Průlom ve výzkumu viru HIV umožněn grafickými akcelerátory NVIDIA

Badatelé z Urbana Campaign v rámci University of Illinois (UIUC) dosáhli významného průlomu v boji proti šíření “human immunodeficiency virus” (neboli HIV), a to za pomoci GPU akcelerátorů NVIDIA Tesla.

Titulní stránka posledního čísla Nature, nejuznávanějšího mezioborového vědeckého časopisu, upozorňuje na důležitou novinku. Časopis vysvětluje jak se lidem z UIUC, spolupracujícím s vědci z University of Pittsburgh School of Medical Sciences, vůbec poprvé v historii podařilo rozklíčovat přesnou chemickou strukturu proteinového obalu, který chrání genetický materiál viru a je klíčem k jeho silné nakažlivosti – tzv. HIV kapsidu. Pochopení této struktuty může být klíčové pro vývin nových a efektivnějších antiretrovirálních léčiv pro boj s virem, který dle odhadů zabil již více než 25 a nakazil dalších 34 milionů lidí

Vědci UIUC objevili podrobnosti o struktuře kapsidu za pomoci první všeatomové simulace viru HIV využitím superpočítače Blue Waters. Ten je poháněn třemi tisícovkami GPU akcelerátorů NVIDIA Tesla K20X – nejvýkonnějšími a nejefektivnějšími akcelerátory, které byly dosud vyrobeny. Superpočítač Cray XK7 poskytnul vědcům potřebný výkon na běh nejsložitější simulace, jaká byla zvěřejněna, pracující se 64 miliony atomů.

“Bylo by skutečně velmi složité rozběhnout simulaci takových parametrů bez GPU akcelerovaného superpočítače, jaký máme v Blue Water,” říká Klaus Schulten, profesor fyziky na University of Illinois. “S používáním GPU akcelerátorů jsme začali již před více než pěti lety a mohu říct, že zcela zásadně urychlily tempo našich prací.”

NVIDIA GPU akcelerátory, které jsou designovány pro urychlování širokého spektra vědecké a technické pracovní zátěže, umožňují badatelům po celém světě dělat průlomy v různých oblastech vědy, jako jsou například alternativní energie, astrofyzika, vývoj léčiv nebo výzkum podnebí. Přináší podstatně vyšší výkon a lepší energetickou efektivitu ve srovnání se systémy založenými na CPU.

“GPU pomáhají vědcům rozkrývat nové obzory bádání, umožňují řešit větší problémy a pochopit složitější a komplexnější systémy,” říká Sumit Gupta, generální manažer Tesla Accelerated Computing Business Unit ve společnosti NVIDIA. “Superpočítače Blue Waters, nebo Titan v Oak Ridge National Labs, světová jednička mezi otevřenými vědeckými superpočítači, jsou jen dvěma příklady mnoha systémů, vybavených GPU akcelerátory a umožňujícími vlnu nových reálných vědeckých objevů.”

Kapsid může být klíčem k efektivnějším lékům

S plánovaným rozšířením systému Blue Waters o další GPU očekávají vědci UIUC více simulovaného času, který jim umožní nové poznatky o struktuře a chování HIV kapsidu.

Kapsid se stal důležitým cílem pro vývoj nových antiretrovirálních léků zejména díky poznatku, že opice makak si vybudovaly imunitu na HIV přes protein, který narušuje právě fungování kapsidu.

Kapsid je proteinová buňka viru, která obsahuje jeho genetický materiál. Chrání a přenáší tento genetický materiál do lidské hostitelské buňky. Jakmile se dostane dovnitř, uvolní materiál a tak rozbíhá samotnou infekci.

Dosud žádný používaný lék proti HIV není zaměřen na cílení kapsidu. S těmito novými poznatky a lepším porozuměním struktury HIV kapsidu získávají ovšem farmakologové drahocenný materiál pro vývoj nových a potenciálně efektivnějších antivirových léčiv.

Témata článku: Tiskové zprávy