Tesztek Android Google Apple Microsoft Samsung Huawei Nokia Linux Biztonság Tudomány Facebook Film
ga
https://lh4.googleusercontent.com/-s384H68kB8Y/UaaCOE9FzOI/AAAAAAAAGu0/UdwuhobEfbU/s800/Blue+Waters+illusztr%25C3%25A1ci%25C3%25B3.jpg

Blue Waters ‑ Szuperszámítógépekkel a HIV‑vírus ellen

2013.05.30. 10.21
https://lh4.googleusercontent.com/-s384H68kB8Y/UaaCOE9FzOI/AAAAAAAAGu0/UdwuhobEfbU/s800/Blue+Waters+illusztr%25C3%25A1ci%25C3%25B3.jpgAz alkalmazott tudományokban a legcsodálatosabb, hogy egyre bonyolultabb világmegértést tesznek lehetővé és ha kell, a különböző tudományágak egymással karöltve képesek felvenni a küzdelmet a legkülönfélébb problémákkal szemben. Most sem történt másként, ezúttal az informatika sietett az orvostudomány segítségére, ugyanis a kutatók szuperszámítógépek segítségével akarnak és remélhetőleg fognak többet megtudni a HIV-vírusról.

A HIV-vírus

A HIV-vírus kezelése különösen nehéz feladatnak bizonyul az orvostudomány számára, mivel a vírus meglehetősen gyorsan mutálódik, így mire előállnának a kezeléssel, az már régen idejétmúlt. Jórészt ennek köszönhető, hogy a mai nappal bezárólag több mint 30 millió fertőzött ember él a Földön. A vírus erőssége a fehérjeburokban rejlik, ami megvédi a vírus örökítőanyagát a behatolásoktól, így a gyógyszeres kezeléstől is.


A kutatók már eddig is számtalan lehetőséget próbáltak ki, hogy megfejtsék a vírus védelmi rendszerét, azonban a vírus korrekt lemodellezéséhez legalább egy szuperszámítógép teljesítményére lenne szükség. Ezúttal úgy tűnik, közelebb kerülnek a kitűzött célhoz. Az atomi szinten történő modellezés önmagában véve óriási feladat, amihez ezúttal egy amerikai egyetem szakosodott részlege, a National Center for Supercomputing Applications at the University of Illinois nyújt segítséget.

A Blue Waters

A Blue Waters névre hallgató szuperszámítógép (Cray Linux Environment) motorházteteje alatt több ezer NVIDIA grafikus kártya dolgozik, melyek segítéségével a tudósok ötször olyan gyorsan képesek modellezni a vírus működését, mintha CPU-n futtatnák a szimulációt és teszik mindezt az NVIDIA GPU-k által használt CUDA architektúra segítségével, ami párhuzamos programozást tesz lehetővé, bizonyos kernel függvények biztosításával. A Blue Waters csúcsteljesítménye 12 kvadrillió lebegőpontos számítás másodpercenként, fenntartható teljesítménye pedig több mint egy teraflop.


A grafikus kártyák számítási kapacitásainak kihasználása révén olyan molekuláris szimulációt tudnak megvalósítani, amivel remélik, hogy közelebb jutnak egy olyan megoldás kialakításához, ami lehetővé teszi a HIV-vírus hatékony kezelését. A szimuláció megalkotásáért Klaus Schulten professzor és Juan Perilla kutató a felelős, akik a laborkísérletek során kinyert adatokat használták fel a program futtatásához.

A kísérlet

A tudósok eddig is sejtették, hogy a HIV-vírus védelme számos azonos fehérjéből épül fel, amik öt és hatszögekbe rendeződnek el, azonban nem tudták, hogy pontosan mennyi fehérjéről is van szó. Közel egy hónapnyi számítás elvégzése után a Blue Waters előállt a válasszal, miszerint a burok 216 fehérje hatszögből és 12 ötszögből áll össze, melyekben a fehérjék mind azonosak, azonban eltérő kapcsolatokat, strukturális felépítést mutatnak a capsid (a vírus fehérjeváza) különböző pontjain.

"Ez az egésznek a rejtélye, hogyan képes egy egyszerű fehérje ilyen bonyolult mintázatot létrehozni?" - Klaus Schulten

A kutatók elmondták, hogy a capsidról megszerzett újabb tudás közelebb viheti őket ahhoz, hogy megértsék, hogyan működik a vírus védelmi rendszere, valamint a gyógyszergyártásra is nagy hatással lehet. A capsid engedi ki a vírust a gazdatestbe, aminek az időzítését ha módosítani tudnák, talán nem okozna semmilyen kárt a HIV-vírus a szervezetben.

"A HIV capsid két dologért felelős, egyfelől meg kell védenie az örökítőanyagot, másfelől a továbbörökítésben is fontos szerepet játszik, amiben az időzítés a legfontosabb (...) Ez lehet a megfelelő pillanat, amikor egy csavarkulcsot vághatsz a rendszerbe." - Klaus Schulten