Znamy 5 najbardziej obiecujących leków na COVID-19. Superkomputer Summit pomaga w badaniach
By
KopalniaWiedzy.pl, in Medycyna
-
Similar Content
-
By KopalniaWiedzy.pl
Najdłuższa i najbardziej szczegółowa w historii symulacja połączenia się dwóch gwiazd neutronowych pokazuje, jak powstają czarne dziury i rodzą się dżety. Autorami symulacji są członkowie międzynarodowego zespołu badawczego, na czele którego stali naukowcy z Instytutu Fizyki Grawitacyjnej im. Maxa Plancka. Jej stworzenie wymagało 130 milionów godzin pracy procesorów, a symulacja – tak szczegółowo, jak to możliwe – obrazuje to, co dzieje się w ciągu... 1,5 sekundy.
Łączące się gwiazdy neutronowe są dla astronomów niezwykle interesującym celem badań. W procesie tym dochodzi do emisji fal grawitacyjnych, neutrin i fal elektromagnetycznych.
Podczas jej przygotowywania twórcy symulacji wzięli pod uwagę zjawiska opisane w ogólnej teorii względności, oddziaływanie strumieni neutrin czy magnetohydrodynamikę. Wszystkie je możemy rejestrować i badać, pogłębiając naszą wiedzę o kosmosie.
A dzięki symulacjom komputerowym możemy lepiej zrozumieć pochodzenie i powstawanie tych sygnałów.
Uczeni wykorzystali do symulacji japoński superkomputer Fugaku, który w latach 2020–2022 był najpotężniejszym superkomputerem na świecie. W każdym momencie tworzenia symulacji jednocześnie pracowało od 20 do 80 tysięcy procesorów. Dzięki tak potężnej mocy obliczeniowej możliwe było uwzględnienie zjawisk opisanych przez ogólną teorię względności, emisji neutrin czy zjawisk magnetohydrodynamicznych.
Symulacja opisuje dwie gwiazdy neutronowe, o masie 1,25 i 1,65 razy większej od masy Słońca, które okrążają się 5-krotnie. Wówczas pojawiają się pierwsze sygnały, które potrafimy badań na Ziemi, czyli fale grawitacyjne. Następnie dochodzi do połączenia gwiazd, w wyniku czego powstaje czarna dziura otoczona dyskiem materiału. W dysku, w wyniku efektu dynama magnetohydrodynamicznego i obrotu czarnej dziury, dochodzi do szybkiego wzmocnienia pola magnetycznego. To powoduje odpływ energii wzdłuż osi obrotu czarnej dziury.
Sądzimy, że to ten odpływ energii napędzany przez pole magnetyczne, zasila rozbłyski gamma. To by się zgadzało z tym, co wiemy z dotychczasowych obserwacji i wzbogaca naszą wiedzę o zjawiskach zachodzących podczas łączenia się gwiazd neutronowych, stwierdził Masaru Shibata, dyrektor wydziału Obliczeniowej Astrofizyki Relatywistycznej. Dalsza część symulacji pokazała spodziewaną emisję neutrin, dostarczyła informacji na temat ilości materii wyrzucanej w przestrzeń międzygwiezdną oraz wskazała na możliwość pojawienia się kilonowej, w wyniku której wytwarzane są wielkie ilości metali ciężkich.
To, czego się właśnie dowiedzieliśmy o tworzeniu się dżetów i dynamice pola magnetycznego jest kluczowe do zinterpretowania i zrozumienia łączenia się gwiazd neutronowych oraz towarzyszących temu zjawisk, dodaje Shibata.
Źródło: Jet from Binary Neutron Star Merger with Prompt Black Hole Formation
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Prezydent Trump nie ustaje w wysiłkach na rzecz ograniczenia finansowania nauki. Wcześniej informowaliśmy o propozycji obcięcia budżetu NASA na naukę. Tym razem na celowniku jego administracji znalazł się superkomputer Horizon. Mimo, że prezydent twierdzi, że utrzymanie dominacji USA na rynku najbardziej wydajnych maszyn obliczeniowych jest jego priorytetem, działania Białego Domu mogą opóźnić lub całkowicie zniweczyć plany budowy maszyny Horizon, która ma stanąć na University of Texas w Austin.
Stany Zjednoczone dominują na rynku superkomputerów. To w tym kraju tradycyjnie już znajduje się największa liczba spośród 500 najbardziej wydajnych maszyn świata. Jednak dominacja ta jest coraz mniejsza. Obecnie na liście TOP500 superkomputerów znajdują się 173 maszyny z USA – w tym 5 z 10 najpotężniejszych – a przed 10 laty w USA stały 232 takie maszyny.
Horizon ma być najpotężniejszym superkomputerem na amerykańskiej uczelni wyższej. Obecnie miano takiej maszyny należy do superkomputera Frontera, również znajdującego się na University of Texas. Maksymalna moc obliczeniowa Frontery to 23,52 Pflops (Pflops to 1015 operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę), teoretyczna szczytowa wydajność tej maszyny to 38,75 Pflops. Frontera znajduje się obecnie na 52. miejscu na liście TOP500. W chwili powstania był 5. najbardziej wydajnym superkomputerem na świecie. Dla porównania, najpotężniejszy polski superkomputer Helios GPU, z maksymalną mocą obliczeniową 19,14 Pflops zajmuje obecnie 69. pozycję.
Horizon, którego koszt ma wynieść 520 milionów dolarów, będzie 10-krotnie bardziej wydajny od Frontery. Znalazłby się na 10. miejscu obecnej listy. Obecnie jednak nie wiadomo czy i kiedy powstanie. Wszystko przez działania Białego Domu, który chce uniemożliwić Narodowej Fundacji Nauki (NFC) wydatkowanie 234 milionów dolarów, jakie Kongres przyznał jej w ubiegłym miesiącu na program Major Research Equipment and Facilities Construction (MREFC). Zdecydowana większość tej kwoty – 154 miliony USD – miało zostać przeznaczone na budowę Horizona, a resztę NFC ma zamiar wydać na wieloletni program unowocześniania stacji antarktycznej McMurdo i niewielką infrastrukturę naukową w kraju.
Pieniądze przyznane na MFERC to część znacznie większej kwoty 1,9 biliona USD zatwierdzonej w marcu jako awaryjne wydatki w celu uniknięcia przerw w pracy w wyniku możliwego zamknięcia rządu federalnego.
Prezydent Trump sprzeciwił się takim działaniom i zapowiedział, że wstrzyma wydatkowanie 2,9 miliarda USD, w tym właśnie 234 milionów dolarów dla Narodowej Fundacji Nauki. Stwierdził bowiem, że nie są to wydatki awaryjne. Prawdopodobnie takie działanie byłoby nielegalne, gdyż zgodnie z prawem prezydent może albo wstrzymać całość wydatków (1,9 biliona), albo żadnego.
Jeśli jednak Trump dopnie swego, budowa Horizona może co najmniej poważnie się opóźnić. Texas Advanced Computing Center (TACC) ma fundusze wystarczające na prace nad superkomputerem przez 3–4 miesiące. W zbudowanie i oprogramowanie komputera zaangażowanych jest 80 specjalistów z TACC oraz prywatne firmy.
Naukowcy z niecierpliwością czekają na nowy superkomputer. Pozwoli on na symulowanie zarówno ewolucji galaktyk, jak i rozprzestrzeniania się wirusów w aerozolach. Mikrobiolodzy mówią, że zastosowanie Horizona w połączeniu z algorytmami sztucznej inteligencji sprawi, że obliczenia związane z wirusami będą 100-krotnie bardziej wydajne, niż obliczenia prowadzone na Fronterze.
Uruchomienie Horizona planowane jest na połowę przyszłego roku. Frontera używa technologii z 2019 roku. Starzeje się i nie możemy go już dłużej używać, stwierdzają naukowcy. Już samo opóźnienie prac nad Horizonem to poważny problem. Może to bowiem oznaczać unieważnienie umowy pomiędzy TACC a Nvidią na dostarczenie tysięcy zaawansowanych procesorów graficznych. W związku z rozwojem sztucznej inteligencji zapotrzebowanie na takie układy jest ogromne, więc nie wiadomo, kiedy znowu Nvidia mogłaby dostarczyć tylu układów, ile potrzebuje Horizon.
Zatrzymanie prac nad superkomputerem oznaczałoby też zmarnowanie 100 milionów USD, które dotychczas wydano na maszynę.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Przed 12 laty w Walii rozpoczęto nietypowy program szczepień starszych osób na półpaśca. Przeprowadzona właśnie analiza skutków szczepień dała niezwykle interesujące wyniki. Okazało się, że u osób zaszczepionych ryzyko demencji zmniejszyło się aż o 20%. Wydaje się zatem, że szczepionka jest najlepszą ze wszystkich znanych metod zapobiegania demencji. Wyniki badań są też silnym wsparciem hipotezy mówiącej, że wirusy atakujące układ nerwowy mogą zwiększać prawdopodobieństwo demencji.
Półpasiec powoduje bolesne zmiany skórne. Chorobę wywołuje HHV-3 (wirus ospy wietrznej i półpaśca). U dzieci wywołuje on ospę wietrzną, po przebyciu choroby patogen pozostaje w organizmie w stanie uśpienia, a u osób starszych lub z osłabioną odpornością uaktywnia się, powodując półpaśca.
Już wcześniej badania sugerowały, że szczepienie na półpaśca może chronić przed demencją. Jednak badania takie były obciążone wysokim stopniem niepewności, gdyż rozwój demencji związany jest z olbrzymią liczbą czynników dotyczących trybu życia i niezwykle trudno było znaleźć dwie grupy – zaszczepioną i niezaszczepioną – o bardzo podobnych cechach Wyniki badań nie były więc wystarczająco solidne, by na ich podstawie czynić jakiekolwiek rekomendacje.
Przed dwoma laty naukowcy z Uniwersytetu Stanforda postanowili skorzystać z naturalnego eksperymentu, jakim był nietypowy program zdrowotny rozpoczęty w Walii. Otóż 1 września 2013 roku tamtejsze władze wprowadziły dobrowolne szczepienia na półpaśca, którym mogły poddać się osoby w wieku 79 lat. I tylko one. Zatem 80-latkowie nie mogli przyjąć szczepionki, a 78-latkowie musieli poczekać na osiągnięcie odpowiedniego wieku i mogli zaszczepić się tylko przez 12 kolejnych miesięcy. Takie racjonowanie było sposobem na poradzenie sobie z niedoborem szczepionek.
W ten sposób w Walii rozpoczął się niezamierzony naturalny eksperyment, który pozwolił naukowcom na porównanie osób, które ukończyły 79 lat krótko przed 1 września 2013 roku, z osobami, które osiągnęły ten wiek wkrótce po rozpoczęciu szczepień. Jak mówi profesor Pascal Geldsetzer, jeden z autorów badań, powstała dzięki temu dobrze udokumentowana próba tak bliska randomizowanym badaniom, jak to tylko możliwe bez organizacji takich badań.
Uczeni przyjrzeli się danym dotyczącym 280 000 osób w wieku 71–88 lat, które w chwili rozpoczęcia programu szczepień nie miały demencji. Skupili się przy tym głównie na osobach, które ukończyły 79 lat na tydzień przed rozpoczęciem szczepień oraz tymi, które ukończyły 79 lat w ciągu tygodnia po rozpoczęciu programu. Wiemy, że jeśli wybierzemy tysiąc przypadkowych osób, które urodziły się w jednym tygodniu i tysiąc przypadkowych osób, które urodziły się w kolejnym tygodniu, to po uśrednieniu danych tych osób nie będzie między nimi różnic. Są one podobne do siebie z wyjątkiem niewielkiej różnicy wieku, wyjaśnia Geldsetzer.
W obu tych grupach (jednej urodzonej między 25 a 31 sierpnia 1933 i drugiej urodzonej między 1 a 8 września 1933) powinno więc być tyle samo osób, które chciały się zaszczepić, ale tylko członkowie jednej z nich mieli szansę to zrobić. Tym, co czyni nasze badania tak wiarygodnymi jest fakt, że mamy tutaj praktycznie randomizowane badania z grupą kontrolną, którą stanowią ci nieco zbyt starzy, by zostać zaszczepionymi, dodają autorzy badań.
Naukowcy prześledzili losy badanych przez kolejnych siedem lat po szczepieniu. W grupie, która mogła się zaszczepić, szczepionkę przyjęło około połowy uczestników badań. W grupie, która nie mogła się zaszczepić, niemal nikt nie był zaszczepiony.
Do roku 2020 w badanej grupie osób w wieku 86–87 lat demencję zdiagnozowano u 12,5%. Jednak ci, którzy przyjęli szczepionkę cierpieli na nią 20% rzadziej, niż osoby niezaszczepione. To uderzająca różnica. Mamy tutaj do czynienia z silnym działaniem ochronnym, stwierdza Geldsetzer.
Naukowcy poszukiwali innych różnic, które mogłyby wpłynąć na rozwój demencji, ale nie znaleźli niczego. Badane grupy różniło tylko przyjęcie tej właśnie szczepionki. Nie było na przykład różnic w poziomie wykształcenia, w szczepieniu na inne choroby, nie było różnicy w innych zdiagnozowanych chorobach. Jedyną różnicą był spadek ryzyka zachorowań na demencję.
Badacze stwierdzili też, że szczepionka przyniosła więcej korzyści kobietom niż mężczyznom. Może być to wynikiem różnicy w działaniu układu odpornościowego lub też w sposobie rozwijania się demencji. Układ odpornościowy kobiet wytwarza więcej przeciwciał w reakcji na szczepionkę, a kobiety częściej niż mężczyźni zapadają na półpaśca.
W tej chwili nie wiadomo, w jaki sposób szczepionka na półpaśca chroni przed demencją. Ponadto w Walii podawano szczepionkę z atenuowanym (osłabionym) żywym wirusem. Nie wiadomo więc, czy nowoczesne szczepionki zawierające tylko niektóre białka wirusa i lepiej chroniące przed półpaścem, będą też lepiej chroniły przed demencją.
Jakby tego było mało, naukowcy ze Stanforda przyjrzeli się danym z Anglii, Australii, Nowej Zelandii oraz Kanady i okazało się, że w nich również widać ochronną funkcję szczepionki.
Geldsetzer i jego zespół chcieliby przeprowadzić teraz randomizowane badania na dużej grupie osób, które byłyby ostatecznym potwierdzeniem tego, co zauważyli. Wyniki badań zostały opublikowane na łamach Nature.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Tegoroczną Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny otrzymali Katalin Karikó i Drew Weissmann za odkrycia, które umożliwiły opracowanie efektywnych szczepionek mRNA przeciwko COVID-19. W uzasadnieniu przyznania nagrody czytamy, że prace Karikó i Wiessmanna w olbrzymim stopniu zmieniły rozumienie, w jaki sposób mRNA wchodzi w interakcje na naszym układem odpornościowym". Tym samym laureaci przyczynili się do bezprecedensowo szybkiego tempa rozwoju szczepionek, w czasie trwania jednego z największych zagrożeń dla ludzkiego życia w czasach współczesnych.
Już w latach 80. opracowano metodę wytwarzania mRNA w kulturach komórkowych. Jednak nie potrafiono wykorzystać takiego mRNA w celach terapeutycznych. Było ono nie tylko niestabilne i nie wiedziano, w jaki sposób dostarczyć je do organizmu biorcy, ale również zwiększało ono stan zapalny. Węgierska biochemik, Katalin Karikó, pracowała nad użyciem mRNA w celach terapeutycznych już od początku lat 90, gdy była profesorem na University of Pennsylvania. Tam poznała immunologa Drew Weissmana, którego interesowały komórki dendrytyczne i ich rola w układzie odpornościowym.
Efektem współpracy obojga naukowców było spostrzeżenie, że komórki dendrytyczne rozpoznają uzyskane in vitro mRNA jako obcą substancję, co prowadzi co ich aktywowania i unicestwienia mRNA. Uczeni zaczęli zastanawiać się, dlaczego do takie aktywacji prowadzi mRNA transkrybowane in vitro, ale już nie mRNA z komórek ssaków. Uznali, że pomiędzy oboma typami mRNA muszą istnieć jakieś ważne różnice, na które reagują komórki dendrytyczne. Naukowcy wiedzieli, że RNA w komórkach ssaków jest często zmieniane chemicznie, podczas gdy proces taki nie zachodzi podczas transkrypcji in vitro. Zaczęli więc tworzyć różne odmiany mRNA i sprawdzali, jak reagują nań komórki dendrytyczne.
W końcu udało się stworzyć takie cząsteczki mRNA, które były stabilne, a po wprowadzeniu do organizmu nie wywoływały reakcji zapalnej. Przełomowa praca na ten temat ukazała się w 2005 roku. Później Karikó i Weissmann opublikowali w 2008 i 2010 roku wyniki swoich kolejnych badań, w których wykazali, że odpowiednio zmodyfikowane mRNA znacząco zwiększa produkcję protein. W ten sposób wyeliminowali główne przeszkody, które uniemożliwiały wykorzystanie mRNA w praktyce klinicznej.
Dzięki temu mRNA zainteresowały się firmy farmaceutyczne, które zaczęły pracować nad użyciem mRNA w szczepionkach przeciwko wirusom Zika i MERS-CoV. Gdy więc wybuchła pandemia COVID-19 możliwe stało się, dzięki odkryciom Karikó i Weissmanna, oraz trwającym od lat pracom, rekordowo szybkie stworzenie szczepionek.
Dzięki temu odkryciu udało się skrócić proces, dzięki czemu szczepionkę podajemy tylko jako stosunkowo krótką cząsteczkę mRNA i cały trik polegał na tym, aby ta cząsteczka była cząsteczką stabilną. Normalnie mRNA jest cząsteczką dość niestabilną i trudno byłoby wyprodukować na ich podstawie taką ilość białka, która zdążyłaby wywołać reakcję immunologiczną w organizmie. Ta Nagroda Nobla jest m.in. za to, że udało się te cząsteczki mRNA ustabilizować, podać do organizmu i wywołują one odpowiedź immunologiczną, uodparniają nas na na wirusa, być może w przyszłości bakterie, mogą mieć zastosowanie w leczeniu nowotworów, powiedziała Rzeczpospolitej profesor Katarzyna Tońska z Uniwersytetu Warszawskiego.
Myślę, że przed nami jest drukowanie szczepionek, czyli dosłownie przesyłanie sekwencji z jakiegoś ośrodka, który na bieżąco śledzi zagrożenia i na całym świecie produkcja już tego samego dnia i w ciągu kilku dni czy tygodni gotowe preparaty dla wszystkich. To jest przełom. Chcę podkreślić, że odkrycie noblistów zeszło się z możliwości technologicznymi pozwalającymi mRNA sekwencjonować szybko, tanio i dobrze. Bez tego odkrycie byłoby zawieszone w próżni, dodał profesor Rafał Płoski z Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Podczas pandemii SARS-CoV-2 widzieliśmy olbrzymie spektrum manifestacji klinicznych zarażenia wirusem, od infekcji bezobjawowych po zgony. Naukowcy z Instytutu Pasteura, francuskiego Narodowego Centrum Badań Naukowych we współpracy ze specjalistami z całego świata przyjrzeli się przyczynom różnic w reakcji układu odpornościowego na SARS-CoV-2 wśród różnych populacji. Wykazali, że utajona infekcja cytomegalowirusem oraz czynniki genetyczne miały swój udział w manifestacjach reakcji organizmu na koronawirusa.
Wiemy, że głównym czynnikiem ryzyka zgonu jest zaawansowany wiek. Dodatkowymi są płeć męska, choroby współistniejące i czynniki genetyczne oraz immunologiczne. Naukowcy badający wpływ różnych czynników na odpowiedź organizmu na SARS-CoV-2 pobrali próbki krwi od 222 zdrowych ochotników zamieszkujących region od Afryki Środkowej i Europy Zachodniej po Azję Wschodnią. Wykorzystali technikę sekwencjonowania RNA do określenia, w jaki sposób 22 różne rodzaje komórek krwi reaguja na obecność koronawirusa. Następnie połączyli tak uzyskane informacje z wynikami badań układu odpornościowego i genomu osób, od których pobrano krew.
Naukowcy zidentyfikowali około 900 genów, których reakcja na obecność wirusa była różna u różncyh populacji. Za pomocą statystycznych analiz genetycznych uczeni wykazali, że różnice te wynikają z różnic w składzie krwi. Proporcje poszczególnych typów komórek są różne u różnych populacji. Wiadomo jednak, że na skład krwi mają też wpływ czynniki zewnętrze. Jednym z nich jest infekcja cytomegalowirusem. W Afryce Środkowej jest on obecny u 99% populacji, w Azji Wschodniej u 50% ludzi, a w Europie jego nosicielem jest 32% mieszkańców. Z badań wynika, że utajona infekcja tym wirusem ma wpływ na reakcję organizmu na SARS-CoV-2.
Ponadto zidentyfikowano około 1200 genów, których ekspresja w warunkach zarażenia SARS-CoV-2 jest różna w różnych populacjach i jest kontrolowana przez czynniki genetyczne i zależy od częstotliwości alleli regulujących te geny. Na ten czynnik miała wpływ presja selekcyjna z przeszłości. Wiemy, że czynniki zakaźne miały olbrzymi wpływ na przeżycie człowieka i wywierały silną presję selekcyjną, która ukształtowała różnice genetyczne na poziomie całych populacji. Wykazaliśmy, że presja selekcyjna z przeszłości wpłynęła na odpowiedź immunologiczną na SARS-CoV-2. Jest to widoczne szczególnie u osób pochodzących z Azji Wschodniej. Około 25 000 lat temu koronawirusy wywarły silną presję selekcyjna na te populacje, mówi Maxime Rotival.
Na przebieg infekcji miały też wpływ geny odziedziczone po neandertalczykach. Stanowią one ok. 2% genomu mieszkańców kontynentów innych niż Afryka i mamy coraz więcej dowodów na to, że wpływają one na naszą obecność odporność na infekcję. Nie tylko zresztą na nią. Mają też wpływ na to, czy palimy papierosy i pijemy alkohol. Teraz naukowcy zidentyfikowali dziesiątki genów, które zmieniają reakcję na infekcję, a ich obecność to skutek krzyżowania się H. sapiens z neandertalczykiem.
Wykazaliśmy istnienie związku pomiędzy dawnymi wydarzeniami mającymi wpływ na ewolucję, jak selekcja naturalna czy krzyżowanie się z neandertalczykami, a obecnymi różnicami populacyjnymi w reakcji na infekcję, dodaje profesor Lluis Quintana-Murci.
Szczegóły badań zostały opisane w artykule Dissecting human population variation in single-cell responses to SARS-CoV-2 opublikowanym na łamach Nature.
« powrót do artykułu
-
-
Recently Browsing 0 members
No registered users viewing this page.