Znamy 5 najbardziej obiecujących leków na COVID-19. Superkomputer Summit pomaga w badaniach
By
KopalniaWiedzy.pl, in Medycyna
-
Similar Content
-
By KopalniaWiedzy.pl
Ostatnie działania gigantów IT, takich jak Google, oraz koncernów farmaceutycznych sugerują, że pierwszym naprawdę przydatnym zastosowaniem komputerów kwantowych mogą stać się obliczenia związane z pracami nad nowymi lekami. Komputery kwantowe będą – przynajmniej teoretycznie – dysponowały mocą nieosiągalną dla komputerów klasycznych. Wynika to wprost z zasady ich działania.
Najmniejszą jednostką informacji jest bit. Reprezentowany jest on przez „0” lub „1”. Jeśli wyobrazimy sobie zestaw trzech bitów, z których w każdym możemy zapisać wartość „0” lub „1” to możemy w ten sposób stworzyć 8 różnych kombinacji zer i jedynek (23). Jednak w komputerze klasycznym w danym momencie możemy zapisać tylko jedną z tych kombinacji i tylko na jednej wykonamy obliczenia.
Jednak w komputerze kwantowym mamy nie bity, a bity kwantowe, kubity. A z praw mechaniki kwantowej wiemy, że kubit nie ma jednej ustalonej wartości. Może więc przyjmować jednocześnie obie wartości: „0” i „1”. To tzw. superpozycja. A to oznacza, że w trzech kubitach możemy w danym momencie zapisać wszystkie możliwe kombinacje zer i jedynek i wykonać na nich obliczenia. Z tego zaś wynika, że trzybitowy komputer kwantowy jest – przynajmniej w teorii – ośmiokrotnie szybszy niż trzybitowy komputer klasyczny. Jako, że obecnie w komputerach wykorzystujemy procesory 64-bitowe, łatwo obliczyć, że 64-bitowy komputer kwantowy byłby... 18 trylionów (264) razy szybszy od komputera klasycznego.
Pozostaje tylko pytanie, po co komu tak olbrzymie moce obliczeniowe? Okazuje się, że bardzo przydałyby się one firmom farmaceutycznym. I firmy te najwyraźniej dobrze o tym wiedzą. Świadczą o tym ich ostatnie działania.
W styczniu największa prywatna firma farmaceutyczna Boehringer Ingelheim ogłosiła, że rozpoczęła współpracę z Google'em nad wykorzystaniem komputerów kwantowych w pracach badawczo-rozwojowych. W tym samym miesiącu firma Roche, największy koncern farmaceutyczny na świecie, poinformował, że od pewnego czasu współpracuje już z Cambridge Quantum Computing nad opracowaniem kwantowych algorytmów służących wstępnym badaniom nad lekami.
Obecnie do tego typu badań wykorzystuje się konwencjonalne wysoko wydajne systemy komputerowe (HPC), takie jak superkomputery. Górną granicą możliwości współczesnych HPC są precyzyjne obliczenia dotyczące molekuł o złożoności podobne do złożoności molekuły kofeiny, mówi Chad Edwards, dyrektor w Cambridge Quantum Computing. Molekuła kofeiny składa się z 24 atomów. W farmacji mamy do czynienia ze znacznie większymi molekułami, proteinami składającymi się z tysięcy atomów. Jeśli chcemy zrozumieć, jak funkcjonują systemy działające według zasad mechaniki kwantowej, a tak właśnie działa chemia, to potrzebujemy maszyn, które w pracy wykorzystują mechanikę kwantową, dodaje Edwards.
Cambridge Quantum Computing nie zajmuje się tworzeniem komputerów kwantowych. Pracuje nad kwantowymi algorytmami. Jesteśmy łącznikiem pomiędzy takimi korporacjami jak Roche, które chcą wykorzystywać komputery kwantowe, ale nie wiedzą, jak dopasować je do swoich potrzeb, oraz firmami jak IBM, Honeywell, Microsoft czy Google, które nie do końca wiedzą, jak zaimplementować komputery kwantowe do potrzeb różnych firm. Współpracujemy z 5 z 10 największych firm farmaceutycznych, wyjaśnia Edwards.
Bardzo ważnym obszarem prac Cambridge Quantum Computing jest chemia kwantowa. Specjaliści pomagają rozwiązać takie problemy jak znalezieniem molekuł, które najmocniej będą wiązały się z danymi białkami, określenie struktury krystalicznej różnych molekuł, obliczanie stanów, jakie mogą przyjmować różne molekuły w zależności od energii, jaką mają do dyspozycji, sposobu ewolucji molekuł, ich reakcji na światło czy też metod metabolizowania różnych związków przez organizmy żywe.
Na razie dysponujemy jednak bardzo prymitywnymi komputerami kwantowymi. Są one w stanie przeprowadzać obliczenia dla molekuł składających się z 5–10 atomów, tymczasem minimum, czego potrzebują firmy farmaceutyczne to praca z molekułami, w skład których wchodzi 30–40 atomów. Dlatego też obecnie przeprowadzane są obliczenia dla fragmentów molekuł, a następnie stosuje się specjalne metody obliczeniowe, by stwierdzić, jak te fragmenty będą zachowywały się razem.
Edwards mówi, że w przyszłości komputery kwantowe będą szybsze od konwencjonalnych, jednak tym, co jest najważniejsze, jest dokładność. Maszyny kwantowe będą dokonywały znacznie bardziej dokładnych obliczeń.
O tym, jak wielkie nadzieje pokładane są w komputerach kwantowych może świadczyć fakt, że główne koncerny farmaceutyczne powołały do życia konsorcjum o nazwie QuPharm, którego zadaniem jest przyspieszenie rozwoju informatyki kwantowej na potrzeby produkcji leków. QuPharm współpracuje z Quantum Economic Development Consortium (QED-C), powołanym po to, by pomóc w rozwoju komercyjnych aplikacji z dziedziny informatyki kwantowej na potrzeby nauk ścisłych i inżynierii. Współpracuje też z Pistoia Alliance, którego celem jest przyspieszenie innowacyjności w naukach biologicznych.
Widzimy zainteresowanie długoterminowymi badaniami nad informatyką kwantową. Firmy te przeznaczają znaczące środki rozwój obliczeń kwantowych, zwykle zapewniają finansowanie w dwu-, trzyletniej perspektywie. To znacznie bardziej zaawansowane działania niż dotychczasowe planowanie i studia koncepcyjne. Wtedy sprawdzali, czy informatyka kwantowa może się do czegoś przydać, teraz rozpoczęli długofalowe inwestycje. To jest właśnie to, czego ta technologia potrzebuje, dodaje Edwards.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Globalne ocieplenie mogło w znaczącym stopniu przyczynić się do... wybuchu pandemii COVID-19 dowodzą na łamach Science and the Total Environment naukowcy z University of Cambridge. Dostarczyli oni pierwszego dowodu na istnienie mechanizmu powodującego, że zmiany klimatyczne mogły w sposób bezpośredni przyczynić się do pojawienia się wirusa SARS-CoV-2.
Autorzy badań wykazali, że w ciągu ostatnich 100 lat globalne ocieplenie spowodowało duże zmiany szaty roślinnej w prowincji Junnan oraz w przylegających doń obszarach Mjanmy i Laosu. Zmiany klimatyczne zmieniły miejscowe habitaty z tropikalnego buszu w tropikalne sawanny i lasy liściaste. To zaś stworzyło świetne warunki do bytowania dla nietoperzy, które lubią lasy liściaste.
Naukowcy powiązali liczbę występujących tam koronawirusów z liczbą gatunków nietoperzy. Wykazali, że w ciągu ostatnich 100 lat w prowincji Junnan pojawiło się około 40 nowych gatunków nietoperzy, w których organizmach bytuje około 100 odmian koronawirusów. Przeprowadzone wcześniej badania genetyczne wskazują, że wirusy najbliżej spokrewnione z SARS-CoV-2 występują właśnie wśród nietoperzy w prowincji Junnan.
Zmiany klimatyczne, do jakich doszło na przestrzeni ostatniego wieku, stworzyły w prowincji Junnan lepsze warunki do życia dla większej liczby gatunków nietoperzy, mówi główny autor badań doktor Robert Beyer z Wydziału Zoologii Uniwersytetu w Cambridge. Zrozumienie, w jaki sposób – w związku z ociepleniem klimatu – zmieniło się występowanie gatunków nietoperzy może być istotnym krokiem w kierunku rekonstrukcji pochodzenia COVID-19.
Naukowcy, wykorzystując dane m.in. o temperaturach, opadach i pokrywie chmur zrekonstruowali szatę roślinną ziemi sprzed 100 laty. Następnie sprawdzili, jakiej szaty roślinnej wymagają poszczególne gatunki nietoperzy i na tej podstawie określili ich występowanie na początku XX wieku. Później porównali te dane z danymi współczesnego występowania, co pozwoliło na określenie, jak w międzyczasie zmieniła się bioróżnorodność gatunków w poszczególnych regionach.
W miarę jak zmiany klimatu zmieniają habitat, gatunki opuszczają jedna obszary i przenoszą się do innych, zabierając przy tym wirusy. To zaś nie tylko zmienia mapę występowania wirusów, ale prowadzi do pojawienia się nowych interakcji pomiędzy wirusami a zwierzętami, co zwiększa prawdopodobieństwo przeniesienia lub wyewoluowania bardziej niebezpiecznych wirusów", mówi Beyer.
Szacuje się, że w światowej populacji nietoperzy żyje ponad 3000 odmian koronawirusów. Średnio jeden gatunek nietoperza współistnieje z 3 gatunkami koronawirusów. Zwiększenie liczby gatunków nietoperzy oznacza więc zwiększenie liczby gatunków koronawirusów. Nie szkodzą one nietoperzom, gdyż te mają wyjątkowy układ odpornościowy. Większość koronawirusów nie może przejść z nietoperza na człowieka. Do znanych przypadków zakażeń, jak epidemie MERS, SARS-CoV-1 i SARS-CoV-2 zawsze dochodziło za pośrednictwem jeszcze jakiegoś gatunku.
W prowincji Junnan, w której tak gwałtownie zwiększyła się bioróżnorodność nietoperzy, jest też miejscem występowania łuskowców, które mogły być pośrednikiem, który przekazał ludziom wirusa SARS-CoV-2. Bardzo prawdopodobne, że wirus najpierw przeszedł z nietoperzy na łuskowce, zmienił się w ich organizmach, a gdy łuskowce trafiły na targ w Wuhan, doszło tam do pierwszych zakażeń wśród ludzi.
To już kolejne badania, które zwracają uwagę na rolę zmian klimatu w pojawianiu się i rozprzestrzenianiu chorób zakaźnych. Fakt, że zmiany klimatyczne mogą zwiększać tempo transmisji dziko żyjących patogenów na ludzi powinien być kolejnym z powodów ograniczenia emisji, mówi profesor Camilo Mora z University of Hawai'i. Naukowcy zwracają uwagę, że konieczne jest ograniczenie rozprzestrzeniania pól uprawnych, miast i terenów łowieckich na kolejne dzikie tereny, co pozwoli na ograniczenie kontaktów ludzi z dzikimi zwierzętami.
Autorzy najnowszych badań wykazali też, że w ciągu ubiegłego wieku doszło do zwiększenia liczby gatunków nietoperzy w Afryce Centralnej oraz różnych miejscach Ameryki Południowej i Środkowej.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Uniwersytet w Oxfordzie rozpoczyna badania, których celem jest sprawdzenie, jakie skutki przyniesie szczepienie ludzi dwoma różnymi szczepionkami. Korzystne wyniki takich badań mogą być niezwykle pomocne w sytuacji ciągłego niedoboru szczepionek. Jeśli testy wypadną pomyślnie, programy szczepień będą łatwiejsze do prowadzenia, gdyż zyskamy na elastyczności i osoby, które otrzymały pierwszą dawkę od jednego producenta, będą mogły otrzymać drugą szczepionkę innego producenta.
Jeśli wykażemy, że można stosować szczepionki naprzemiennie, znakomicie zwiększymy elastyczność szczepień i możemy zyskać informacje dotyczące zapewnienia lepszej ochrony przed nowymi wariantami wirusa, mówi profesor Matthew Snape, który będzie odpowiadał za naukową stronę testów.
Do współpracy przy studium COVID-19 Heterologous Prime Boost zostanie zaproszonych ponad 800 ochotników w wieku co najmniej 50 lat. Część ochotników będzie najpierw szczepiona specyfikiem opracowanym przez Oxford-AstraZeneca, a następnie szczepionką Pfizera lub Oxford-AstraZeneca, a część najpierw otrzyma szczepionkę Pfizera, a drugą dawką będzie środek Oxford-AstraZeneca lub Pfizera. Będą obowiązywały też dwa różne schematy szczepienia. Niektórzy otrzymają obie dawki w odstępach 4 tygodni, a inni w odstępach 12 tygodni.
Naukowcy za pomocą badań krwi będą monitorowali reakcję układu odpornościowego na szczepionki. Testy potrwają w sumie 13 miesięcy. Jeśli wypadną pomyślnie, ich wyniki zostaną przeanalizowane przez MHRA, brytyjski urząd odpowiedzialny za rejestrację szczepionek, który ewentualnie podejmie decyzję o wdrożeniu szczepień różnymi specyfikami.
Obecnie nie wiadomo, czy taka metoda szczepień może zadziałać. Jednak pewną nadzieję daje tutaj rosyjska szczepionka Sputnik. Ma ona 91-procentową skuteczność, a obie dawki różnią się nieznacznie od siebie. Jednak różnica jest niewielka, ponadto są obie dawki to ta sama szczepionka oparta na adenowirusie. Tymczasem szczepionka Pfizera to specyfik bazujący a mRNA, a środek autorstwa Oxford-AstraZeneca to tradycyjna szczepionka.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Nasze badania pokazują, że inwestowanie w energetykę opartą na paliwach kopalnych jest nie tylko nieodpowiedzialne z ekologicznego punktu widzenia, ale również bardzo ryzykowne ekonomicznie – mówi Ottomar Edenhofer, współautor najnowszych badań.
Epidemia COVID-19 na całym świecie doprowadziła do zmniejszenie zapotrzebowania na energię elektryczną. Najbardziej ucierpiały na niej elektrownie węglowe. Autorzy analizy, opublikowanej na łamach Nature Climate Change, uważają, że może to znacząco przyspieszyć odchodzenie od technologii spalania węgla, a tym samym może pomóc w zredukowaniu emisji dwutlenku węgla.
Nawet przed pandemią sektor energetyczny przechodził znaczące zmiany. Co prawda paliwa kopalne, głównie węgiel i gaz, są głównym źródłem energii elektrycznej w większości krajów, jednak źródła odnawialne zdecydowanie dominują we wzroście mocy dodawanych do sieci energetycznych. Jeszcze przed dekadą silny wzrost w sektorze generowania energii ze źródeł odnawialnych był widoczny jedynie na kilku rynkach. Jednak w ostatnich latach – dzięki poprawie wydajności oraz redukcji kosztów – źródła odnawialne rozwijane są w coraz większej liczbie krajów.
Analiza wykonana przez naukowców z Uniwersytetu Technicznego w Berlinie i Poczdamskiego Instytutu Badań nad Klimatem wykazała, że wybuch pandemii przyczynił się do przyspieszenia odchodzenia od węgla.
Naukowcy mieli do dyspozycji dane generowane w czasie rzeczywistym w Indiach, USA i Europie. Rejony te odpowiadają za 34% globalnej emisji CO2 z produkcji energii elektrycznej. Analiza wykazała, że pomiędzy początkiem stycznia a końcem września 2020 roku na tych trzech rynkach zapotrzebowanie na energię elektryczną spadło nawet o 20% w porównaniu z rokiem 2019, a jednocześnie emisja CO2 z produkcji energii zmniejszyła się nawet o 50%.
Stało się tak dlatego, że gdy spada zapotrzebowanie na elektryczność, jako pierwsze wyłączane są te źródła energii, w których największą rolę odgrywają koszty zmienne. Elektrownie węglowe ponoszą duże koszty zmienne, gdyż muszą płacić za każdą tonę spalonego węgla. Tymczasem w przypadku elektrowni atomowych, słonecznych czy wiatrowych główną część kosztów stanowi cena ich budowy. Gdy już pracują, ich koszty zmienne w przeliczeniu na kilowatogodzinę są niskie, bliskie zeru.
Zgodnie ze stosowaną na rynku energetyki zasadą „merit order”, najpierw prąd dostarczają te źródła, które produkują go najtaniej. W miarę, jak zapotrzebowanie na energię rośnie, włączane są coraz droższe źródła jej generowania. Zatem w sytuacji, gdy popyt na energię elektryczną spadł, produkcję ograniczyły lub zostały wyłączone najmniej opłacalne źródła energii. A najczęściej są to starsze elektrownie węglowe. Mechanizm merit-order wywołuje niekorzystną dla paliw kopalnych asymetrię w miksie energetycznym, dlatego też emisja CO2 spada bardziej niż zapotrzebowanie na energię, czytamy w artykule.
Autorzy badań szacują, że w związku z tym w roku 2020 emisja CO2 z generowania energii spadnie o 6,8% w porównaniu z rokiem 2019. W większości krajów świata obserwuje się spadek ilości energii generowanej z paliw kopalnych. Wyjątkiem są tutaj Chiny, przez co ich udział w emisji CO2 z sektora energetycznego wzrośnie z 37% w roku 2019 do 39% w roku 2020.
Naukowcy zauważają, że zgodnie z przewidywaniami MFW światowe PKB w roku 2021 będzie co prawda wyższe niż w roku 2020, ale nie wyższy niż w roku 2019. To zaś oznacza, że niższe zapotrzebowanie na energię elektryczną zostanie utrzymane, a więc przez kolejny rok energetyka węglowa będzie przeżywała problemy.
Zdaniem autorów analizy, jeśli w roku 2022 i latach następnych tempo dodawania alternatywnych źródeł energii utrzyma się na takim poziomie jaki obserwujemy w ostatnich latach, a zapotrzebowanie na energię elektryczną w latach 2022–2024 powróci do normy, to może zostać przekroczony punkt krytyczny. Jego przekroczenie będzie oznaczało strukturalne zmiany w sektorze energetycznym, które spowodują ciągły wieloletni spadek wytwarzania energii z paliw kopalnych. Spadek ten mógłby zostać powstrzymany tylko wówczas, gdyby doszło do gwałtownego wzrostu zapotrzebowania na energię elektryczną lub gdyby znacząco spowolniono budowę odnawialnych źródeł energii.
Powrót zaś do sytuacji z roku 2018, kiedy to emisja CO2 z produkcji energii była rekordowo wysoka byłby możliwy tylko w przypadku bardzo wysokiego wzrostu zapotrzebowania na energię elektryczną lub bardzo małej liczby nowych instalacji odnawialnych źródeł energii.
« powrót do artykułu
-
-
Recently Browsing 0 members
No registered users viewing this page.