Walka z wirusem H1N1 jest problematyczna ze względu na jego częste i szybkie mutacje, które zmniejszają efektywność leków przeciwgrypowych, w tym Tamiflu (oseltamiwir) czy Relenza (zanamiwir).
Naukowcy z Uniwersytetu w Bristolu w Wielkiej Brytanii oraz uniwersytetów Bansomdejchaopraya Rajabhat i Chulalongkorn w Bangkoku zastosowali symulacje komputerowe w celu zobrazowania zmian w dynamice struktury chemicznej i biologicznej wirusa H1N1 spowodowanych mutacjami, pomyślnie tworząc pierwszy obraz wirusowego mechanizmu odporności na istniejące leki przeciwgrypowe. Ten przełom umożliwi wypracowanie nowych sposobów szybkiej produkcji leków do walki z tymi mutacjami, a także prawdopodobnie zmniejszy niebezpieczeństwo przyszłych epidemii.
Zespół naukowców odkrył mechanizm odpornościowy wirusa H1N1, wykorzystując niewielki klaster wyposażony w wysokowydajne procesory graficzne Nvidia Tesla oraz oprogramowanie do obliczeń dynamiki molekularnej AMBER, w czasie o połowę krótszym i przy użyciu jedynie jednej piątej serwerów niż miałoby to miejsce w przypadku klastera opartego wyłącznie na procesorach centralnych.
Dokument szczegółowo opisujący odkrycia naukowców został opublikowany w najnowszym wydaniu pisma Biochemistry.
“Czterowęzłowy klaster z ośmioma procesorami graficznymi pozwolił nam na przeprowadzenie i powtórzenie znacznie większej liczby złożonych symulacji w porównaniu ze standardowymi rozwiązaniami”, powiedział doktor Christopher Woods, kierownik zespołu badawczego z Wielkiej Brytanii. ”
Dzięki temu mogliśmy dokładnie zbadać wszystkie interesujące nas mutacje wirusa i stworzyć szczegółowy obraz, który pozwolił nam na szybką identyfikację głównych etapów mechanizmu tworzenia się odporności wirusa. Jeśli nasz system byłby wyposażony wyłącznie w procesory centralne i zawierałby od 16 do 24 procesorów, to zadanie zajęłoby przynajmniej dwa razy więcej czasu. Poza tym nie mielibyśmy klastra do wyłącznej dyspozycji, ponieważ wielu badaczy uniwersyteckich również potrzebuje mocy obliczeniowej”.
Po epidemii grypy H1H1, która w 2009 r. zaraziła prawie 89 milionów osób, z czego 18 300 ze skutkiem śmiertelnym, naukowcy nieustannie szukają przyczyny mutacji wirusów prowadzących do zwiększenia ich odporności na leki. Badania bakterii i wirusów są trudne, ponieważ reakcje między nimi zachodzą zbyt szybko i są zbyt delikatne, co uniemożliwia ich uchwycenie. Ponadto naukowcy mieli do tej pory dość ograniczony dostęp do zaawansowanych symulacji komputerowych takich układów, ponieważ wymagały one drogich i wysokowydajnych superkomputerów.
“Do niedawna przydatność symulacji komputerowych układów biologicznych w badaniach nad lekami i zapobieganiem chorób była niewielka, ponieważ wymagały one dużych i drogich superkomputerów”, powiedział Sumit Gupta, dyrektor ds. produktów Tesla w firmie Nvidia. “Obecnie możemy stosować niewielkie i niedrogie serwery wyposażone w procesory graficzne, które zapewniają wysoką wydajność niezbędną do prowadzenia badań naukowych”.
Firma Nvidia stworzyła program “jazdy próbnej” — GPU Test Drive, dzięki któremu naukowcy mogą osobiście doświadczyć korzyści, jakie zapewni im moc procesorów graficznych. W ramach tego programu chemicy i biolodzy obliczeniowi otrzymują bezpłatny dostęp do zdalnie hostowanego klastra procesorów graficznych, który umożliwia uruchomienie symulacji dynamiki molekularnej na procesorze graficznym. Osoby chcące uzyskać więcej informacji lub zgłosić chęć udziału zapraszamy na stronę internetową GPU Test Drive.
