PERSONALISIERTE KREBSTHERAPIE
Unterstützt durch Google Cloud Platform und das Wiener Consulting-unternehmen Cloudpilots hat Allcyte eine Infrastruktur geschaffen, die täglich zehntausende Mikroskopiebilder von Krebszellen speichert und analysiert.
Unterstützt durch die Google Cloud Platform hat Allcyte eine Infrastruktur geschaffen, die täglich zehntausende Bilder von Krebszellen speichert und analysiert.
S. 16
Das österreichische Biotech-start-up Allcyte erfasst und analysiert stündlich zehntausende Mikroskopiebilder von Krebszellen. Damit entstehen komplett neue Einblicke in die Art und Weise, wie eine medikamentöse Individualbehandlung beim Patienten wirkt. Das Start-up ging im Jahr 2014 aus einem Projekt des „Forschungszentrums für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften“(CEMM) hervor. Das CEMM baute damals auf eine professionell administrierte Computerinfrastruktur für die Erfassung, Verarbeitung und Analyse von Mikroskopiebildern auf, die Aufschluss über die Interaktion zwischen pharmakologischen Substanzen und einzelnen Zellen geben.
Anfang des Jahres 2017 löste sich Allcyte vom CEMM und wurde ein unabhängiges Start-up. Um die Arbeit auch außerhalb
der Forschungsumgebung ohne Unterbrechung fortsetzen zu können, brauchte das Unternehmen eine belastbare Infrastruktur.
„Beim Umzug in eine andere Forschungsumgebung ist Zeit ein kritischer Faktor. Fällt unsere Plattform nur wenige Tage aus, entsteht in unseren Prozessen ein Rückstand, den wir womöglich erst in Wochen aufholen können“, sagt Dr. Gregory Vladimer, wissenschaftlicher Mitbegründer und CSO von Allcyte. „Wir entschieden uns für Google aufgrund der Zuverlässigkeit sowie der Möglichkeit eines raschen Deployments unserer Software. Folglich konnten wir notwendige Analysen jederzeit durchführen.“
DATEN-PIPELINE /// BIG DATA /// PERSONALISIERTE THERAPIE Beim Umzug in eine andere Forschungsumgebung ist Zeit ein kritischer Faktor. Fällt unsere Plattform nur wenige Tage aus, entsteht in unseren Prozessen ein Rückstand, den wir womöglich erst in Wochen aufholen können. Wir entschieden uns für Google aufgrund der Zuverlässigkeit sowie der Möglichkeit eines raschen Deployments unserer Software. Folglich konnten wir notwendige Analysen jederzeit durchführen.“ DR. GREGORY VLADIMER, WISSENSCHAFTLICHER MITBEGRÜNDER UND CSO, ALLCYTE
RASCHE SKALIERUNG UND STABILE PERFORMANCE
Die Stärke von Allcyte liegt in der Kombination modernster Mikroskopietechniken mit leistungsfähiger Datenanalyse. Denn dadurch ist das Start-up in der Lage, die Effektivität einer Vielzahl von Krebsmedikamenten sehr rasch zu prognostizieren und ganze Substanzbibliotheken auf ihre klinische Wirksamkeit zu testen. Dafür werden zunächst Blutkrebspatienten Blutproben entnommen, dann die medikamentöse Behandlung vorgenommen und anschließend zehntausende Bilder einzelner Zellen im Verlauf der Behandlung aufgezeichnet.
Basierend auf dieser Datengrundlage können Ärzte personalisierte Therapien auf den einzelnen Patienten abstimmen.
Dadurch kann die Forschung an präklinischen Arzneimitteln auf bestimmte Indikationen fokussiert werden. Sind die ersten Bilder ausgewertet und von Allcyte gespeichert, dienen sie schließlich als Datenmaterial für künftige Analysen.
Der Erfolg dieses Verfahrens basiert auf seiner Größe und Dimension. Seit der Gründung hat Allcyte mehr als 150 Milliarden Zellen untersucht und über 200 Terabyte an Daten generiert. Bei dieser Größenordnung ist eine außergewöhnlich leistungsfähige Infrastruktur zwingend notwendig. Nur mit einer raschen Bildverarbeitung, Speicherung und Analyse kann eine effektive Behandlung der Patienten erfolgen.
Gleichzeitig muss dauerhaft nutzbares Bilddatenmaterial für Forschungszwecke erzeugt werden. Im universitären Umfeld bei CEMM konnte Allcyte ein eigenes professionell administriertes Rechnersystem nutzen. Es war klar, dass das Unternehmen nach dem Schritt in die Unabhängigkeit eine neue Lösung brauchen würde, um weiterhin handlungsfähig zu bleiben. Als Start-up mit begrenztem Budget konnte sich Allcyte den Wiederaufbau einer lokalen Lösung jedoch nicht leisten. Auf der Suche nach Alternativen konzentrierte sich das Unternehmen auf Cloud-dienste.
STABILITÄT UND SKALIERBARKEIT IM FOKUS
Allcyte prüfte gemeinsam mit Google-experten, wie sich die benötigte Architektur in Google Cloud Platform abbilden ließe. Vor allem sollte die auf Google Kubernetes Engine aufgebaute Umgebung unkompliziert skalierbar sein und eine Automatisierung gewährleisten. Der Google Cloud Partner Cloudpilots und Allcyte setzten Google Container Builder ein, um die Deployment Pipeline des Unternehmens so abzubilden, dass die Geschwindigkeit gewahrt und die Stabilität nicht gefährdet wurde.
Mit Google Archival Cloud Storage im Nearline-system konnten riesige Datenmengen gemanagt werden, ohne den gesteckten Budgetrahmen zu sprengen. Dank des Einsatzes von Google Stackdriver Monitoring, Google Stackdriver Error Reporting und Google Stackdriver Logging konnte Allcyte zwischenzeitlich Fehler aufdecken und schneller als je zuvor beheben.
„Setup und Betrieb von Google Kubernetes Engine sind unkompliziert – das ist ein großer Vorteil“, berichtet Bernhard Fieglmueller, Senior Cloud Consultant bei Cloudpilots. „Hätten wir uns für eine lokale Lösung mit gleicher Funktionalität entschieden, wäre der Zeitaufwand allein für den Aufbau der Infrastruktur deutlich höher gewesen.“
AUSDAUERND BELASTBAR, FLEXIBEL ZU ERWEITERN
Allcyte hat auf Basis von Google Cloud Platform seine Infrastruktur nicht nur erfolgreich nachgebaut. Die äußerst stabile und schnell skalierbare Cloud-lösung hat die Qualität der Umgebung sogar verbessert. Während der Migrationsphase verarbeitete das Unternehmen mindestens 100 Gigabyte
Daten pro Tag und profitierte insbesondere vom flexiblen Preismodell und der schnellen Skalierbarkeit.
Bis Dezember 2017 ist es Allcyte gemeinsam mit Cloudpilots gelungen, die für den Betrieb entscheidende Daten-pipeline erfolgreich umzusetzen – ganz ohne Unterbrechung des normalen Workflows. „Die Robustheit der neuen Pipeline hat mich beeindruckt“, sagt Dr. Vladimer. „Sie verarbeitet mühelos alle unsere Jobs – Tag für Tag.“
Mit Google Cloud Storage kann das Unternehmen den prognostizierten Umfang von jährlich 100 Terabyte generierten Daten speichern. Im Gegensatz zur lokalen Lösung macht Cloud Storage einen großen Teil der Daten leicht zugänglich und für Analysen schnell und einfach verfügbar. Die Machine Learning Tools von Google Cloud AI sollen künftig weitere, wichtige Erkenntnisse zutage fördern.