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背景
CSIR Institute of Genomics and Integrative Biology (CSIR-IGIB) は、インドでトップランクの最も権威あるゲノム・シーケンシング研究機関です。同機関は、デリーに拠点を置き、インドで最大かつ最も評価されている研究開発組織である国の科学産業研究委員会 (CSIR) の一部です。CSIR-IGIB は、ゲノミクス、分子医学、バイオインフォマティクス、プロテオミクス、および環境バイオテクノロジーの分野で、国家的に重要な研究を行っています。
同機関の取り組みの重要な部分は、ヒトの遺伝学研究を中心としており、遺伝子疾患の特定、がんの進行を促進する突然変異の特徴付け、疾患の発生を追跡する上で重要な役割を果たしています。CSIR-IGIB は、Lenovo と協力して、この重要な取り組みを支援し、人類の最大の課題のいくつかを解決するという研究者たちを支援しています。
課題
CSIR-IGIB は、ゲノミクス研究活動をサポートするために、生物の DNA 配列全体を分析する全ゲノム配列決定 (WGS) と、ゲノムのタンパク質コーディング領域 (ゲノム全体のおよそ 2%) を研究する全エクソーム配列決定 (WES) の 2 つの主要な分析を行っています。
テクノロジーの進歩にもかかわらず、このシーケンシング作業は依然として非常に計算集約型であり、時間のかかるものです。例えば、単一の WGS 分析を完了するのには、通常数日かかりますが、一方で、研究者は重要な科学的研究を進めるために、より短い時間枠でより多くのサンプルを研究する必要があります。
これらのニーズを満たすには高度な処理能力が必要であり、そのため CSIR-IGIB は、高性能コンピューティング (HPC) インフラストラクチャーの強化に熱心でした。同機関は、演算処理スループットと容量を追加して、増え続けるワークロードに対応し、ゲノム配列に要する時間を短縮したいと考えていました。これによって、研究者はより複雑な疑問に取り組み、より迅速にインサイトを得ることができます。
「演算処理の速度と規模は、どちらも遺伝子シーケンシングに重要です。我々の目標は、研究者たちが、より多くのサンプルをより迅速に分析できるよう支援することであり、これを達成するには非常に高性能なテクノロジーが必要です。」—CSIR-IGIB ディレクター Anurag Agrawal 博士
Lenovo を選ぶ理由？ゲノム分析向けの画期的なパフォーマンス
CSIR-IGIB にとって、他のどれよりも優れていたのは、負荷の高いゲノミクスのワークロード向けに専用に設計された HPC である、Lenovo の Genomics Optimization and Scalability Tool (GOAST) でした。
「Lenovo GOAST は、宣伝されている内容と全く同じように動作します。このシステムは、期待していたすべてのベンチマークを満たしていました。」—CSIR-IGIB ディレクター Anurag Agrawal 博士
GOAST には、高性能を発揮するために調整された、事前構成済みのハードウェアと事前インストールされたバイオインフォマティクス・ソフトウェアが含まれています。CSIR-IGIB は、導入に際して、第 2 世代インテル® Xeon® スケーラブル・プロセッサー・ファミリーを搭載した Lenovo ThinkSystem SR630 アプライアンス上に構築された 2 ソケットの Lenovo GOAST Base システムを選択しました。
CSIR-IGIB は、Lenovo HPC Services と緊密に連携して、インドでそれまでで最大規模の GOAST の設置となる 28 ノードのシステムを導入しました。GOAST は、最適化されたアーキテクチャーと効率的なオープンソース・ソフトウェアを活用することで、CPU レベルのコストで GPU レベルのパフォーマンスを提供しており、CSIR-IGIB のような公共部門の組織にとって魅力的な提案となっています。
今日最も差し迫った研究上の疑問のいくつかに答える
現在、CSIR-IGIB は、Lenovo GOAST アーキテクチャーを使用して、がんの潜在的な遺伝的ルーツの探求に焦点を当てたいくつかのプロジェクトを含む、幅広い研究イニシアチブをサポートしています。
例えば、研究者は、がんゲノムを標準的な参照ゲノムと比較し、人間のがん発症を引き起こしたり、それらを促進したりする潜在的な生殖細胞変異 (親から子供に直接受け継がれる) を特定できます。このような分析は、がんにつながる可能性のある遺伝子の変化についての理解を向上させると同時に、個人のがんの進行方法や、治療に対する反応の可能性について、貴重なインサイトを提供することもできます。
「以前は、ゲノム・シーケンシングにオープンコード・ソフトウェアを使用して、良好な結果を得ていましたが、正直に言うと、Lenovo GOAST が実現するものには敵いません。Lenovo は、ゲノミクス分析向けにハードウェアとソフトウェアの両方を真に最適化しており、パフォーマンスと効率性の面で成果を出しています。」—CSIR-IGIB ディレクター Anurag Agrawal 博士
また、CSIR-IGIB は、Lenovo GOAST アーキテクチャーを活用して、今後の主要ながん研究プロジェクトである Indian Cancer Genome Atlas (ICGA) を支援する予定です。最初の焦点は乳がんであり、生殖細胞変異と体細胞変異 (人の一生のうちに個々の細胞内の遺伝子への損傷から生じる) の両方に注目します。
「今後の ICGA のプロジェクトでは、GOAST の最適な使用方法を再考したいと考えています、」と、Agrawal 博士は述べます。「より複雑な疑問に取り組んでいき、Lenovo と緊密に連携して、さらに前進できるようにシステムの機能を向上させてきました。Lenovo は、非常に意欲的なパートナーであり、共にできることの限界を押し上げることができて、興奮しています。」
「Lenovo GOAST により、ゲノム・シーケンシング・データの分析が、はるかに高速で、より信頼性が高くなります。ワールドクラスのアーキテクチャーとソフトウェアを活用して、ゲノムとエクソーム全体の分析を加速し、研究者がより迅速に結果を得ることができるように支援します。」—CSIR-IGIB ディレクター Anurag Agrawal 博士
成果
CSIR-IGIB は、WGS と WES の両方のワークフローにおいて、Lenovo GOAST システムからのパフォーマンス面での大きな影響を目にしています。レイテンシー実行では、1 つのノードのすべてのリソースが単一のジョブを実行するように設定されており、同機関は、通常の WGS および WES のワークフローを 6.5 倍高速に処理できます。1
「Lenovo GOAST が提供する演算処理スループットと容量の向上は、研究のペースを加速し、成果を上げることに役立っており、人々の健康と生活に実質的な影響を及ぼす科学の進歩を促進しています。」—CSIR-IGIB ディレクター Anurag Agrawal 博士
Lenovo アーキテクチャーは、1 つのノードで複数のジョブが同時に実行されるスループット実行でも、同様の強力なパフォーマンスを発揮します。ここでは、WGS および WES のワークフローのパフォーマンスは、約 6.5 倍向上します。1
実行速度が加速することは、研究者がより少ない時間でより多くのサンプルを処理し、より複雑な疑問に解凍できることを意味します。CSIR-IGIB は、より迅速な研究ペースを維持することで、重要な科学的取り組みを発展させ、がんなどの疾患の理解を高め、患者の治療成果を向上して、さらには命を救うことができるような、より優れた治療法を見つけるために必要な飛躍的進歩を推し進めることができます。
- レイテンシーとスループットの実行の双方で、WGS および WES のワークフローを 6.5 倍高速化1
- 複雑なシーケンシング・ワークロードの効率的な分析をサポート
- がんなどの疾患に関する重要な研究において、回答までの時間を短縮
