Berlin Sağlık Enstitüsü: HPC'yi Dünya Yararına Çalıştırmak

Berlin Sağlık Enstitüsü'nde (BIH) Dijital Sağlık Merkezi'ndeki araştırmacılar hedefli tedavilerin gelişimini bilgilendirmeye yardımcı olmak üzere COVID19'un patofizyolojisini anlamak için bilimi kullanıyorlar.

Dünyanın COVID-19 salgını ile karşı karşıya olmasıyla, dünya genelindeki bilim insanları SARS-CoV-2 virüsünün nasıl çalıştığına dair "kodu kırmak" için araştırma girişimlerini hızlandırıyorlar: Hangi tür hücrelere saldırıyor? Bu bilgiyi yüksek riskli hastaları belirlemek için kullanabilir miyiz? Bu bilgiyi kullanarak virüsün hücreleri başarıyla enfekte edemeyeceği şekilde "kafasını karıştırabilir" miyiz? Hücresel ve transkripsiyonel ortam SARS-CoV-2 enfeksiyonundan sonra nasıl değişir? Konak bağışıklık sistemi nasıl tepki verir?

Bu soruların yanıtlarını bulmak için birlikte çalışan iki araştırma tesisi Berlin Sağlık Enstitüsü (BIH) ve Charité — Universitätsmedizin Berlin'dir. BIH, bilgi işlem kaynaklarını optimize etmek ve analitik iş yüklerini daha da hızlandırmak için Intel ile uyumlu biçimde çalışmaktadır.

Tek Hücreli RNA Dizilemesi Virüs tarafından Hedeflenecek Savunmasız Hücreleri Ortaya Koymaktadır

Önceki araştırma aşağıdakileri ortaya koymuştur:

  • SARS-COV-2 virüsü konak hücre yüzeyinde belirli bir reseptöre (ACE2) bağlanır.
  • Virüsün hücreye nüfuz edebilmesi için en azından diğer bir kofaktörün (TMPRSS2) mevcut olması gerekmektedir.

BIH Dijital Sağlık Merkezi'nde çalışan Dr. Christian Conrad, "Koronavirüsün hangi belirli hücrelere saldırdığını öğrenmek istiyoruz." diyor.

BIH, yeni koronavirüsün enfeksiyon mekanizmasını araştırıyor. (Görsel izni: Markus Hoffmann/Deutsches Primatenzentrum)

Bu görüşlere dayanarak, BIH, Charité ve Heidelberg'teki iş birliği ortakları 16 virüs bulaşmamış hastanın alt solunum yolundan numuneleri incelemek üzere çalışmalara başladılar. Hedefleri, akciğerler ve bronşlardaki hangi hücre türlerinin enfeksiyona karşı savunmasız olduğunu belirlemekti. BIH'in çalışması yaklaşık olarak 60.000 hücredeki tek hücre seviyesinde RNA dizilemesini içermektedir. İnsan akciğerleri ve bronş borularındaki tüm bilinen hücre türleri tanımlanmıştır. Araştırmacılar, bulgularına dayalı olarak, virüslerin epitelyal hücrelerin ana türünü muhtemel olarak hedeflediklerini tahmin ettiler. Virüsün hangi hücrelere saldırdığını bilmek, diğer araştırmacıların virüse karşı hareket eden stratejileri geliştirmelerine yardımcı olabilir. Bu çalışmanın bulguları, EMBO Journal'de yayımlandı.

COVID-19 Hastalarının Tek Hücreli RNA Dizilemesi

Enfekte olmamış akciğer ve bronşiyal hücrelere dair ilk çalışmayı tamamlayan BIH - Dijital Sağlık Merkezi, Charité ve University Hospital Leipzig ile iş birliği halinde, hastalığı daha iyi anlamak üzere 19 COVID bulaşmış hastanın üst ve alt solunum yollarından elde edilen numuneleri araştırdı. Ayrıca, araştırmacılar şiddetli belirtilerden muzdarip olanlara ve hatta ölmüş olanlara kıyasla orta düzeyde belirtileri olan hastalarda tek hücre seviyesindeki farklılıkları da keşfettiler. Farklı zamanlarda aynı hastadan alınan çok sayıda numune, araştırmacıların hastalık ilerlemesi sırasında hücresel ve transkripsiyonel değişiklikleri anlamalarına olanak sağladı. Toplamda, 24 bireyden alınan 36 solunum borusu numunesi ve yaklaşık 160.000 tek hücresi çalışıldı ve birincil enfeksiyon bölgesinde bağışıklık yanıtına ve hastalığın şiddetiyle ilişkili olan mekanizmalarına kayda diğer içgörüleri ortaya koydu. Bu çalışmanın bulguları, Nature Biotechnology'de yayımlandı.

Araştırmayı Hızlandırma

40 hastanın solunum borusundan alınan binlerce hücrelik transkripsiyonel profilleri araştırmayı hedeflemek zorlu bir görevdir ve BIH, destek için Intel ve Dell'e dönmüştür. Intel Pandemiyle Mücadele Teknolojisi Girişimi yoluyla finansman sağladı ve BIH'in dizileme iş yükleri için ayarlanan son derece optimize bir HPC mimarisinin tasarlanmasına yardımcı oldu.

Bir başlangıç noktası olarak Genomik Analitikleri için Intel® Select Çözümü kaynaklı donanım yapılandırmasını kullanan Intel'in, Dell'in ve sistem entegratörü System Vertrieb Alexander GmbH'ın (SVA) çözümü çok hızlı biçimde üretime götürmesine yardımcı oldu. BIH ilk başta sekiz HPC düğümünü kullanan bir konsept kanıtı yürüttü. Ardından, BIH HPC kümesinin düğüm sayısını, 40 düğümden 68 düğüme (yüzde 70'lik bir artış) maliyet etkin biçimde artırabildi. BIH'e göre, belirli bir zamanda analiz edilebilen hücrelerin sayısı düğüm sayısı ile doğrusal bir şekilde ölçeklenmektedir. Daha fazla RNA hücresinin dizilenmesiyle, BIH araştırmacıları enfeksiyondan sonra hücresel konaktaki keşiflerini hızlandırabilirler. Ardından, virüsün nasıl durdurulabileceğine veya en azından yavaşlatılabileceğine dair ek içgörüler sağlayabilirler.

Daha fazla RNA hücresinin dizilenmesiyle, BIH araştırmacıları enfeksiyondan sonra hücresel konaktaki keşiflerini hızlandırabilirler. Ardından, virüsün nasıl durdurulabileceğine veya en azından yavaşlatılabileceğine dair ek içgörüler sağlayabilirler.

Sonraki Adımlar

BIH - Dijital Sağlık Merkezi konak yanıtını ve COVID-19'un patofizyolojisini daha iyi anlamak için COVID-19 ile enfekte olan hastalardan alınan numuneleri araştırmaya devam etmektedir. İlave araştırma tek hücreli RNA profilinin yanı sıra genomik analize odaklanacaktır. Birlikte bu veriler nihai olarak SARS-CoV-2 enfeksiyonlarının tedavisine ilişkin ek stratejilere yol açabilir. BT ve sağlık ve yaşam bilimleri sektörleri gerçekten bir etki yaratmak için bir arada çalışırlarken, Intel bu girişimlere yardımcı olmayı taahhüt etmektedir.

Veri merkezli inovasyonları öne çıkaran en yeni müşteri hikayelerini, örnek olay incelemelerini ve kullanıcı görüşlerini keşfedin.

Bildirimler ve Uyarılar

Intel üçüncü taraf verilerini kontrol etmez veya denetlemez. Almayı düşündüğünüz ürünün performansını değerlendirmek için diğer kaynaklara başvurmanız gerekir. Intel® teknolojileri, etkinleştirilmiş donanım, yazılım ya da hizmet etkinleştirmesi gerektirebilir. Hiçbir ürün veya bileşen mutlak güvenlik sağlayamaz. Maliyet ve sonuçlar farklılık gösterebilir.

© Intel Corporation. Intel, Intel logosu ve diğer Intel markaları, Intel Corporation veya bağlı kuruluşlarının ticari markalarıdır. Diğer adlar ve markalar başkalarının mülkiyetinde olabilir.