Процессоры NVIDIA Tesla для ускорения анализа ДНК

Как объявила компания NVIDIA, самый крупный в мире институт геномики BGI сократил время анализа пакетов данных ДНК с почти 4 дней до всего 6 часов с помощью серверов на базе GPU NVIDIA Tesla. Это ускорение стало важным шагом к пониманию того, из каких химических блоков состоит молекула ДНК.

Одна из важнейших целей работы всей индустрии – получение генома за 1000 долл.: только тогда геномика сможет практически использоваться в клинических анализах как часть лечебного процесса пациента. Единственный способ это сделать – технологии, ускоряющие и удешевляющие анализ данных ДНК. Ускорение приложений анализа генома с помощью графических процессоров позволит ученым быстрее обрабатывать данные, а значит, исследователи и эксперты смогут быстрее определять высокоэффективные и доступные персональные лекарства и методы лечения.

Графические процессоры Tesla – это массивно параллельные ускорители на базе архитектуры параллельных вычислений NVIDIA CUDA. Разработчики приложений могут ускорять их работу с помощью CUDA C, CUDA C++, CUDA Fortran или простых компиляторов на базе директив.

Исследователи и сотрудники BGI разработали три приложения анализа данных генома, которые могут ускоряться графическими процессорами NVIDIA Tesla.

Блок выравнивания SOAP3 – сравнивает короткие последовательности из секвенатора с существующими стандартными геномными последовательностями. С помощью GPU-ускорения скорость его работы вырастает на порядок. Это означает, что можно быстро организовать секвентирование и сборку отдельных геномов для сравнения с предыдущими результатами, чтобы определить будущие потенциальные состояния болезни и методы лечения.

GSNP (определение ОНП) – GPU-ускоренная версия распространенного ПО SOAPsnp, которое определяет изменение единичного однонуклеотидного полиморфизма в ДНК генома. Эти изменения можно использовать для изучения того, как разные индивидуумы переносят болезни и реагируют на бактерии, вирусы и препараты.

GAMA (инструмент генотипирования высокого разрешения) – находит распределение или частоту определенных вариантов гена, таких как цвет глаз или предрасположение к раку предстательной железы, в наборе генов.

Институт BGI проделывает огромную работу в секвентировании геномов широкого спектра форм жизни, чтобы создавать более эффективные препараты, улучшать систему здравоохранения и производить генетически улучшенную пищу. В ближайшем времени результаты работы BGI превысят эквивалент в более чем 700 тыс. человеческих геномов в год (для сравнения: на раннем этапе на секвентирование одного генома уходило 13 лет).