Biofy accelera la diagnosi salvavita delle malattie, con tecnologia NVIDIA

Per ridurre i tempi di passaggio dai test al trattamento, Biofy ha implementato una pipeline nativa cloud su Oracle Cloud Infrastructure (OCI) che esegue algoritmi accelerati da NVIDIA per assemblare genomi batterici completi, incorporarli come vettori e abbinare questi vettori a un database più grande di genomi microbici e marcatori di resistenza.

Questo processo è seguito dal motore di raccomandazione di Biofy, denominato Abby, in grado di analizzare i geni di resistenza identificati e di suggerire gli antibiotici o i metodi di trattamento più efficaci per specifiche infezioni. I risultati di Abby vengono facilmente inseriti nel flusso di lavoro clinico per garantire che vengano rapidamente messi in atto dei piani specifici, risparmiando tempo e vite umane.

Durante il processo di sviluppo, Biofy ha riscontrato un collo di bottiglia importante: l'assemblaggio di genomi ad alta produttività, la ricerca vettoriale su centinaia di migliaia di genomi e l'addestramento di modelli di grandi dimensioni richiedono enormi quantità di calcolo parallelo che le CPU semplicemente non possono fornire entro finestre di tempo cliniche ideali.

Biofy ha utilizzato le GPU NVIDIA, in combinazione con l'infrastruttura OCI AI, per offrire addestramento e inferenza IA ad alte prestazioni, migliorati del 50% con fino alla metà dei costi, con un'integrazione stretta e semplificata utilizzando i dati e le piattaforme vettoriali di Oracle.

Il processo diagnostico completo ora viene eseguito in circa quattro ore, rispetto ai cinque giorni dei risultati di laboratorio standard, una velocità 30 volte superiore. Inoltre, anziché concentrarsi su un gruppo fisso di geni, la soluzione di Biofy considera genomi completi e pattern di resistenza, aumentando l'accuratezza diagnostica a circa il 95% rispetto ai metodi tradizionali.

Gli scienziati di laboratorio e gli specialisti di malattie infettive possono ora ottenere risultati rapidi e ad alta affidabilità che si adattano ai flussi di lavoro esistenti, riducendo l'ambiguità diagnostica e il burnout.

Il modello di biologia leader di Biofy tiene conto della variabilità in corso nel rilevamento e nel trattamento delle malattie infettive. Basato sull'architettura Llama 3, il modello genera continuamente oltre 100.000 sequenze di DNA sintetico per anticipare le nuove varianti di resistenza e mantenere un'accuratezza elevata mentre i batteri mutano.

Per creare il sistema Biofy è stata utilizzata la piattaforma full-stack di NVIDIA, che include NVIDIA RAPIDS™ per accelerare operazioni e embedding di matrici DNA su larga scala su GPU, librerie accelerate da NVIDIA® CUDA® tramite OCI e 32 GPU H100 Tensor Core per addestrare e servire modelli genomici basati su LLM e proprietari. RAPIDS include NVIDIA cuDF per l'elaborazione di grandi volumi di dati di DNA e NVIDIA cuML per correggere gli errori presenti nel DNA.

L'archiviazione dei vettori genomici è stata effettuata su Oracle Autonomous AI Database con Oracle AI Vector Search per rendere l'inferenza dei modelli rapida ed efficiente in termini di costi. Oracle sta valutando NVIDIA cuVS per accelerare la ricerca vettoriale e la creazione di indici su Oracle Database 26ai.

Questa pipeline IA automatizzata e accelerata da NVIDIA può trasformare il sistema attuale in un processo semplificato che esegue centinaia di migliaia di genomi batterici e variazioni di DNA sintetico in pochi minuti, consentendo ai team di laboratorio e ai medici di concentrarsi sull'assistenza ai pazienti e sui piani di trattamento anziché sull'analisi manuale.

Dal lancio commerciale della soluzione di Biofy, diverse migliaia di test sono state eseguite e sono state salvate più di cento vite. Ogni giorno emergono nuovi casi, soprattutto casi in cui i laboratori non sono in grado di identificare i batteri, e Biofy fornisce un risultato accurato nel giro di poche ore.

Un caso recente ha riportato un paziente con una grave infezione alle gambe a rischio di amputazione perché il laboratorio ha avuto difficoltà a identificare i batteri abbastanza rapidamente da implementare un piano di assistenza entro la finestra di trattamento fattibile. Grazie all'Abby di Biofy, è stato possibile diagnosticare e iniziare la terapia medica più adatta nel giro di poche ore, salvando la gamba e la vita di questo paziente.

Attualmente, Biofy sta lavorando per espandere la propria piattaforma genomica a nuovi ospedali in Brasile e per creare una nuova entità negli Stati Uniti per servire il mercato americano e globale. Sono in corso partnership, come quella con la divisione healthcare di Oracle e diverse istituzioni americane di istruzione e ricerca.

Il team sta creando un modello di base di grandi dimensioni per progettare nuovi peptidi antibatterici per i patogeni resistenti ai trattamenti attuali, con l'obiettivo di offrire terapie di prima classe generate dall'IA nei prossimi due anni.

Nell'ambito della propria strategia di evoluzione tecnologica, Biofy prevede di espandere la propria piattaforma attuale per supportare l'identificazione e l'analisi di funghi e virus, ampliando il suo ambito di applicazione nelle malattie infettive e aumentando l'accuratezza diagnostica e l'impatto clinico attraverso l'IA avanzata, con l'obiettivo continuo di salvare vite a livello globale.