512 processzor ad értelmet a géneknek

Magyarország legerősebb szuperszámítógépe csupán akkora, mint egy kétajtós hűtő, de olyan drága, mint egy családi ház. Professzionális hűtőrendszerével nem is mangalicakolbászt tartanak hidegen, hanem 512 Intel Xeon processzormagot és 1 TB memóriát, amelyek másodpercenként 6,5 ezer milliárd számítási műveletet végeznek el a rájuk bízott genetikai adatokon. A GENAGRID nevű tudományos projekt gépét egyébként tavaly november óta teljesen kihasználják, de a tudósok csak most akartak a nyilvánosság elé állni.

Értéktelen DNS

Néhány éven belül minden ember genetikai készlete feltérképezhető lesz, és pár százezer forintért már most megrendelhető egy teljes genetikai elemzés. De ér ennyit egy géntérkép? - vetette fel a kérdést Falus András immunológus a sajtótájékozatatón. Persze rögtön kiderült, hogy nem éri meg. Hiába ismerjük ugyanis a génjeinket, ha nem tudjuk, hogy a különböző genetikai variációk mit eredményeznek, milyen betegségre leszünk hajlamosak. Márpedig ezen a területen elég rosszul áll a tudomány.

Az emberek magasságáért felelős géneknek is csupán az 5 százalékát ismerjük, mondta Szalai Csaba, a Semmelweis Egyetem munkatársa, és példaként megemlítette, hogy az ismert statisztikai módszerekkel még nem tudták megfejteni az örökletes magas vérnyomás genetikai hátterét.

Könnyű dolguk van a tudósoknak, amikor egyetlen abnormális gén okoz betegséget - ezeknek többségét már felderítették. Csakhogy sok betegség (vagy arra való hajlam) több ezer génmódosulás együttes hatása miatt alakul ki. A genetikai módosulásokat tehát összetetten kell vizsgálni, és ezt a feladatot érdemes szuperszámítógépre bízni.

Gének nem beszélni gépek

Furcsa összefogással jött létre a Silicon Graphics szuperszámítógépét hasznosító GENAGRID projekt, amelynek a KFKI Részecske- és Magfizikai Kutatóintézet és a Semmelweis Orvostudományi Egyetem is részt vesz. A fizikusok a magas szintű számítástechnikai tapasztalatukat adják a projektbe, ők ugyanis már használnak szuperszámítógépet, míg az orvosok adják le a kutatási megrendeléseket.

A Nemzeti Kutatási és Technológiai Hivatal (NKTH) támogatásával 2009 elején beindított projekt legfőbb célja az, hogy a résztvevő tudósok segítséget tudjanak nyújtani a különféle genetikai kutatásokhoz. A kémcsövekkel és pipettákkal profin bánó biológusok ugyanis nem feltétlenül tudják elmondani a számítógépen elemzéseket végző informatikusoknak, hogy mit szeretnének kideríteni.

A projektben résztvevők viszont éppen ebben próbálnak tapasztalatot szerezni. A biológus csoport két mintabetegséget, az asztmát és az akut limfoid leukémiát vizsgálja a szuperszámítógéppel, és e munka során muszáj megtalálni a biológusok és az informatikusok közös nyelvét.

Ennél is komolyabb feladat, hogy létre kell hozni azokat a bonyolult statisztikai módszereket, amelyekkel hatékonyan lehet vizsgálni a genetikai összefüggéseket. Antal Péter, a BME bioinformatikus kutatója elmondta, hogy a gének feltérképezésével és a génváltozatok hatásának rendszerszintű modellezésével próbálják felderíteni a gének szabályozási hálózatát, és hogy milyen kapcsolatban vannak a betegségekkel.

"Egyelőre a hardver erősebb, mint az a kérdés, amit fel tudunk tenni" - vázolta fel tömören a helyzetet Falus András arra a kérdésre válaszolva, hogy mennyi, és milyen összetett mintákat vizsgálnak a szuperszámítógéppel.

Gép + gén = pénz

Az NKTH támogatása négy évre szól, és a célkitűzések közt volt az is, hogy a megszerzett tudást megpróbálják pénzre váltani. Magyarán megrendelőknek elérhetővé teszik a hardver szabad kapacitását, illetve a biostatisztikai módszertant, a know how-t. Az érdeklődés azonban olyan nagy, hogy a tervezettnél korábban létrehozták erre az Abiomics Europe nevű céget, amely a már említett pipettázó biológusoknak, orvosoknak vagy gyógyszergyáraknak is szolgáltatást nyújt.

Azért lehet nagy a szolgáltatás piaca, mert a génkutató tudósok rengeteg adatot tudnak legyártani. Amíg az emberi gének első feltérképezése egy évtizedet vett igénybe, és 3 milliárd dollárba került, addig a legmodernebb gén-csipek egyetlen hét alatt, 10 ezer dollárból megoldják ezt a feladatot. Egy genetikai térkép terabájt nagyságrendű  adatmennyiség, és a szuperszámítógéppel sok hasonló méretű adathalmazból próbálják kihámozni a lényeget.