Design and Implementation of Microbiome data linkage platform based on Microservices Architecture

Abstract

With the recent development of genome analysis technology, it has become possible to analyze and study the microbiome which represents the intestinal microbial ecosystem. Research results has shown that microbiome is affecting the entire human body, such as metabolism, digestive ability, disease management system, and immunity. To facilitate the analysis of the potential and critical connections with various diseases, the microbiome data should be managed independently rather than as a strongly coupled system with other medical information. Therefore, in this paper, we propose a microbiome data management as a microservice so that microbiome data can be independently manipulated and flexibly linked with other medical data. The microservice architecture is an architecture style of software system composed of self-contained and autonomous applications performing independent roles. In microservice architecture, each service can be operated either independently or orchestrated if necessary. Furthermore, the microservice can utilize technologies and databases customized for the core business logic of the service. In this paper, we justify the effectiveness of the microservice-based microbiome data service by verifying that it works well with other microservices, a mental health medical data service. Existing medical data system can also be easily linked with our system if data set can be accessed via a REST API. |최근 유전체 분석 기술이 발달하면서 장내 미생물 생태계를 의미하는 마이크로바이옴을 분석 연구할 수 있게 되었다. 이를 통해 마이크로바이옴이 신진대사, 소화능력, 질병 관리체계, 면역력 등 인체 전반에 영향을 미치고 있다는 연구결과들이 발표되고 있다. 마이크로바이옴 데이터는 다른 질병과의 연관성 분석을 위해 다양한 방법으로 활용될 수 있기 때문에 다른 의료 정보와 강력하게 결합된 시스템이 아닌 독립적인 시스템으로 관리되는 것이 바람직하다. 따라서 본 논문에서는 마이크로바이옴 데이터를 독립적으로 운영하면서 다른 의료 데이터와 유연하게 연계될 수 있도록 마이크로바이옴 데이터를 마이크로서비스로 관리하는 시스템을 제안한다. 마이크로서비스 아키텍처는 독립적인 역할을 수행하는 자율적인 애플리케이션들로 시스템을 구성하는 시스템 아키텍처 스타일이다. 마이크로서비스 아키텍처에서 각 서비스는 독립적으로 운영되며 필요한 경우 다른 서비스와 함께 연계될 수 있다. 각각의 마이크로서비스에는 서비스의 핵심 비즈니스 로직에 적합한 기술과 데이터베이스를 활용할 수 있다. 본 논문에서는 마이크로서비스 기반 마이크로바이옴 데이터 서비스가 정신건강 의료 데이터 마이크로서비스와 연동되는 것을 확인함으로써 마이크로서비스 아키텍처의 효율성을 확인했다. 기존 의료 데이터 시스템의 경우 REST API를 통해 의료 데이터에 접근할 수 있다면 해당 시스템과 쉽게 연계할 수 있다.