הקץ לקדחת הנילוס? יבמ ומלאנוקס פיצחו את הגנום של היתוש

האם קדחת הנילוס עומדת לעבור מהעולם? חוקרים השתמשו בטכנולוגיות של יבמ (IBM), בשילוב מערכות של מלאנוקס הישראלית ושל Nvidia, כדי לפענח רצף גנומי המונה 1.2 מיליארד רכיבים – של יתוש. מדובר ב-Culex quinquefasciatus – יתוש שנושא ומפיץ את וירוס הנילוס המערבי.

הבנת המבנה הגנומי עשויה לסייע במאבק בווירוס, באמצעות זיהוי נקודות תורפה במבנה הגנטי של היתוש. צוות המחקר, בהובלת מדענים מהמרכז לארכיטקטורה של הגנום בבית הספר לרפואה שבאוניברסיטת ביילור, השתמשו כדי לפענח את המבנה הגנטי של היתוש במחשב העל לביצועים גבוהים (HPC). מחשב זה מבוסס על פלטפורמת IBM Power Systems, שמציעה יכולות עיבוד הניתנות להרחבה ולמדרוג. יכולות אלה נדרשות על מנת להתמודד עם מגוון רחב של פעילויות מחקר מבוסס עיבוד נתונים.

המערכת שפועלת בביילור זכתה לשם Voltron, כשמו של גיבור הקומיקס שמגן על העולם. היא מציגה יכולת הרכבה ופענוח של מבני תלת מימד, שמאפשרים למדענים לפענח את אופן ריצוף הגנים, באמצעות מעקב אחר דפוסי הקיפול של שרשרת ה-DNA ונקודות ההצטלבות של המולקולות השונות.

המתודולוגיה שפותחה בביילור מהירה וזולה יותר משיטות ריצוף קודמות.
כך, למשל, בעוד הפרויקט הראשון לפענוח של הגן האנושי דרש השקעה של ארבעה מיליארד דולר, שיטת ההרכבה בתלת מימד מאפשרת הצגת ריצוף גנומי דומה בתוך שבועות ספורים בלבד, ובהשקעה של פחות מ-10,000 דולר.

"הטכנולוגיה מאפשרת לשנות את בניית תמונת המערך הגנומי"

לדברי אולגה דודצ'נקו, פוסט-דוקטורנטית במרכז לארכיטקטורה גנומית בבית הספר לרפואה של אוניברסיטת ביילור, "הטכנולוגיה מאפשרת לשנות את האופן שבו אנחנו בונים את תמונת המערך הגנומי. Voltron נבנתה במקור על מנת לפענח את רצף הגנום האנושי – בשיטה אותה ניתן ליישם כעת במגוון מדהים של מינים וצורות חיים. האפשרות הזאת מספקת הזדמנות לחקור יתושים, שנושאים מחלות שפוגעות בבני אדם סביב העולם".

ארז לייברמן איידן, מנהל המרכז לארכיטקטורה של הגנום, ציין ש-"השילוב של הרכבה תלת מימדית עם הטכנולוגיה של יבמ הוא מדהים: האחת דורשת עוצמת מחשוב עצומה – אותה מספקת השנייה".

המרכז לארכיטקטורה של הגנום עובד בשיתוף פעולה הדוק עם מלאנוקס, שמציעה טכנולוגיית תקשורת חכמה ומנועי האצת ביצועים. אלה מאפשרים למרכז להציע לחוקרים פלטפורמה יעילה וניתנת למדרוג, שמשפרת את כושר ריצוף הגנים, על מנת למצוא תרופות למחלות מסכנות חיים.

עוד מפתח לפריצת הדרך המחקרית הוא שיתוף הפעולה ארוך השנים בין הענק הכחול ל-Nvidia. שתי החברות מתכננות מערכות שמסוגלות למנף את הארכיטקטורה הפתוחה של מעבדי Power מבית יבמ על מנת לנצל את יכולות העיבוד של מאיצי Tesla מבית Nvidia. שילוב של שתי הטכנולוגיות מאפשר לחוקרים לטפל בכמויות עצומות של נתונים, במהירות גבוהה במיוחד.

Voltron בנוי בתצורת אשכול בן ארבע מערכות, שכל אחת מהן כוללת שמונה מאיצים גרפיים מסוג Tesla, שעברו כוונון מיוחד, על מנת להציע ביצועים מיטביים במשימות מחקר גנומי.