NASA Süper Bilgisayarların Gücü COVID-19 Araştırması

NASA, COVID-19’u çevreleyen en acil soruların bazılarının, virüsün insan vücudundaki hücrelerle nasıl etkileşime girdiği konusunda genetik risk faktörlerine, potansiyel terapötik ilaçların taranmasına kadar, süper bilgisayarlı kasını esnetiyor.

Dünya, gezegen, havacılık, heliofizik ve astrofizik projelerine verdiği desteğin yanı sıra, ajansın NASA’nın Kaliforniya’nın Silikon Vadisi’ndeki Ames Araştırma Merkezi’ndeki süper bilgisayarı da ulusal öncelikler için ayrılmış zaman ayırıyor.

NASA, COVID-19 çalışmaları için üst düzey bilgi işlem gücünü kullanma önerileriyle süper bilgi işlem kaynaklarını birleştiren bir kurum konsorsiyumuna katıldı . Bu çaba Beyaz Saray Bilim ve Teknoloji Politikası Ofisi tarafından organize edildi ve endüstri ortakları IBM, Hewlett Packard Enterprise, Amazon, Microsoft ve diğerlerinin yanı sıra Enerji Bakanlığı Ulusal Laboratuvarları, Ulusal Bilim Vakfı ve birçok üniversiteyi içeriyor. Konsorsiyum 64 projeyi destekliyor ve yeni tekliflere açık. Bugüne kadar, dört proje NASA ile eşleştirildi.

NASA’nın Washington’daki NASA Genel Merkezi Program Yöneticisi Tsengdar Lee, “Bu NASA’nın normal çalışması değil, ancak COVID-19 üzerinde çalışan araştırmacıların süper bilgi işlem gücünden en iyi şekilde yararlanmasına yardımcı olacak süper bilgisayarlara ve uzmanlığa sahibiz” dedi. , DC

Süper bilgisayarlar büyük miktarda veri işlemek için uygundur. NASA’nın olağan projeleri için bu, Dünya’nın iklimini incelemek, dış gezegenleri avlamak, karadeliklerin davranışlarını incelemek veya havacılık veya havacılık araçlarını tasarlamak için hava kütlelerinin ve suyun gezegendeki hareketlerini simüle etmek anlamına gelir. Bu çok büyük bulmacaların her bir parçası, etkileşimleri ve diğer bileşenlerle ilişkileri sırasında belirli fiziksel ve kimyasal yasalar tarafından yönlendirilir. Koronavirüsü incelemek için atom seviyesine yakınlaştırma farklı değildir. Her molekül ve hücre, simülasyonu koronavirüsü anlamak için güçlü bir araç yapan fizik ve kimyaya dayalı olarak hareket eder ve reaksiyona girer.

Ames NASA İleri Süper Bilişim Bölümü bölüm şefi Piyush Mehrotra “Bu desteklemekten memnuniyet duyduğumuz bir iş” dedi. “Ekibimiz araştırma projelerini desteklemek için ne gerekiyorsa yapacak, böylece bu hastalığı olabildiğince çabuk anlayabiliyoruz ve savaşabiliyoruz.”

Akut Solunum Sıkıntısı Sendromu için Genetik Risk Faktörlerinin Belirlenmesi

Ames’in süper hesaplama gücü, Akut Solunum Sıkıntısı Sendromu veya ARDS gelişen COVID-19 hastalarıyla ilişkili genetik risk faktörlerine bakacak şekilde hazırlanmaktadır. ARDS, hastalık akciğerlerde sıvı birikmesine neden olduğunda ortaya çıkan ve genellikle hastaların nefes almasına yardımcı olmak için bir ventilatör gerektiren COVID-19’un bir komplikasyonudur.

Uzayda biyoloji değişikliklerinin bu genetik varyasyonları nasıl incelediğini incelemek için uzmanlıklarını uygulayan NASA araştırmacıları. COVID-19 çalışmaları için sağlık uzmanı Northern California Kaiser Permanente ile ortaklık yapıyorlar.

Ames’in Uzay Biyobilimleri Bölümü’ne sahip baş araştırmacı Viktor Stolc ve yardımcı araştırmacı David Loftus, hem ARDS geliştiren hem de geliştirmeyen COVID-19 hastalığının çeşitli aşamalarında hastaların genetik dizilimi yapmak için bir takıma liderlik ediyor.

Loftus, “Tüm hastalar eşit derecede ARDS geliştirme riski altında değildir” dedi. Grupları karşılaştırarak ve genler ile COVID-19 sonuçları arasındaki ilişkileri analiz ederek, ekibin insanları ARDS geliştirmeye yatkın hale getiren genetik risk faktörlerini tanımlamayı umduğunu söyledi. Belirlenen bu risk faktörleri ile klinisyenler, ciddi hale gelmeden önce komplikasyon riski daha yüksek olan hastaları belirleyebilir ve bakımlarını geliştirebilirler.

Olası İlaç Terapilerini Aramak İçin 3D Moleküler Geometriyi İşleme

Cambridge, Massachusetts’teki Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nde (MIT) Rafael Gomez-Bombarelli liderliğindeki bir ekip, yeni koronavirüsün hücrelere saldırmasını engelleyebilecek potansiyel molekülleri tespit etmek için bir algoritma eğitmek üzere Ames süper bilgisayarını kullanıyor. Makine öğrenimi algoritması, laboratuvar deneylerinin 2003 yılında ölümcül bir salgını olan ilgili koronavirüs olan SARS’a karşı aktif olduğunu veya göstermediğini gösteren 300.000 molekülle öğretilecektir .

Gomez-Bombarelli, SARS ve yeni koronavirüs arasındaki biyolojik benzerlikler nedeniyle, “Algoritma SARS verileri ile eğitildikten sonra, moleküllerin COVID’ye karşı çalışıp çalışmadığını görmek için algoritmayı çok küçük değişikliklerle değiştirmek nispeten kolay” dedi.

Süper bilgisayar üzerinde çalışacak olan MIT yazılımı, bilinen kimyasal bileşimlerinden moleküllerin yeni 3D modellerini üretir. Bu, bilgisayarın molekülü daha doğru bir şekilde temsil etmesini sağlar, böylece daha önce görmediği yeni bir molekülle sunulduğunda, yeni koronavirüs ile bağlanıp bağlanmayacağını daha iyi tahmin edebilir.

Eğitimli algoritma, yeni koronavirüse karşı biyolojik olarak aktif olması muhtemel molekülleri içeren molekülleri içeren moleküler düzeyde mevcut terapötik ilaçların bir kataloğuna bakabilir. ABD Gıda ve İlaç Dairesi veya dünya çapında benzer kuruluşlar tarafından hastalar için güvenli olarak onaylanmış ilaçlar, yeni koronavirüsü tedavi etmek için hastanelerde en kısa zamanda kullanılabilecek ilaçları bulmanın en hızlı yoludur.

Yeni Coronavirüs Protein Kabuğunu Anlamak

Yeni koronavirüsün çivili proteinlerini hücrelere girmek için dış kısmında nasıl kullandığını anlamak, araştırmacıların hangi ilaçların veya tedavilerin buna karşı en etkili olabileceğini belirlemelerine yardımcı olacaktır. Hücreye girdikten sonra, yeni koronavirüs hücrenin işlevlerini kendisini çoğaltmak için ele geçirir, böylece daha fazla virüs vücuda yayılabilir.

Richmond’daki Virginia Commonwealth Üniversitesi’nden baş araştırmacı Michael Peters, “Bu oldukça karmaşık bir süreçtir, çünkü başak proteini füzyon öncesi durum olarak adlandırılır, hücre zarındaki belirli reseptör moleküllerine kaynaşmadan önceki durumdur” dedi. Birçok virüs gibi, bir dönüşüm sürecinden geçiyor ve ekip, başak proteininin nasıl davrandığını ayrıntılı olarak anlamak istiyor.

Peters ve meslektaşları, her karmaşık molekülü atomik seviyede, yani başak proteininin ve reseptörünün moleküllerini oluşturan karbon, oksijen, azot ve hidrojen atomlarını simüle etmek için Ames süper hesaplama kaynaklarını kullanıyorlar. Her atomun konserdeki hareketlerini takip etmek, doğal olarak bu karmaşık moleküller ve etkileşimleri ile gerçekleşen konformasyonel değişikliklerin – genel molekül şeklindeki değişiklikler – incelenmesine izin verir.

Amaç, yeni koronavirüs başak proteininin hücrelere girmek için kullandığı temel süreçleri anlamaktır. Bu bilgilerle araştırmacılar, etkili tedaviler bulmak için ilaç hedefleri listesini daha da daraltabilecekler, dedi Peters.

COVID-19 İle İlgili Biyobelirteçleri Belirleme

Vücutta bir kez, yeni koronavirüs birçok değişkenle etkileşime girer ve nispeten hafif vakalardan yoğun bakım veya diğer organ yetmezliği gerektiren şiddetli akciğer koşullarına kadar potansiyel olarak büyük ölçüde farklı sonuçlara yol açabilir. Ames’te baş araştırmacı Afshin Beheshti tarafından yönetilen COVID-19 Uluslararası Araştırma Ekibi ( COV-IRT ) adı verilen bir araştırmacı ekibi, hastadan genetik materyal, yeni koronavirüs ve yeni koronavirüs içeren hasta burun çubuklarından alınan RNA dizilerini analiz ediyor. insan vücudunda yaşayan doğal olarak oluşan bakteriler.

Amaçları, süper bilgisayarın analitik gücünü, koronavirüsten gelen RNA ile etkileşen ve ciddi hastalık sonuçlarına yol açan insan ve bakteri kaynaklarından alınan RNA dizilerini tanımlamak için kullanmaktır.

Beheshti özellikle, her biri 500’e kadar genin ekspresyonunu kontrol edebilen RNA’nın 22-nükleotid fragmanları olan mikroRNA’ların rolü ile ilgilenmektedir.

Beheshti, “Virüsler bağışıklık sisteminden kaçınmak ve çoğalmak için bir microRNA’yı ele geçirebilir” dedi. “Fikir, virüsün bu küçük parçaları alıp vücudu, virüsün yabancı bir nesne olmadığını düşünmesi için kandırmasıdır.”

Wuhan, Çin’den halka açık bir veri kümesi üzerinde yapılan daha önceki bir analizde, ekip zaten laboratuvar deneyleriyle çalışmak için meslektaşlarına aktardıkları yeni koronavirüs tarafından aktive edilen potansiyel bir microRNA tanımladı.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

%d blogcu bunu beğendi: