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AWS高性能计算助力寻找潜在的新冠疗法

AWS高性能计算助力寻找潜在的新冠疗法 亚马逊
2022-04-05
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导读:通过计算分析进行药物研发,科学家成功开发出两种新的化合物,有望遏制新冠病毒的传播。
法国研究人员利用亚马逊网络服务(AWS)的高性能计算(HPC)技术,成功分离出两种有望减缓或阻止新冠病毒传播、并降低其严重程度的化合物。该发现基于对关键“蛋白酶”分子结构的深入分析。通过识别蛋白酶的脆弱区域并与新型可合成化合物匹配,研究团队找到了潜在的新药靶点。若将蛋白酶比作拥有数百万扇锁门的摩天大楼,AWS提供的HPC系统则帮助研究人员以前所未有的速度筛选出正确的“钥匙”,从而快速解锁新疗法。
Qubit Pharmaceuticals首席执行官Robert Marino表示:“以往此类工作可能耗时数月甚至数年,现在我们在几个月内即可完成。”该公司与来自意大利、法国、瑞士的研究人员及化学公司Enamine合作完成了化合物的分析与合成。目前,这些化合物将进入临床前测试阶段,由监管机构评估其作为治疗手段的有效性。
尽管云计算能力已令人瞩目,但马里诺指出,未来5至10年内,大规模计算在分离新化合物和寻找新疗法方面的应用潜力将持续增强。医学界正密切关注量子计算的发展,该技术利用量子力学可变状态存储信息,而非传统的二进制比特。
虽然量子计算仍处于早期阶段,但Qubit及加州理工学院量子计算中心等机构的研究人员正致力于释放其指数级加速计算的潜力。理论上,传统超级计算机需1万年解决的问题,量子计算机仅需几分钟即可完成,这将使经典计算中无法攻克的难题变得可行。
马里诺强调,量子计算对医学研究的核心价值在于处理复杂问题的能力,而非单纯的速度。生物分子系统极其复杂,涉及蛋白质、糖类、DNA/RNA及多种化学标记物的动态交互,且受温度、压力等环境因素影响。能够同时映射并实时分析所有变量是医学研究的未来方向,而目前唯有量子计算具备处理如此海量数据和计算成本的潜力。
这两种潜在COVID-19疗法的发现离不开强大的HPC系统支持。2020年5月疫情高峰期,索邦大学理论化学实验室依托法国国家超级计算中心和AWS服务,构建了最初的COVID-19图谱并对冠状病毒蛋白进行建模。
后续模拟在AWS云环境中完成,资金源自AWS加速疾病治疗的特别拨款。研究团队利用配备NVIDIA GPU的Amazon EC2按需实例扫描庞大的化学库;通过Amazon EFS获取可扩展加密文件存储;并借助部署在AWS上的Tinker-HP高性能分子动力学软件,高效筛选出因时间和成本限制可能被忽略的潜在治愈方案。
马里诺表示,COVID-19仅是HPC计算方法的应用目标之一。Qubit公司正结合专有软件与AWS计算分析服务,积极探索癌症及其他关键疾病的潜在治疗方案。
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