Новости и мнения

Мнение: предсказание совершенных штормов

Об использовании технологий и совместной работы для борьбы с нарушениями головного мозга, такими как рассеянный склероз

Long before Hurricane Sandy made landfall on the US Atlantic coast last October, meteorologists had predicted its course and likely impacts. Задолго до того, как ураган «Сэнди» обрушился на атлантическое побережье США в октябре прошлого года, метеорологи предсказали его ход и вероятные последствия. Хотя шторм нанес огромный ущерб, ранние предупреждения позволили людям подготовить или эвакуировать районы, которые были непосредственно на его пути. Если бы шторм застал прибрежных жителей врасплох, нет никаких сомнений в том, что число погибших и разрушения были бы намного хуже.

Развитие компьютерного моделирования погоды изменило нашу способность предсказывать серьезность «идеальных штормов», таких как Сэнди. Точность этих прогнозов основана на способности моделирования собирать воедино множество различных видов данных – в том числе давление воздуха и температуру, температуру воды, скорости ветра и океанические течения – в достоверную модель чрезвычайно сложного явления – погоды. В течение последнего десятилетия компьютерное моделирование также произвело революцию в таких областях, как механическое проектирование, финансы, экология и аэрокосмические операции, а также многие другие.

Расстройства головного мозга, такие как рассеянный склероз (РС), также являются «идеальными штормами». Поэтому они должны поддаваться аналогичному компьютерному моделированию. При рассеянном склерозе генетика, окружающая среда и сотни других факторов объединяются, чтобы вызвать атаку иммунной системы на нейроны головного и спинного мозга, которые являются признаками болезни. Проблема в том, что мы еще не понимаем, как все эти факторы объединяются, чтобы сформировать консенсусную карту и всестороннюю картину болезни. Таким образом, несмотря на впечатляющие усилия глобальных академических исследовательских центров и групп защиты пациентов по сбору данных от людей с РС, у нас все еще очень ограниченное понимание того, как работает МС, кто его будет развивать, или что он может делать дальше. Попытка предсказать течение рассеянного склероза (или любого сложного заболевания) на основе нескольких видов несвязанных данных – это все равно, что пытаться отслеживать ураган, измеряя только температуру воздуха и скорость ветра.

Как нам туда добраться?

Сейчас мы находимся на уникальном перекрестке в истории биомедицинских исследований. Передовые технологии, такие как секвенаторы генов и функциональная и объемная МРТ, предоставили нам доступ к беспрецедентному количеству биологической информации. Мобильные технологии теперь позволяют вовлекать пациентов и глубоко анализировать опыт болезни. Биосенсорные нанотехнологии могут дать нам информацию о состоянии окружающей среды в режиме реального времени. Между тем революция в области высокопроизводительных вычислений дала нам возможность разобраться во всей этой информации и превратить ее в прогностические модели заболеваний – карты заболеваний, которые мы действительно можем использовать. В то же время ученые во всем мире применяют более открытый, совместный подход к исследованиям, который выходит за рамки отдельных лабораторий и создает связи между дисциплинами, географическими регионами и отраслями.

Как и при прогнозировании погоды, решением для прогнозирования шторма рассеянного склероза является создание глобальной виртуальной сети датчиков и экспертов, которые передают информацию суперкомпьютерам и специалистам по моделированию компьютеров, позволяя интерпретировать сложные данные со скоростью мысли.

Ранее в этом году мы в Orion Bionetworks создали совместный исследовательский альянс, целью которого является трансформация исследования заболеваний мозга, таких как рассеянный склероз, и ускорение открытия новых методов диагностики, лечения и лечения. Успех этого предприятия зависит от создания растущего сообщества – или сети – организаций, которые внесут свой вклад в каждый аспект исследования. Новые партнерства и усилия по созданию сообщества в фармацевтической и биофармацевтической промышленности обеспечивают данные и финансовую поддержку, в то время как сотрудники, специализирующиеся на создании сложных компьютерных моделей заболеваний головного мозга, предлагают технологии и опыт. Партнеры по информационным технологиям помогают создавать доступ, а также интегрируют и обрабатывают огромные объемы данных. Партнеры по адвокации пациентов предоставляют долгосрочные данные от людей с РС, а также помогают определить долгосрочные цели исследования. Наконец, партнеры в академических и правительственных лабораториях помогут проверить наши моделирования и сгенерировать новые данные, чтобы улучшить предсказательную силу этого подхода.

Основой такой сети является сбор множества различных типов данных – от активности генов до ежедневных симптомов и реакции на лекарства – от людей с расстройствами, такими как РС, чтобы определить, как они связаны. После интеграции данных мы создаем компьютерное моделирование, которое позволит клиницистам и исследователям предсказать, как такие расстройства, как РС, будут влиять на человека. Наше первое моделирование РС уже дало понимание новых генов, ассоциированных с МС, которые, как известно, важны при других заболеваниях ЦНС. Сейчас мы начинаем исследования путей анализа, чтобы понять, какую функциональную роль могут играть эти гены.

Поскольку погодные модели позволяют снизить ущерб от урагана, мы надеемся улучшить наши методы лечения людей с РС и сделать поиск новых методов лечения менее дорогостоящим и более продуктивным. Пришло время использовать весь потенциал технологий и научного сотрудничества. Формируя сообщества, посвященные использованию суперкомпьютеров и больших данных для понимания РС и других заболеваний мозга, мы можем достичь того, что было сделано с помощью прогноза погоды, а затем и некоторых. В отличие от погоды, которую мы не можем изменить, мы можем использовать эти мощные новые инструменты исследования болезней не только для прогнозирования наступления идеального шторма, но и для его полной остановки.

Магали Хаас – основатель и генеральный директор Orion Bionetworks.

Обсуждение

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *