SARS-CoV-2 바이러스에 대한 새로운 치료법을 확인하기 위해 거대 분자 계산 시험이 시행되었다. EU에서 지원받은 EXSCALATE4CoV 프로젝트에 의해 실행된 이 실험은 현재까지 가장 복잡한 슈퍼컴퓨팅 시뮬레이션으로 여겨진다.
실험의 목적은 가장 최적의 치료법을 식별하기 위해 코로나 바이러스의 행동을 시뮬레이션하는 것이었다. 이 시뮬레이션은 11월 19일 금요일에 시작되어 11월 21일 월요일 아침에 완료되었다. 60시간 만에 처리된 EXSCALATE4CoV 프로젝트는 바이러스의 15개 “활성 영역(active area)”에서 716억 개에 달하는 분자들의 상호작용을 실험하였다. 이 과정에서 총 1,074억 개의 상호작용이 처리되었으며, 이는 초당 5백만 번의 시뮬레이션에 해당한다.
전반적으로 해당 실험은 65 테라바이트(terabyte)에 달하는 결과를 생성하였으며, 이는 곧 분석된 모든 SARS-CoV-2 활성영역 당 4.33 테라바이트(terabyte)의 결과를 얻었다는 것을 의미한다. 시뮬레이션의 부분적인 결과에 대한 접근은 실시간으로 이루어졌다. 시뮬레이션의 전체 결과는 EXSCALATE4CoV 프로젝트의 개방형 과학 포털 MEDIATE를 통해 과학 커뮤니티에 무료로 제공된다.
The molecular simulation 분자 시뮬레이션
이탈리아 페레라 에르보그노네(Ferrera Erbognone)에 있는 이탈리아의 글로벌 에너지 회사 에니(Eni)의 그린 데이터 센터에서 진행된 시뮬레이션은 바이러스와 결합할 수 있는 분자를 확인하고, 중화하고, 복제를 막는 것을 목표로 하였다.
에니(Eni)의 웹사이트에 게재된 뉴스 기사에 따르면 실험은 ‘분자 도킹’을 시뮬레이션하였다. 즉, 여기에서 분자 도킹이란 공개 데이터베이스 혹은 제약회사들에 의해 만들어진 약물, 천연 제품, 기능 식품 및 시장 상품 내 분자들과 바이러스 단백질사이의 모든 가능한 분자 차원의 연결을 의미한다. 스크리닝 결과의 분석을 통해 바이러스를 공격하고 차단하고 바이러스가 전염되는 것을 방지할 수 있는 후보 분자를 식별할 수 있다. 해당 시뮬레이션의 목표는 이미 임상시험을 거쳐 즉시 이용 가능한 보다 효과적인 약물을 보유하는 것이다.
결합 슈퍼 컴퓨팅
실험의 놀라운 결과는 Eni의 HPC5와 이탈리안 비영리 컨소시엄인 Cineca의 Marconi100의 결합된 슈퍼컴퓨팅 능력 때문에 가능했다.
HPC5은 최대처리능력이 51.7 페타플롭(petaflop)인 병렬형 컴퓨팅 장치 세트이다. 2018년부터 실행된 슈퍼컴퓨터 HPC4와 결합하여 달성한 최대 계산 용량은 70 페타플롭(petaflop)에 달하며, 이는 해당 장치가 1초에 7천만 개의 수학 연산을 수행할 수 있다는 것을 의미한다.
2020년 6월 TOP500 목록에 따르면 HPC5는 세계에서 여섯 번째, 유럽에서 가장 강력한 슈퍼컴퓨터이다.
Marconi100은 Cineca의 새로운 가속 클러스터이며 약 32 페타플롭(petaflop)의 컴퓨팅 용량을 가지고 있다. 이는 TOP 500 목록에서 9위에 해당하며, 유럽에서는 두 번째로 강력한 슈퍼컴퓨터이다. HPC5와 Marconi100의 총 컴퓨터 용량은 81.1 페타플롭(petaflop)이며, 초당 8,100만개의 부동 소수점 연산을 수행할 수 있다. 또한, 두 대의 슈퍼컴퓨터 이외에도 시뮬레이션은 프로젝트 코디네이터 Dompé의 분자 라이브러리와 프로젝트 파트너 Politecnico di Milano와 Cineca의 의해 가속화된 가상 스크리닝 소프트웨어를 사용했다.
슈퍼컴퓨팅 실험은 향후 6개월 동안 COVID-19 환자를 지원하기 위한 EXSCALATE4CoV (코로나바이러스를 대처하기 위한 paThogEns에 대한 EXASCale smArt pLatform)의 두 번째 단계의 일부이다. 프로젝트의 첫 번째 단계에서 수행된 연구의 임상시험을 통해서 골다공증 치료제 랄록시펜 raloxifene)이 COVID-19에 대한 유망한 치료제로서 사용을 승인받았다.
