Oxford Cancer Biomarkers(OCB)
암 환자 치료 결과 개선을 위해 첨단 진단 기술과 AI 기술 결합
개구수 0.14의 현미경을 자세히 본 모습

2기 대장암 환자 중 어떤 환자가 수술 후 재발할지 예측하는 것은 어려운 일입니다. 그러나 많은 사람들이 심각한 부작용을 일으킬 수 있음에도 불구하고 정기적으로 화학 요법을 처방받습니다. 일부 환자의 경우 이는 치명적일 수 있습니다. Oxford Cancer Biomarkers는 Meridian IT와 협력하여 종양 미세 환경에서 새로운 진단 바이오마커를 식별하고 조기 진단 및 치료 결정을 개선할 수 있는 잠재력을 가진 IBM® PowerAI Vision을 적용했습니다.

비즈니스 과제

OCB는 대장암을 조기에 발견하고 불필요한 화학 요법 과잉 치료를 줄임으로써 유럽에서만 수십만 명의 생명과 수십억 달러의 비용을 절감할 수 있다는 사실을 알게 되었습니다.

혁신적 변화

OCB는 Meridian IT와 협력하여 IBM® Power Systems 서버에서 실행되는 IBM PowerAI Vision을 배포함으로써 종양의 디지털 이미지 분석을 가속화하여 대장암 재발 위험을 파악했습니다.

결과 몇 개월에서 몇 시간으로
재발 위험을 예측하는 모델을 구축하는 데 걸리는 시간 단축
스마트한 리소스 활용
치료의 새로운 표준을 확립하여 환자 결과 향상 및 효율성 향상
가속화
솔루션의 확장 및 배포를 가속화하여 OCB가 전 세계로 서비스를 확대할 수 있도록 지원
비즈니스 도전 스토리
개인 맞춤형 의료 서비스

암은 전 세계적으로 두 번째로 큰 사망 원인입니다(ibm.com 외부 링크). 주요 암 위험 요인으로는 흡연, 음주, 건강에 해로운 식습관, 신체 활동 부족 등이 있으며, 따라서 생활 습관을 바꾸면 질병의 발병을 예방하거나 완화할 수 있습니다. 일반적으로 암은 빨리 진단할수록 더 좋은 결과를 얻을 수 있습니다. 따라서 암에 걸릴 유전적 소인이나 질병의 초기 징후를 식별하는 것이 종양학 연구의 최우선 과제입니다.

Oxford Cancer Biomarkers(OCB)는 대장암과 그 치료법을 중심으로 종양학 분야에서 개인 맞춤형 의학을 발전시키기 위해 바이오마커(환자의 임상 상태에 대한 인사이트를 제공하는 정량화 가능한 생물학적 매개변수)를 발견하고 개발하기 위한 목적으로 2012년에 설립되었습니다.

Oxford Cancer Biomarkers의 CEO인 David Browning은 다음과 같이 설명합니다. "OCB는 임상의에게 환자의 상태에 대해 가능한 한 많은 정보를 제공함으로써 암 치료에 대한 획일적인 접근 방식에서 벗어나고자 합니다. 우리는 이러한 인사이트를 기존 방법보다 더 빠르고 비용 효율적이며 덜 침습적으로 발견할 수 있는 선별 검사를 개발하는 것을 목표로 합니다."

치료 결정 개선

OCB는 화학 요법의 독성에 주목했습니다. 암 환자의 일반적인 치료 과정은 종양을 제거하는 수술과 모든 암세포가 파괴되도록 하기 위한 일련의 화학 요법으로 이루어져 있습니다. 그러나 암 환자의 20~30%는 가장 자주 사용되는 화학요법 약물인 5FU(또는 카페시타빈)로 치료할 때 심각한 부작용을 경험합니다.

또한 환자의 약 1%는 약물로 인해 생명을 위협하는 독성이 발생할 위험이 높습니다. 대장암 환자의 30%는 2기 종양으로 확인됩니다. 이 중 약 33%만이 실제로 화학 요법을 필요로 합니다. 나머지는 화학 요법 없이도 생존할 수 있으며 잠재적으로 생명을 위협할 수 있는 독성 노출을 피할 수 있습니다. 그러나 임상의들은 어떤 환자들이 이러한 요법의 혜택을 받을 수 있는지 정확히 식별할 수 없습니다. 치료 프로토콜은 국가마다 다르지만, 일부 국가에서는 모든 환자를 일괄적으로 치료하는 방식으로 독성 위험을 높이는 반면, 다른 국가에서는 강력한 과학적 근거 없이 선별적으로 치료하기도 합니다. OCB는 개인을 위한 정밀 의학을 목표로 하는 기능을 제공하고자 했습니다.

Browning은 "지금까지는 어떤 환자가 수술 후 재발할 가능성이 높은지 예측하는 것이 너무 복잡했기 때문에 많은 환자들이 일상적으로 5FU 요법을 처방받았습니다."라고 말합니다. “우리는 재발 위험을 확인하기 위해 바이오마커를 결합하여 절제된 조직 샘플을 검사하기 시작했습니다.

"이전에는 병리학자가 현미경을 사용하여 각 샘플을 분석해야 했기 때문에 하루에 약 10명의 환자만 평가할 수 있었습니다. 우리는 올바른 기술을 사용하여 분석의 규모와 속도를 획기적으로 높일 수 있는 기회를 발견했고, 이를 실현할 수 있는 전문 지식을 찾기 시작했습니다."

IBM® PowerAI가 작동하는 것을 보자마자 우리는 이것이 조직 샘플을 처리하는 능력에 엄청난 영향을 미칠 것이라는 것을 알았습니다. 이전에는 새 모델을 제작하고 테스트하는 데 몇 달에서 몇 년이 걸렸지만 이제는 몇 시간 만에 완료할 수 있습니다. David Browning CEO Oxford Cancer Biomarkers
혁신 스토리
AI 기반 디지털 병리학 개발

OCB는 IBM 비즈니스 파트너인 Meridian IT와 협력하여 IBM PowerAI Vision을 기반으로 기존 ColoProg(ibm.com 외부 링크) 플랫폼을 개선하기 위해 이미지 분석 알고리즘을 지속적으로 개발했습니다. Meridian IT에서 호스팅하는 IBM® Power System AC922 가속 서버에서 실행되는 이 향상된 기능은 딥러닝 모델을 활용하여 OCB의 독점적인 DNA 배수성(종양 세포 내 DNA 함량 측정) 및 기질 함량(종양 세포가 성장할 수 있는 세포 외 기질을 제공할 수 있는 비악성 세포) 분석을 강화하여 절제된 조직 샘플을 분류할 수 있도록 합니다. Power Systems AC922 서버는 POWER9 CPU와 NVIDIA Tesla V100을 NVLink GPU와 결합하여 고성능 컴퓨팅, 딥 러닝 및 인공 지능 워크로드를 위한 대규모 처리량 기능을 제공합니다.

회사는 이러한 바이오마커를 결합하여 환자를 대장암 재발의 저위험군, 중위험군 및 고위험군으로 계층화하여 더 나은 임상 의사 결정을 가능하게 합니다.

"IBM과 Meridian IT 팀을 만나자마자 우리의 지식이 그들의 지식을 보완할 수 있다고 느꼈습니다. OCB는 임상적 배경을 제공할 수 있었고, IBM과 Meridian IT는 첨단 기술을 우리의 사용 사례에 적용하는 방법을 알고 있었습니다."라고 Browning은 말합니다. "IBM과 Meridian IT는 모두 인공 지능 혁신의 선두에 서 있는 기업이기 때문에 이 여정을 함께할 파트너로 적합하다고 생각했습니다."

이미지 분류를 위해 설계된 IBM PowerAI Vision에는 직관적인 도구 세트와 가장 널리 사용되는 딥 러닝 프레임워크가 포함되어 있습니다. Meridian IT는 이러한 기능을 사용하여 OCB용 모델을 빠르게 구축할 수 있었습니다. 팀은 NVLink GPU를 탑재한 NVIDIA가 장착된 가속화된 IBM Power Systems 서버가 제공하는 엄청난 처리량 기능을 활용하여 모델 훈련을 가속화하고 향상된 ColoProg를 예상보다 빨리 구현했습니다.

Browning은 "IBM PowerAI Vision과 IBM Accelerated Power Systems 서버는 AI 과제를 해결하는 데 있어 천상의 조화를 이룹니다."라고 말합니다. “우리는 새로운 영역에서 획기적인 발전을 이루기 위해 기술을 열심히 추진해 왔고, 이는 우리를 실망시키지 않았습니다. Meridian IT는 반복적인 프로세스를 통해 우리와 긴밀하게 협력하면서 최상의 결과를 보장하기 위해 우리의 아이디어에 도전하고 이를 개선했습니다.”

현재 ColoProg는 약 1,000명의 2기 대장암 환자와 약 2,500명의 대장암 환자를 대상으로 임상적으로 검증되었습니다. 이 플랫폼의 성공으로 OCB는 University Hospital Coventry, Warwickshire NHS Trust 및 기타 주요 그룹과 협력하여 PathLAKE(ibm.com 외부 링크) 프로젝트에 대한 입찰을 따냈습니다. PathLake는 디지털 병리학 및 이미징을 위한 5개의 새로운 우수 센터를 설립하는 영국 정부 이니셔티브입니다.

IBM의 글로벌 의료 경험과 Meridian IT의 AI 솔루션에 대한 깊은 지식을 바탕으로 우리는 전 세계 시장에 최첨단 정밀 진단 테스트를 제공할 수 있습니다. David Browning CEO Oxford Cancer Biomarkers
결과 스토리
생명을 구하는 혜택 제공

OCB는 IBM AI 기반 이미지 분석을 사용하여 환자 위험 프로필을 구축하는 기능을 혁신했습니다. Browning은 이렇게 회상합니다. "IBM PowerAI가 작동하는 것을 보자마자 우리는 이것이 조직 샘플을 처리하는 능력에 엄청난 영향을 미칠 것이라는 것을 알았습니다. 이전에는 새 모델을 제작하고 테스트하는 데 몇 달에서 몇 년이 걸렸지만 이제는 몇 시간 만에 완료할 수 있습니다." 

OCB는 암 수술 후 더 많은 정보에 입각한 임상 결정을 지원하여 환자 결과를 개선하는 데 도움이 되는 인사이트를 제공합니다. 화학 요법을 통한 과잉 치료를 최소화함으로써 치료 비용도 절감됩니다. 

Browning은 "암 치료에서 가장 중요한 것은 시간"이라고 말합니다. “IBM 기술을 사용하면 환자의 재발 위험과 화학 요법에 대한 반응 가능성에 대한 정보를 임상 의사 결정권자에게 더 빠르게 제공할 수 있으며, 이는 생명을 구하는 데 영향을 미칠 수 있습니다. 또한 의료 서비스 제공자가 리소스를 보다 효율적으로 사용할 수 있도록 지원합니다."

OCB는 Meridian IT 및 IBM과의 협력을 통해 향상된 ColoProg 플랫폼의 출시 기간을 단축하여 환자에게 가치를 제공하고 더 빨리 수익을 창출할 수 있도록 지원하고 있습니다. 회사는 이미 이 솔루션을 유방암과 전립선암으로 확장할 수 있는 방법을 모색하고 있습니다.

Browning은 다음과 같이 결론을 내립니다. “대장암 진단 및 치료 문제를 해결하기 위해 IBM 및 Meridian IT와 협력하는 것은 단지 시작에 불과합니다. IBM의 글로벌 의료 경험과 Meridian IT의 AI 솔루션에 대한 깊은 지식을 바탕으로 우리는 전 세계 시장에 최첨단 정밀 진단 테스트를 제공할 수 있습니다."

Oxford Cancer Biomarkers 로고
Oxford Cancer Biomarkers(OCB)

옥스퍼드 대학교에서 분사하여 설립된 Oxford Cancer Biomarkers(ibm.com 외부 링크)는 암 위험을 조기에 예측하고 암 치료의 정밀도를 높여 맞춤형 의료를 실현하는 것을 목표로 합니다. 이를 위해 연구 개발 팀과 파트너의 바이오마커 기반 기술을 통합한 플랫폼을 사용합니다.

각주

© Copyright IBM Corporation 2019. 1 New Orchard Road, Armonk, New York 10504-1722 United States. 2019년 2월 미국에서 제작

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