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超级计算机基因运算 日本盼带动癌症治疗新机

为发展针对个人基因缺陷的新标靶治疗,日本动用超级计算机与AI,针对难处理的疾病进行客制化治疗法研究。图为人体DNA。法新社

人类对人体基因研究,从结构、个别作用、定位排序、到2010年代又有进化,美国自2015年起,进行基因实时比对与标靶治疗法(Targeted Therapy)研究,英国从2018年、日本在2019年12月20日,决定投入相关研究,应用最新超级计算机与AI,力求2020年代上半获得突破,创造医疗与超级计算机AI应用新纪元。

一般所谓的标靶治疗,是指针对特定病源或癌细胞生化作用中会产生的特定反应或产物,进行干扰或促进,让病原与癌细胞自灭、抑或让失效的免疫系统能恢复功能进行攻击,但这只能针对大部分人罹患这种疾病时会产生的共通反应,若属于病患本人的特殊遗传疾病,就不一定能用。

根据日本电子零组件产业新闻(Electronic Device Industry News)报导,日本厚生保健省通过的研究,是以日本最主要的5个基因库保存日本人基因进行分析,确定日本人正常基因排序,然后进行正常排序与病患的基因排序比对,确认异常基因数量与作用,据以对症下药治疗,这种标靶治疗就没有个人特殊性问题。

基因排序比对需要超级计算机在于抢时间,负责研究的日本东京大学医科学研究所(The Institute of Medical Science The University of Tokyo),在2017年曾有个急性白血病案例,找出7,488个变异细胞与108个基因结构异常,运算时间超过600分钟,2020年以运算速度1.78PFLOPS的新款超级计算机重算,也要105分钟。

许多癌症的癌细胞倍增需要1季甚至1年,但急性白血病等部分癌症却是每天倍增,而且复发机率很高,不仅治疗要与时间赛跑,还要彻底了解病患基因变异情况,才能减低短时间复发机率,现在日本癌症患者5年平均存活率达62%,但白血病仅约20%,所以需要超级计算机与AI处理,争取治疗时间与压低复发机率。

现在东京大学医科学研究所使用的超级计算机SHIROKANE5,由日本电机大厂日立制作所(Hitachi)设计组装,搭配AI是美国IT大厂IBM的Watson Genomic Analytics,每年最多可检查7万人份,该机构已决定2021年加购GPU进行升级,同步进行基因研究与治疗学习。

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