アマゾン ウェブ サービスが診断開発プログラムの新フェーズを開始し、資金提供範囲をさらに拡大

2021 年 4 月 13 日、Amazon Web Services は診断開発プログラムの新しいフェーズの開始を発表しました。診断開発プログラムは、2020 年 3 月に Amazon Web Services によって開始されたグローバル プロジェクトであり、世界中の組織がクラウドの力を活用して病気の診断の研究開発を加速できるように支援することを目的としています。このプログラムを通じて、Amazon Web Services は、診断の革新を推進するために、2,000 万ドルのコンピューティング クレジットと、プロフェッショナル サービス チームによるカスタマイズされた専門知識のサポートを提供することを約束しました。これまでアマゾン ウェブ サービスは中国を含む企業や研究機関に800万ドルの資金を提供しており、残りの1200万ドルは新たなフェーズで割り当てられる予定だ。同時に、新フェーズにおける資金提供の範囲は、1) 疾病の早期検出を通じて個人レベルおよびコミュニティレベルでの疾病発生を特定するという 3 つの新しい分野に拡大されます。 2) 予後を通じて病気の経過をよりよく理解する3) 公衆衛生ゲノミクスを通じて世界的なウイルスゲノム配列の解析を支援する。

プログラムの第 1 フェーズでは、Amazon Web Services は、中国を含む 17 か国の非営利団体、研究機関、新興企業、大企業など 87 の組織を支援しました。支援される診断プロジェクトには、抗体、抗原、核酸の分子検査、診断画像、ウェアラブルデバイス、人工知能や機械学習技術を使用したウイルス検出のためのデータ分析ツールなどが含まれます。

新たなフェーズでは、Amazon Web Services は引き続き COVID-19 プロジェクトを優先しつつ、他の感染症に焦点を当てたプロジェクトも評価していきます。 4 月 12 日から 2021 年末まで、世界中の関心のある組織がこのプログラムに応募できますが、Amazon Web Services では 7 月 31 日までに受信した申請を優先します。関心のある組織は、次のリンクにアクセスして応募できます: https://aws.amazon.com/government-education/nonprofits/disaster-response/diagnostic-dev-initiative/。

「機械学習によるX線画像分析から、迅速で高品質な一般向け直接検査まで、過去1年間で病気の診断において多くの革新的なイノベーションが見られました」とアマゾンのCOVID-19対応担当最高医療責任者、ヴィン・グプタ博士は述べた。 「これらのイノベーションにより、今後の感染拡大への対応能力がさらに向上します。診断開発プログラムはすでに一連の有望な成果を生み出しています。また、より多くの組織やコミュニティがクラウド コンピューティング テクノロジーをより有効に活用し、今後の感染拡大をより迅速に特定して対応できるよう支援していきたいと考えています。」

第一フェーズのハイライトプロジェクトの例

Amazon Web Services の診断開発プログラムは、COVID-19 検査に直接影響を与えるいくつかのプロジェクトを加速し、医療診断の可能性を広げています。これらのプロジェクトは、医療界が COVID-19 パンデミックに迅速に対応するのに役立っただけでなく、他の感染症に対応するための多くの重要な取り組みもサポートしました。

以下は、Amazon Web Services Diagnostics Development Program によってサポートされているプロジェクトの代表的な例です。

京泰科技は、古い薬の新しい用途のスクリーニングを推進しています。 XtalPi は深圳に本社を置き、北京、ボストン、上海に支社を構え、デジタル化とインテリジェンスによって医薬品の研究開発の革新を推進するテクノロジー企業です。同社は新型コロナウイルス感染症のパンデミック発生後、米食品医薬品局（FDA）の審査を通過した市販薬約3000種類と漢方薬の原料1万種類以上を迅速にスキャンして新たな用途を探り、新型コロナウイルスに治療効果がある可能性のある薬183種類を発見することに成功した。その後、Jingtai Technologyはこれらの薬剤の活性をランク付けし、より正確な計算化学手法を通じて、潜在的に効果的な薬剤38種類を特定し、パートナーと共有しました。 Jingtai Technology は、クラウドベースのインテリジェント医薬品開発プラットフォームである Intelligent Digital Drug Discovery and Development (ID4) により、大規模な医薬品スクリーニングを迅速に完了できます。このプラットフォームでは、Jingtai Technology は、GPU コンピューティング インスタンスに基づいて独自に開発した機械学習フレームワークを通じて、大規模なモデル トレーニングとパラメータの最適化を実現します。 AI モデルの研究と設計の初期段階で、Jingtai Technology の科学者チームは Amazon SageMaker サービスを使用して、モデルとパラメータを迅速に検証しました。使いやすいインタラクティブ インターフェースにより、アルゴリズム開発の効率が向上しました。正確な予測と膨大なコンピューティング リソースのサポートにより、Jingtai Technology の ID4 プラットフォームは 100 種類以上のパイプライン医薬品の開発を加速し、同時に 30 種類以上の新薬の創薬を推進しています。

「ID4 インテリジェント医薬品開発プラットフォームはこれまで数十社の製薬会社にサービスを提供しており、そのスピード、精度、セキュリティの優位性は医薬品イノベーション企業にますます認められ、支持されています。これは、Amazon Web Services の強力なコンピューティング、ストレージ、人工知能、機械学習、その他多くのサービスのサポートと切り離すことはできません。ID4 プラットフォームを使用して、製薬会社に強力な医薬品開発エンジンを提供し、革新的な研究開発への道を歩む製薬会社の強力なパートナーとなり、明らかな利点を持つ研究開発サービスで医薬品開発のインテリジェントプロセスをさらに推進したいと考えています。」 Jingtai Technology の CTO、Liu Yang 氏は次のように述べています。

Yitikang は遠隔 ECG 診断を使用してプライマリヘルスケアを提供しています<br /> Yitikang は遠隔医療サービスに重点を置いており、多くの医療および健康サービス機関に製品および技術サポートを提供しています。 COVID-19パンデミックの間、易徳康の遠隔心電図サービスは検査と診断の空間的制限を打ち破り、隔離病棟のCOVID-19患者にタイムリーな心電図診断を提供しました。同時に、大規模病院が一般的な疾患の診断を減らしたり中断したりしているときでも、多くの民間病院の患者が心臓疾患の専門的な初期診断とトリアージを受けることができ、濃厚接触によるCOVID-19感染の可能性を減らすことができました。 2020年、YitikangがAmazon Web Services上に構築したECG診断センターは、1,000を超える一次医療機関で11万件を超える遠隔ECG診断をサポートしました。 Amazon Web Services により、Yitikang の AI モデルのトレーニングと更新の効率が大幅に向上し、データ ストレージのコストが削減されました。

「心電図学の分野では、QT延長症候群とCOVID-19の間に非常に強い相関関係があることが医学的に証明されています。私たちは、アマゾン ウェブ サービスの機械学習サービスを使用して、この証明された相関関係について別の予測モデルをトレーニングし、コロナウイルスによって引き起こされるさまざまな病気の相関関係を関連付けたいと考えています。」 Yitikang (Beijing) Technology Co., Ltd.の副社長兼CTOであるZhao Junlin氏は次のように述べています。

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図1、図2 Yitikang遠隔心電図サービスが一次医療をサポート

スタンフォード大学医学部がスマートウォッチベースの診断「警報システム」を開発
スタンフォード大学医学部のヘルスケアイノベーションラボの研究者らは、個人の免疫システムが潜在的なCOVID-19感染と戦っている兆候を正確に知らせるように設計されたスマートウォッチアプリを開発した。このアプリはアルゴリズムを使用して、個人の安静時の心拍数と歩数の変化を検出します。初期の試験結果は有望で、このアプリはパイロットテストで、人々が症状を示す最大10日前までの新たな感染を特定することに成功した。このアプリは現在、新たな研究段階に入っており、スタンフォード大学のチームは、COVID-19感染の兆候をリアルタイムで検出する機能を向上させるために、参加者を1,000万人に増やすことを目標に参加者を募集している。このスマートウォッチベースの早期検出システムは、Amazon Web Services 上に構築されています。アプリケーション構築プロセス中、AWS プロフェッショナルサービスチームは研究者と協力して、この研究におけるデータ処理パイプラインの拡張を支援しました。

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図3. スタンフォード大学医学部が開発したCOVID-19用のウェアラブル研究アプリ

「ウェアラブルデバイスを使用した継続的なスクリーニングが、既存の検出障壁を克服するスケーラブルな診断ソリューションを提供することを期待しています。同時に、より幅広い研究者にデータへのアクセスを拡大することで、より多くの新しい発見を促進し、人々の健康を改善したいと考えています。また、クラウドコンピューティングを使用して、より多くの新しい研究の可能性をもたらすことも楽しみにしています。」スタンフォード大学医学部の遺伝学教授兼学科長であるマイケル・スナイダー博士はこう語った。

Helix は米国全土で非常に感度の高い COVID-19 検査を提供します。
Helix は、ソフトウェア プラットフォーム全体を Amazon Web Services 上に構築したゲノミクスのスタートアップ企業です。 Helixは、高感度のCOVID-19分子検査へのアクセスを急速に拡大し、米国全土の医療システム、雇用主、政府、その他の組織が翌日の検査結果を取得できるように支援しています。 Helix® COVID-19 検査ソリューションは、米国食品医薬品局 (FDA) から緊急使用許可を取得しました。同社は米国で1日あたり最大10万件のCOVID-19検査を処理できるように規模を拡大しており、米国最大規模のCOVID-19検査研究所の一つとなる。 Helix は、COVID-19 感染の検査のために、監督なしまたは監督付きの現場でのサンプル収集をサポートしながら、鼻腔スワブによる簡単な自己サンプル収集を可能にする、エンドツーエンドの拡張性の高いソリューションを提供します。

「アマゾン ウェブ サービスとの提携により、短期間で COVID-19 検査ソリューションを構築できただけでなく、昨年の冬に急増した検査需要に迅速に対応できるようになりました。その影響は計り知れません。流行が悪化する中、アマゾン ウェブ サービスを利用して、米国中の何千ものコミュニティと何百万人もの人々の生活を支援することができます」と、ヘリックスのエンジニアリング担当副社長ジム・チョウ氏は述べた。

Centro Diagnostico Italiano と Bracco Imaging がオープンソースの画像アーカイブ プロジェクトを作成<br /> Centro Diagnostico Italiano と Bracco Imaging が率いる医療および研究組織の連合が協力し、COVID-19 患者の胸部 X 線写真約 1,000 枚と匿名化された臨床データを保管するリポジトリである AIforCOVID Imaging Archive を作成しました。同連合内の複数の研究機関は、Amazon Web Services 上でこれらの画像と臨床データを分析できる 3 つの機械学習手法を開発しました。これらの分析に基づいて、コンソーシアムは胸部X線画像と臨床データを使用してCOVID-19患者の臨床転帰を予測できるモデルを開発しました。 AIforCOVID ネットワークによって収集されたすべてのデータは、プロジェクトの Web サイト (https://aiforcovid.radiomica.it/) で公開されており、国際科学コミュニティのメンバーがダウンロードできます。

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図4. AlforCOVID プロジェクトの COVID-19 患者の胸部X線写真。感染箇所のAIマーキング（赤）と手動マーキング（緑）が非常に近いです。

「放射線科は、COVID-19 患者の診断と治療計画の両方において、管理に重要な役割を果たしています。AWS のテクノロジーと専門家のサポートによってもたらされた機械学習の力により、診断画像と臨床分析によって生成された膨大な量のデータを迅速に理解できるようになりました。私たちは、世界中の病院や組織が病気の理解を深め、独自の診断業務を前進させ、患者のケアを改善するために適用できる実用的なリソースの提供に取り組んでいます」と、イタリア診断画像センターの診断画像および定位放射線手術ディレクターのセルジオ・パパ氏は述べています。

「Centro Diagnostico Italiano および Amazon Web Services とのコラボレーションを通じて、私たちは臨床データに人工知能を適用する可能性を探り始めました。この革命はまだ始まったばかりだと認識しています。ヘルスケアは、臨床診療や患者管理とデータを統合し、結びつける新しい方法へと急速に移行しています」と、Bracco のグローバル イメージング事業部門の研究開発ディレクターである Fabio Tedoldi 氏は述べています。