全国儿童医院（美国）运用 AWS 无服务器服务帮助医生治疗癌症儿童

NCH 的总部设在俄亥俄州的哥伦布市，是美国最大的儿科医院。NCH 的 IGM 专门利用血液和癌症样本来生成和分析基因组数据，以帮助医生更好地治疗儿童患者。IGM 要处理 6-7 PB 基因组数据，而且这些数据每年都会增加 1-2 PB。他们在 2017 年从本地环境迁移到 AWS Cloud。“在本地执行所有工作，我们没办法一直继续我们的目标”，NCH IGM 的云开发经理 Grant Lammi 说道，“我们需要一种有更多弹性计算和存储的解决方案，所以我们迁移到了云。”

到 2021 年，IGM 已开始使用 AWS Step Functions。当美国国家癌症研究所和儿童肿瘤协作组在那一年与 IGM 接触时，后者已具备很强的处理计算密集型分子特性分析项目的能力。Lammi 表示：“我们需要对全美国几乎所有癌症儿童的基因组进行测序，确定他们是否符合接受临床试验的条件。这些试验或许能够治疗他们的癌症。在 AWS 上，我们能够在内部研究计划的基础上进行扩展，在大约 12 个月内处理来自全美各地的病例。”

IGM 使用 AWS 无服务器解决方案将儿童患者的癌症样本转化成有价值的数据。在这些样本经过测序流程以后，会有专家对结果进行解读并准备两份报告：一份向美国国家癌症研究所的研究人员提供去识别化结果，另一份则帮助医生为其患者确定最佳的治疗方案。美国国家癌症研究所的研究人员可以通过 Amazon Simple Storage Service（Amazon S3）上的专用桶访问此类数据。这项对象存储服务可为他们提供行业领先的可扩展性、数据可用性、安全性和性能。医院会使用可安全管理身份信息并访问 AWS 服务和资源的 AWS Identity and Access Management（AWS IAM）服务来保护管道中的患者数据，防止未经授权的用户访问敏感的健康信息。

IGM 则会采用 AWS Step Functions 自动分析癌症样本，并借助 AWS Batch 并行运行多项任务。AWS Batch 可高效运行数以十万计的批量任务和机器学习计算任务。医院还会使用无服务器事件总线 Amazon EventBridge 在整个工作流程中发出事件，并对一级、二级和三级分析中的每份癌症样本进行进度追踪。“测序工作流都由 Amazon EventBridge 事件激活，因此它们都是自动执行的”，Lammi 认为，“除了在实验室里启动以外，不需要任何人工干预。” 然后，这些数据被存储到 Amazon DynamoDB 当中。这是一种完全托管式、无服务器的 NoSQL 键值数据库，旨在运行几乎任何规模的高性能应用程序。

凭借 AWS 无服务器服务，IGM 因为自动化而节省了大量时间。Lammi 继续说道：“我们自然而然地为自己争取到更多时间。在从实验室得到数据然后进行同步以后，我们大约需要 1 天时间处理基因组并准备好结果以供审核。” 由于不再需要手动管理测序工作流中的每个步骤，医院可以降低人为错误的风险并且每天 24 小时分析癌症样本。

IGM 现在可以专注在编写科研软件来改善患者的治疗结果，而不用花时间管理基础设施。医院会以更快速度分析癌症样本，因此他们可以向医生提供重要的数据并帮助儿童患者获得所需的治疗。“在现实中，有些儿童需要我们所生成的结果，而且越快越好”，Lammi 说道，“如果我们能够更快将报告交到医生手中，这些儿童就能因此获得更多好处。这就是我们的工作动力。”

利用 AWS 提供的无服务器解决方案，IGM 能以远快于传统医院开发人员的速度采取行动。他们可以快速分析儿童患者的癌症样本，推荐治疗方案并改善患者治疗结果。此外，IGM 还可在扩展时不必担心计算容量；现在，他们对处理这些工作流充满了信心，而不管需要运行多少测试。

NCH 计划在未来将该解决方案扩展到其他项目，包括癫痫和罕见基因疾病的诊断和治疗等。“使用 AWS 无服务器解决方案，我们不用专注于跟上技术的进步，而把更多精力投入到科研结果上”，Lammi 说道，“我们可以专心改善各地儿童的生活。”