Il World Community Grid accelera la riecrca oncologica
Il progetto Help Conquer Cancer del World Community Grid automatizza l’analisi della struttura delle proteine correlate al cancro
ARMONK, NY,
(informazione.it - comunicati stampa - information technology)
Gli scienziati hanno ideato un modo per automatizzare e accelerare un processo manuale e complesso che consente ai ricercatori di scoprire più agevolmente la struttura delle proteine correlate al cancro e, infine, di formulare possibili cure per questa malattia. Questo nuovo approccio può anche facilitare l’esplorazione di altre patologie e la ricerca in campo alimentare.
Grazie al World Community Grid, il progetto Help Conquer Cancer ha creato un sistema in grado di riconoscere con accuratezza quando i campioni di proteine subiscono un processo di solidificazione, denominato cristallizzazione, che le rende pronte per ulteriori esami mediante una speciale tecnica a raggi X. Il processo serve a identificare, e infine ad esplorare, l’eventuale ruolo della struttura, della forma e dell’interazione di alcune proteine nella genesi del cancro.
Utilizzando il Grid, gli scienziati hanno fatto in modo che tale sistema sia in grado di riconoscere con successo l’80% delle immagini contenenti cristalli e il 98% delle gocce limpide di soluzione proteica esistente prima della cristallizzazione. Ciò consente di esaminare un numero di immagini per proteina sei volte maggiore rispetto all’esame umano, e in un tempo drasticamente ridotto.
L’ automatizzazione del processo di identificazione dei cristalli potrebbe accelerare la ricerca in numerosi progetti nell'ambito delle scienze biologiche e della genetica, poiché la cristallizzazione è determinante per studiare diversi processi biologici. Potrebbe inoltre convalidare gli sforzi di altri progetti finalizzati ad ottenere le strutture delle proteine, come ad esempio il progetto Nutritious Rice for the World, che utilizza il Grid per contribuire a creare ceppi di riso più resistenti e più sani.
La cristallizzazione consente a fasci di raggi X di bombardare il campione e diffrangere la luce in molte direzioni, producendo un profilo tridimensionale e rendendo i campioni più facili da studiare. Tuttavia il processo di cristallizzazione è laborioso: un singolo campione di proteina può richiedere migliaia di tentativi per stimolare la cristallizzazione introducendo composti chimici tramite un robot. Inoltre, fino ad ora, era comunque necessaria, successivamente, una meticolosa osservazione umana per verificare l’effettiva formazione dei cristalli.
Le proteine non sono le uniche sostanze in grado di formare cristalli per facilitare lo studio e lo sviluppo: gli scienziati, infatti, impiegano la cristallografia a raggi X anche sui metalli, sui minerali e sui semiconduttori.
Il Grid alimenta molti progetti
Il progetto Help Conquer Cancer (http://www.worldcommunitygrid.org/research/hcc1/overview.do) è stato avviato il 1° novembre 2007 grazie alla collaborazione tra l’Ontario Cancer Institute al Princess Margaret Hospital presso la University Health Network a Toronto, Canada, e l’Hauptman-Woodward Medical Research Institute di Buffalo, New York.
Da allora i volontari del Grid hanno apportato al progetto oncologico 50.981 anni di CPU, per una media di 54 anni di calcolo al giorno. Attualmente il sistema sta contribuendo a identificare e mappare l'archivio dell’Hauptman-Woodward contenente 100 milioni di immagini di 12.500 proteine uniche, che potrebbero essere collegate al cancro, acquisite nel corso di oltre 19,2 milioni di esperimenti compiuti in tale sede.
E’ il database più completo sulla chimica con un considerevole numero di proteine, una risorsa che aiuterà i ricercatori di tutto il mondo a comprendere le modalità di diffusione di molti tipi di cancro, come il cancro al seno, il cancro alla prostata o la leucemia infantile.
L’esame al computer fornisce vantaggi sia qualitativi che quantitativi: sarebbe impossibile per gli esseri umani riesaminare tutte le 9.216 immagini per una data proteina, e anche se una persona cercasse di valutare un’immagine al secondo, ci vorrebbero 1.333 giorni per esaminare tutte le 12.500 proteine oggetto di studio. Inoltre le valutazioni umane possono variare ampiamente e rivelare incoerenze, anche se eseguite dalla stessa persona.
Il cancro ha causato circa il 13% di tutti i decessi nel 2007, secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità. L’organizzazione afferma che vi sono stati 12,7 milioni di nuovi casi di cancro e 7,6 milioni di morti per cancro nel 2008. Tra 20 anni, il numero di nuovi casi diagnosticati annualmente salirà a 21 milioni, con 13 milioni di decessi.
World Community Grid
Help Conquer Cancer è un progetto del World Community Grid, sostenuto dalla IBM. Il World Community Grid è la più grande rete umanitaria pubblica del mondo, equivalente in termini di potenza a uno dei più potenti supercomputer a livello mondiale. IL WCG aggrega il tempo di calcolo inutilizzato di 1,5 milioni di personal computer, donato da centinaia di migliaia di volontari in oltre 80 paesi. Più di 22.000 nuovi dispositivi si sono aggiunti alla rete solo nell’aprile 2010.
Il World Community Grid fornisce l’equivalente di circa 180 teraFLOPS di velocità, ovvero 180 trilioni in virgola mobile di operazioni al secondo. Fornisce a ricercatori di tutto il mondo l’equivalente di milioni di dollari di potenza computazionale gratuita per sostenere la ricerca medica, nutrizionale, energetica e ambientale.
Altri progetti gestiti sul World Community Grid hanno raggiunto importanti risultati, tra questi:
- Il progetto Discovering Dengue Drugs Together ha identificato alcuni potenziali composti antivirali per combattere la dengue e le manifestazioni cliniche correlate.
- Help Fight Childhood Cancer identifica i farmaci che possono disattivare tre proteine associate al neuroblastoma, per rendere più curabile uno dei tumori solidi più frequenti nei bambini.
- I ricercatori dello Scripps Research Institute che lavorano al progetto FightAIDS@Home hanno scoperto recentemente due composti che porteranno a nuovi trattamenti per i ceppi di HIV farmacoresistenti.
- Il progetto Nutritious Rice for the World ha completato 12 milioni di operazioni nell’arco di 11.000 anni di tempo di calcolo, con l’obiettivo di produrre ceppi di riso più resistenti e sani.
Per donare tempo di calcolo è necessario registrarsi su www.worldcommunitygrid.org, e installare un piccolo programma software gratuito e sicuro sui propri personal computer che lavorano con Linux, Microsoft Windows o Mac OS. Il computer richiede i dati dal server del World Community Grid ed esegue i calcoli quando è inattivo o durante un’attività poco impegnativa.
IBM ha donato l’hardware, il software, i servizi e la competenza tecnica per creare l’infrastruttura per il World Community Grid e fornisce gratuitamente hosting, manutenzione e supporto.
Un articolo su questo argomento, a cura dei ricercatori principali del progetto Help Conquer Cancer, è stato pubblicato di recente sul Journal of Structural and Functional Genomics (http://www.springerlink.com/content/750430466h336142/fulltext.pdf).
Ufficio Stampa
Morgana Stell
[email protected]; 02 59620963 – 335 7693528
Pleon per IBM
Michela Mantegazza (06 30260341 – 335 6470291)
Grazie al World Community Grid, il progetto Help Conquer Cancer ha creato un sistema in grado di riconoscere con accuratezza quando i campioni di proteine subiscono un processo di solidificazione, denominato cristallizzazione, che le rende pronte per ulteriori esami mediante una speciale tecnica a raggi X. Il processo serve a identificare, e infine ad esplorare, l’eventuale ruolo della struttura, della forma e dell’interazione di alcune proteine nella genesi del cancro.
Utilizzando il Grid, gli scienziati hanno fatto in modo che tale sistema sia in grado di riconoscere con successo l’80% delle immagini contenenti cristalli e il 98% delle gocce limpide di soluzione proteica esistente prima della cristallizzazione. Ciò consente di esaminare un numero di immagini per proteina sei volte maggiore rispetto all’esame umano, e in un tempo drasticamente ridotto.
L’ automatizzazione del processo di identificazione dei cristalli potrebbe accelerare la ricerca in numerosi progetti nell'ambito delle scienze biologiche e della genetica, poiché la cristallizzazione è determinante per studiare diversi processi biologici. Potrebbe inoltre convalidare gli sforzi di altri progetti finalizzati ad ottenere le strutture delle proteine, come ad esempio il progetto Nutritious Rice for the World, che utilizza il Grid per contribuire a creare ceppi di riso più resistenti e più sani.
La cristallizzazione consente a fasci di raggi X di bombardare il campione e diffrangere la luce in molte direzioni, producendo un profilo tridimensionale e rendendo i campioni più facili da studiare. Tuttavia il processo di cristallizzazione è laborioso: un singolo campione di proteina può richiedere migliaia di tentativi per stimolare la cristallizzazione introducendo composti chimici tramite un robot. Inoltre, fino ad ora, era comunque necessaria, successivamente, una meticolosa osservazione umana per verificare l’effettiva formazione dei cristalli.
La cristallografia a raggi X ha rivestito un ruolo chiave in molte scoperte scientifiche; è stata utilizzata, ad esempio, a metà del ventesimo secolo per determinare la forma del DNA.
Le proteine non sono le uniche sostanze in grado di formare cristalli per facilitare lo studio e lo sviluppo: gli scienziati, infatti, impiegano la cristallografia a raggi X anche sui metalli, sui minerali e sui semiconduttori.
Il Grid alimenta molti progetti
Il progetto Help Conquer Cancer (http://www.worldcommunitygrid.org/research/hcc1/overview.do) è stato avviato il 1° novembre 2007 grazie alla collaborazione tra l’Ontario Cancer Institute al Princess Margaret Hospital presso la University Health Network a Toronto, Canada, e l’Hauptman-Woodward Medical Research Institute di Buffalo, New York.
Da allora i volontari del Grid hanno apportato al progetto oncologico 50.981 anni di CPU, per una media di 54 anni di calcolo al giorno. Attualmente il sistema sta contribuendo a identificare e mappare l'archivio dell’Hauptman-Woodward contenente 100 milioni di immagini di 12.500 proteine uniche, che potrebbero essere collegate al cancro, acquisite nel corso di oltre 19,2 milioni di esperimenti compiuti in tale sede.
E’ il database più completo sulla chimica con un considerevole numero di proteine, una risorsa che aiuterà i ricercatori di tutto il mondo a comprendere le modalità di diffusione di molti tipi di cancro, come il cancro al seno, il cancro alla prostata o la leucemia infantile.
L’esame al computer fornisce vantaggi sia qualitativi che quantitativi: sarebbe impossibile per gli esseri umani riesaminare tutte le 9.216 immagini per una data proteina, e anche se una persona cercasse di valutare un’immagine al secondo, ci vorrebbero 1.333 giorni per esaminare tutte le 12.500 proteine oggetto di studio. Inoltre le valutazioni umane possono variare ampiamente e rivelare incoerenze, anche se eseguite dalla stessa persona.
Il cancro ha causato circa il 13% di tutti i decessi nel 2007, secondo l’Organizzazione Mondiale della Sanità. L’organizzazione afferma che vi sono stati 12,7 milioni di nuovi casi di cancro e 7,6 milioni di morti per cancro nel 2008. Tra 20 anni, il numero di nuovi casi diagnosticati annualmente salirà a 21 milioni, con 13 milioni di decessi.
World Community Grid
Help Conquer Cancer è un progetto del World Community Grid, sostenuto dalla IBM. Il World Community Grid è la più grande rete umanitaria pubblica del mondo, equivalente in termini di potenza a uno dei più potenti supercomputer a livello mondiale. IL WCG aggrega il tempo di calcolo inutilizzato di 1,5 milioni di personal computer, donato da centinaia di migliaia di volontari in oltre 80 paesi. Più di 22.000 nuovi dispositivi si sono aggiunti alla rete solo nell’aprile 2010.
Il World Community Grid fornisce l’equivalente di circa 180 teraFLOPS di velocità, ovvero 180 trilioni in virgola mobile di operazioni al secondo. Fornisce a ricercatori di tutto il mondo l’equivalente di milioni di dollari di potenza computazionale gratuita per sostenere la ricerca medica, nutrizionale, energetica e ambientale.
Altri progetti gestiti sul World Community Grid hanno raggiunto importanti risultati, tra questi:
- Il progetto Discovering Dengue Drugs Together ha identificato alcuni potenziali composti antivirali per combattere la dengue e le manifestazioni cliniche correlate.
- Help Fight Childhood Cancer identifica i farmaci che possono disattivare tre proteine associate al neuroblastoma, per rendere più curabile uno dei tumori solidi più frequenti nei bambini.
- I ricercatori dello Scripps Research Institute che lavorano al progetto FightAIDS@Home hanno scoperto recentemente due composti che porteranno a nuovi trattamenti per i ceppi di HIV farmacoresistenti.
- Il progetto Nutritious Rice for the World ha completato 12 milioni di operazioni nell’arco di 11.000 anni di tempo di calcolo, con l’obiettivo di produrre ceppi di riso più resistenti e sani.
Per donare tempo di calcolo è necessario registrarsi su www.worldcommunitygrid.org, e installare un piccolo programma software gratuito e sicuro sui propri personal computer che lavorano con Linux, Microsoft Windows o Mac OS. Il computer richiede i dati dal server del World Community Grid ed esegue i calcoli quando è inattivo o durante un’attività poco impegnativa.
IBM ha donato l’hardware, il software, i servizi e la competenza tecnica per creare l’infrastruttura per il World Community Grid e fornisce gratuitamente hosting, manutenzione e supporto.
Un articolo su questo argomento, a cura dei ricercatori principali del progetto Help Conquer Cancer, è stato pubblicato di recente sul Journal of Structural and Functional Genomics (http://www.springerlink.com/content/750430466h336142/fulltext.pdf).
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Morgana Stell
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Rachida Azdod
Pleon srl (Leggi tutti i comunicati)
Via Lorenzini, 4
20139 Milano Italia
[email protected]
02006629
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