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大数据分析如何改变癌症研究

玛克辛-劳里·马歇尔——2017年4月
博士Bissan Al-Lazikani他指出,整合和分析大量数据的能力在发现有效的抗癌药物方面发挥着至关重要的作用。

癌症是一个非常人类的挑战。在他们的一生中,几乎40%的世界人口将患上某种形式的疾病。但癌症研究领域的许多人现在认为,治愈癌症的方法可能不是单纯的生物医学研究,而是癌症生物学、数学、机器学习和数据分析的交叉。因此,如果有一位数据科学家领导着一个由研究人员、科学家和开发人员组成的团队,寻找有效治疗并最终战胜癌症的药物,那就不足为奇了。

从生物学到信息技术的飞跃并不大。事实上,癌症研究所的Bissan Al-Lazikani博士指出,她的计算生物学领域已经存在了50多年。她说:“这源于这样一种观点:生物学中有如此多的信息。很明显,我们需要做的是将数学和数据分析应用到我们从生物学中收集的信息中。”

作为ICR的数据科学负责人,Al-Lazikani负责处理患者在癌症诊断和治疗过程中产生的大量数据。Al-Lazikani说:“我们现在能够收集大量的数据,这是我们以前从未想过的。”她透露,如果她的团队能够收集到患者所需的所有信息,以便进行量身定制的治疗,那么每人大约需要50兆兆字节。为了更好地理解这一点,她解释说:“相比之下,哈勃太空望远镜在20年的运行中产生了45tb的数据。”

虽然Al-Lazikani和她的团队可能还没有为每个患者收集这样的数据量,但他们正在处理来自各种来源的pb级数据,包括患者样本、基因组测序、医学图像、实验室结果、实验数据和药理数据。

Al-Lazikani并不担心被数据淹没的可能性,事实上,她说:“数据科学和数据科学家的伟大之处在于,我们无限渴望数据。你不能给我们太多的数据。”
聪明,快决定

收集和分析越来越多的大量数据的好处远远超过了存储这些数据的技术挑战。她说:“你可以开始变得更聪明,你可以为患者提供什么样的治疗,以解决他们所患的特定疾病。我们开始真正了解癌症的复杂性在一个前所未有的水平。这确实彻底改变了我们发现药物的方式。”

Al-Lazikani的计算背景是帮助解决找到治疗癌症的有效药物问题的关键,因为她的专业知识可以帮助加快癌症药物发现的进程。她解释说,大数据分析现在用来决定科学家应该投资他们的努力:“我们有这么多可能的途径探索药物发现和他们中的任何一个可以带我们多年,许多科学家的数百个小时的时间,我们最终可能会在一个死胡同。所以我们问的问题是:‘有没有一种方法可以利用我们所拥有的全部公共知识来帮助我们做出更好的决定,并真正把我们的努力集中在更有可能带来癌症药物发现的途径上?’所以第一个挑战实际上是把所有这些数据收集到一起。”

Al-Lazikani和她的团队开发了世界上最大的癌症知识库canansar,来存储他们收集到的所有信息。这个平台本质上是一个关于癌症的公共服务引擎,它整理和整合来自不同科学领域的数据。这意味着员工可以向平台“提问”,并迅速得到答案,而不是需要花费数周时间手动解决。CanSAR是一种公共资源,已被全球近20万名科学家使用。
数据共享

分享病人资料的做法,往好了说是保留,往坏了说是恐慌和拒绝。Al-Lazikani承认人们并不总是以最好的方式看待数据共享:“数据共享,尤其是有时在媒体上呈现的方式,最终可能成为一个完全的潘多拉的噩梦盒子。”

然而,事实上,这在抗癌药物发现领域并不是一个巨大的挑战。Al-Lazikani说,数据问题通常分为两个相关方:数据被使用的患者和希望获得药物知识产权的制药公司。由于ICR作为一个学术非盈利机构的地位,它可以有竞争力地工作,并与社区分享它的知识。

她说:“在癌症研究和癌症药物发现方面有很多工作要做,我们无法承担保护的代价。可喜的是,在过去5年里,甚至连制药公司也越来越多地在这种竞争前模式下工作。我认为现在人们已经广泛接受了这一点,尤其是在药物发现方面,分享这些早期知识,并将知识产权放在药物本身的下游非常重要。”

引用患者数据,Al-Lazikani说,ICR进行的很多研究都是基于匿名数据。她发现,患者往往渴望公布他们的数据进行分析,因为他们可以看到对自己和更广泛的社区的好处。事实上,通常是研究人员对依从性问题更敏感。展望未来,Al-Lazikani认为,答案是让越来越多的患者参与研究,并就数据的使用进行公开对话。她说:“我们收集的数据越多,分析的患者就越多,计算机算法就越智能:我们在发现癌症药物方面就越好。”

  • 摄影:本黄金
第一次出版
2017年4月
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Bissan Al-Lazikani博士的资料图片
简介:Bissan Al-Lazikani博士
作为ICR的数据科学负责人,Bissan Al-Lazikani博士将大数据分析和机器学习抗击癌症。在ICR,她领导了世界上最大的癌症药物发现知识库,Cansar的发展。在她的业余时间,她正在培训私人飞行员的许可证。

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