การให้เวลาในการคำนวณสามารถช่วยสร้างซูเปอร์คอมพิวเตอร์เสมือนที่สามารถค้นหาวิธีรักษาได้
การอยู่บ้านไม่ใช่วิธีเดียวที่จะช่วยต่อสู้กับการระบาดของไวรัสโคโรน่า สล็อตเว็บตรง อาสาสมัครหลายแสนคนได้เพิ่มคอมพิวเตอร์ที่บ้านของตนลงในเครือข่ายขนาดใหญ่ที่สร้างซูเปอร์คอมพิวเตอร์เสมือนที่เรียกว่าFolding @home โปรเจ็กต์ Folding@home ซึ่งใช้พลังการประมวลผลแบบฝูงชนในการจำลองโปรตีนสำหรับนักวิจัยที่กำลังศึกษาโรค ประกาศในเดือนกุมภาพันธ์ว่าจะเริ่มวิเคราะห์โปรตีนที่พบในcoronavirus เบื้องหลังการแพร่ระบาดที่กำลังดำเนินอยู่ ( SN: 3/4/20 ) โปรตีนเหล่านี้เป็นเครื่องมือที่ช่วยให้ไวรัสติดเชื้อในเซลล์ของมนุษย์ การใช้การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ นักวิจัยกำลังสร้างแผนที่โปรตีนของ coronavirus โดยหวังว่าจะเปิดเผยช่องโหว่ที่สามารถโจมตีด้วยยาใหม่ได้
ยิ่งอาสาสมัครบริจาคพลังการประมวลผลที่ไม่ได้ใช้ให้กับความพยายามมากเท่าไร ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เสมือนก็จะยิ่งทำงานได้เร็วขึ้นเท่านั้น นับตั้งแต่โครงการประกาศโฟกัสใหม่เกี่ยวกับ coronavirus อาสาสมัครใหม่ประมาณ 400,000 คนได้เข้าร่วม ณ วันที่ 19 มีนาคม เมื่อวันที่ 26 มีนาคม จำนวนดังกล่าวได้เพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 700,000 คน พลังประมวลผลโดยรวมของอาสาสมัครกลุ่มนี้ทำให้ Folding@home เป็นซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ทรงพลังที่สุดในโลก
Science Newsพูดคุยกับหัวหน้าโครงการ Gregory Bowman นักชีวฟิสิกส์จาก Washington University School of Medicine ในเมือง St. Louis เกี่ยวกับวิธีการทำงานของโครงการและวิธีที่ผู้คนสามารถช่วยได้
การจำลองช่วยทำแผนที่โปรตีน coronavirus ได้อย่างไร
นักวิจัยได้ถ่ายภาพสแนปชอตของโปรตีนของ coronavirus ที่เรียกว่า SARS-CoV-2 โดยใช้เทคนิคต่างๆ เช่น X-ray crystallography และcryo-electron microscopy ( SN: 10/4/17 ) แต่โปรตีนไม่หยุดนิ่ง Bowman กล่าว
“อะตอมทั้งหมดในโปรตีนและ [สภาพแวดล้อม] นั้นผลักและดึงเข้าหากันอย่างต่อเนื่อง” เขากล่าว “สิ่งที่เรากำลังทำคือการสร้างแบบจำลองการโต้ตอบทางกายภาพเหล่านั้นในคอมพิวเตอร์” การจำลองเหล่านี้เผยให้เห็นถึงรูปทรงต่างๆ ที่โครงสร้างของโปรตีนสามารถรับได้
คุณกำลังมองหาช่องโหว่ประเภทใด “คุณต้องการกระเป๋าที่ดีบนพื้นผิวของโปรตีน ซึ่งคุณสามารถจินตนาการถึงโมเลกุลเล็กๆ ที่เราออกแบบนี้โดยสอดเข้าไปในร่อง” Bowman กล่าว แต่โปรตีนหลายชนิด โดยเฉพาะอย่างยิ่งในไวรัส มีพื้นผิวที่ดูเหมือนเรียบ ทำให้ยากต่อการกำหนดเป้าหมาย
การจำลองแบบ Folding@home ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์มีโอกาสค้นพบสิ่งที่ Bowman เรียกว่า “กระเป๋าที่คลุมเครือ” ซึ่งเป็นจุดเชื่อมต่อที่เป็นไปได้สำหรับยาที่มองไม่เห็นในภาพนิ่งของโปรตีน แต่จะถูกเปิดเผยเมื่อโปรตีนบิดตัวไปมาในการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์
สิ่งนี้ใช้ได้กับไวรัสตัวอื่นหรือไม่?
“เราเอาโปรตีนหนึ่งตัวจากไวรัสอีโบลามาและทำการจำลองและค้นพบหนึ่งในกระเป๋าที่คลุมเครือเหล่านี้ ” โบว์แมนกล่าว “จากนั้นเราไปทำการทดลองเพื่อแสดงให้เห็นว่ามีกระเป๋าเล็กๆ อยู่จริง และถ้าเราติดโมเลกุลเล็กๆ เข้าไป มันก็จะปิดการทำงานของโปรตีนได้จริงๆ” ในทำนองเดียวกัน โมเลกุลยาตัวใหม่สามารถออกแบบให้ติดอยู่ในฟันเฟืองเคมีของโปรตีน SARS-CoV-2 ที่ทำให้ไวรัสไม่สามารถแพร่เชื้อในเซลล์ของมนุษย์ได้
ทำไมไม่ลองหายาที่มีอยู่แล้วซึ่งใช้ได้ผลกับ coronavirus ล่ะ?
“นั่นคงจะวิเศษมาก” โบว์แมนกล่าว การพัฒนายาใหม่อาจใช้เวลาหลายปีหรือหลายสิบปี ดังนั้นนักวิจัยจึงกำลังตรวจสอบยาที่มีอยู่หลายตัว เช่น ยาที่ออกแบบมาเพื่อต่อสู้กับไวรัสตับอักเสบซี อีโบลา และมาลาเรีย เพื่อเป็นแนวทางในการรักษาโรคโควิด-19 ( SN: 3/10/20 ) แต่ “ไม่มีการรับประกันว่าสิ่งเหล่านี้จะได้ผล” เขากล่าว ตัวอย่างเช่น ยาต้านไวรัสที่ใช้รักษาเอชไอวีซึ่งในขั้นต้นมีแนวโน้มว่าไม่มีประโยชน์ที่ชัดเจนสำหรับผู้ป่วย coronavirus ในการทดลองทางคลินิกเมื่อเร็ว ๆ นี้ ( SN: 3/19/20 ) ความพยายามเช่นการทดสอบอาหารเสริม Folding@home เกี่ยวกับยาที่มีอยู่โดยการขยายการค้นหา
แม้ว่าจะมีใครระบุตัวยาที่สามารถทำให้ SARS-CoV-2 พิการได้ “เราไม่ต้องการที่จะหยุดเพียงแค่นั้น” Bowman กล่าว “ข้อสันนิษฐานก็คือ เช่นเดียวกับไวรัสหลายๆ ตัว สิ่งนี้จะกลายพันธุ์ได้ค่อนข้างเร็ว และถ้าเราไม่ตามทัน เราจะกลับมาพร้อมปัญหาเดียวกันกับที่เรามีในตอนนี้ การรับมือกับสิ่งนี้ในหลาย ๆ ด้านเป็นทางออกที่ดีที่สุดสำหรับความสำเร็จของเรา”
ทำไมคุณถึงต้องการซูเปอร์คอมพิวเตอร์สำหรับการจำลอง?
Bowman กล่าวว่า “เราต้องทำงานในช่วงเวลาที่เล็กมาก” เพื่อจับความกระวนกระวายใจของอะตอมในโปรตีน “แต่ละขั้นตอนในการจำลองอยู่ในลำดับของเฟมโตวินาที” หรือหนึ่งในสี่ล้านล้านของวินาที ในการติดตามการเคลื่อนไหวของโปรตีน พูดวินาที “เราต้องทำเหมือนการดำเนินการหนึ่งพันล้านตารางเมตรบนคอมพิวเตอร์ และการดำเนินการแต่ละครั้งต้องการให้เราถามว่าอะตอมทุกคู่ในโปรตีนและสารละลายโดยรอบมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไร ซึ่งกันและกัน” เขากล่าว ด้วยการใช้พลังประมวลผลของอาสาสมัครจำนวนมากในคราวเดียว Folding@home จะทำการคำนวณภายในเดือนเดียวที่อาจใช้คอมพิวเตอร์เดสก์ท็อปธรรมดาถึง 100 ปี สล็อตเว็บตรง
