Новости медицины портала Remedium.ru - самая актуальная информация о рынке лекарств и медицинского обеспечения
Главная / Новости медицины и фармации

30.05.2012 16:32

Новые успехи лаборатории I-SCALARE

29 мая 2012 г. в Московском Физико-Техническом Институте состоялся пресс-брифинг, посвященный отчету о работе  лаборатории суперкомпьютерных технологий  для биомедицины, фармакологии и малоразмерных структур I-SCALARE. Сотрудники института и эксперты копании Intel рассказали о кластерных технологиях и их реализации в научных проектах.
Компью__Кластер_РСК_Xeon_2.jpg

Лаборатория суперкомпьютерных технологий для биомедицины, фармакологии и малоразмерных структур I-SCALARE (Intel super computer applications laboratory for advanced research), созданная в 2010 г. в рамках гранта Правительства России на базе Московского физико-технического института (МФТИ), представила новые успешные результаты своих научных исследований, достигнутых благодаря использованию модернизированного энергоэффективного суперкомпьютера с пиковой производительностью 41,57 TFLOPS (триллионов операций в секунду над числами плавающей запятой), созданного на базе передовой архитектуры «РСК Торнадо» и новых серверных процессоров Intel® Xeon® E5-2600. Проект реализуется при участии сотрудников МФТИ и корпорации Intel, а группа компаний РСК разработала и установила инновационный вычислительный кластер, используемый для проведения всего спектра исследований в рамках работы лаборатории.

Биоинформатика и моделирование лекарственных препаратов являются одними из самых быстрорастущих областей, где существует острая необходимость использования высокопроизводительных вычислений на суперкомпьютерах. Актуальность исследований, проводимых на базе лаборатории I-SCALARE, состоит в том, что прорывы в сфере новых методов медицинской диагностики, лечения, создания новых лекарств и т.д. возможны только с развитием новых вычислительных моделей и платформ, учитывающих специфику биомедикофармацевтических задач. Совместная реализация этого проекта сотрудниками МТФИ, специалистами корпорации Intel и группы компаний РСК, несомненно, позволяет вывести исследования в данной области на новый уровень.

Как отметил Николай Николаевич Кудрявцев, ректор МФТИ, сегодня перед лабораторией I-SCALARE под руководством Владимира Пентковского поставлена задача по решению важных проблем из области современной биоинформатики.  И профессионализм, целеустремленность и энтузиазм команды способствуют успешному решению поставленных задач. Новые научные результаты, достигнутые сотрудниками лаборатории после начала использования модернизированного суперкомпьютера, и дальнейшие перспективы развития были представлены в рамках пресс-конференции, проведенной в МФТИ при участии корпорации Intel и группы компаний РСК.

С приветственным словом и рассказом  о задачах и перспективах развития научной деятельности Факультета радиотехники и кибернетики (ФРТК), при котором была создана лаборатория I-SCALARE, выступил его декан Сергей Николаевич Гаричев.

Камиль Исаев, гендиректор по исследованиям и разработкам корпорации Intel в России, представил основные направления деятельности лаборатории I-SCALARE, созданной в МФТИ при участии Intel. Главным из них является разработка проблемно-ориентированных архитектур вычислительных систем для задач биомедицины, фармакологии и малоразмерных структур. В качестве «целевых» были выбраны несколько прикладных вычислительных задач, связанных с моделированием вирусов, клеточных  мембран, а также взаимодействия белков и внешних полей с клеточными мембранами. Все они, с одной стороны, имеют большую практическую ценность, а с другой – не могут быть решены на имеющихся вычислительных ресурсах и требуют новых подходов к архитектуре кластеров.

Камиль Исаев в частности, подчеркнул, что все вычисления и моделирование на суперкомпьютере связаны с фармбиокластером. Именно на это направлена деятельность российского отделения Intel. Помимо аппаратных продуктов компании в лаборатории используются и программные продукты, что повышает ее производительность. Например, исследовательская группа под руководством профессора Романа Ефремова при Институте биоорганической химии РАН использует модернизированный вычислительный кластер лаборатории I-SCALARE в МФТИ для исследования в области конструирования нового класса антимикробных соединений на основе природных лантибиотиков. В ходе развития данного проекта, проведения расчетов и моделирования получены микросекундные траектории молекулярной динамики (МД) мишени действия антибиотиков (молекулы липида-II) в мембране бактерий. Использование обновленного суперкомпьютера лаборатории I-SCALARE позволяет получать траектории такой длительности для систем, содержащих свыше 50 тыс. атомов, примерно за неделю.

Для сравнения, на вычислительном кластере на базе процессоров предыдущего поколения Intel® Xeon® E5450, активно используемом в настоящее время в ИБХ РАН, подобный расчет занимал бы примерно 100 дней, то есть сейчас благодаря высокой производительности нового вычислительного кластера, скорость получения научных результатов увеличилась более чем в 14 раз. Анализ полученных траекторий МД позволил установить характерные особенности строения бактериальной мембраны. На модернизированном суперкомпьютере лаборатории I-SCALARE в этом году будет проведено более детальное моделирование  взаимодействия лантибиотиков с липидом-II в мембране. В перспективе такие исследования могут привести к созданию нового класса антибиотиков, не подверженных появлению резистентности у бактерий.

О задаче моделирования структуры белковой оболочки и молекулярной динамики опасных для человека вирусов типа Flavivirus (например, вируса лихорадки Денге) и процессов их взаимодействия с клетками организма, решаемой на новом мощном суперкомпьютере лаборатории I-SCALARE учеными исследовательской группы химического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова под руководством академика Н.С. Зефирова, рассказал ведущий научный сотрудник Владимир Александрович Палюлин. В ходе проведенных исследований построены молекулярные модели мембраны вириона и фрагмента белковой оболочки, включающие миллионы атомов.

Это позволило получить информацию о пространственном строении вирусного белка, не доступную экспериментальными методами, а затем проанализировать его динамическое поведение и связывание с ним молекул, препятствующих слиянию флавивирусов с клетками человека. На основе таких моделей осуществлён компьютерный поиск потенциальных ингибиторов слияния вируса клещевого энцефалита и идентифицированы перспективные соединения, проявившие необходимую активность в тестах in vitro.

В рамках работ по дизайну новых нейропротекторных веществ построены модели полной структуры NMDA-рецептора, с помощью суперкомпьютера проводится моделирование его молекулярной динамики в фосфолипидной мембране с водным окружением, а также взаимодействия с известными нейропротекторами (система включает сотни тысяч атомов). Изучены закономерности связи их структуры с активностью, предложен возможный механизм действия модуляторов рецептора и на этой основе ведется поиск новых перспективных структур с нейропротекторной активностью. Такие структуры могут послужить основой для создания в будущем препаратов для лечения тяжелых нейродегенеративных заболеваний, в частности болезни Альцгеймера. Как рассказал Владимир Александрович, наработанный материал 2 месяца назад был передан биологам, которые сегодня проводят доклинические испытания на мышах.

Также Владимир Александрович Палюлин проинформировал о том, что в этом году в лаборатории был получен дизайн новых нейропротекторных веществ на основе моделирования NMDA-рецептора. В ходе которого было изучено взаимодействие лигандов с рецептором и их влияние на его динамику. NMDA-рецептор мозга – ионотропный рецептор глутамата, селективно связывающий N-метил-D-аспартат (NMDA). Он является важной биологической мишенью. Гиперактивация рецептора приводит к ряду патологических состояний, включая различные нейродегенеративные заболевания. Лиганды и блокаторы ионного канала NMDA-рецептора показали свою эффективность в качестве нейропротекторных средств, в частности, для лечения болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона и шизофрении. И буквально в прошлую пятницу, по словам  Владимира Александровича биохимикам был предложен возможный механизм модуляторного действия.


Новости медицины и фармации от Ремедиум


Ключевые слова: лаборатория I-SCALARE, МФТИ, суперкомпьютер


Последние новости

Выступая в Госдуме глава Минздрава Вероника Скворцова заявила, что ведомство выступило с предложением об увеличении базовой части зарплат медиков до 50-60% против 20-25%, как это было до 2014 года.
Включенные в перечень медицинские изделия производятся не менее чем двумя российскими организациями. В правительстве подчеркивают, что ограничения касаются только государственных закупок и не распространяются на импортные медицинские изделия, обращающиеся на коммерческом рынке.
Ибрутиниб, применяющийся при терапии лимфоцитарного лейкоза, оказался эффективен в коррекции терапии реакции «трансплантат против хозяина» - одного из самых частых и опасных осложнений аллогенной трансплантации костного мозга.
В 2017-2020 годах будут разработаны профессиональные стандарты для врачей-гериатров и специалистов по паллиативной медицинской помощи.
Швейцарская фармкомпания Novartis рассматривает возможность продажи прав на некоторые старые препараты для лечения неврологических заболеваний. Возможная сделка оценивается примерно в 500 млн долларов.

Мероприятия

     2016
Пред. год | След. год →

Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
28 29 30 1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31 1


Подписка

Подписка

Реклама



Для смартфона

Читайте новости и статьи в своем смартфоне или планшете.