GPU 幫助登革熱研究人員爭取多一點時間

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登革熱病毒造成每年數億人罹患又稱為「斷骨熱」的登革熱,不僅讓患者痛苦不堪,每年因其而死亡的人數還達到兩萬人之譜。

不過科羅拉多州立大學的一支研究小組使用 NVIDIA Tesla GPU,距離遏止目前尚屬不治之症的登革熱病毒在人體內進行複製的目標,又更近了一步。

科學家們在這三十年來在登革熱病毒裡發現非結構蛋白3(NS3)這種酶出現複製的情況,而使得登革熱病毒存活下來。但直到現在還沒有人能找到「結合位點」,讓藥物可以影響酶和抑制基因組複製,以避免病毒出現複製的舉動。

操控時間

過去在超級電腦上進行的 NS3 模擬結果,對科學家並沒有多大幫助。為了找到酶的結合位點,研究人員需要放大到分子等級,從外觀上模擬 NS3 的運作方式。但是最恰好的時間只有幾十到幾百奈秒,這個時間太短了,短到無法準確捕捉複製的過程。

這些問題代表目前用於抑制 NS3 的藥物,實際藥效還不夠明確,再加上會跟其它細胞蛋白質產生相互作用,可能也有著顯著的副作用。

NVIDIA GPU 幫助改變研究人員能看到的內容。

研究團隊在他們的研究裡指出聖地牙哥超級電腦中心搭載 Tesla GPU 的 Comet 與 Bridges 超級電腦,使得他們能更有效率地模擬酶的運動。尤其是先進的軟體和快速的計算速度,使得模擬時間減慢到微秒,較過去的模擬時間延長了100倍,僅使用 CPU 的超級電腦做不到如此出色的表現。

結果研究人員在 NS3 裡發現了一組氨基酸殘基,這些氨基酸殘基就像是馬口鐵罐電話一般,在輔酶與 RNA 間傳遞訊息,這是前所未見的情況。

研究團隊表示會繼續使用他們的模型來研究 NS3 酶的反應,它也在茲卡病毒和西尼羅病毒裡發揮作用。隨著精確度及圖形能力的精進,更深入的研究總有一天可能會阻止這些疾病進行傳播。

「NVIDIA GPU 等技術的發展,加上相應的軟體 Amber 有效利用了這項硬體,讓我們更有能力進行這些模擬。在理想的情況下,我們會繼續推動軟硬體的開發,最終在毫秒級的時間尺度進行調查,這跟生物學更具相關性。」科羅拉多州立大學助理教授,也是參與這項研究的研究員 Martin McCullagh 說。