Геймърите се включват в битката с COVID-19

Проектът на Станфордския университет [email protected] обединява изчислителни ресурси на хиляди компютри за медицински изследвания

Екипът от СУ "Св. Климент Охридски", участващ в изпълнението на Компонент 1 от Националната научна програма ИКТв НОС (Информационни и комуникационни технологии за единен цифров пазар в науката, образованието и сигурността), се включи в световния изчислителен проект [email protected], чиято основна цел е да се разбере начинът на действие на корона-вируса върху клетки и способността му да оживява дълго време на повърхности. "Необходимостта от високопроизводителни изчислителни клъстери в Европа в този момент е огромна и ние изпълняваме нашия дълг да участваме в този проект", обясняват учените от проекта ИКТвНОС.

Проектът на Станфордския университет [email protected] (FAH) се включи в битката с пандемията от коронавируса COVID-19 в усилията за подобряване на съществуващите лекарства и разработката животоспасяващи терапии чрез протеинови симулации. Създаден през 2000 г., FAH представлява проект за разпределени изчисления, който използва изчислителните ресурси на непълно натоварени компютри по целия свят, съобщават от тайванския производител Gigabyte, който решава да подпомогне инициативата с 10 високопроизводителни компютъра.

В разгара на епидемията, когато FAH насочи своята мрежа към битката с COVID-19, GIGABYTE се включи и предостави хардуерно спонсорство, повишаващо изследователския потенциал на общността с 10 високопроизводителни компютъра. Компютрите ще бъдат предоставени на лабораториите [email protected], разположени по целия свят. "Лабораторията Bowman ръководи щурма срещу COVID-19 и на нея се дължат редица постижения на FAH в областта на протеиновата симулация и като цяло за повишаване на антибиотичната резистентност.

Всъщност идеята на FAH е представена на GIGABYTE от геймърската общност PCMR, основана от Педро Валадас през 2011 г. "Gigabyte е естествен партньор на тази кауза, казва Валадас. - Те подкрепят напълно инициативата [email protected]", допълва той. Хардуерното спонсорство ще бъде последвано от кампания за дигитални подаръци под мотото "Екип GIGABYTE". Геймърите, които се присъединят към екипа и допринесат към инициативата, ще могат да получат награди под формата на продукти с марките GIGABYTE и геймърската AORUS.

"Чудесно е да се свържеш с GIGABYTE и да разпространяваш знания за нашите проучвания", обяснява Антон Тинел, ръководещ отдела по комуникации и сътрудничество на FAH. Според него компютрите от висок клас "със сигурност ще ускорят изследователските процеси и ще "дарят" компютърна енергия директно на учените". Само през март FAH е отчела нарастване на активно сътрудничещите доброволци от 30 000 на 770 000. Към 4 март обединените усилия са довели до 1,5 екзафлопа изчислителна мощност (над 1,5 секстилиона операции в секунда).

Екипът на FAH вече е определил възможните места в протеините на коронавируса, които да бъдат атакувани от лекарствата. Шипът на вируса SARS-CoV-2 e привлекателна цел за създаване на терапевтични средства за борба със заболяването COVID-19, обясняват от FAH. "Всъщност той се състои от 3 еднакви протеина, подредени в кръг. Много копия на шипа стърчат от повърхността на вируса, където "чакат" да срещнат протеин на повърхността на много човешки клетки, наречен ACE2. Свързването на шип с ACE2 инициира серия от събития, които в крайна сметка позволяват на вируса да навлезе в човешката клетка. Следователно терапевтични средства, които свързват шипа така, че да се блокира взаимодействието му с АСЕ2, могат да осигурят ценно средство за предотвратяване на инфекция", обясняват от проекта.

"Макар и изключително ценна, показаната по-горе структура далеч не е пълна картина за това как работи шипът или начините, по които бихме могли да го атакуваме с терапевтични средства, допълват от FAH. - Всъщност е установено, че шипът трябва да осъществи драматично движение, за да се отвари и разкрие интерфейсът, който в крайна сметка се свързва с човешката клетка. По-специално, шипът има три рецепторно свързващи области, които директно се свързват с АСЕ2 (протеинът на повърхността на човешките клетки). За да се осигури взаимодействието между шипа на вируса и ACE2, трите области трябва да се отворят, за да разкрият свързващия интерфейс. "Отварянето на трите домейна, свързващи рецепторите, ни напомни за устата на чудовището Demogorgon от телевизионния сериал "Stranger Things", така че започнахме да наричаме шипа COVID-19 Demogorgon", допълват изследователите.

The COVID-19 Demogorgon (т.е. шипът), научна информация и илюстрация от SciStyle (Thomas Splettstoesser).

От екипа обясняват, че със съществуващите техники няма възможност да се наблюдава как шипът претърпява този преход. "Данните за това как изглежда в отворено състояние също са ограничени, допълват изследователите. - За да преодолеем това ограничение, използваме компютърни симулации, за да видим как COVID-19 Demogorgon "си отваря устата". За целта използваме двуетапен процес. На първия етап използваме алгоритъм, наречен FAST адаптивно вземане на проби, който ни позволява да фокусираме симулациите върху улавяне на специфични структурни промени, като отварянето на шипа. Въпреки че можем да видим тези процеси, често все още е трудно да се каже колко време отнема всеки етап от процеса. Подобна информация е ценна, тъй като продължителните стъпки обикновено са по-добри за терапевтични цели. За да получим тази информация, вземаме представителни структури от различни етапи на процеса на отваряне и стартираме хиляди симулации на разпределената компютърна платформа [email protected]. Тези симулации ни позволяват да идентифицираме допълнителни структури на протеина, да определим относителния живот на всички различни структури и да ги приоритизираме за създаването на лекарства."