NVIDIA GPUアクセラレータ、HIV研究のブレークスルーを実現

 

 

イリノイ大学のチーム、世界最大規模の原子レベルコンピュータ・シミュレーションを行い、ウイルスとの戦いに新たなアプローチを提示

2013年5月29日 － カリフォルニア州サンタクララ －NVIDIA（本社：米国カリフォルニア州サンタクララ、社長兼CEO： ジェンスン・フアン(Jen-Hsun Huang)、Nasdaq：NVDA）は本日、エイズウイルス、HIVとの戦いにおいて、イリノイ大学アーバナ・シャンペーン校（UIUC）がNVIDIA® Tesla® GPUアクセラレータを用いて大きな一歩を記したと発表しました。

UIUCは、ピッツバーグ大学医学部との共同研究により、HIVウイルスの遺伝情報を守り、毒性発揮に中心的な役割を演じるタンパク質、「キャプシド」の化学構造を解明することに世界で初めて成功したのです。エイズウイルスは今までに2500万人が死亡し、3400万人が感染していると言われていますが、この構造が判明したことで、今後、エイズウイルスに対する効果の高い抗レトロウイルス薬が新しく開発できるのではないかと期待されています。この研究成果は、学際的な学術誌として世界的に有名なNature誌の最新号において特集記事として取りあげられています。¹

UIUCの研究者は、世界に先駆け、Blue Watersスーパーコンピュータを用いてHIV全原子についてシミュレーションを行い、キャプシドの構造を詳細に調べました。Blue Watersは、史上最高のパフォーマンスと効率を誇るアクセラレータ、NVIDIA Tesla K20X GPUを3,000個も搭載したCray XK7スーパーコンピュータで、その計算能力があればこそ、6400万個もの原子からなる史上最大規模のシミュレーションが実行できたのです。

イリノイ大学物理学科のクラウス・シュルテン（Klaus Schulten）教授は、次のように述べています。「Blue Watersスーパーコンピューティング・システムがGPUで高速化されていなければ、これほどの規模のシミュレーションを実行することはできなかったと思います。我々は5年あまり前からGPUアクセラレータを使用していますが、GPUの活用で研究の進捗ペースが一変しました。」

NVIDIA Tesla GPUアクセラレータは科学計算や技術計算のアプリケーションを幅広く高速化できる設計となっており、代替エネルギー、宇宙物理学、新薬開発、気候研究など、さまざまな分野で劇的なブレークスルーを可能にしています。CPUベースのシステムと比べて、パフォーマンスもエネルギー効率も格段に高いのがNVIDIA GPUアクセラレータの特長です。

NVIDIA Teslaアクセラレーテッド・コンピューティング・ビジネスユニットのジェネラルマネジャー、スミット・グプタ（Sumit Gupta）は、次のように述べています。「GPUの登場で、科学的発見の限界が大きく前進し、今までより大きな課題を解決したり、大規模で複雑なシステムについて研究したりできるようになりました。今回のBlue Watersも、オークリッジ国立研究所にある世界一のオープンサイエンス・スーパーコンピュータ、TitanもGPU搭載のシステムですが、GPU搭載システムはこのほかにもたくさんあり、現実世界における科学的発見を次々と生みだしています。」

効果的医薬品の鍵となり得るキャプシド
Blue WatersシステムにはGPUの追加搭載が予定されており、今後は、シミュレーション時間を延長し、HIVキャプシドの構造と挙動についてさらなる知見が得られるものと期待されています。

アカゲザルにおいて、キャプシドの機能発現を阻害するタンパク質でHIVへの免疫性が得られたなどのことがあり、抗レトロウイルス薬の開発においては、最近、キャプシドの研究が精力的に進められています。

キャプシドとはウイルスの遺伝物質を内包するタンパク質セルです。キャプシドは、この遺伝物質を守るとともに、この遺伝物質を人体細胞へ「こっそり運びこむ」のです。人体細胞内に侵入すると、キャプシド内部から遺伝物質が放出され、感染となります。

既存のHIV治療薬には、キャプシドをターゲットとしたものがありません。しかし、HIVキャプシドの構造がしっかり解明されれば、効果的な抗HIV薬の新規開発につながるかもしれない知見が豊富に得られることになります。

NVIDIA Tesla GPUについて
NVIDIA Tesla GPUはNVIDIA CUDA®並列コンピューティングのプラットフォームとプログラミングモデルを採用した超並列アクセラレータです。Tesla GPUはハイパフォーマンスコンピューティング、計算科学、スーパーコンピューティングに対応できるように基礎から設計したプロセッサーで、科学的アプリケーションや商用アプリケーションにおいてCPUのみのアプローチよりも劇的に高いパフォーマンスを提供することができます。

CUDAについての詳細を知りたい場合、あるいは、その最新バージョンをダウンロードしたい場合は、CUDAウェブサイトをご覧ください。ツイッターは@NVIDIATeslaです。

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¹ 引用: //www.who.int/mediacentre/factsheets/fs360/en/index.html