AMILI 通过在 亚马逊云科技 上构建微生物组库来帮助推进精准医学

这是AMILI首席执行官（首席执行官）杰里米·林、AMILI首席技术官（CTO）Vivek Ravindran、AMILI工程主管拉古纳森·尚穆加姆、亚马逊网络服务（亚马逊云科技）基因组学解决方案架构师埃德温·桑达纳拉杰的客座文章。

一百亿个被称为微生物的微小生物生活在我们体内的胃肠道系统中。但这些不仅仅是细菌；这些真菌和病毒的集合（被称为微生物组）可能是改善健康的关键。

AMILI是一家总部位于新加坡的医疗技术（HealthTech）公司，旨在通过利用微生物组的潜力来促进精准医疗和个性化健康与营养。AMILI 使用亚马逊网络服务 (亚马逊云科技) 上的人工智能 (AI) 和机器学习 (ML) 来全面量化和表征肠道微生物群，目的是建立和管理世界上最大的亚洲多种族微生物组数据库。

改善生活始于 AI 和 ML 的见解

通过研究健康人和病人的不同微生物组，今天的研究人员发现了微生物组特征如何影响我们对疾病的敏感性，以及是否可以对其进行修改以预防某些疾病，例如糖尿病和癌症。

AMILI最近与国家癌症中心高级顾问外科医生Pierce Chow教授合作，研究了原发性肝癌高风险患者的微生物组，旨在更准确、更早地诊断该疾病。AMILI还与新加坡国立大学、科学技术与研究局和莫纳什大学等医学和学术合作伙伴合作，参与了40多个其他研究项目。这些研究项目旨在回答有关微生物的各种关键问题，以预测疾病的发作并发现它们对代谢和神经系统疾病的潜在应用。

AMILI工作的核心是其专有平台PRIME。该平台使用人工智能和机器学习来帮助其更好地了解微生物组的复杂组成和相互作用，从而发现新的关联。

除了微生物组概况外，AMILI还收集有关饮食和生活方式选择的信息。这些数据用于在 PRIME 中持续训练其算法，并为医学的不同领域构建专家模型。

科学家、医学顾问和数据科学家使用 PRIME 来识别和分析与肥胖和炎症性肠病 (IBS) 等特定疾病较高风险相关的微生物组特征。PRIME 还用于研究食物对肠道健康的影响，并根据微生物组类型识别食物群，这两者都与食品零售商和制造商有关。

利用云的力量推动研究

为了建立微生物组库，AMILI使用下一代测序技术来分析基因组数据，然后使用PRIME来调查结果并生成精确的肠道微生物组报告，以做出以基因组为指导的医疗保健决策。

由于对单个微生物组的分析最多可能占用 1 TB，AMILI 在 亚马逊云科技 云中构建了平台，可以快速大规模地提供微生物组见解，而不必担心花费大量时间维护其基础设施。

AMILI 每月接收的样本量从数百个到数千个样本不等。该团队在 亚马逊云科技 上构建了一个敏捷且可扩展的分析平台，以大规模处理计算密集型任务。当前的微生物组分析平台能够在云端无缝实现不同样本工作负载的动态可扩展性。微生物组分析架构（图 1）展示了自动化系统在 亚马逊云科技 上大规模运行微生物组分析的能力。

图 1。微生物组分析解决方案架构。

AMILI测序合作伙伴是外部测序实验室，将DNA样本处理成可读的DNA序列数据，用于分子生物学中研究基因组和蛋白质。序列分析是一个具有子域的广泛研究领域，对齐序列可以揭示有关其结构和功能位点的重要信息。数据库保持不同节点之间的完整性以支持数据质量。 亚马逊云科技 B atch 可自动运行容器化批处理和分析工作负载，允许 AMILI 扩展微生物组分析。

由于采购性质和扩展挑战，AMILI 团队在迁移到 亚马逊云科技 之前部署的经典虚拟机 (VM) 系统每天能够处理四次微生物组分析。 现在，在迁移到亚马逊云科技之后，当前的微生物组分析架构系统可以在六小时内使用亚马逊云科技无服务器功能（例如亚马逊云科技 Batch、Amazon API Gateway 和 A mazon DynamoDB）完成1,000次微生物组分析。 此外，AMILI 团队使用亚马逊弹性容器注册表 (Amazon ECR ) 中管理的容器精心设计了微生物工作流程管道系统，并使用 亚马逊弹性容器服务 (Amazon EC S) 为应用程序更高效地部署容器映像。 这种云原生解决方案支持快速扩展和性能交付，而亚马逊弹性计算云 ( Amazon EC2 ) 预留实例和竞价型实例帮助将计算成本降低了 20-40%。

此外，当前的平台采用模块化的 docker 映像架构，在 Amazon ECR 和 Amazon ECS 中管理，并与 亚马逊云科技 Batch 完全集成。这使AMILI的研发团队能够快速尝试新工具并与管道集成，以加快创新推向市场。他们的科学家正在探索新的管道，因此，与平台持续集成的敏捷环境是增强业务成果的必要条件。

随着微生物组库的指数级增长，AMILI的业务运营需要一个极其耐用、灵活且经济实惠的存储环境来管理其精确的微生物组数据。Amazon Simple Storage Service ( Amazon S3 ) 帮助团队满足可扩展的微生物组数据存储要求。凭借 Amazon S3 的 99.99999999999% 的数据持久性，该团队将其平台设计为在发生灾难情景时既安全又可恢复。灵活的存储层系统支持相应存储层中的各种数据对象，有助于提高成本效益。Amazon S3 的服务器端加密有助于加密静态数据对象，以保护微生物组数据。

使用 亚马逊云科技 满足医疗和研究行业的合规性要求

AMILI的业务运营处理私人和敏感的患者信息，因此微生物组平台必须满足监管要求。通过在 亚马逊云科技 上构建微生物组平台，该团队迅速设计了该平台，提供了微生物组工作流程采用 ISO 27001 认证所需的基本服务。重要的是， 亚马逊云科技 Key Management Service (亚马逊云科技 KMS) 是微生物组分析解决方案的组成部分，可使用加密密钥对 亚马逊云科技 工作负载中的敏感数据进行加密。此外，A mazon CloudWatch 监控平台中的 亚马逊云科技 服务，并全面跟踪资源使用指标，用于审计和审查。CloudWatch 日志是团队保持健康保险流通与责任法案 (HIPAA)、支付卡行业 (PCI) 合规性、联邦风险和授权管理计划 (FedRAMP) 以及系统和组织控制 (SOC) 等计划的重要支持系统。

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该团队使用 亚马逊云科技 开发了具有可扩展、弹性且具有成本效益的基础设施的 AMILI，使他们能够专注于构建其产品和数据管道。这有助于推动洞察力的发现，进而推动临床领域的精准医疗和消费领域的个性化健康和营养发展。在此 处 了解有关 AMILI 的更多信息。

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