen in der Krebsbehandlung nutzen kann und in Rekordzeit diagnostische Screening-Ergebnisse erhalten kann. Das Unternehmen weiß, dass dies nur möglich ist, wenn der Service und die Implementierung in enger Zusammenarbeit mit AWS entwickelt werden, eine Perspektive, auf die sich Boris freut.

„Auf AWS-Seite verstehen sie, dass wir es uns zur Aufgabe gemacht haben, die Krebsbehandlung zu verändern“, sagt Boris. „Es ist eine einzigartige Position, in der C2i Genomics die fortschrittliche cloudbasierte Technologie von AWS nutzen kann, um Leben zu retten.“

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