© DesconocidoUno de los pasillos del Instituto Genómico BGI.
La mejora en rendimiento se considera un paso crítico en determinar, de forma costeable, los bloques de construcción química que conforman una molécula de ADN. Ésta es la clave para que la industria genómica logre su meta de US$1,000 dólares por genoma - el punto en el que el genoma puede ser usado en diagnósticos clínicos como componente clave del cuidado de un paciente.
"Nos estamos ahogando en la información del genoma que nuestras máquinas de secuenciación de gran volumen crean todos los días," comenta el Dr. Bingqiang Wang, jefe de cómputo de alto desempeño en BGI. "La aceleración en GPU de nuestras aplicaciones de secuenciación de genoma le permite a nuestros científicos procesar datos a mucho mayor velocidad y lograr adentrarse a las bacterias, plantas y humanos mucho antes de lo que era posible.
Ofrece el potencial para que los investigadores y profesionales del cuidado de la salud puedan identificar medicinas y tratamientos personalizados altamente efectivos y costeables."
Los investigadores y colaboradores de BGI han desarrollado tres aplicaciones de análisis de datos de genoma que son aceleradas con las GPU NVIDIA Tesla:
Alineador SOAP3 - Alinea lecturas cortas de la máquina secuenciadora contra las secuencias de genoma de referencia existentes. Con aceleración en GPU, el alineador SOAP3 puede encontrar tres alineaciones distintas en decimas de segundos por millón de lecturas, en vez de decimas de minutos sin aceleración de GPU. Esto significa que el ensamble y secuenciación de genomas individuales para comparación de los previamente secuenciados y estudiados puede ser ejecutado rápidamente para entender los estados potenciales de enfermedades y tratamientos.
GSNP (detección SNP) - Una versión acelerada por GPU del popular software SOAPsnp que detecta variaciones de polimorfismo de nucleótido único (SNP, por sus siglas en inglés) en el ADN de un genoma. Éstas variaciones SNP en el ADN pueden ser usadas para estudiar como los individuos generan enfermedades de forma diferente y responden a bacterias, virus y medicinas.
GAMA (herramienta de genotipo de alta resolución) - Encuentra la distribución de ocurrencias o frecuencia de variantes particulares en los genes, como el color de los ojos o el riesgo de cáncer en un set de genes.
"La única forma en la que la ciencia logre la meta de US$1,000 dólares es a través de tecnologías que permitan analizar la información del genoma del ADN más fácilmente y de forma más costeable," comenta Sumit Gupta, gerente del negocio Tesla en NVIDIA. "El cómputo en GPU permite a los investigadores lograr mejoras de rendimiento sobresalientes en aplicaciones científicas, que pueden ayudar a reducir el costo y complejidad de todo tipo de investigación crítica."
BGI hace un revolucionario trabajo en secuenciación de genoma en un amplio rango de formas de vida, que van desde plantas y E.coli hasta un panda gigante, para desarrollar mejores medicinas, mejorar el cuidado de la salud y desarrollar comida genéticamente mejorada. La capacidad de secuenciación de BGI se espera que sobrepase el equivalente a más de 700,000 genomas humanos por año, una dramática mejora sobre los esfuerzos iniciales, que tomaron 13 años para secuenciar un solo genoma.
Las GPU Tesla son aceleradoras masivamente paralelas basadas en la arquitectura de cómputo NVIDIA CUDA®. Los desarrolladores de aplicaciones pueden acelerar las aplicaciones usando CUDA C, CUDA C++, CUDA Fortran, o usando compiladores fáciles de usar basados en directivas.
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