Прорыв в вычислениях и квантовой химии революционизирует открытие лекарств

С помощью самого быстрого в мире суперкомпьютера и передовых технологий учёные совершили прорыв в области высокопроизводительных вычислений (HPC) и квантовой химии. Это открытие может произвести революцию в создании лекарств и поиске новых методов лечения ряда заболеваний.

Под руководством Джузеппе Барка, доцента Мельбурнского университета и эксперта в области HPC, исследовательская группа впервые провела моделирование биологических систем на уровне, необходимом для точного изучения эффективности лекарств.

С помощью суперкомпьютера Frontier команда разработала новое программное обеспечение для точного прогнозирования химических реакций и физических свойств молекулярных систем, состоящих из сотен тысяч атомов. Это устанавливает новый стандарт в вычислительной химии.

В проекте участвовали Национальная лаборатория Оук-Ридж, компания AMD и стартап QDX.

Это достижение — результат более чем четырёхлетних исследований — позволяет изучать биомолекулярные системы с точностью до квантового уровня.

Передовое моделирование даёт возможность наблюдать и понимать эти системы в беспрецедентных деталях, что поможет лучше оценивать традиционные лекарства и разрабатывать новые терапевтические средства.

Благодаря этому открытию мы можем моделировать поведение лекарств так же точно, как в физических экспериментах. Мы видим, как меняется лекарство со временем: как разрываются и образуются связи в биологической системе. Это поможет оценить эффективность лекарств и разработать новые методы лечения, — говорит доцент Барка.

Более 80% белков, вызывающих заболевания, не поддаются лечению существующими препаратами. Только два процента работают с известными лекарствами.

Передовая квантовая механика и высокопроизводительные вычисления помогают быстрее и точнее открывать новые лекарства. Они также позволяют понять то, что было недоступно традиционной вычислительной химии. Это помогает найти новые способы лечения заболеваний.

В ходе моделирования вычисляется, насколько молекула лекарства близка к определённой цели — например, мутировавшему белку, вызывающему заболевание. Алгоритмы оценивают прочность связи между лекарством и мишенью, что говорит об эффективности препарата.

Чтобы протестировать лекарство с помощью квантового моделирования, биологическая модель системы должна включать тысячи атомов.

Дмитрий Быков, химик-вычислитель из Ок-Риджской национальной лаборатории, говорит, что они создали суперкомпьютер Frontier для решения сложных задач. Эти симуляции выводят вычислительные возможности в новый мир благодаря преодолению экзафлопсного барьера. Время решения задач радикально сокращается. И это только начало новой эры.

Представитель AMD в Национальной лаборатории Оук-Ридж, доктор Якуб Курзак, рад, что технологии высокопроизводительных вычислений AMD помогут совершить прорыв в медицине. Они обеспечат необходимую производительность для точного моделирования сложной физики молекулярных систем при поиске лекарств.

Генеральный директор QDX Лун Ванг: «Мы рады преобразовать научные достижения в удобную платформу для поиска лекарств. Наше квантовое моделирование обеспечивает высокую точность. Мы надеемся, что это поможет быстрее и дешевле разрабатывать новые лекарства от сложных болезней».

Благодаря новым вычислительным и программным возможностям мы можем точно моделировать процессы на квантово-механическом уровне и прогнозировать с точностью, близкой к экспериментальным результатам. А ещё несколько лет назад такие расчёты были невозможны, — заключает доцент Барка.

31.07.2024


Подписаться в Telegram



Здоровье

Menopause: Ученые заподозрили роль эстрогена в развитии астмы
Menopause: Ученые заподозрили роль эстрогена в развитии астмы

Слишком ранний возраст наступления менопаузы п...

Nature Communications: Жизнь все-таки можно повернуть назад
Nature Communications: Жизнь все-таки можно повернуть назад

Клетка похожа на шумный мегаполис, в ...

EBioMedicine: Создан инструмент для выявления сепсиса у новорожденных
EBioMedicine: Создан инструмент для выявления сепсиса у новорожденных

Генетическая сигнатура новорождённых может пре...

В Университете Льва Толстого разработали импортозамещающие лекарства
В Университете Льва Толстого разработали импортозамещающие лекарства

Ученые Центра технологического превосходства Т...

PNAS: Появилось новое понимание того, как мутации влияют на болезни
PNAS: Появилось новое понимание того, как мутации влияют на болезни

Многие статистические модели и алгоритмы&...

В ЛЭТИ представили алгоритм ранней диагностики патологий беременности
В ЛЭТИ представили алгоритм ранней диагностики патологий беременности

Разработка позволит прогнозировать протекание ...

Lancet Inf Dis: Материнские антитела мешают реакции на вакцину против малярии
Lancet Inf Dis: Материнские антитела мешают реакции на вакцину против малярии

Материнские антитела могут препятствовать реак...

Абсолютно новый метод блокировки опухолей разработали в Томске
Абсолютно новый метод блокировки опухолей разработали в Томске

Прототип препарата против метастазов создали у...

NatComm: Выяснилось, как транскрипция генов управляет движением в геноме
NatComm: Выяснилось, как транскрипция генов управляет движением в геноме

Учёные выявили связи между активностью генов, ...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Российские ученые предложили использовать вирус растений для лечения саркомы
Российские ученые предложили использовать вирус растений для лечения саркомы
Menopause: Ученые заподозрили роль эстрогена в развитии астмы
Menopause: Ученые заподозрили роль эстрогена в развитии астмы
AEM: Гибридный полупроводник позволит лучше понять спинтронику
AEM: Гибридный полупроводник позволит лучше понять спинтронику
FCoSc: Гигантские крысы поборются с незаконной торговлей дикими животными
FCoSc: Гигантские крысы поборются с незаконной торговлей дикими животными
В России разработали искусственные кости и новые методы лечения позвоночника
В России разработали искусственные кости и новые методы лечения позвоночника
TE&E: Животные потребляют алкоголь чаще, чем мы думаем
TE&E: Животные потребляют алкоголь чаще, чем мы думаем
Волнообразные упражнения со штангой: польза или вред
Волнообразные упражнения со штангой: польза или вред
JA&FC: Сорго обогащает рацион питания биоактивными соединениями
JA&FC: Сорго обогащает рацион питания биоактивными соединениями
Nature Communications: Жизнь все-таки можно повернуть назад
Nature Communications: Жизнь все-таки можно повернуть назад
МАИ: Дроны-дефектоскописты уступают человеку в точности, зато берут скоростью
МАИ: Дроны-дефектоскописты уступают человеку в точности, зато берут скоростью
EBioMedicine: Создан инструмент для выявления сепсиса у новорожденных
EBioMedicine: Создан инструмент для выявления сепсиса у новорожденных
Численное моделирование повысит эффективность 3D-печати из стали 316LSi
Численное моделирование повысит эффективность 3D-печати из стали 316LSi
Создан особо пластичный алюминиевый сплав для высокотехнологичных отраслей
Создан особо пластичный алюминиевый сплав для высокотехнологичных отраслей
Влияние цвета в архитектуре на самоконтроль человека: мнение эксперта МХПИ
Влияние цвета в архитектуре на самоконтроль человека: мнение эксперта МХПИ
Томские ученые представили цифровое решение для оптимизации НПЗ
Томские ученые представили цифровое решение для оптимизации НПЗ

Новости компаний, релизы

Международные эксперты оценили разработанную для нижегородского завода технологию
Регистрация сми на IV конгресс молодых ученых продлевается до 6 ноября
Фестиваль научных театров «Наука всем!» прошёл в Санкт-Петербурге
На старт! Внимание! MITEX!
Пироговская олимпиада для школьников по химии и биологии