Superkomputer „odblokował” kod genetyczny koronawirusa

Kiedy rok temu z Chin zaczęły napływać wiadomości o nowym wirusie powodującym poważne problemy zdrowotne, niewielu ludzi z Europy i Stanów Zjednoczonych zwróciło na to uwagę. Jakiś naukowiec dał komentarz w mediach i nic poza tym. Zaledwie kilka miesięcy później stało się jasne, że świat stoi w obliczu pandemii niespotykanych dotąd rozmiarów.

SARS-COV2 został określony mianem `nowego`, w odróżnieniu od innych wirusów tego typu, znanych już od prawie stu lat. Jednak dla naukowców i ekspertów sposób działania tej mutacji był od dawna tajemnicą. Obecnie uważa się, że nowy koronawirus występuje w przyrodzie co najmniej od 2016 r., a niektóre kraje, takie jak Włochy, potwierdziły, że jego szczepy były u nich obecne już we wrześniu 2019 roku. Lekarze i pracownicy służby zdrowia, którzy walczą z wirusem od początku pandemii, najlepiej wiedzą, jak bardzo jest niebezpieczny i jakie problemy zdrowotne wywołuje u zarażonych.

Dr Natasza Jordanov Miti, która pracuje w jednym ze szpitali `covidowych` w Serbii mówi, że bez szczepionki nie zadziała żadne lekarstwo:

„Przy pierwszej fali byliśmy bardziej zdyscyplinowani i liczba nowych dziennych zachorowań była znacznie mniejsza. Teraz maseczki i dystans są jedynymi środkami, które pomagają, ale niestety wiele osób się do nich nie stosuje. Wciąż mamy „niewiernych Tomków”, którzy nie wierzą w wirusa i efektem jest duża liczba nowych dziennych infekcji. Dopóki nie będzie szczepionki, musimy przestrzegać noszenia maski i zachowywać dystans”, przypomina dr Miti.

Superkomputery przeciw super wirusowi

Od początku pandemii było jasne, że klasyczne badania, które były prowadzone w przypadku innych wirusów (takich jak ebola i malaria), nie doprowadzą do opracowania szczepionki przeciwko nowemu koronawirusowi jeszcze przez co najmniej kilka lat. Trzeba było znaleźć nowy sposób i zupełnie nowe metody naukowe, aby jak najszybciej powstrzymać pandemię lub przynajmniej znacząco ją spowolnić.

I tak, w maju tego roku w Stanach Zjednoczonych ruszyła inicjatywa „Operation Warp Speed” (od tytułowej nazwy z serii Star Trek). Celem „Warp Speed” ​​było stworzenie partnerstwa publiczno-prywatnego w celu jak najszybszego odkrycia sposobu działania koronawirusa oraz opracowania i produkcji szczepionki.

„Warp Speed” ​​opiera się na specjalnym programie o nazwie BARDA, który umożliwia transfer ponad dziesięciu miliardów dolarów ze źródeł federalnych do naukowców i prywatnych firm biotechnologicznych.

Jednak do opracowania szczepionki konieczne było całkowite zmapowanie kodu genetycznego nowego wirusa. Stworzony przez IBM „Summit” (tzn. szczyt) to drugi najszybszy komputer na Ziemi. Opracowany pod nazwą OLCF-4, wykorzystuje ponad 9.000 procesorów Power9, a także niesamowite 28.000 koprocesorów graficznych Tesla firmy Nvidia. Jest obsługiwany przez system operacyjny Red Hat Linux Enterprise. Zainstalowano go w Oak Ridge National Laboratory w amerykańskim stanie Tennessee.

„Summit” jest pierwszym komputerem, który osiągnął prędkość przetwarzania danych (w trybie exaflop) rzędu 1,8 eksaflopa. Chociaż pierwotnie zamierzano symulować na nim pogodę, globalne ocieplenie i sztuczną inteligencję, naukowcom udało się opracować oprogramowanie linuksowe do symulacji działania wirusów w organizmie.

Tysiące lat obliczeń zrobionych w ciągu dwóch tygodni

Dzięki „Summitowi” przeanalizowano ponad 40.000 próbek genetycznych z wymazów pobranych od 17.000 pacjentów. Chociaż superkomputer jest bardzo szybki, badanie ponad 2,5 mld możliwych kombinacji genetycznych wirusa zajęło mu 2 tygodnie. Przeciętny komputer nowej generacji potrzebowałby na coś takiego około 20.000 lat. To, co odkrył „Summit”, było rewolucyjne - wirus przedostaje się do organizmu i komórek poprzez tak zwane receptory ACE2, które znajdują się głównie w jamie nosowej, ustach, przewodzie pokarmowym, sercu i nerkach. Stwierdzono również, że SARS-COV2 wykorzystuje naturalną odpowiedź ludzkiego układu odpornościowego poprzez zwiększenie liczby receptorów ACE2, co wpływa na układ naczyniowy, obniża ciśnienie krwi i stwarza problemy w narządach innych niż drogi oddechowe. Zgadza się to z raportami lekarzy na całym świecie, którzy już dawno stwierdzili, że duża liczba zakażonych pacjentów ma uszkodzone serce i układ naczyniowy.

Nemanja Dmitrić, programista i specjalista od cloud sistem uważa, że jedynie superkomputery mogą dokonywać tak złożonych obliczeń.

„Superkomputery są wciąż ogromne, zwykle zajmują mniejsze hale lub całe kondygnacje, mają tysiące procesorów, zużywają dużo energii i potrzebują specjalnego rodzaju chłodzenia. Chociaż nowe generacje procesorów są niezwykle energooszczędne, kiedy są ich tysiące pojawia się duży problem. Komputery tego typu są używane do celów wojskowych, do eksploracji kosmosu, a teraz również w medycynie. Zwykłe komputery po prostu nie są wystarczająco szybkie. Superkomputery są tak drogie, że w większości są własnością agencji rządowych, wojska lub wyjątkowo bogatych firm. Ale czasy się zmieniają i Nvidia właśnie przedstawiła „domowy” superkomputer DGX A100, który, choć bardzo drogi, może wykonywać obliczenia jak tysiące zwykłych komputerów, a wszystko to w obudowie nie większej niż zwykły komputer PC”, wyjaśnia Dmitrić.

Czy wszyscy otrzymają szczepionkę?

Obliczenia przeprowadzone na superkomputerze „Summit” umożliwiły ​​opracowanie dwu skutecznych szczepionek, które wciąż czekają na zatwierdzenie przez władze amerykańskie (agencje FDA). Oprócz Pfizera i Moderny, również AstraZeneca jest na dobrej drodze do uzyskania skutecznej wakcyny. Nie należy zapominać, że Rosja też ma nadzieję na własną szczepionkę Sputnik V, która nie została jeszcze zarejestrowana i zatwierdzona na arenie międzynarodowej.

I tu dochodzimy do sfery polityki - czy w 2021 roku będą szczepionki dla wszystkich, którzy ich potrzebują, czy też przede wszystkim dla pracowników służby zdrowia i najbardziej wrażliwych grup społecznych? To dopiero się okaże. Organizacja Narodów Zjednoczonych i Unia Europejska już wezwały bogate kraje do odłożenia pieniędzy na zakup szczepionek dla biednych krajów Afryki i Azji.

Ponadto, na razie nie jest jasne, w jaki sposób (i czy) szczepionka zostanie rozprowadzona w strefach konfliktów i wojen, takich jak Syria, Jemen.

Autor: 
Tłum. Emila Liberda
Źródło: 

Ivan Trajković/ Al Jazeera

Dział: 

Dodaj komentarz

CAPTCHA
Przepisz kod z obrazka.
14 + 0 =
Rozwiąż proszę powyższe zadanie matematyczne i wprowadź wynik.