Microsoft объединила биологов и программистов для борьбы с раком

Учёные из компании Microsoft поставили серьёзную задачу решить одну из главных проблем человечества — победить рак. Например, в июне этого года они опубликовали научную работу в журнале Journal of Oncology Practice (doi:10.1200/JOP.2015.010504), в которой показали метод ранней диагностики рака поджелудочной железы по поисковым запросам. На ранних стадиях многие формы рака успешно поддаются лечению. По мнению исследователей, можно создать «недорогую систему пассивного наблюдения» за пользователями, которая будет выявлять рак поджелудочной железы и, в перспективе, другие опасные формы рака. Система слежения и сбора персональных данных может работать, например, на уровне операционной системы.

Сейчас Microsoft пошла дальше. Этим летом компания организовала первую научно-исследовательскую лабораторию, где собрала коллектив лучших биологов, программистов и инженеров. Задача лаборатории — применить методы информатики, чтобы решить проблему рака.

«На самом деле у биологии и информатики есть глубокая связь. В принципе, эти системы работают по схожим фундаментальным принципам», — говорит Крис Бишоп (Chris Bishop), директор лаборатории в научно-исследовательском подразделении Microsoft Research.

Исследователи считают, что рак следует воспринимать как баг в компьютерной системе, а раковые клетки можно перепрограммировать и вернуть в исходное здоровое состояние.

Программирование ДНК

Например, в Microsoft разрабатывают конструкцию из ДНК, которая способна «жить» внутри клеток и отслеживать сбои на клеточном уровне. В случае появления признаков мутации, которая превращает здоровую клетку в раковую, эти маленькие биокомпьютеры инициируют процесс «перезагрузки», возвращающий клетку в исходное состояние. Программисты биолаборатории Microsoft уже разработали модель для программы Bio Model Analyser, которая эмулирует поведение здоровой клетки. Его можно сравнить с поведением клетки после мутации, чтобы разработать программу исправления, которая позже будет заложена во внутриклеточного ДНК-биоробота.

Bio Model Analyser

Это лишь одно из исследований, которые ведутся в новой биолаборатории Microsoft Research. Например, в Microsoft также разработали программное обеспечение, которое в течение нескольких секунд очерчивает границы раковой опухоли на изображениях, полученных после рентгенологического исследования. Раньше рентгенологам приходилось вручную делать эту кропотливую работу. Программа попиксельно сравнивает снимки, сделанные в разные время, и точно показывает, насколько опухоль уменьшилась или выросла. 3D-сканы опухолей из программы можно даже распечатать на 3D-принтере, чтобы хирурги попрактиковались перед проведением сложной операции.

Коллектив биологов и программистов Microsoft собран в отделе биоинформатики Biological Computation Group, образованном в 2007 году. Руководителем отдела назначен Эндрю Филипс (Andrew Philips). Он предполагает, что «технически станет возможным через 5-10 лет создать умную молекулярную систему, которая сможет детектировать рак [на ранней стадии развития болезни]».

К оценкам учёного следует относиться с известной долей осторожности. Как метко заметил Рэндел Манро, «технология, до которой осталось 20 лет, будет вечно оставаться технологией, до которой осталось 20 лет».

На первый взгляд кажется странным, что разработчик программного обеспечения заинтересовался медицинскими исследованиями. Но в этом есть определённый смысл, потому что медицина и информатика уже давно стали смежными дисциплинами. Достаточно вспомнить, что нейросеть IBM Watson научилась диагностировать некоторые болезни лучше, чем врачи-диагносты. Нейросеть от IBM работает в рамках проекта IBM Watson for Onkology. Достаточно посмотреть на разработки в области носимой электроники, в том числе имплантанты, трекеры и различные сенсоры для постоянного мониторинга состояния здоровья и жизненных показателей.

Учёные считают, что в будущем «умные» устройства будут постоянно отслеживать состояние человека, вплоть до клеточного уровня, и оперативно выявлять потенциальные проблемы. Такие сенсоры будут сравнивать параметры работы организма с эталонным шаблоном. Если организм отклонился от шаблонных показателей — его следует изучить и нормализировать. В первое время неинвазивные сенсоры могут отслеживать физическую активность человека, качество и продолжительность сна, потребление продуктов питания. Они будут собирать эту статистику для анализа.

Специалисты довольно оптимистично оценивают перспективы применения вычислительных методов для лечения рака. Ранняя диагностика — ключ ко всему. «Если мы научимся контролировать и регулировать рак, то он станет таким же, как обычное хроническое заболевание, и тогда проблема решена», — говорит д-р Жасмин Фишер (Jasmin Fisher) из Кембриджского университета. Она верит, что некоторые виды рака можно будет устранить за 5-10 лет.

Желание Microsoft присоединиться к борьбе с раком можно приветствовать. Немного странно, что компания сравнивает болезнь с багом в программном обеспечении — и рассчитывает устранить её. Ведь 35 лет истории Microsoft показали, что у компании не очень хорошо получается бороться с багами.

Кстати, насчёт обещания уничтожить рак за 5-10 лет. В 2004 году лично Билл Гейтс заявил, что спам будет уничтожен за два года.

Учёные из компании Microsoft поставили серьёзную задачу решить одну из главных проблем человечества — победить рак. Например, в июне этого года они опубликовали научную работу в журнале Journal of Oncology Practice (doi:10.1200/JOP.2015.010504), в которой показали метод ранней диагностики рака поджелудочной железы по поисковым запросам. На ранних стадиях многие формы рака успешно поддаются лечению. По мнению исследователей, можно создать «недорогую систему пассивного наблюдения» за пользователями, которая будет выявлять рак поджелудочной железы и, в перспективе, другие опасные формы рака. Система слежения и сбора персональных данных может работать, например, на уровне операционной системы.

Сейчас Microsoft пошла дальше. Этим летом компания организовала первую научно-исследовательскую лабораторию, где собрала коллектив лучших биологов, программистов и инженеров. Задача лаборатории — применить методы информатики, чтобы решить проблему рака.

«На самом деле у биологии и информатики есть глубокая связь. В принципе, эти системы работают по схожим фундаментальным принципам», — говорит Крис Бишоп (Chris Bishop), директор лаборатории в научно-исследовательском подразделении Microsoft Research.

Исследователи считают, что рак следует воспринимать как баг в компьютерной системе, а раковые клетки можно перепрограммировать и вернуть в исходное здоровое состояние.

Программирование ДНК

Например, в Microsoft разрабатывают конструкцию из ДНК, которая способна «жить» внутри клеток и отслеживать сбои на клеточном уровне. В случае появления признаков мутации, которая превращает здоровую клетку в раковую, эти маленькие биокомпьютеры инициируют процесс «перезагрузки», возвращающий клетку в исходное состояние. Программисты биолаборатории Microsoft уже разработали модель для программы Bio Model Analyser, которая эмулирует поведение здоровой клетки. Его можно сравнить с поведением клетки после мутации, чтобы разработать программу исправления, которая позже будет заложена во внутриклеточного ДНК-биоробота.

Bio Model Analyser

Это лишь одно из исследований, которые ведутся в новой биолаборатории Microsoft Research. Например, в Microsoft также разработали программное обеспечение, которое в течение нескольких секунд очерчивает границы раковой опухоли на изображениях, полученных после рентгенологического исследования. Раньше рентгенологам приходилось вручную делать эту кропотливую работу. Программа попиксельно сравнивает снимки, сделанные в разные время, и точно показывает, насколько опухоль уменьшилась или выросла. 3D-сканы опухолей из программы можно даже распечатать на 3D-принтере, чтобы хирурги попрактиковались перед проведением сложной операции.

Коллектив биологов и программистов Microsoft собран в отделе биоинформатики Biological Computation Group, образованном в 2007 году. Руководителем отдела назначен Эндрю Филипс (Andrew Philips). Он предполагает, что «технически станет возможным через 5-10 лет создать умную молекулярную систему, которая сможет детектировать рак [на ранней стадии развития болезни]».

К оценкам учёного следует относиться с известной долей осторожности. Как метко заметил Рэндел Манро, «технология, до которой осталось 20 лет, будет вечно оставаться технологией, до которой осталось 20 лет».

На первый взгляд кажется странным, что разработчик программного обеспечения заинтересовался медицинскими исследованиями. Но в этом есть определённый смысл, потому что медицина и информатика уже давно стали смежными дисциплинами. Достаточно вспомнить, что нейросеть IBM Watson научилась диагностировать некоторые болезни лучше, чем врачи-диагносты. Нейросеть от IBM работает в рамках проекта IBM Watson for Onkology. Достаточно посмотреть на разработки в области носимой электроники, в том числе имплантанты, трекеры и различные сенсоры для постоянного мониторинга состояния здоровья и жизненных показателей.

Учёные считают, что в будущем «умные» устройства будут постоянно отслеживать состояние человека, вплоть до клеточного уровня, и оперативно выявлять потенциальные проблемы. Такие сенсоры будут сравнивать параметры работы организма с эталонным шаблоном. Если организм отклонился от шаблонных показателей — его следует изучить и нормализировать. В первое время неинвазивные сенсоры могут отслеживать физическую активность человека, качество и продолжительность сна, потребление продуктов питания. Они будут собирать эту статистику для анализа.

Специалисты довольно оптимистично оценивают перспективы применения вычислительных методов для лечения рака. Ранняя диагностика — ключ ко всему. «Если мы научимся контролировать и регулировать рак, то он станет таким же, как обычное хроническое заболевание, и тогда проблема решена», — говорит д-р Жасмин Фишер (Jasmin Fisher) из Кембриджского университета. Она верит, что некоторые виды рака можно будет устранить за 5-10 лет.

Желание Microsoft присоединиться к борьбе с раком можно приветствовать. Немного странно, что компания сравнивает болезнь с багом в программном обеспечении — и рассчитывает устранить её. Ведь 35 лет истории Microsoft показали, что у компании не очень хорошо получается бороться с багами.

Кстати, насчёт обещания уничтожить рак за 5-10 лет. В 2004 году лично Билл Гейтс заявил, что спам будет уничтожен за два года.