Университет Питтсбургской медицинской школы, Университет Карнеги-Меллона и Питтсбургский суперкомпьютерный центр (PSC) получили пятилетний грант в размере 9,3 млн. Долл. США от Национального института здоровья (NIH) для создания Исследовательского центра биомедицинских технологий (BTRC), который будут разрабатывать вычислительные инструменты для моделирования биологических систем с уровня ткани вплоть до молекулярного уровня.
Заполнив недостающие фрагменты между усилиями моделирования в разрозненных масштабах структурной биологии, моделирования клеток и крупномасштабного анализа изображений, эта новая инициатива сотрудничества направлена на выявление молекулярных и клеточных механизмов, которые контролируют события нейропередачи и передачи сигналов, что, в свою очередь, может привести к разработка новых методов лечения расстройств нервной системы.
«С помощью этих инструментов наша цель – лучше понять и оценить влияние дефектных белков и взаимодействий на клеточном уровне и их влияние на поведение центральной нервной системы», – сказал Ивет Бахар, профессор и Джон К. Врис. Заведующий кафедрой вычислительной и системной биологии в Школе медицины Питта. «Мы надеемся преодолеть разрывы между информацией о молекулярном, клеточном и тканевом уровне для создания интегрированных моделей сигнализации и регулирования клеток».
Бахар является главным исследователем награды под названием «Высокопроизводительные вычисления для многомасштабного моделирования биологических систем» из Национального института общих медицинских наук NIH. Роберт Ф. Мерфи, директор Центра вычислительной биологии Лейна в школе компьютерной науки Карнеги Меллона, возглавит участие КМУ. Долгосрочный Национальный ресурс для биомедицинской суперкомпьютации (NRBSC) Питтсбургского суперкомпьютерного центра, возглавляемый Маркусом Дитрихом, был основным и является третьим основным партнером в новом BTRC. Сотрудничество также включает Институт биологических исследований Salk в Ла-Холле, Калифорния.
«Мы представили этот новый центр в качестве центра Питтсбурга, присоединившись к двум университетам, Университету Питтсбурга и Карнеги-Меллона, с сильными сторонами PSC в обучении и биомедицинской суперкомпьютации», – сказал Мерфи, луч и Стефани Лейн, профессор вычислительной биологии, и профессор биологических наук, биомедицинской инженерии и машинного обучения. «Теперь у нас есть возможность объединить эту работу с работой в Lane Center по моделированию на основе изображений сотовой организации и машинного обучения для структурной биологии, чтобы выйти за рамки того, что мы делали раньше».
Dittrich сказал, что сотрудничество открывает много возможностей для его Национального ресурса для биомедицинской суперкомпьютации (NRBSC). «Являясь основными членами нового BTRC, мы продолжаем нашу работу в области клеточного моделирования, структурной биологии и крупномасштабного анализа объемного изображения и приветствуем синергизм работы с выдающимися программами вычислительной биологии в Университете Питтсбурга и Карнеги Меллона», – сказал он ,
В рамках гранта NIH дополнительная награда в размере 1,1 млн. Долл. США предусматривает двухгодичную дополнительную поддержку суперкомпьютера Антона, которую NRBSC предоставил ученым-биомедицинам США с 2010 года. Специальная вычислительная система от D.E. Shaw Research добилась исключительных результатов в моделировании белков и других биомолекул.
Команда Бахара будет адаптировать вычислительные модели для пяти биомедицинских исследовательских проектов, включая сигнализацию нейротрансмиттеров, регуляцию иммунных клеток и реконструкцию нейронных каналов, которые ведутся в Питт, Калтех, Алленском мозговом институте (Сиэтл) и Юго-западном медицинском центре Юта.
«До сих пор экспериментальные ученые собирали данные, которые не проверяются вычислительными методами, в то время как ученые-вычислители строят модели и делают прогнозы, которые невозможно проверить экспериментально», – отметил Бахар. «Мы также стремимся преодолеть этот коммуникационный разрыв, чтобы мы могли решать вычислительные проблемы, создавая новые гипотезы, которые можно проверить в лаборатории».