近年來,基因測序技術(shù)在基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用, 隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和測序市場的不斷規(guī)范化,中國基因測序市場增速明顯,進入快速發(fā)展期,已成為全球NGS(next-generation sequencing)市場的大本營之一。2007-2017年,中國基因測序行業(yè)市場規(guī)模增速高于全球整體水平,年均復(fù)合增速高達47.5%;2017年市場規(guī)模突破了70億元。據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院推測,2022年這一數(shù)字將突破150億元。隨著應(yīng)用于基因測序的技術(shù)日漸成熟,未來十年將是基因組商業(yè)模式成熟的“黃金十年”。

隨著大數(shù)據(jù)與生命科學(xué)的不斷融合,生命科學(xué)產(chǎn)業(yè)正在發(fā)生劇變,“精準(zhǔn)醫(yī)療”變?yōu)楝F(xiàn)實,基因測序產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)的處理成為新的挑戰(zhàn),逐步上云成為數(shù)字生命時代勢在必行的舉措。

把脈基因行業(yè)痛點, 算力才是關(guān)鍵

當(dāng)前,基因測序的工作重心已經(jīng)從序列讀取轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)處理,基因數(shù)據(jù)分析和解讀是關(guān)系到基因測序發(fā)展和精準(zhǔn)醫(yī)療應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。但是,目前基因測序的數(shù)據(jù)分析也存在很多難點,例如:算力無法彈性匹配、主機運行效率難以提升、海量數(shù)據(jù)存儲共享實現(xiàn)困難等,在一定程度上阻礙了臨床應(yīng)用的發(fā)展?！　?/p>

基因數(shù)據(jù)量規(guī)模不斷擴大,大量數(shù)據(jù)分散在不同的國家、城市、醫(yī)院,缺乏統(tǒng)一性。這樣分散、游離狀態(tài)的數(shù)據(jù)不利于大數(shù)據(jù)指導(dǎo)下的精準(zhǔn)醫(yī)療研究。數(shù)據(jù)統(tǒng)合和共享是阻礙基因測序數(shù)據(jù)臨床轉(zhuǎn)化的一個難點。

目前的數(shù)據(jù)缺乏標(biāo)準(zhǔn)化,在很多情況下,即便是同一家醫(yī)院,由于生物測序設(shè)備、軟件甚至流程不同,數(shù)據(jù)形式都會大相徑庭。“當(dāng)我們把這種數(shù)據(jù)放在一起,會出現(xiàn)系統(tǒng)性的偏差。”業(yè)內(nèi)從業(yè)者表示,“標(biāo)準(zhǔn)化所指的不僅是分子數(shù)據(jù),也包括患者的個體信息、用藥和愈后隨訪。這些數(shù)據(jù)信息的統(tǒng)一和一定程度的共享,需要得到解決。”

現(xiàn)階段,基因測序的應(yīng)用還是主要集中在無創(chuàng)產(chǎn)前檢測和腫瘤診斷治療兩個領(lǐng)域,在臨床方面并未廣泛應(yīng)用,隨著應(yīng)用的更加廣泛,對密集計算和海量數(shù)據(jù)處理能力也有更高的要求。

云計算正是解決基因檢測行業(yè)痛點的強大工具,隨著5G時代的來臨,云計算將在保障海量數(shù)據(jù)的計算、存儲和分析的同時,帶給基因測序行業(yè)更多可能。

以華大基因與華為云的合作為例,雙方發(fā)揮各自優(yōu)勢,華大基因的核心業(yè)務(wù)系統(tǒng)遷移上云,堪稱是云計算在行業(yè)內(nèi)應(yīng)用落地、技術(shù)真正服務(wù)于社會的典范。

華為云攜手華大基因 助力行業(yè)發(fā)展

華大基因科技服務(wù)測序過很多復(fù)雜基因組,單一規(guī)格的計算資源無法滿足業(yè)務(wù)需求,云計算提供的可供靈活選擇的計算資源是最好的選擇。

線下集群架構(gòu)不支持高通量的計算(多任務(wù)并行),超算測試過之后也無法解決高通量計算問題(主要問題是測序軟件針對云計算的優(yōu)化)。面對這個問題,華為云利用基因容器技術(shù),對客戶常用的軟件進行了優(yōu)化,為華大基因提供了云端基因測序解決方案,支持DNA、RNA、液態(tài)活檢等主流生物基因測序場景。　　

2018年,華為云推出了全球首家基因容器服務(wù)GCS(GeneContainer Service),基因容器服務(wù)是業(yè)界首個基于Kubernetes平臺,結(jié)合Docker容器技術(shù)打造的基因測序云服務(wù),基于輕量級的容器技術(shù),結(jié)合大數(shù)據(jù)、深度學(xué)習(xí)算法,為測序廠商提供了靈活可定制的測序流程、秒級可伸縮的高可靠資源和便捷一站式用戶體驗,讓基因測序數(shù)據(jù)的計算更省、更快、更輕松。華大基因使用華為云技術(shù)后運行周期大大減少?！　?/p>

　　華為云基因測序解決方案架構(gòu)/來源:華為云官網(wǎng)

云技術(shù)在基因測序行業(yè)中扮演怎樣的角色?

在基因檢測領(lǐng)域,對于采集的基因樣本進行數(shù)據(jù)分析和處理需要大量的計算資源?；驕y序公司需要龐大的算力支持;生命科學(xué)的研究競賽,很多時候已經(jīng)變成了一場算力的比拼,大的科研成果通常是基于龐大的數(shù)據(jù)。現(xiàn)在的產(chǎn)前檢測、腫瘤檢測等醫(yī)療檢測也會消耗大量的算力。以上這些基因測序?qū)λ懔Φ男枨蠖际遣▌拥?往往Q4的消耗最大而Q1最少,同時對于不同生物的基因組,需要的算力也不同,這就會牽扯到計算集群的擴縮容,傳統(tǒng)的線下計算集群是做不到快速的擴縮容的,這就是使用云計算的便利性。

針對基因測序行業(yè),華為云專門為客戶定制了多種高度整合的基因測序解決方案。相對行業(yè)中傳統(tǒng)使用的HPC高性能計算集群,基因容器服務(wù)有著明顯的領(lǐng)先優(yōu)勢:資源調(diào)度更靈活,計算可以按需伸縮,任務(wù)流程方便自定義,容器更易維護升級等。

云計算助力基因測序快速發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新

通過華為云與華大基因的合作案例,我們可以清晰的看出,華為云可以減少運行周期,提高計算效率和數(shù)據(jù)儲存能力,縮短報告周期,保障海量數(shù)據(jù)的計算、存儲和分析等,帶給基因測序行業(yè)更多可能,為基因測序行業(yè)插上新的翅膀,將算力發(fā)揮到極致,可以更快、更多的進行生物信息分析,拓展應(yīng)用領(lǐng)域,助力精準(zhǔn)醫(yī)療更快的發(fā)展。

對于基因測序行業(yè)來說,有著最好的發(fā)展機遇,但也面臨著巨大的挑戰(zhàn),這個挑戰(zhàn)就是如何做到測序更快、分析更快,更重要的是技術(shù)創(chuàng)新更快,通過結(jié)合云技術(shù)、人工智能、5G等新技術(shù)將為行業(yè)帶來了全新動力。只有這樣,企業(yè)才能在競爭中脫穎而出,整個行業(yè)也才能適應(yīng)精準(zhǔn)醫(yī)療的發(fā)展速度,以科技造福未來。

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