登革热病毒造成每年数亿人罹患又称为「断骨热」的登革热,不仅让患者痛苦不堪,每年因其而死亡的人数还达到两万人之谱。

不过科罗拉多州立大学的一支研究小组使用 NVIDIA Tesla GPU,距离遏止目前尚属不治之症的登革热病毒在人体内进行复制的目标,又更近了一步。

科学家们在这三十年来在登革热病毒里发现非结构蛋白3(NS3)这种酶出现复制的情况,而使得登革热病毒存活下来。但直到现在还没有人能找到「结合位点」,让药物可以影响酶和抑制基因组复制,以避免病毒出现复制的举动。

操控时间

过去在超级计算机上进行的 NS3 模拟结果,对科学家并没有多大帮助。为了找到酶的结合位点,研究人员需要放大到分子等级,从外观上模拟 NS3 的运作方式。但是最恰好的时间只有几十到几百奈秒,这个时间太短了,短到无法准确捕捉复制的过程。

这些问题代表目前用于抑制 NS3 的药物,实际药效还不够明确,再加上会跟其它细胞蛋白质产生相互作用,可能也有着显著的副作用。

NVIDIA GPU 帮助改变研究人员能看到的内容。

研究团队在他们的研究里指出圣地亚哥超级计算机中心搭载 Tesla GPU 的 Comet 与 Bridges 超级计算机,使得他们能更有效率地模拟酶的运动。尤其是先进的软件和快速的计算速度,使得模拟时间减慢到微秒,较过去的模拟时间延长了100倍,仅使用 CPU 的超级计算机做不到如此出色的表现。

结果研究人员在 NS3 里发现了一组氨基酸残基,这些氨基酸残基就象是马口铁罐电话一般,在辅酶与 RNA 间传递讯息,这是前所未见的情况。

研究团队表示会继续使用他们的模型来研究 NS3 酶的反应,它也在兹卡病毒和西尼罗病毒里发挥作用。随着精确度及图形能力的精进,更深入的研究总有一天可能会阻止这些疾病进行传播。

「NVIDIA GPU 等技术的发展,加上相应的软件 Amber 有效利用了这项硬件,让我们更有能力进行这些模拟。在理想的情况下,我们会继续推动软硬件的开发,最终在毫秒级的时间尺度进行调查,这跟生物学更具相关性。」科罗拉多州立大学助理教授,也是参与这项研究的研究员 Martin McCullagh 说。