Simulasi baru dapat membantu peneliti merancang obat dan vaksin baru untuk memerangi coronavirus – Sains Terkini

Para ilmuwan sedang mempersiapkan model komputer besar-besaran dari coronavirus yang mereka harapkan akan memberi wawasan tentang bagaimana virus itu menular ke dalam tubuh. Mereka telah mengambil langkah pertama, menguji bagian pertama model dan mengoptimalkan kode pada superkomputer Frontera di University of Texas di Austin Advanced Computing Center (TACC) Austin. Pengetahuan yang diperoleh dari model lengkap dapat membantu peneliti merancang obat dan vaksin baru untuk memerangi virus corona.

Rommie Amaro memimpin upaya untuk membangun model all-atom lengkap pertama dari amplop coronavirus SARS-COV-2, komponen eksteriornya. "Jika kita memiliki model yang bagus untuk seperti apa bagian luar partikel dan bagaimana perilakunya, kita akan mendapatkan pandangan yang baik tentang berbagai komponen yang terlibat dalam pengenalan molekul." Pengenalan molekuler melibatkan bagaimana virus berinteraksi dengan reseptor angiotensin converting enzyme 2 (ACE2) dan kemungkinan target lain dalam membran sel inang. Amaro adalah profesor kimia dan biokimia di University of California, San Diego.

Model coronavirus diantisipasi oleh Amaro untuk memuat sekitar 200 juta atom, suatu usaha yang menakutkan, karena interaksi setiap atom dengan satu sama lain harus dihitung. Alur kerja timnya mengambil pendekatan pemodelan hybrid atau integratif.

"Kami mencoba menggabungkan data pada resolusi berbeda menjadi satu model kohesif yang dapat disimulasikan pada fasilitas kelas kepemimpinan seperti Frontera," kata Amaro. "Kami pada dasarnya mulai dengan masing-masing komponen, di mana struktur mereka telah diselesaikan pada resolusi atomik atau mendekati atomik. Kami dengan hati-hati mendapatkan masing-masing komponen ini dan berjalan dan menjadi keadaan di mana mereka stabil. Kemudian kita dapat memperkenalkan mereka ke dalam amplop yang lebih besar simulasi dengan molekul tetangga. "

Pada 12-13 Maret 2020, Amaro Lab menjalankan simulasi dinamika molekul hingga 4.000 node, atau sekitar 250.000 core pemrosesan, di Frontera. Frontera, superkomputer top # 5 di dunia dan superkomputer akademik # 1 menurut peringkat November 2019 dari organisasi Top500, adalah sistem komputasi kinerja tinggi kelas kepemimpinan yang didukung oleh National Science Foundation.

"Simulasi sebesar itu hanya mungkin dijalankan pada mesin seperti Frontera atau pada mesin yang mungkin di Departemen Energi," kata Amaro. "Kami langsung menghubungi tim Frontera, dan mereka sangat ramah dalam memberi kami status prioritas untuk benchmarking dan mencoba mengoptimalkan kode sehingga simulasi ini dapat berjalan seefisien mungkin, begitu sistem benar-benar berjalan dan berjalan."

"Sangat menyenangkan bekerja di salah satu mesin baru ini, pastinya. Pengalaman kami sejauh ini sangat baik. Tolok ukur awal sangat mengesankan untuk sistem ini. Kami akan terus mengoptimalkan kode untuk ultra besar ini sistem sehingga kita pada akhirnya bisa mendapatkan kinerja yang lebih baik. Saya akan mengatakan bahwa bekerja dengan tim di Frontera juga luar biasa. Mereka siap membantu dan sangat responsif selama rentang waktu yang kritis ini. Sangat positif pengalaman, "kata Amaro.

"TACC dengan bangga mendukung penelitian yang kritis dan inovatif ini," kata Dan Stanzione, Direktur Eksekutif TACC dan Investigator Utama dari proyek superkomputer Frontera. "Kami akan terus mendukung simulasi Amaro dan pekerjaan penting lainnya terkait pemahaman dan menemukan cara untuk mengalahkan ancaman baru ini."

Karya Amaro dengan coronavirus dibangun berdasarkan keberhasilannya dengan simulasi semua-atom dari amplop virus influenza, yang diterbitkan di ACS Pusat Sains, Februari 2020. Dia mengatakan bahwa pekerjaan influenza akan memiliki banyak kesamaan dengan apa yang mereka kejar dengan virus corona.

"Ini adalah tes yang brilian dari metode kami dan kemampuan kami untuk beradaptasi dengan data baru dan untuk segera menjalankannya," kata Amaro. "Kami memerlukan waktu satu tahun atau lebih untuk membangun amplop virus influenza dan membangunnya dan bekerja pada superkomputer nasional. Untuk influenza, kami menggunakan superkomputer Blue Waters, yang dalam beberapa hal merupakan pendahulu dari Frontera. Namun, pekerjaan itu, dengan coronavirus jelas sedang berjalan pada kecepatan yang jauh lebih cepat. Ini diaktifkan, sebagian karena pekerjaan yang kami lakukan di Blue Waters sebelumnya. "

Amaro berkata: "Simulasi ini akan memberi kita wawasan baru tentang bagian-bagian berbeda dari virus korona yang diperlukan untuk infektivitas. Dan mengapa kita peduli tentang itu adalah karena jika kita dapat memahami fitur-fitur yang berbeda ini, para ilmuwan memiliki peluang yang lebih baik untuk merancang obat baru; untuk memahami bagaimana obat saat ini bekerja dan kombinasi obat yang potensial bekerja. Informasi yang kami dapatkan dari simulasi ini beragam dan multidimensi dan akan bermanfaat bagi para ilmuwan di garis depan segera dan juga dalam jangka panjang. Semoga masyarakat akan memahami bahwa ada banyak komponen dan aspek ilmu pengetahuan yang berbeda untuk mendorong maju untuk memahami virus ini. Simulasi-simulasi pada Frontera ini hanyalah salah satu dari komponen-komponen itu, tetapi semoga yang penting dan bermanfaat. "

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.