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台大医院获微软赞助 助力COVID-19患者基因分析研究

用地表最强运算力分析全球最大基因库 推进精准医疗再进化

 

【2021年04月16日,台北讯】 2020 年以来新冠病毒肆虐全球,医疗产业不仅积极找寻有效疗法与研发疫苗,更迫切想从基因角度洞悉这场世纪浩劫,避免未来有更多大规模流行性传染病的发生。为此,台大医院参与微软全球 AI for Health 计划,运用 Azure HPC(高效能运算)在全球最大英国 Bio Bank 的基因数据库进行大规模运算,不仅大幅提升 40 倍以上运算效率,也成功完成亚洲第一大规模的基因插补程序,实质推动基因研究进展,为将来科学研究铺下基础,推动疾病预防落实。

 

台大医院智慧医疗中心副主任李建璋表示:“随著许多研究证实疾病和基因有密切关联,基因定序逐渐受到医疗界重视;既有的服务器不足以运算庞大的基因资料量,加上暴增的数据量难以实时扩大投资设备,是研究团队普遍面临的两大难题。此次参与微软 AI for Health 专案,接轨全球运算资源与技术专家,让台大医院不仅成功突破运算瓶颈,推进基因研究迈向新的里程碑。期盼未来可以持续携手科技创索尼量,加速医疗产业研究历程,为全球医疗产业打开新扉页。”

 

微软全球助理法务长及台湾微软公共暨法律事务部总经理施立成表示:“AI for Good 期盼以科技之力,协助组织在面对全球环境、无障碍、文化遗产保护与人道行动挑战时,能加速落实理想并扩大影响力;而 AI for Health 是其中计划之一,旨在运用微软 AI 技术协助开发健康照护技术,助力医疗单位解决全球医疗问题,包含癌症检测与治疗系统的优化、流感传染分布等。时至今日,微软已于全球资助超过 180 个组织,未来也将继续投入、赋能更多医疗组织,贯彻微软对于全世界人类、社会共好的承诺。”

 

翻转传统研究方法 以 HPC 加值基因分析 运算效率遽增40倍以上

身为国家级教学医院,台大医院研究团队多年来致力发展前瞻医疗研究,以高品质与人性化医疗,守护台湾民众。在疫情期间,台大医院即观察到许多非典型案例,如患有慢性病的长者虽得到新冠肺炎但却在短期内痊愈,或是不具有慢性病病史的年轻人得病后却很快地去世,若能透过交叉比对基因位点资料,找出关键基因并创建风险评分机制,将可防范疾病于未然,大幅提升国民健康。

 

每个人的基因皆是世上独一无二的组成,世界卫生组织研究显示,多数重大疾病是由先天基因体质与后天生活环境交互作用之下累积而成的结果。透过基因检测不仅可让人们充分了解先天体质,也能预知罹患疾病的风险。目前数据中每人会有大约73万个比较常见的基因变异位点,在基因采检时常有部分基因位点缺漏的状况发生,因此医疗团队在透过 AI 分析基因前,都需要花费至少数个月的时间,以机器学习方式预测遗失位点,补齐所有基因资料。

 

面对此次英国 Bio Bank 所提供 50 万笔的人体生物样本资料,台大医院现有的传统服务器在运行数个月后仍停留于插补程序运算,迟迟无法进展至分析阶段,因此去年九月开始与微软Azure专业技术团队合作。微软全球黑带专家-亚洲区 HPC/AI 解决方案副总经理冯立伟表示:“面对现有研究环境在处理巨量资料的局限性,微软不仅顷注 Azure HPC 高速算力与技术团队,更寻求R程序套件国外创办者协助与 Intel 技术合作,共同进行算法的修正与优化,找出最佳云端硬件规格及资料量大小切割方式,进行基因插补与分析,因此能在合规、安全的 Azure 云端环境下,透过 Azure HPC 提升基因运算速度 40 倍以上,大幅缩短分析时间、推进研究进程并确保医学资料安全。”

 

奠基在 Azure HPC 运算优势上,原需耗费数个月的 1 万 8 千名 COVID-19 患者基因资料插补与分析,成功缩短至仅仅 5 小时,双方团队更将原需要计算超过二年以上的 50 万笔基因,提前至四周内完成分析,下一步更预计将基因库内每笔人体生物样本近亿个基因位点资料运算完毕,成为未来精准医疗的基础。微软全球黑带专家-亚洲区 HPC/AI 解决方案总经理矶贝直之表示:“此次成果为亚洲最大规模针对 UK Biobank 基因资料进行插补运算,未来台湾各医疗研究机构若使用 Biobank 资料将不须重复进行插补程序,可有效缩短基因分析时间、提升研究效率与加速进程。我们很高兴微软可以运用 Azure 全球丰富 HPC 资源及紧密合作伙伴关系为全球医疗发展贡献一己之力。”

 

微软与台大医院期望研究成果将可带动多基因风险分数等评估方式的创建,协助罹病高风险族群提早预防与治疗,更促进学术研究正向发展,并将人类基因研究拓展到更多医疗领域上,推进医疗产业研究历程,实现以事前预防取代事后治疗的目标,赋能全世界医疗组织守护全球人民健康。