Intel will mit der Michael J. Fox Stiftung (MJFF) zur Erforschung der Parkinson-Krankheit zusammenarbeiten. Ziel der Kooperation ist es, die – nach Alzheimer weltweit am häufigsten verbreitete – neurodegenerative Erkrankung des Gehirns besser erforschen und behandeln zu können. Das Projekt umfasst eine mehrteilige Studie, bei der eine neue Big Data Analyseplattform zum Einsatz kommt. Sie soll Muster in den Daten der Teilnehmer finden. Zur Überwachung der Symptome werden die Informationen über am Körper tragbare Computer (Wearables) gesammelt. Die Zusammenarbeit ist ein entscheidender Schritt, der es Forschern und Ärzten ermöglichen soll, den Krankheitsverlauf besser zu erfassen und so wichtige Fortschritte bei der Entwicklung von Medikamenten zu erzielen.
Krankheitsbeschreibung wie vor 200 Jahren
„Auch fast 200 Jahre nachdem diese Krankheit im Jahr 1817 von Dr. James Parkinson zum ersten Mal beschrieben wurde, beurteilen wir sie zum Großteil noch mit den gleichen Methoden wie die Ärzte damals“, sagt Todd Sherer (PhD), CEO der Michael J. Fox Stiftung. „Moderne Methoden der Datenaufbereitung und innovative Wearable-Technologien sind in der Lage, unser Verständnis davon, wie Patienten die Krankheit tatsächlich erleben, grundlegend zu verändern. Wir haben dadurch ganz neue Möglichkeiten bei der Diagnose und Behandlung von Parkinson sowie bei der Entwicklung von Arzneimitteln.“.
„Die Symptome von Parkinson sind sehr unterschiedlich, weshalb man das Fortschreiten der Krankheit nur schwer inspizieren kann“, erklärt Diane Bryant, Senior Vice President und General Manager der Data Center Group bei Intel. „Neue Technologien könnten nicht nur einen Paradigmenwechsel bei der Beurteilung von Parkinson anstoßen, sondern auch bisher unbekannte Eigenschaften der Krankheit für die Forschung erschließen.“
Seit fast 20 Jahren verfeinern Forscher die Methoden der Genomik und Proteomik, um immer ausgereiftere Zellprofile der Krankheit zu entwickeln. Die Möglichkeit, Daten von Tausenden von Einzelpersonen (verlangsamte Bewegungen, Zittern und Schlafbeschwerden) zu sammeln, zu analysieren sowie mit neutralen klinischen Werten abzugleichen, gibt den Forschern ein besseres Bild des klinischen Verlaufs von Parkinson und die Auswirkungen auf molekularer Ebene.
Wearables sollen Echtzeitdaten individueller erfassen
Wearables sind in der Lage, dezent Daten rund um die Uhr und in Echtzeit zu erfassen. So erhalten Forscher von Patienten Hunderte von Datensätzen pro Minute anstelle der vereinzelten, ungenauen und von den Betroffenen nicht durchgängig geführten Papieraufzeichnungen. Das Ergebnis ist eine kritische Menge an Daten, in der sich versteckte Muster erkennen lassen. Gemeinsam mit der Michael J. Fox Stiftung hat Intel in einer Studie Anfang des Jahres die Genauigkeit und Nutzbarkeit von am Körper tragbaren Geräten untersucht. Ziel war es, mit den Patienten zuvor vereinbarte, physische Parameter zu überwachen und eine Big-Data Plattform zur Sammlung und Analyse der Daten einzusetzen. Die Studienteilnehmer – 16 Parkinson-Patienten und neun Freiwillige für die Kontrollgruppe – trugen die Geräte vier Tage lang ununterbrochen, sowohl zu Hause als auch während zwei Krankenhausbesuchen.
Experten von Intel stimmen die gesammelten Daten nun mit klinischen Erfahrungswerten sowie mit den Tagebüchern der Patienten ab, um die Genauigkeit der Geräte zu ermitteln. Zusätzlich entwickeln die Experten Algorithmen, um die Symptome und den Verlauf der Krankheit zu messen. Im Laufe des Jahres wird Intel gemeinsam mit der Michael J. Fox Stiftung eine App entwickeln, in die Patienten sowohl ihre Medikamentendosis als auch ihr Befinden eintragen können. Anschließend wird die nächste Stufe der Untersuchung eingeleitet, bei der die Forscher die Auswirkungen von Medikamenten auf motorische Störungen über Sensoren in den tragbaren Computern messen wollen.
Cloud-Infrastruktur zum Sammeln, speichern und verarbeiten der Daten
Um die Menge der Daten zu verarbeiten – jeder Patient erzeugt 300 Datensätze pro Sekunden – hat Intel eine Big Data Analyseplattform entwickelt. Sie besteht aus mehreren Softwarekomponenten, darunter Cloudera® CDH* – einer Open Source Plattform, die Daten sammeln, speichern und verwalten kann. Die Plattform läuft in einer Cloud-Infrastruktur auf Basis von Intel® Systemen, damit sich die Wissenschaftler auf die Forschung konzentrieren können ohne sich mit der zugrundeliegenden Computertechnologie beschäftigen zu müssen. Die Plattform unterstützt eine von Intel entwickelte Anwendung, um Änderungen in den Daten in Echtzeit zu erkennen und zu verarbeiten. Wenn die Forscher Auffälligkeiten und Änderungen in den Daten der Sensoren und aus anderen Quellen erkennen können, lässt sich der Verlauf der Krankheit objektiv erfassen.
In naher Zukunft könnte die Plattform auch andere Informationen wie Patienten- oder Genomdaten und Ergebnisse klinischer Tests enthalten. Angedacht ist auch, dass die Plattform fortgeschrittene Technologien wie maschinelles Lernen und Diagrammanalyse integriert. So ließen sich Änderungen im Verlauf der Krankheit genauer vorhersagen. Wissenschaftler und Ärzte könnten neue Einblicke in die Parkinson Krankheit gewinnen, die Wirksamkeit von Medikamenten messen und bessere Prognosen abgeben.
Offener Datenzugang für die Forschung
Intel und die Michael J. Fox Stiftung wollen die medizinische Entwicklung durch einen offenen Zugang zu Daten vorantreiben, indem sie ihre Informationen mit Ärzten und Forschern teilen und ihnen die Möglichkeit bieten, Patientendaten anonymisiert analysieren zu lassen. Darüber hinaus können Forscher mit den anonymen Daten auch an groß angelegten Studien teilnehmen.
