Российские облачные вычисления для биомедицины

Российские ученые совершили важный шаг в развитии медицины будущего

patentu

В Московском центре исследований и разработок ЕМС по облачным вычислениям и большим данным разработали программный продукт – платформу, на основе которой можно решать самые сложные задачи в области персонализированной медицины, связанные с хранением, анализом и передачей огромных объемов данных.

Разработчики надеются, что платформа внесет значительный вклад в развитие медицины. С ее помощью можно будет искать новые биомаркеры заболеваний, связанных с поломками в геноме и транскриптоме, разрабатывать новые таргетные методы лечения онкологических заболеваний, искать новые препараты. Ряд пилотных проектов по тестированию платформы уже успешно прошел в России. Теперь в компании готовятся к внедрению технологии в одну из известных израильских клиник.

Медицина будущего

Персонализированная медицина или как ее еще называют медицина будущего – одно из самых современных направлений в медицине, которое стало развиваться совсем недавно. Это направление должно изменить принципы профилактики, диагностики и лечения многих заболеваний, в том числе и самых тяжелых, а также способы разработки и методики применения лекарственных препаратов, сделать этот процесс более успешным и эффективным.

Основная идея персонализированной медицины заключается в том, чтобы на основе генетических данных конкретного человека рассказать о рисках появления у него тех или иных болезней и составить план мониторинга его здоровья для предотвращения их развития. А, если заболевание уже диагностировано, то персонализированная медицина поможет выяснить, какое лечение будет эффективнее, и какие лекарственные препараты и в каких дозах окажут наилучший результат.

Генетика и биология….

Появление персонализированной медицины стало возможно благодаря знаменитому проекту по секвенированию генома человека – Human Genome Project (стоимость 2,7 млрд долл). Проект продолжался 20 лет с 1984 по 2003 год, и в нем участвовало множество научных коллективов со всего мира. В результате, ученые выяснили, что геном человека состоит из более 3 млрд пар нуклеотидов.

Но секвенирование генома человека — это лишь воспроизведение последовательности букв в тексте, который мы пока не можем прочитать. Расшифровать этот текст, понять, как работает геном – это, наверное, сейчас одна из самых важных задач в биологии, без решения которой невозможно развитие персонализированной медицины.

И в этой области сделано уже достаточно много. Например, ученые уже поняли, что в геноме существуют структурные различия. Оказалось, что множество участков ДНК у разных людей отличаются. Самое распространенное отличие – это замена одного нуклеотида (кирпичика, из которого построена ДНК) на другой. Изучение этих отличий очень важно для поиска генетических вариаций, связанных с какими-либо болезнями.

Также биологи пришли к пониманию, что существуют еще и функциональные различия в геноме разных людей, связанные с тем, как эти гены работают (транскрибируются). И особенности их работы также могут быть связаны с определенными заболеваниями.

В настоящее время стала активно развиваться системная биология, которая изучает работу клеточных систем в целом: то есть рассматривает взаимодействие ДНК (геномика), РНК (транскриптомика) и белков (протеомика).

Очевидно, что в любой этой области ученым приходится иметь дело с огромным объемом данных. Например, только данные генома одного человека, сошедшие с секвенатора, в цифровом виде занимают 0,5 терабайта, а эти данные уже в обработанном виде в три-четыре раза больше. Специалистам же нередко приходится иметь дело с геномами тысяч и десятков тысяч людей. Например, в Великобритании проводится проект Genomics England по секвенированию 100.000 геномов, характеризующих редкие и онкологические заболевания. В администрации США существуют планы по секвенированию миллиона геномов, у Китая есть план по секвенированию геномов миллиона граждан этой страны.

Если говорить о системной биологии, то объемы данных, с которыми приходится оперировать, еще больше. А для исследований в области персонализированной медицины к тому же часто приходится совмещать данные разного формата: генетические и клинические.

Очевидно, что обработка, хранение и передача всех этих огромных объемов информации или «больших данных» – задача очень непростая.

Новая платформа

В Московском центре ЕМС разработали платформу, которая позволяет решить эту проблему. Как говорит вице-президент корпорации ЕМС, генеральный директор Центра исследований и разработок EMC по облачным вычислениям и большим данным Камиль Исаев, основная цель, к которой они стремятся - использовать платформу на площадках клиник и научно-медицинских центров, которые занимаются разработками в области персонализированной медицины. Сейчас, например, готовится к старту проект по внедрению платформы в одну из ведущих израильских клиник.

Это крупнейший в мире центр, в котором занимаются не только лечением онкологических заболеваний, но и научными разработками в области персонализированной медицины, в том числе и с помощью биоинформатики.

«Известны сотни, если не тысячи мутаций, которые ведут к тем или иным онкологическим заболеваниям, но поиск протонкогенов, которые промутировав вызывают онкологию, продолжается. Эта основная задача, которая стоит перед биоинформатическими лабораториями ведущих клиник, и они ожидают нашей помощи именно в этом», - говорит Камиль Исаев.

По его словам, внедрение платформы на площадки клиник даст очень многое. Это и разработка таргетной терапии в онкологии (когда лекарство направлено на определенную мишень), это выбор и подбор лекарственных препаратов, в том числе, возможно, которые уже используются для лечения других заболеваний, это и диагностика и профилактика этих заболеваний.

Тем временем, несколько коллективов российских исследователей уже применили платформу, разработанную Московским центром ЕМС, для своих исследований в пилотных проектах.

«Транскриптомные данные – это горячие пирожки, которые сейчас быстро расхватывают»

«Основная догма молекулярной биологии – ДНК делает РНК, РНК делает белок. Важно анализировать все три компонента - ДНК, РНК, белки - для того, чтобы понять, как работает клетка. Этим и занимается системная биология. Мы научились хорошо восстанавливать из коротких фрагментов геномную ДНК, но транскриптом потребовал особого внимания. Для его сборки и анализа понадобился новый алгоритм. Тогда мы создали сборщик РНК данных и соединили его с большой протеомной программой, созданной коллегами из Калифорнии, на платформе ЕМС. В результате это позволяет собирать огромные данные транскриптома и анализировать их вместе с протеомными», - говорит Алла Лапидус, заместитель директора лаборатории алгоритмической биологии Академического Университета РАН.

По ее словам, эти данные очень важны для медицины, поскольку изменения транскриптома свидетельствуют о целом ряде заболеваний, в первую очередь, неврологических и онкологических. «Поняв, что сломалось в транскриптоме, мы можем понять, как лечить то или иное заболевание. Транскриптомные данные – это горячие пирожки, которые сейчас быстро расхватывают», - добавляет Алла Лапидус..

От науки в реальную медицину

Еще один проект, выполненный с помощью платформы ЕМС, уже успешно внедрен в клиническую практику. В лаборатории Parseq Lab (Санкт-Петербург) было создано решение для диагностики у новорожденных тяжелых наследственных заболеваний - муковисцидоза, фенилкетонурии и галактоземии при помощи технологии секвенирования генома. Такой неонатальный скрининг (кроме этих трех заболеваний он включает еще два) проводится в Санкт-Петербурге с конца 2014 года и является теперь обязательным. Причем, это первый в России случай внедрения высокопроизводительных геномных исследований в обычную медицинскую практику.

«От науки до реальной медицины - большое расстояние. Основная наша цель – внедрение диагностических инструментов, которые создаются упорным трудом в научных лабораториях, в клиническую практику. На три заболевания создан наш тест, на основе которого можно поставить генетический диагноз, а уже на его основе в некоторых случаях можно поставить клинический диагноз. Этот процесс называется трансляцией. Для некоторых заболеваний такая трансляция достаточно несложный процесс, для других – это искусство», - говорит генеральный директор Parseq Lab Александр Павлов.

По его словам, основные трудности, с которыми приходится сталкиваться в их работе с геномными данными – это хранение, управление и передача информации. «И эти вызовы успешно решает платформа ЕМС», - отмечает Александр Павлов.

Еще один проект, выполненный также на основе платформы ЕМС в Центре геномной биоинформатики им. Ф.Г. Добржанского (Санкт-Петербургский государственный университет), связан с изучением генетического разнообразия возбудителя туберкулеза. «В качестве пилотного эксперимента мы провели сборку генома Mycobacterium tuberculosis (возбудителя туберкулеза). Проблема с заболеваемостью туберкулезом в России серьезная. Цель наших проектов - связать генетическое разнообразие штаммов Mycobacterium tuberculosis с географическим положением. Это позволяет делать выводы о распространении штаммов, генетических факторах, которые влияют на их чувствительность или устойчивость к различным лекарствам», - рассказывает ведущий научный сотрудник Центра Антон Свитин.

Сохранить редких животных

Еще одна группа проектов на основе платформы ЕМС, выполненная в Центре геномной биоинформатики СПбГУ, связана уже с совсем другим направлением – сравнительной и эволюционной геномикой.

«Мы получаем данные по секвенированию генома редких млекопитающих, которые находятся на грани вымирания, аннотируем эти данные, выясняем, какие фрагменты за что отвечают, какова их роль. Так, мы провели сборку генома амурского леопарда (Panthera pardus orientalis). Этих животных осталось всего 50-70 особей, вид находится на грани уничтожения. Изучение генома амурского леопарда, который является исчезающим видом, может помочь сформулировать природоохранную стратегию, направленную на сохранение этого вида животных. Например, если окажется, что другой близкородственный подвид леопарда является генетически близким к амурскому, это родственный вид может стать ресурсом для восстановления популяции (так, например, было в случае амурского и закавказского тигров). Кроме того, анализ генома амурского леопарда может помочь оценить состояние популяции этого вида, что также важно для природоохранных усилий», - говорит Антон Свитин.

текст: Анна Говорова/Infox.ru

Частичное перепрограммирование восстанавливает молодую экспрессию генов за счет временного подавления идентичности клеток

 Авторы: Antoine Roux, Chunlian Zhang, Jonathan Paw, José Zavala-Solorio, Twaritha Vijay, Ganesh Kolumam, Cynthia Kenyon, Jacob C. Kimmel     Аннотация   Сообщалось, что временная индукция...

Читать далее

Профилирование эпигенетического возраста в отдельных клетках

 Авторы: Александр Трапп, Чаба Керепеси, Вадим Николаевич Гладышев     Аннотация   Метилирование ДНК определенного набора динуклеотидов CpG стало критическим и точным биомаркером процесса старения. Многовариантные модели машинного обучения, известные как...

Читать далее

Эпигенетические часы показывают омоложение во время эмбриогенеза, с последующим старением

      Краткое содержание   Представление о том, что клетки зародышевой линии не стареют, возникло еще  с 19-го века от идей Августа Вейсманна. Однако...

Читать далее

Мультиомиксное омоложение клеток человека путем кратковременного перепрограммирования в фазе созревания

      Краткое содержание   Старение - это постепенное снижение физической формы организма, которое со временем приводит к дисфункции тканей и заболеваниям. На клеточном...

Читать далее

Универсальный возраст по метилированию ДНК в тканях млекопитающих (препринт)

Новые результаты       Старение часто воспринимается как дегенеративный процесс, вызванный случайным накоплением клеточных повреждений с течением времени. Несмотря на это, возраст можно...

Читать далее

Ограниченное омоложение старых гемопоэтических стволовых клеток в молодой нише костного мозга

      Гемопоэтические стволовые клетки (HSC) с возрастом обнаруживают функциональные изменения, такие как снижение регенеративной способности и миелоидно-зависимая дифференцировка. Ниша HSC, которая...

Читать далее

Разведение плазмы улучшает когнитивные функции и снижает нейровоспаление у старых мышей

      Наше недавнее исследование установило, что факторы молодой крови не являются причиной и не являются необходимостью для системного омоложения тканей млекопитающих...

Читать далее

Пора кончать со старой кровью - Джош Миттельдорф

      2020 год обещает нам, что мы сможем сделать наши тела молодыми без явного восстановления молекулярных повреждений, но лишь просто изменив...

Читать далее

Омоложение тканей трех зародышевых листков путем замены плазмы старой крови солевым раствором альбумина

     Аннотация   Гетерохронный обмен крови омолаживает старые ткани, и большинство исследований о том, как это работает, фокусируется на молодой плазме, ее фракциях...

Читать далее

Обращение возраста: измерение эпигенетического возраста двух разных видов с помощью одних часов

   Аннотация   Известно, что молодая плазма крови оказывает благотворное влияние на различные органы у мышей. Однако не было известно, омолаживает ли молодая...

Читать далее

Прорыв в омоложении

  Если вы избегаете громких заявлений и в течении длительного времени соблюдаете дисциплину недосказывания посреди яркого неонового мира, то возможно вы...

Читать далее

Трансплантация ACE2-мезенхимальных стволовых клеток улучшает результат лечения у пациентов с пневмонией, вызванной COVID-19

Озвучить текст роботом: 

    Краткое содержание   Коронавирус (HCoV-19) вызвал новую вспышку коронавирусной болезни (COVID-19) в Ухане, Китай. Профилактика и реверсия...

Читать далее

Диагностика старения на основе 9 признаков «Hallmarks of Aging»

  “Если вы не можете измерить это, вы не можете улучшить его”, — так сказал Уильям Томсон, великий ирландский физик известный...

Читать далее

Паттерны биомаркеров старения, смертности и вредных мутаций проливают свет на начинающееся старение и причины ранней смертности - Гладышев 2019

Основные моменты Смертность от возрастных заболеваний U-образная с надиром ниже репродуктивного возраста Количественные биомаркеры старения постоянно меняются на протяжении всей жизни Бремя мутаций...

Читать далее

Клеточное старение. Определение пути вперед

Клеточное старение - это состояние клетки, вовлеченное в различные физиологические процессы и широкий спектр возрастных заболеваний. В последнее время быстро растет...

Читать далее

Видео: Суть старения и путь к долголетию - Гладышев В.Н.

Лекторий МГУ: Вадим Николаевич Гладышев, 28 мая 2019 г. 17.00Тема лектория: «Суть старения и путь к долголетию». Профессор Факультета биоинженерии и...

Читать далее

Японцы получили разрешение скрестить эмбрион человека и животного

Ученые давно проводят эксперименты по выведению различных гибридных видов животных. Как правило, это относится к лабораторным животным, опыты над которыми...

Читать далее

Мыши смогли восстановить ампутированные пальцы при помощи двух белков

  Возможно, в будущем люди смогут восстанавливать потерянные конечности — на это, во всяком случае, намекают медицинские эксперименты. Ученым уже известно...

Читать далее

Израильские учёные разработали универсальное лечение против рака

    Небольшая группа израильских учёных считает, что они нашли первое универсальное лечение против рака.  «Мы считаем, что через год мы предложим универсальное...

Читать далее

Клинические испытания первой омолаживающей терапии

    Самое первое человеческое испытание сенолитических лекарств, было объявлено ещё в июне, и большая часть мира практически не обратила внимания на него...

Читать далее

Старение внеклеточного матрикса

    Данная статья собрана из нескольких моих ранних заметок о влиянии внеклеточного матрикса на процесс старения. Текст статьи будет обновляться — я планирую...

Читать далее

Обзор достижений в борьбе со старением в 2018 году

   Каким был 2018 год в борьбе со старением? Год начался с хорошей новости. Под давлением общественности, ученых, организаций и сторонников борьбы со...

Читать далее

Таблетка от старости и кровь младенцев: достижения науки о старении в 2018 году

    2018-й принес обнадеживающие результаты в борьбе со старением и стал годом взрывного роста бизнеса на бессмертии. Начались испытания сенолитика — препарата, убивающего стареющие клетки, ключевого...

Читать далее

Китайский ученый заявил о рождении первых в мире генетически модифицированных детей

  Китайский ученый Цзянькуй Хэ заявил о рождении первых в мире детей из генетически отредактированных эмбрионов. По словам ученого, родились близняшки, у которых он попытался создать устойчивость к заражению...

Читать далее

Новая веха в медицине: Создан первый в мире сканер для всего тела

    Исследователи и ученые из Калифорнийского университета в Дейвисе со своими китайскими коллегами из компании United Imaging Healthcare (UIH) создали аппарат...

Читать далее

Первая искусственная роговица, напечатанная на 3D-принтере, уже готова для трансплантации

    Роговица — это крайне важная, но очень хрупкая часть нашего органа зрения. Она очень легко подвержена травмам и различным заболеваниям...

Читать далее

Ученые создают лазерный кожный регенератор из «Стартрека»

     Технологии из научно-фантастической вселенной «Стартрек» продолжают проникать в нашу реальную жизнь. Мы уже читали о медицинском трикодере, слышали о разработках...

Читать далее

Ученые создали универсальные имплантаты, которые не будут отторгаться организмом

  Любые материалы (в том числе и биологические), которые не созданы нашим организмом, в любом случае являются чужеродными и будут отторгаться...

Читать далее

«Получи я миллиард долларов сегодня, мы победили бы старение на 10 лет раньше. Это 400 миллионов жизней»

      Обри де Грей: большое интервью   В Москву на конференцию «Future in the City», которая пройдет 18 и 19 июля в башне «Империя» в Москва-Сити...

Читать далее

Генетик из Гарварда создал стартап по омоложению собак

В дальнейшем ученый намерен распространить исследования на людей.     Генетик, молекулярный инженер и химик Джордж Черч из Гарварда основал стартап Rejuvenate Bio...

Читать далее

Как наука приближает бессмертие к реальности?

    Поиски Понсе де Леоном фонтана вечной молодости могут быть легендой, но основная идея — поиск лекарства от старости — вполне реальна. Люди...

Читать далее

Секрет вечной жизни точно скрывается в наших клетках

    Однажды могущественный шумерский король по имени Гильгамеш отправился на происки, как это часто делают персонажи мифов и легенд. Гильгамеш стал...

Читать далее

Геронтологи готовы к прорыву

Остановись, старенье!   Ведущие ученые из 17 стран приехали в Россию, чтобы решить проблему старения. Именно теперь, по их мнению, накоплен критический...

Читать далее

Моя улучшенная версия: как жить вечно

      Джордж Чёрч [George Church] возвышается над большинством людей. У него длинная серая борода волшебника Средиземья, а работа всей его жизни...

Читать далее

Клеточная терапия без клеток: омоложение внеклеточными везикулами

  Восстановление сердечной мышцы после месяца терапии внеклеточными везикулами. Иммунные метки: агглютинин (красный), тропонин (зеленый) и DAPI (голубой)   Исследователи Колумбийского университета, работающие...

Читать далее

Биологи впервые собрали мышиный «эмбрион» прямо из стволовых клеток

  Бластоциста состоит из внешнего слоя клеток, из которого развивается плацента, и внутреннего – будущего детёныша. Здесь и ниже иллюстрации Nicolas...

Читать далее

Способ борьбы со старением: обращение вспять процесса снижения концентрации НАД+

    Старение сопровождается развитием метаболических нарушений и дряхлением. Недавние исследования продемонстрировали, что снижение уровня никотинамидадениндинуклеотида (НАД+) – ключевой фактор замедления обменных процессов, связанного...

Читать далее

Лекарства от старения, и Где они обитают

Время напрямую людей не убивает, старение – это биологический процесс. Есть группа заболеваний, которые называют возраст-ассоциированными, или старческими. Основным фактором риска...

Читать далее

Создан микроскоп, позволяющий наблюдать за движением клеток внутри организма

Ученые из Медицинского института Говарда Хьюза усовершенствовали метод флюоресцентной микроскопии таким образом, что теперь с ее помощью можно снимать в...

Читать далее

Ученые имплантировали маленький человеческий мозг мыши

Имплантация органов и тканей – вещь в науке далеко не новая. Не первый день существуют и так называемые кортикальные наборы...

Читать далее

В человеческих клетках впервые обнаружена новая форма ДНК

Ученые из австралийского Института медицинских исследований Гарвана сообщили об открытии в клетках человеческого организма необычных структур ДНК – i-мотивов (intercalated-motif...

Читать далее

Нанонож лишнего не отрежет: хирурги тестируют точечную терапию рака

Самое распространенное среди мужчин онкологическое заболевание, рак простаты, которым страдает примерно четверть пациентов урологических стационаров, до недавнего времени лечили хирургически — удаляли...

Читать далее

В США впервые в мире провели комплексную пересадку пениса и мошонки

Врачам из больницы Джона Хопкинса (штат Мэриленд) удалось провести успешную комплексную трансплантацию пениса и мошонки. Операция длилась 14 часов, в...

Читать далее

Антиоксидант MitoQ омолаживает сосуды

Результаты, полученные исследователями университета Колорадо в Боулдере, работающими под руководством профессора Дага Силса (Doug Seals), еще раз подтвердили, что применение...

Читать далее

Эпидемия молодости: как прожить 120 лет и стать счастливым

    Около 5% нынешних молодых и богатых проживут 120 лет и дольше, считают биохакеры. Читайте, что для этого нужно делать. Осенью 2017...

Читать далее

Имплантация пигментного слоя сетчатки помогла сохранить зрение

    Борьба с заболеваниями, которые в той или иной степени угрожают жизни человека – одно из самых приоритетных направлений современной медицины...

Читать далее

В США протестировали мозговой имплантат для улучшения памяти

    Американские исследователи провели проверку имплантата-электростимулятора, призванного усилить память. В среднем способность к запоминанию слов удалось улучшить на 15%. Если технология пройдет...

Читать далее

Ученым впервые удалось воссоздать легочную ткань

    Лечение стволовыми клетками находит все большее применение в медицинской практике. Так, например, группа китайских ученых из Университета Тунцзи не так...

Читать далее

Ученые МИЭТа планируют начать серийное производство аппарата вспомогательного кровообращения для детей уже в этом году

    В 2012 году благодаря ученым нашего университета была осуществлена первая в России успешная операция по имплантации «искусственного сердца» человеку. К...

Читать далее

Первый шаг к тканеинженерным надпочечникам

    Исследователи лондонского университета королевы Марии, работающие под руководством доктора Леонардо Гуасти (Leonardo Guasti), использовали репрограммированные клетки для создания первого прототипа...

Читать далее
Image

Оцифровка пользователя, Моделирование, 3D-визуализация.

Создание подробной цифровой копии на основе данных из медкарты.

Анализ данных. Исправление показателей организма.

Image

Взаимодействие цифровых профилей с целью улучшения показателей.

Обмен знаниями, проведение общих исследований.

Загрузка личного аватара в 3D мир. Игрификация, соревнования.

Image

В разработке

  • Официальная страница о медицинских чат-ботах на сайте Сверхчеловечество.рф
  • Подробности разработки чат-бота для проекта "Карта управления возрастом" (для партнеров и разработчиков) здесь:
Image

Обзор мировых разработок по хранению данных в разработке

Хранилище данных для Электронной Медицинской Карты Управления Возрастом в разработке

Материалы по теме:

Image

Основное взаимодействие планируется производить посредством Социальной сети:

Также существует множество специализированных телемедицинских сервисов:

Image

Данный раздел находится в разработке и будет доступен после запуска Электронной медицинской Карты Управления Возрастом:

Image

Основной материал сайта по теме искусственного интеллекта в медицине здесь:

На основе данной статьи будет определяться разработчик искусственного интеллекта для данной системы управления возрастом.

Image

ВАШ ЛИЧНЫЙ ВКЛАД В БОРЬБУ СО СТАРЕНИЕМ

Скооперируйтесь с тысячами других участников и создайте любой проект в области антистарения, проведите научные исспедования

Площадка для создания и финансирования проектов. Официальная страница сайта Сверхчеловечество.рф для сбора средств на ускорение прогресса в области омоложения:

Image
Image

Основная страница сайта Сверхчеловечество.рф о создании и участии в клинических испытаниях терапий антистарения и отката возраста организма здесь: