Paměť, která léčí paměť. Jak technologie změní léčbu Alzheimerovy choroby?

Naplní se bláznivá teorie, se kterou před nedávnem přišel časopis Forbes? A sice, že lidstvo v příštích patnácti letech pokoří hranici, v níž vám medicína dokáže každý rok prodloužit život o více než rok? Dočkáme se ještě v našich životech chvíle, kdy stárnutí bude spíše časová, než fyziologická záležitost? Odpovědi budou z velké části záležet na rozmachu vysoce výkonných technologií a ‚superpočítačů‘. Právě ony totiž mění obor medicíny tempem, které jsme si nedokázali v minulosti vůbec představit.

„Představte si genom člověka. Tedy veškerá genetická informace uložená v DNA. Dnes už víme, že je to měřitelná a kvantifikovatelná věc. V počítačovém světě bychom mohli velikost DNA vyjádřit v řádech jednotek gigabytů dat. Ještě před pár lety veškeré testy, výpočty a analýzy genomu trvaly několik dnů. Nyní máme tyto operace ozkoušené na prototypu The Machine (více o konceptu memory driven superpočítačové architektury ZDE) a dostaneme se z řádů dní na řády minut. Tím dáváme vědcům i lékařům do rukou nástroj, který jim otevírá nové možnosti,“ říká Luboš Kolář ze společnosti Hewlett Packard Enterprise, která revoluční koncept memory driven počítačové architektury vyvíjí.

Lékařský výzkum jsou také data

Bylo by samozřejmě přehnané tvrdit, že dny bublajících kádinek a zkumavek ve zdravotnických výzkumných laboratořích jsou pryč, ale faktem zůstává, že v dnešní době je superpočítač kritickým prvkem moderního výzkumného zařízení. Lékařský výzkum se stává stále více hrou dat. Pojďme si celou problematiku ukázat na konkrétním příkladu při řešení neurodegenerativních chorob. Včetně té pravděpodobně nejznámější a nejobávanější zároveň – Alzheimerovy choroby. Právě u ní může superpočítač posouvat diagnózu a léčbu mílovými kroky.

Alzheimerova choroba vyžaduje pochopení role genetiky. Vědci proto zkoumají obrovské množství jednotlivých genomů a sestavují je zpět do srozumitelných vzorců. To vyžaduje značnou výpočetní sílu. Pro sloučení jednoho genomu do genetického obrazu jedince je zapotřebí 180 nekomprimovaných gigabytů, zatímco požadavky na samotný výpočet tohoto genomu přidají 500 GB a dlouhodobé skladování vyžaduje dalších 100 GB. Tato genomická práce je součástí tzv. systémového lékařství, které spočívá ve sběru a analýze obrovského množství dat od velkého počtu pacientů (vzorku populace)

To umožňuje lékařům a vědcům identifikovat „biomarkery“, které dokáží rozdělit pacienty (a ostatní sledované) do různých kategorií podle charakteristik jejich genomu. Následně budou lékaři schopni nalézt souvislosti mezi jednotlivými kategoriemi, závažností prognózy a tím zefektivnit léčbu, predikovat reakci na různé medikamenty a odhalit onemocnění dříve než tomu bylo doposud – což u podobných závažných chorob bývá klíčové k jejímu uzdravení, či zásadnímu zmírnění. Systémová medicína je opravdu řešením problému, ale vyžaduje od počítačů obrovský výkon. Příklad jedné ambice je, že by se měl v příštích desetiletích počet sekvenovaných (zmapovaných a zanalyzovaných) genomů zvýšit z 1 milionu na 1 miliardu. V tomto ohledu je to typ strojového učení: čím více dat máme, tím fungují systémy přesněji a efektivněji.

„V současné době ještě neexistuje způsob, jak zkonsolidovat data nasbíraná po celém světě,“ říká profesor Joachim Schultze z německého institutu DZNE, který se zabývá neurodegenerativními chorobami. „Potřebujeme systémy, které nám pomohou vytěžit maximum z těchto nasbíraných znalostí. S rostoucí propojeností a zvětšujícím se objemem dat se přirozeně budeme potýkat i s etickými a bezpečnostními výzvami, ale jakmile dokážeme tyto překážky překonat, budeme schopni zkoumat lidský genom a pracovat s těmito informacemi v reálném čase a tím posuneme medicínu a podobné disciplíny na úplně novou úroveň.“

Systémová medicína budoucnosti bude využívat integraci dat, strojové učení, neuronové sítě a vizualizaci. A bude to stále častěji právě paměť a výkonnost strojů, jež bude společně s doktorskou intuicí schopna ovlivňovat naše životy.