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

По результатам клинических исследований I фазы, препарат на основе технологии CAR-T продемонстрировал безопасность, хорошую переносимость и перспективность в терапии прогрессирующей глиобластомы.
Исследования среди 85 пациентов показали, что применение устройства снижается выраженность боли на 34,2% (в плацебо-группе показатель составил 10,6%).
Минобрнауки запустил открытый конкурс на разработку тиовюрцина – экспериментального отечественного препарата, не вызывающего развитие толерантности.
Фармкомпания «Протек» планирует перенести производство лекарственных препаратов со сторонних контрактных площадок на недавно выкупленный липецкий завод «Рафарма».
Устойчивый вирусологический ответ на экспериментальную комбинированную терапию глекапревиром (glecaprevir) и пибрентасвиром (pibrentasvir) достиг 95% в КИ среди ранее нелеченых пациентов с гепатитом С генотипа 3 без цирроза печени.

Мероприятия

     2017
Пред. год | След. год →

Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
27 28 29 30 31 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


Подписка

Подписка

Реклама



Для смартфона

Читайте новости и статьи в своем смартфоне или планшете.