Hedvig
7 °C
23 °C

512 processzor ad értelmet a géneknek

2010.03.10. 00:50 Módosítva: 2010-03-10 00:50:37
Szuperszámítógép segít abban, hogy a biológusok kommunikálni tudjanak az informatikusokkal, és közben megtalálják néhány súlyos betegség genetikai okait. Bonyolult statisztikai módszerek állnak a gyógyítás szolgálatába.

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.

dna

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.

pipetta

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.