Flash beschleunigt wissenschaftliche Erkenntnisse

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Flash beschleunigt wissenschaftliche Erkenntnisse

05.03.2024 - 07:52
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Personalisierte Medizin ist kein neues Konzept: Schon Hippokrates stellte die Theorie auf, dass es darauf ankommt, zu verstehen, welcher Mensch welche Art von Krankheit hat – und nicht umgekehrt. Zwei Technologiebereiche sorgen hier für Fortschritte: DNA-Sequenzierung der nächsten Generation und Big-Data-Analyse. Beide Verfahren erfordern jedoch eine schnelle, hochparallele Datenspeicherung, um in großem Maßstab effektiv zu sein, und beide erzeugen eine noch nie dagewesene Datenmenge.

Die DNA-Sequenzierung ist ein wesentlicher Bestandteil der personalisierten Gesundheitsversorgung. Die Sequenzierung ermöglicht es Ärzten, die genetische Ausstattung von Menschen zu verstehen und mehr über die Ähnlichkeiten und Unterschiede zu erfahren, die sich auf die Reaktion auf Medikamente und die Anfälligkeit für bestimmte Krankheiten auswirken. Der Hauptvorteil für die Patienten besteht darin, dass sie einen maßgeschneiderten Behandlungsplan erhalten und die Behandlung früher beginnen kann. Die erste erfolgreiche Sequenzierung der menschlichen DNA dauerte zehn Jahre und kostete 3 Milliarden US-Dollar. Heute ist es dank der Sequenziermaschinen der nächsten Generation und der schnellen Datenspeicherung möglich, die DNA-Sequenzierung in weniger als einer Stunde für weniger als 1000 US-Dollar durchzuführen.

Das Haupthindernis für Kliniker ist jetzt die sehr schnelle Analyse der DNA-Proben mehrerer Patienten, da herkömmliche Technologie dies nicht leisten kann. Die alte Festplatteninfrastruktur ist zu langsam, sodass das Tempo des Fortschritts unermesslich langsamer ist. Einer der großen Vorteile von Flash-Speichern ist die massive Parallelität, die die gleichzeitige Aufnahme und Analyse von Genomdaten von Dutzenden von Patienten ermöglicht. Dadurch verkürzt sich die Zeit, die für die Sequenzierung der gleichen Anzahl von Personen benötigt wird. Die Sequenzierung lässt sich dann in großem Maßstab durchführen – sowohl in Bezug auf die Berechnungen als auch auf den Speicherplatz, was die Kosten der Sequenzierung senkt und gleichzeitig den Umfang erhöht. Je mehr Menschen sequenziert werden, desto mehr Daten stehen zur Verfügung und desto besser können Wissenschaftler verstehen, wie sich die Medizin auf eine Person auswirken wird.

Bewältigung der Datenexplosion
Gesundheitsdaten sind in Bezug auf Format, Umfang und Nutzungshäufigkeit sehr heterogen: Der Unterschied zwischen der Größe von Bildgebungsdateien und Genomikdateien kann das Ein- bis Tausendfache betragen. Hinzu kommt, dass die Menge der erzeugten Daten rasch zunimmt: Jede Klinik produziert PBytes an Informationen. Dies stellt eine große Herausforderung dar, wenn es darum geht, die Daten auf effiziente und für die Ärzte nützliche Weise zu speichern.

Vor diesem Hintergrund der Datenexplosion ist ein Speicher erforderlich, der eine ausreichende Leistung und Kapazität bietet, um diese Datenexplosion zu bewältigen und personalisierte Medizin in großem Umfang zu liefern. Nur Flash-Speicher mit hoher Kapazität sind derzeit in der Lage, diese Erwartungen zu erfüllen. Es gibt einige Flash-Speicher, die aufgrund ihrer Parallelität, ihrer geringen Kosten, ihres geringen ökologischen Fußabdrucks und ihres niedrigen Stromverbrauchs diese Anforderungen erfüllen können. Die Vorteile liegen nicht nur darin, dass Ärzte schneller zu Erkenntnissen und Diagnosen gelangen, sondern auch darin, dass weniger Energie verbraucht wird und weniger Platz benötigt wird, was der Umwelt zugutekommt und die Kosten senkt.

Zukunftsorientiertes Gesundheitswesen
Zwei Beispiele veranschaulichen die Auswirkungen der All-Flash-Technologie bei der Beschleunigung von Genomanalysekapazitäten: Das Swiss Health 2030 Genome Center hat seine Genomdatenanalyse für Kliniker um das Zehnfache beschleunigt und seit der Einführung von All-Flash-Speichern von Pure Storage die Geschwindigkeit der Übertragung großer Daten von der Sequenzierungsplattform an die Forscher verdoppelt. Die Australian Genome Research Facility hat ihre Projekte um 86 Prozent beschleunigt, einschließlich einer Versechsfachung der Geschwindigkeit der Voranalyse genomischer Daten, seit sie vollständig Flash-basierte Speicherlösungen einsetzt.

Für die Patienten hat die Einführung dieser Technologie unmittelbare Auswirkungen: Sie erhalten die am besten geeignete Behandlung, ohne Zeit mit dem Testen verschiedener Lösungen oder Medikamente zu verbringen. Durch die Ermittlung von Genomvariationen bei Patienten können Ärzte die Empfindlichkeit jedes einzelnen Patienten gegenüber Arzneimitteln und deren Wirksamkeit direkt beurteilen, sodass sie ihm von Anfang an die richtige Behandlung verschreiben können. Die Kombination von Daten aus verschiedenen Diagnoseplattformen wie medizinischer Bildgebung und digitaler Pathologie mit den Ergebnissen der DNA-Analyse liefert ein vollständiges Bild der Patientendaten, um eine fundierte Entscheidung über die beste Behandlung zu treffen.

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