Migliorare la medicina di precisione attraverso tecnologie più potenti

La medicina di precisione richiede una base della tecnologia per il trasferimento, l'archiviazione e l'elaborazione di enormi quantità di dati.

Tecnologie a supporto della medicina di precisione:

  • La medicina di precisione consente ai medici di sviluppare trattamenti su misura basati sul profilo biologico di ciascun paziente.

  • Molti dei carichi di lavoro coinvolti nella medicina di precisione richiedono una significativa potenza di elaborazione e gestione dei dati.

  • Intel vanta un portafoglio completo di tecnologie per il trasferimento, l'archiviazione e l'elaborazione di enormi quantità di dati, con le prestazioni a supporto di applicazioni di medicina di precisione impegnative.

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Le organizzazioni di salute e scienze naturali stanno sfruttando dati diversificati dei pazienti per promuovere un'assistenza più personalizzata e migliorare i risultati. Grazie alle nostre tecnologie, agli strumenti e alle soluzioni dei partner, Intel supporta i carichi di lavoro chiave nella medicina di precisione, tra cui l'analisi genomica, l'imaging molecolare e la dinamica molecolare.

Intel e il Broad Institute stanno contribuendo ad accelerare la ricerca biomedica a uso intensivo di elaborazione alla base della medicina di precisione e della scoperta basata su intelligenza artificiale. Scoprite in che modo il dipendente Intel Bryce Olson ha utilizzato questa ricerca per oltrepassare i limiti e combattere il cancro.

Personalizzazione della cura attraverso la medicina di precisione

Ogni persona è unica e tale è la sua biologia. La probabilità di sviluppare una malattia di una persona e l'efficacia di un trattamento specifico varia da una persona all'altra.

Nella medicina di precisione, i medici utilizzano una combinazione di dati genomici, dati sanitari, test di laboratorio e altri dati dei pazienti per la personalizzazione delle cure. In questo modo, essi possono fornire il trattamento giusto al paziente giusto, nel momento giusto.

La medicina di precisione è inoltre in grado di rivelare la sensibilità di un individuo a determinate patologie prima che esse si manifestino, fornendo ai medici e ai rispettivi pazienti un vantaggio in termini di monitoraggio e prevenzione. In questa nuova era della medicina realmente personalizzata, i pazienti sono in grado di ricevere diagnosi più accurate, interventi precoci, terapie farmaceutiche più efficienti e piani di trattamento personalizzati.

La medicina di precisione vanta già applicazioni nel trattamento del diabete e del tumore, soprattutto per i tumori al seno, ai polmoni, alla pelle, al colon, alla prostata e al pancreas. Tra gli altri usi promettenti figurano la cardiologia, le patologie correlate all'invecchiamento, le malattie infantili, la fibrosi cistica e l'HIV. I medici stanno cercando nello specifico di applicare la medicina di precisione all'artrite reumatoide, alla malattia di Alzheimer e alla sclerosi multipla.

Strumenti e tecniche della medicina di precisione

Per la diagnosi delle malattie e per trattamenti su misura per l'individuo, la medicina di precisione si serve di tecniche come la diagnostica molecolare (la quale include il test genetico), l'imaging molecolare e la dinamica molecolare.

Diagnostica molecolare e analisi genomica

La diagnostica molecolare prevede l'analisi dei biomarcatori di un paziente, in primo luogo del suo codice genetico e del modo in cui le cellule esprimono i geni. Questi test rivelano informazioni che possono essere utilizzate per fornire il trattamento più efficace o prevedere quali saranno i farmaci migliori per il paziente. La diagnostica molecolare richiede spesso un sequenziamento genetico.

Imaging molecolare

L'imaging molecolare svolge un ruolo nel processo di scoperta dei farmaci, contribuendo alla cattura dei processi biologici a livello molecolare e cellulare. Ciò consente una comprensione più approfondita delle strutture proteiche, delle funzioni cellulari e dei processi molecolari negli organismi viventi. Poiché offre una visione più completa dei tessuti sani e malati nel corpo, l'imaging molecolare svolge un ruolo importante nella medicina di precisione, in particolare nella gestione del cancro.1

Dinamica molecolare

La dinamica molecolare è un metodo computazionale che prevede quantitativamente il modo in cui un farmaco interagirà con un obiettivo proteico responsabile di una determinata malattia. In combinazione con altre attività nel flusso di lavoro generale della scoperta del farmaco, la dinamica molecolare offre informazioni a livello atomico sull'interfaccia tra i farmaci e la fonte principale di una malattia. Le simulazioni di dinamica molecolare contribuiscono a eliminare i farmaci canditati con scarse probabilità al fine di evitare sprechi di tempo.

Il costo originale del sequenziamento genomico ha superato i 2,7 miliardi di dollari, ma ora si avvicina a 1.000 dollari e continua a diminuire.

Tecnologie Intel® a supporto della medicina di precisione

Per decenni, Intel ha collaborato con gli innovatori di scienze sanitarie e scienze naturali al fine di accelerare la ricerca e migliorare l'assistenza ai pazienti. Grazie all'ampiezza e alla complessità delle nostre tecnologie e dell'ecosistema dei partner, Intel offre le competenze, gli strumenti e le risorse per promuovere la medicina di precisione.

Molti dei carichi di lavoro coinvolti nella medicina di precisione richiedono una significativa potenza di elaborazione e gestione dei dati. Intel offre un portafoglio completo di tecnologie per il trasferimento, l'archiviazione e l'elaborazione di enormi quantità di dati, con le prestazioni di analisi avanzata, l'elaborazione ad alte prestazioni (HPC) e i modelli di intelligenza artificiale (IA). Le tecnologie Intel® supportano le applicazioni di precisione nei data center, nei cluster HPC distribuiti o in un server edge che mantiene i dati in sede per la conformità con i requisiti relativi alla località dei dati.

Intel comprende inoltre che sia i ricercatori che i medici necessitano di una solida sicurezza. Solo se protetti in modo affidabile essi possono collaborare e accedere ai dati disponibili all'interno di siti clinici e di ricerca distribuiti. Allo stesso modo, è fondamentale la tutela della privacy dei pazienti e della proprietà intellettuale dell'istituzione.

Prestazioni per accelerare la sequenza genomica e l'analisi

Il completamento del primo genoma umano ha impiegato 10 anni. Oggi, un genoma può essere sequenziato in poche ore. Sebbene il costo originale del sequenziamento ha superato i 2,7 miliardi di dollari, ora si avvicina a 1.000 dollari e continua a diminuire2

Il sequenziamento dell'intero genoma genera circa 350 GB di dati grezzi per paziente. Tuttavia, in caso di cancro, il sequenziamento ripetuto del tumore è in grado di generare circa 1 petabyte per 1.000 pazienti.3 Le dimensioni dei dati per un'intera popolazione possono crescere rapidamente nell'ordine degli exabyte.

Oggi, le tecnologie Intel® potenziano i sequenziatori di genoma complessi, promuovono la pipeline di analisi e consentono una ricerca continuativa. Sebbene i processori scalabili Intel® Xeon® offrano prestazioni di elaborazione elevate, le nostre tecnologie di storage supportano sistemi scalabili e di produttività distribuiti e database efficienti. Continuiamo a sviluppare nuove soluzioni per ottenere il sequenziamento genomico e la riduzione dei tempi di elaborazione da giorni a minuti.

Modernizzazione del codice per l'imaging molecolare

La modernizzazione del codice è importante nel settore sanitario e delle scienze naturali, dove normalmente i medici non sono programmatori. Le inefficienze nella pipeline HPC possono ritardare le scoperte in aree come l'imaging molecolare. Intel consente ai ricercatori di sfruttare il pieno vantaggio del loro software fornendo gli strumenti di profilazione e ottimizzazione delle prestazioni, i compilatori e le librerie di algoritmi per sfruttare appieno l'hardware Intel®.

Simulazioni di dinamica molecolare più accessibili

I ricercatori hanno incontrato un ostacolo quando non sono stati in grado di simulare sistemi notevolmente grandi per la simulazione delle dinamiche molecolari. Intel continua a promuovere le funzionalità della dinamica molecolare con i processori veloci ed efficienti in termini di potenza, le interconnessioni, l'I/O e le soluzioni software.

Ottimizzazione delle prestazioni attraverso il codice

Intel collabora con gli esperti del settore, con gli autori commerciali e open source per ottimizzare i principali codici del settore. Ciò contribuisce a garantire che i carichi di lavoro della genomica, dell'imaging molecolare e della dinamica molecolare funzionino con prestazioni ottimizzate sui sistemi e sui cluster basati su architettura Intel®. Tali modifiche vengono apportate tramite i canali principali al fine di garantire tutti i vantaggi provenienti dalle iniziative di ottimizzazione.

Contribuire a rendere la medicina di precisione una realtà

Intel è impegnata nel perseguire collaborazioni e tecnologie volte a gestire rapidamente i volumi di dati in rapida crescita, a rispondere alle richieste sempre più sofisticate e a simulare processi biomedici più complessi. Attraverso la nostra architettura, gli strumenti e le soluzioni dei partner, Intel sta cercando di aiutare il settore sanitario e delle scienze naturali a realizzare i vantaggi della medicina di precisione al fine di promuovere un'assistenza personalizzata all'avanguardia e di prim'ordine.

Avvisi e limitazioni alla responsabilità

Avviso sull'ottimizzazione: i compilatori Intel possono o meno garantire lo stesso livello di ottimizzazione per i microprocessori non Intel® per quanto riguarda ottimizzazioni non esclusive dei soli microprocessori Intel®. Queste ottimizzazioni includono i set di istruzioni SSE2, SSE3 e SSSE3 e altre ottimizzazioni. Intel non garantisce la disponibilità, la funzionalità o l'efficacia di qualsiasi ottimizzazione su microprocessori non prodotti da Intel. Le ottimizzazioni dipendenti dai microprocessori in questo prodotto sono pensate per l'uso con microprocessori Intel®. Alcune ottimizzazioni non specifiche per la microarchitettura Intel® sono riservate ai microprocessori Intel®. Fare riferimento alle Guide dell'utente e alle Guide di riferimento dei prodotti applicabili per ulteriori informazioni sugli specifici set di istruzioni a cui si riferisce questo avviso.

Revisione avviso #20110804

Le caratteristiche e i vantaggi delle tecnologie Intel® dipendono dalla configurazione di sistema e potrebbero richiedere hardware e software abilitati o l'attivazione di servizi. Le prestazioni variano in base alla configurazione di sistema. Nessun prodotto o componente è totalmente sicuro. Consultare il produttore o il rivenditore del sistema o informazioni più approfondite sul sito intel.com.

Gli scenari di riduzione dei costi descritti sono da intendersi come esempio di come un determinato prodotto Intel®, nelle circostanze e configurazioni specificate, può avere effetto sui costi futuri e consentire risparmi. Le circostanze possono variare. Intel non garantisce alcun costo o diminuzione dei costi.

Intel non controlla né verifica dati di terze parti. Si consiglia di controllare questi contenuti, consultare altre fonti e verificare se i dati riportati sono accurati.

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Informazioni su prodotti e prestazioni

1"Precision medicine and molecular imaging: New targeted approaches toward cancer therapeutic and diagnosis," 2016: ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5218860/.
2 "Accelerating Clinical Genomics to Transform Cancer Care,"2016: https://www.intel.it/content/www/it/it/healthcare-it/healthcare-overview.html
3 Robison MD MBA, Reid J., "Quanto è grande il genoma umano?" Medicina di precisione, 5 gennaio 2014: http://bit.ly/1T5IVkA.