Oxford Cancer Biomarkers (OCB)
Combinare la diagnostica all'avanguardia con la tecnologia AI per migliorare i risultati per i pazienti affetti da cancro
Vista ravvicinata del microscopio con un'apertura numerica di 0,14

È difficile prevedere quali pazienti con cancro del colon-retto al secondo stadio subiranno una recidiva dopo l’intervento chirurgico. Tuttavia, a molti viene prescritta di routine la chemioterapia, anche se può causare gravi effetti collaterali. In alcuni pazienti può essere fatale. Oxford Cancer Biomarkers ha collaborato con Meridian IT per applicare IBM® PowerAI Vision per l'identificazione di nuovi biomarcatori diagnostici nei microambienti tumorali, e il potenziale miglioramento delle diagnosi precoci e delle decisioni terapeutiche.

Sfida di business

L'OCB si è resa conto che, solo in Europa, si potrebbero salvare centinaia di migliaia di vite e risparmiare miliardi di dollari individuando prima il cancro del colon-retto e riducendo i trattamenti di chemioterapia non necessari.

Trasformazione

Collaborando con Meridian IT per implementare IBM PowerAI Vision in esecuzione sui server IBM Power Systems, OCB ha accelerato l'analisi delle immagini digitali dei tumori per determinare il rischio di recidiva del cancro del colon-retto.

Risultati Passaggio da mesi a ore
per la creazione di modelli di previsione del rischio di recidiva
Rende possibile
nuovi standard di cura, migliorando i risultati per i pazienti e aumentando l’efficienza
Accelera
la scalabilità e implementazione della soluzione, aiutando OCB a portare la propria offerta a livello globale
Storia di una sfida aziendale
Medicina personalizzata

Il cancro è la seconda causa di morte nel mondo (link esterno a ibm.com). L’uso di tabacco, il consumo di alcol, una dieta poco sana e la mancanza di attività fisica sono fattori chiave per il rischio di cancro, quindi intraprendere cambiamenti nello stile di vita può prevenire o mitigare l’insorgenza della malattia. In genere, prima viene diagnosticato il cancro, migliori sono i risultati. Di conseguenza, identificare la predisposizione genetica al cancro o i primi segni della malattia è una priorità nella ricerca oncologica.

Oxford Cancer Biomarkers (OCB) è stata fondata nel 2012 con l'obiettivo di scoprire e sviluppare biomarcatori (un parametro biologico quantificabile che fornisce informazioni sullo stato clinico di un paziente) per far avanzare la medicina personalizzata in ambito oncologico, concentrandosi sul cancro del colon-retto e sui suoi trattamenti.

David Browning, CEO di Oxford Cancer Biomarkers, spiega: “Noi di OCB vogliamo allontanarci da un approccio unico per tutti alla cura del cancro, fornendo ai medici quante più informazioni possibili sulle condizioni del paziente. Il nostro obiettivo è sviluppare test di screening che consentano di scoprire queste informazioni in modo più rapido, conveniente e meno invasivo rispetto ai metodi esistenti".

Migliorare le decisioni terapeutiche

OCB ha rivolto la sua attenzione alla tossicità della chemioterapia. Un processo di trattamento comune per i pazienti affetti da cancro è l’intervento chirurgico per rimuovere il tumore, seguito da un ciclo di chemioterapia per garantire che tutte le cellule cancerose vengano distrutte. Tuttavia, tra il 20 e il 30% dei pazienti affetti da tumore manifesta gravi effetti collaterali quando viene trattato con il farmaco chemioterapico più frequentemente utilizzato: 5FU (o capecitabina).

Inoltre, circa l’1% dei pazienti è ad alto rischio di episodi di tossicità potenzialmente letali derivanti dal farmaco. Il 30% dei pazienti affetti da cancro del colon-retto riceve una diagnosi di tumore al secondo stadio. Di questi, solo il 33% circa ha effettivamente bisogno della chemioterapia. Il resto di loro potrebbe non aver bisogno di sottoporsi alla chemioterapia e potrebbe evitare di esporsi alla tossicità del farmaco, che è potenzialmente letale. Tuttavia, i medici non sono in grado di identificare con precisione il terzo che ne trarrà beneficio con un certo grado di certezza. I protocolli di trattamento variano da paese a paese, ma alcuni trattano tutti i pazienti con un approccio "belt-and-braces" che aumenta il rischio di episodi tossicità, mentre altri scelgono senza un solido supporto scientifico. L'OCB voleva rendere possibile una medicina di precisione mirata all'individuo.

"A molti pazienti viene prescritta di routine la terapia con 5FU perché, finora, era troppo complicato prevedere quali pazienti avrebbero avuto una recidiva dopo l'intervento chirurgico", afferma Browning. "Abbiamo iniziato a esaminare campioni di tessuto resecato, combinando biomarcatori per identificare il rischio di recidiva.

“In precedenza, un patologo doveva analizzare ogni campione al microscopio, il che significava che potevamo valutare solo una decina di pazienti al giorno. Abbiamo visto l'opportunità di aumentare notevolmente la portata e la velocità di analisi utilizzando la tecnologia giusta e abbiamo iniziato a cercare le competenze necessarie per realizzare questo obiettivo".

Non appena abbiamo visto IBM PowerAI in azione, sapevamo che avrebbe avuto un effetto diretto sulla nostra capacità di elaborare campioni di tessuto. Prima impiegavamo mesi o anni per creare e testare nuovi modelli, ora possiamo farlo in poche ore. David Browning CEO Oxford Cancer Biomarkers
Storia della trasformazione
Sviluppo della patologia digitale basata sull'AI

In collaborazione con l'IBM Business Partner Meridian IT, OCB ha continuato a sviluppare algoritmi di analisi delle immagini per migliorare la sua piattaforma ColoProg esistente (link esterno a ibm.com), basata su IBM PowerAI Vision. Eseguiti sui server accelerati IBM Power Systems AC922 ospitati da Meridian IT, questi potenziamenti utilizzano modelli di deep learning per migliorare i test proprietari di OCB sulla ploidia del DNA (una misura del contenuto di DNA all'interno delle cellule tumorali) e sul contenuto dello stroma (cellule non maligne che possono fornire una matrice extracellulare su cui le cellule tumorali possono crescere), per classificare i campioni di tessuto asportato. I server Power Systems AC922 abbinano le CPU POWER9 e NVIDIA Tesla V100 alle GPU NVLink, fornendo enormi capacità di throughput per workload di calcolo ad alte prestazioni, deep learning e intelligenza artificiale.

L’azienda combina questi biomarcatori per stratificare i pazienti in gruppi a basso, medio e alto rischio di recidiva del cancro del colon-retto, consentendo un migliore processo decisionale clinico.

"Non appena abbiamo incontrato i team IBM e Meridian IT, abbiamo capito che le nostre conoscenze erano complementari alle loro: OCB poteva fornire il background clinico, mentre IBM e Meridian IT sapevano come adattare la tecnologia all'avanguardia al nostro caso d'uso", commenta Browning. "Sia IBM che Meridian IT sono all'avanguardia nell'innovazione dell'intelligenza artificiale, quindi sapevamo che erano i partner giusti con cui intraprendere questo percorso".

Progettato per la classificazione delle immagini, IBM PowerAI Vision include un set di strumenti intuitivo e i più popolari framework di deep learning. Utilizzando queste funzionalità, Meridian IT è stata in grado di creare rapidamente modelli per OCB. Il team ha sfruttato le enormi capacità di throughput offerte dai server accelerati IBM Power Systems dotati di NVIDIA con GPU NVLink per accelerare l'addestramento dei modelli, realizzando ColoProg prima del previsto.

"IBM PowerAI Vision e i server accelerati Power Systems di IBM sono un'accoppiata perfetta per le sfide dell'intelligenza artificiale", afferma Browning. “Abbiamo sfruttato al massimo la tecnologia per fare progressi in una nuova area e non siamo rimasti delusi. Meridian IT ha collaborato a stretto contatto con noi in un processo iterativo, sfidando e perfezionando le nostre idee per garantire i migliori risultati".

Oggi, ColoProg è stato validato clinicamente in circa 1.000 pazienti affetti da cancro del colon-retto al secondo stadio e in circa 2.500 pazienti affetti in totale. Il successo della piattaforma ha portato OCB a vincere una gara d'appalto per il progetto PathLAKE (link esterno a ibm.com), in collaborazione con l'University Hospital Coventry and Warwickshire NHS Trust e altri gruppi leader. PathLAKE è un'iniziativa del governo britannico che prevede l'istituzione di cinque nuovi centri di eccellenza per la patologia digitale e l'imaging.

Grazie all'esperienza globale di IBM nel settore sanitario e alla profonda conoscenza di Meridian IT delle soluzioni di intelligenza artificiale, siamo in buone mani per portare sui mercati di tutto il mondo test diagnostici di precisione all'avanguardia. David Browning CEO Oxford Cancer Biomarkers
Storia dei risultati
Offrire benefici salvavita

Utilizzando l'analisi delle immagini basata sull'AI di IBM, OCB ha trasformato la sua capacità di creare profili di rischio per i pazienti. Browning spiega: "Non appena abbiamo visto IBM PowerAI in azione, sapevamo che avrebbe avuto un effetto diretto sulla nostra capacità di elaborare campioni di tessuto. Prima impiegavamo mesi o anni per creare e testare nuovi modelli, ora possiamo farlo in poche ore". 

OCB fornisce insight che consentono decisioni cliniche più informate in seguito a un intervento di chirurgia oncologica, migliorando i risultati dei pazienti. Riducendo al minimo i trattamenti di chemioterapia superflui, riduce anche il costo delle cure. 

"Il tempo è essenziale nel trattamento del cancro", afferma Browning. "Grazie alla tecnologia IBM, possiamo fornire più rapidamente ai responsabili delle decisioni cliniche informazioni sul rischio di recidiva e sulla probabile reazione del paziente alla chemioterapia, e potenzialmente salvargli la vita. Aiutiamo inoltre gli operatori sanitari a utilizzare le proprie risorse in modo più efficiente”.

Collaborando con Meridian IT e IBM, OCB sta riducendo il time-to-market per la piattaforma avanzata ColoProg, consentendole di fornire valore ai pazienti e di generare profitti più rapidamente. L’azienda sta già pensando a come estendere la soluzione ai tumori al seno e alla prostata.

Browning conclude: "La collaborazione con IBM e Meridian IT per affrontare i problemi nella diagnosi e nel trattamento del cancro del colon-retto è solo l'inizio di un'entusiasmante collaborazione. Con l’esperienza sanitaria globale di IBM e la profonda conoscenza delle soluzioni AI di Meridian IT, siamo sulla buona strada per portare test diagnostici di precisione all’avanguardia sui mercati di tutto il mondo”.

Logo Oxford Cancer Biomarkers
Oxford Cancer Biomarkers (OCB)

Costituita come spin-out dell'Università di Oxford, Oxford Cancer Biomarkers (link esterno a ibm.com) mira a rende possibile la diagnosi precoce del rischio di cancro e una maggiore precisione del trattamento oncologico per promuovere una medicina personalizzata. Lo fa attraverso l'utilizzo di piattaforme che incorporano la tecnologia basata sui biomarcatori dei suoi team e partner di ricerca e sviluppo.

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