Hochleistungsspeicher im Gesundheitswesen HPC-Storage ist die Grundlage für personalisierte Medizin

Ein Gastbeitrag von Adam Marko*

Die Präzisionsmedizin benötigt und erzeugt große Datenmengen. Es ist deshalb unausweichlich, dass Gesundheitsorganisationen in entsprechende HPC-Speicherlösungen investieren, die schnell, skalierbar und sicher sind – und ein einfaches Management bieten.

Anbieter zum Thema

Big Data und Präzisionsmedizin verändern die Zukunft des Gesundheitswesens – und benötigen geeignete Storage-Lösungen.
Big Data und Präzisionsmedizin verändern die Zukunft des Gesundheitswesens – und benötigen geeignete Storage-Lösungen.
(Bild: gemeinfrei / Pixabay )

Die Gesundheitsbranche erlebt eine Datenflut ohne Anzeichen einer Verlangsamung. Schätzungen zufolge werden im Jahr 2020 30 Prozent des weltweiten Datenvolumens auf das Gesundheitswesen entfallen; Prognosen für 2025 rechnen mit einem Anstieg auf 36 Prozent – diese Wachstumsrate übertrifft alle anderen Branchen.

Das sind vielversprechende Nachrichten für die Präzisionsmedizin, also die datengesteuerte Gesundheitsinitiative, die die richtige Behandlung für den richtigen Patienten zur richtigen Zeit fördert.

Die Präzisionsmedizin (oder personalisierte Medizin) beruht auf der Erkenntnis, dass Krankheiten und das Ansprechen auf Medikamente von Mensch zu Mensch unterschiedlich sind – eine Chemotherapie, die bei einem Patienten den Tumor schrumpfen lässt, kann für einen anderen tödlich sein. Sie kombiniert neuartige Instrumente aus den „Omics“-Wissenschaften (Genomik, Pharmakogenomik und Proteomik), moderne medizinische Bildgebungsverfahren und künstliche Intelligenz (KI) mit dem Ziel, Diagnose und Behandlung individuell auf den einzelnen Patienten abzustimmen.

Derzeit findet dieser Ansatz vor allem in der Onkologie Anwendung, doch die nötigen Innovationen für eine Ausweitung auf alle Versorgungsebenen sind bereits angelaufen. Doch der Traum von der allgemeinen Präzisionsmedizin lässt sich nur verwirklichen, wenn sich die Gesundheitsbranche mit den damit verbundenen intensiven Rechenanforderungen auseinandersetzt.

Zu erwarten ist daher die Einführung von Hochleistungsrechner-Infrastrukturen (HPC), die alle nötigen biomedizinischen und Gesundheitsdaten in die klinischen Arbeitsabläufe integrieren können. Mit Blick auf die enormen Datenmengen und ihr exponentielles Wachstum müssen Gesundheitsorganisationen letztlich in kosteneffiziente, einfach zu verwaltende Speicherlösungen investieren, die schnell, skalierbar und sicher sind.

„Was führt Sie heute zu uns?“

Wahrscheinlich haben Sie diese Frage zuletzt bei Ihrem Hausarztbesuch gehört. Als Antwort haben Sie eine Liste von Symptomen vorgetragen; vielleicht haben Sie sogar ein paar vergessen, oder Sie hielten sie nicht für erwähnenswert.

So oder so, Ihre Selbstauskunft bildete die Hauptgrundlage für die Diagnose Ihres Arztes, und er ordnete die zu ihrer Bestätigung nötigen Tests an. Vielleicht hatte er Recht und wählte eine erfolgreiche Behandlung. Vielleicht lag er aber auch falsch, und Sie standen wieder am Anfang und mussten für den nächsten Monat einen neuen Termin vereinbaren.

Dieser traditionelle Ansatz in der Gesundheitsfürsorge ist reaktiv und generisch und gibt sich mit Diagnosen und Behandlungen zufrieden, die auf Versuch und Irrtum beruhen.

In einer Zukunft, in der die Präzisionsmedizin zum Standard der Versorgung geworden ist, kennt Ihr Arzt Ihr individuelles „Dataom“, den biologischen Bauplan Ihres Körpers zusammen mit Ihrer gesamten Krankengeschichte. Dies umfasst Ihr genetisches Profil, einzigartige Proteinsignaturen, Verhaltens- und Umweltfaktoren, alle Details aus Ihren elektronischen Krankenakten und die Informationen, die auf tragbaren medizinischen Überwachungsgeräten gespeichert sind.

Dieser Datenschatz wird nicht nur von Ihrem Arzt analysiert, sondern auch von fortschrittlichen KI-Algorithmen, die diese Daten mit riesigen Datenbanken abgleichen und Erkenntnisse über Sie gewinnen können, die bisher unmöglich waren.

Wenn Ärzte Zugang zu diesen Daten erhalten, können sie nicht nur Geld und Zeit sparen, sondern auch Leben retten.

Die meisten Menschen wissen etwa nicht, dass die pharmakogenomische Forschung festgestellt hat, dass mehr als 200 häufig verschriebene Medikamente je nach Genetik des Patienten unterschiedlich verstoffwechselt werden. Noch schockierender ist, dass fast jeder Mensch mindestens eine der genetischen Varianten trägt, die mit diesen Medikamenten in Wechselwirkung treten. Eine davon könnte Sie so sensibel auf ein Medikament reagieren lassen, dass Sie nur die Hälfte der Standarddosis benötigen; eine andere könnte bedeuten, dass Sie die doppelte Menge brauchen; wieder eine andere könnte eine tödliche Reaktion hervorrufen. Ein DNA-Test beim Arzt zum Screening dieser Varianten noch vor der Ausstellung des Rezepts könnte einen der jährlich 1,3 Millionen Notaufnahmebesuche allein in den USA verhindern, die auf unerwünschte Nebenwirkungen von Medikamenten zurückzuführen sind.

Jetzt Newsletter abonnieren

Täglich die wichtigsten Infos zu Data-Storage und -Management

Mit Klick auf „Newsletter abonnieren“ erkläre ich mich mit der Verarbeitung und Nutzung meiner Daten gemäß Einwilligungserklärung (bitte aufklappen für Details) einverstanden und akzeptiere die Nutzungsbedingungen. Weitere Informationen finde ich in unserer Datenschutzerklärung.

Aufklappen für Details zu Ihrer Einwilligung

Dies ist die Stärke der Präzisionsmedizin in Aktion: die Nutzung aller verfügbaren Daten für fundierte Entscheidungen, um optimale Ergebnisse für den Patienten zu erzielen.

Die Weichen sind bereits gestellt

HPC ermöglicht die wissenschaftlichen Durchbrüche, die uns diesem Ziel näher bringen. Denken Sie nur an das schnelle Wachstum der Genomik. Als Wissenschaftler 1990 zum ersten Mal ein ganzes Genom sequenzieren wollten, brauchten sie dafür 13 Jahre. Heute haben Forscher der Stanford Medical University mit fünf Stunden und zwei Minuten den neuen Guinness-Weltrekord für die schnellste DNA-Sequenzierung aufgestellt. Weniger als drei Stunden später konnten sie mit diesen Ergebnissen eine genetische Krankheit erfolgreich identifizieren. Damit brach das Team den bisherigen Rekord von 14 Stunden für eine auf Genomsequenzierung basierende Diagnose.

Dank der Fortschritte in der durch HPC unterstützten Sequenzierungstechnologie dauert das, was früher über ein Jahrzehnt dauerte und fast drei Milliarden Dollar kostete, heute zunehmend weniger als einen Arbeitstag und kostet unter tausend Dollar. Die immer kürzere Zeitspanne und die sinkenden Kosten bedeuten, dass wir bald in der Lage sein werden, genomische Medizin in der Primärversorgung zu praktizieren.

Die Proteomik, also die Erforschung gesunder und kranker Zellprozesse auf Proteinebene, erlebt ähnliche Fortschritte. Da Proteinsignaturen eine Erklärung für die Verbindung zwischen Genotyp und Phänotyp liefern können, ergänzt die Proteomik die Genomik und spielt eine Schlüsselrolle auf dem Weg zur Präzisionsmedizin. Derzeit kombiniert ein Team von Wissenschaftlern des Energieministeriums und des Georgia Institute of Technology HPC und Deep Learning zur Vorhersage der Strukturen und Funktionen von Tausenden von Proteinen. Ihre Erkenntnisse werden den Ärzten weitere wichtige Daten an die Hand geben.

Über die „Omics“ hinaus verändert HPC auch die diagnostische Bildgebung durch KI-Anwendungen im Dienste der Präzisionsmedizin. So nutzen Wissenschaftler beispielsweise KI zur Erkennung von Biomarkern in Bildern. Diese können Ärzten helfen, fundiertere Behandlungsentscheidungen zu treffen und unnötige Biopsien oder zu starke Bestrahlungen bei Krebspatienten zu vermeiden.

HPC unverzichtbar zur Bewältigung der Datenflut im Gesundheitswesen

Die allgemeine Präzisionsmedizin ermöglicht schnellere und genauere Diagnosen, sicherere und wirksamere Behandlungen sowie eine frühzeitige Erkennung und Vorbeugung von Krankheiten – für alle und überall. Dies setzt jedoch voraus, dass Gesundheitsdienstleister aus der Datenflut einen Sinn ableiten können.

Um aus Big Data klinisch verwertbare Daten abzuleiten, müssen moderne Gesundheitsorganisationen dem Beispiel der Forscher folgen und HPC-Speicherlösungen implementieren, die der Aufgabe gewachsen sind. Eine solche Investition bedeutet eine Revolution für das Gesundheitswesen, wie wir es kennen.

*Der Autor: Adam Marko, Direktor für Life Sciences-Lösungen bei Panasas.

Aktuelles eBook

Herausforderungen für den Speicher: Big Data

Storage-Systeme für große Datenmengen

eBook Storage-Systeme für große Datenmengen
eBook „Storage-Systeme für große Datenmengen“
(Bild: Storage-Insider)

Bei der Speicherung von Big Data wird zunehmend auf Data Lakes zurückgegriffen, doch genügt es nicht, die eintreffenden Datenströme einfach dorthinein zu kippen – dann würde daraus schnell ein „Data Swamp“. Lesen Sie im eBook, wie Sie optimal mit großen Datenbergen umgehen können und wie die entsprechenden Daten optimal für die Bearbeitung bereitgestellt werden können.

Die Themen im Überblick:

  • Big Data und Storage-Systeme
  • Aus Big Data Wert schöpfen
  • Wohin mit den unstrukturierten Daten?
  • Von der lokalen Appliance über Cloud Provider bis in die Hybrid Cloud

(ID:48034497)