これまでもスーパーコンピュータ「富岳」は様々な分野で活躍し科学技術や医学などで大きな貢献をしてきた。新型コロナウイルスまん延防止の解析でも活躍したことは記憶に新しい。富士通と東京医科歯科大学は3月7日、「富岳」とAIを活用して、ヒトのがん細胞を分析し、がんの薬物耐性の原因となる遺伝子を効率良く探し出す技術を開発した。
世界のスパコンと性能を競うスパコンランキングは毎年６月・１１月に開催され、日本が誇る理化学研究所のスーパーコンピュータ「富岳」は2021年11月16日に４つの部門の世界１位を維持している。「富岳」は主要な５部門のうち、計算の性能やデータ処理など４つの部門で世界１位をキープし続けており、４部門で世界１位をとったことがあるスパコンは過去に「富岳」だけだという。
処理スピードは前身の「京（けい）」で１年以上かかる大規模なシミュレーションをわずか１０日で実施できだけでなく、「富岳」を動かすオペレーティングシステムはLinuxと軽量カーネルのMcKernelの両方を使用し、同時に並行して動作する。（Linuxはパソコンでも使われる言語）さらに高性能なシミュレーションはMcKernelで実行されるなど、活用するものに応じて使い分けられる柔軟性と汎用性を持っている。
スーパーコンピューター「富岳」は新型コロナウイルスの研究でも活躍しており、感染リスクの提示だけでなく、感染リスクを映像と数値で具体的な表している。これは「富岳」でなければできなかった。
富士通と東京医科歯科大学との共同研究を2022年3月7日に発表。富士通が開発した「発見するAI」を理化学研究所のスーパーコンピュータ「富岳」に実装し、1日以内に2万変数のデータを超高速計算して、1000兆通りの可能性から未知の因果を発見する技術を開発したと発表した。
【富士通】スーパーコンピュータ「富岳」と「発見するAI」で、がんの薬剤耐性に関わる未知の因果メカニズムを高速に発見する新技術を開発
https://pr.fujitsu.com/jp/news/2022/03/7.html
【東京医科歯科大学】スーパーコンピュータ「富岳」と「発見するAI」で、がんの薬剤耐性に 関わる未知の因果メカニズムを高速に発見する新技術を開発
https://www.tmd.ac.jp/press-release/20220307-1/
ヒトの全遺伝子に対して条件と因果関係を一日以内で網羅的に探索し、肺がんの治療薬に耐性を持つ原因となる遺伝子を特定した。この方法を用いることで、これまで知られていなかった肺がん治療薬の耐性原因を示唆する遺伝子のあらたな因果メカニズムを抽出することに成功し、患者一人ひとりに対応した効果的な抗がん剤創薬の実現に向けて活用が期待できる。
薬剤開発や既存薬の再配置の臨床治験では、薬剤効果が期待される患者のおおまかな同定が重要だが、個人や臓器における遺伝子やその発現量などにより薬剤効果が異なり、複数の遺伝子の発現量を組み合わせたパターン数は1,000兆通りを超えるほど膨大なため、医療や創薬の進歩の鍵を握る効率性が高い探索技術が求められていた。
さらにがんの分子標的薬を患者へ投与し続けると、がんが薬剤に対して耐性を獲得するとともに、がん細胞が増殖し、再発するという問題が起きる。薬剤耐性を獲得した細胞群が変幻自在に異常な振る舞いをするがん耐性獲得のメカニズム解明には、精緻なデータと解析技術が不可欠であるとともに、処理スピードが速いスーパーコンピュータが求められてきた。
通常の計算機でヒトの全2万個の遺伝子を対象とした網羅的な探索には、4,000年以上かかるといわれてきたが、「富岳」はこの全2万個の遺伝子（2万個の変数）データを一日以内で計算した。これにより肺がんの治療薬に耐性を持つ原因となる遺伝子を特定することに成功したという。
今後、富士通と東京医科歯科大学は、遺伝子の発現量や変異のデータに加え、時間軸や位置データを組み合わせた多層的、総合的な分析を実施し、薬効メカニズムやがんの起源の解明などの重要課題における発見の手掛かりを提示する研究を加速する。これにより体内の部位ごとのがんの広がりや経年変化が具体的に分かり、投与する薬剤の効果と限界も把握しやすくなるのではないだろうか。
さらに創薬、医学分野における実験研究の現場と連携していくことで、がんを中心としながら、他の病気にも応用できると考えられる。
参考
AIとスパコンで、がんの薬剤耐性に関する未知の因果関係を高速発見する技術
https://monoist.itmedia.co.jp/mn/articles/2203/24/news058.html
「富岳」とAI活用でがんの“薬剤耐性”原因遺伝子を新発見 1日で全遺伝子と薬剤の関係を分析
https://www.itmedia.co.jp/news/articles/2203/07/news093.html
wiki 富岳 (スーパーコンピュータ)
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%AF%8C%E5%B2%B3_(%E3%82%B9%E3%83%BC%E3%83%91%E3%83%BC%E3%82%B3%E3%83%B3%E3%83%94%E3%83%A5%E3%83%BC%E3%82%BF)
新型コロナ候補薬、スパコン富岳で数十種類発見 理研
https://www.sankei.com/article/20200703-TZDIXREVFFI2XN6VZMZGPRKSCA/
富士通と東京医科歯科大学、スパコン「富岳」とAIを活用してがんの薬剤耐性に関わる未知の因果を発見する技術を開発
https://iotnews.jp/archives/198834
スパコン「富岳」とAIでがん治療薬の耐性原因となる遺伝子因果メカニズム抽出に成功
https://japanese.engadget.com/fugaku-ai-cancer-083036984.html
【ＮＨＫ】マスクして50cm以内の会話 リスク高まる 富岳シミュレーション
https://www3.nhk.or.jp/news/html/20220202/k10013463681000.html
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