[WCG] Topic Help Conquer Cancer

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[WCG] Topic Help Conquer Cancer

Message par feb le Ven 2 Nov 2007 - 16:45

Help Conquer Cancer (Aider à lutter contre le Cancer)

L'objectif de notre projet est d'améliorer les résultats de cristallographie aux rayons X des protéines, ce qui permettra aux chercheurs, non seulement, d'annoter les parties inconnues du protéome humain, mais surtout, d'améliorer leur compréhension dans l'initiation, la progression et le traitement du Cancer. Bien que notre objectif soit le cancer, les résultats de ce projet pourront aider à combattre d'autres maladies.
L'analyse des résultats de cette expérience amènera à une meilleure compréhension des principes sous-jacents de la cristallographie des protéines. Pour la première fois, une analyse de l'image cristallographique sera effectuée, ce qui était impossible auparavant en raison de la complexité computationnelle. Aussi, CrystalVison sera amélioré afin de fournir une plus rapide et une plus précise classification des images. En outre, la détermination de plus de structures de protéines en 3 Dimensions permettra d'accroitre la prédiction de structure in silico.
Je vous remercie encore de votre contribution essentielle à ce projet. C'est grandement apprécié, puisqu'il nous faudrait 162 années pour effectuer ce calcul sur notre plus puissant ordinateur. Aussi, grâce à la communauté mondiale, nous espérons finir ce projet d'ici 1 ou 2 ans, nous allons commencer à analyser les données de façon incrémentale. Nous vous tiendrons informés de nos résultats sur le site

Source : Forum WCG

Pour en savoir plus sur le sujet du projet je poste le texte de présentation présent sur le site du WCG (en anglais)
X-ray Crystallography

One of the favored methods for protein-structure determination is X-ray crystallography. Through this method, scientists use the high-throughput crystallization pipeline to help annotate unknown parts of the human proteome, which in turn will help to improve their understanding of cancer initiation, progression and treatment.*

There are two main steps involved in X-ray crystallography:

1. Crystallizing the protein: Although a lot more complex, this is similar to putting sugar into a cup of water and letting it sit for a while. Once the water evaporates, tiny sugar crystals appear.
2. Sending X-rays through the crystal: Depending on how they diffract, a mathematical model is used to determine and observe the protein's structure.

Crystallizing the protein is not a straightforward procedure. There are many thousands of possible conditions that affect the process (concentration of a protein and solution, temperature, pH, chemical additives, etc.), but scientists must find the appropriate combination of these conditions for a protein to crystallize. For example, with sugar, if you change the water to another liquid, change the temperature or concentrations, you may not get a crystal. Similarly, for a given protein, the challenge is to know what conditions will lead to forming a crystal — what solution, what temperature, pH, etc.

The resultant protein crystal also must be well-formed and large enough in order for x-rays to detect the protein's structure at high resolution. If the conditions are not perfect for crystallizing the protein, the process can result in either a micro-crystal, which is too small for the protein's structure to be determined; a precipitate, which shows some changes, but does not lead to crystallization event directly; or no change may have occurred at all.

Frustrating the situation is that, as yet another barrier to progress, usually the more important the protein is to cancer research, the harder that protein is to crystallize. Many proteins involved in cancer are long chains, or they require additional proteins to properly fold and cannot be crystallized by themselves.

In order to run the millions of combinations necessary to successfully crystallize a protein, scientists have used robots to perform the work. Robots are able to put in place the various crystallization conditions faster and more accurately. To further facilitate the process, result of each of the millions of crystallization experiments are photographed.

Currently, scientists at the Hauptman-Woodward Medical Research Institute (HWI) in Buffalo have run more than 86 million crystallography experiments for more than 9,400 proteins. As a result, they have 86 million pictures of these proteins that have gone through the X-ray crystallography high-throughput screening pipeline. Each of these pictures needs to be analyzed to determine what the result of the experiment is — i.e., crystal, precipitate, phase separation, skin effect, no change.

One of the challenges is the tremendous size of these datasets, which requires over 25 TB of storage (or equivalent to more than 9,000 DVDs). IBM's Blue Gene supercomputer has provided assistance in this phase of the work, by running a special image compression algorithm to reduce the size of these images without losing content. The other challenge is to comprehensively analyze an image to determine the crystallization outcome, a task that requires approximately 10 hours to process on a single computer. Researchers would thus require almost 100,000 years to analyze the existing pictures.
World Community Grid and "Help Conquer Cancer"

Using the power of World Community Grid, scientists at the Ontario Cancer Institute (OCI), Princess Margaret Hospital, and the University Health Network will process the existing 86 million images of proteins that have been screened in the high-throughput crystallization pipeline at HWI. World Community Grid will run a CrystalVision program that the researchers at OCI have developed to analyze the features of individual images to determine the outcome of the crystallization screen — crystal, micro crystal, phase separation, skin, precipitate, or no change.

If a crystal occurs, crystallographers can put the protein through the optimization process to determine the optimal conditions for the crystallization, and in turn perform a diffraction experiment to determine the structure of the protein. What's more, scientists can compare proteins that have successfully crystallized against proteins of unknown structure that have similar characteristics, based on the results from the crystallization screen. This can be the starting point for crystallization for these proteins so that their structure can be determined.

If the crystal produced was not well-formed or large enough, scientists can still use the information to help them better determine the conditions necessary to create a well-formed crystal. For example, they may learn that Protein X and Condition A resulted in a micro crystal, and Protein A and Condition Z resulted in a micro crystal as well. Based on this information, they can then run additional experiments to deduce what conditions need to be optimized to create a larger and more well-formed crystal.

Analyzing the results from this experiment will also lead to better understanding the underlying principles of protein crystallography. For the first time, a comprehensive crystallography image analysis will be done, which was impossible before due to computational complexity. In turn, CrystalVision will be improved to provide faster and more accurate image classification.

Improving the protein crystallography pipeline will enable researchers to determine the structure of many cancer-related proteins faster. This will lead to improving our understanding of the function of these proteins, and enable potential pharmaceutical interventions to treat this deadly disease.

* There are other approaches to understanding the structure and function of proteins, including the method used in the Human Proteome Folding Project also running on World Community Grid. Given the essential nature of this work, it's important to advance every research technique to complete our understanding of the human organism and disease.

Plus d'infos :
http://www.cs.toronto.edu/~juris/WCG/wcg-hcc.html
http://www.worldcommunitygrid.org/projects_showcase/hcc1/viewHcc1Main.do[b]

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Re: [WCG] Topic Help Conquer Cancer

Message par feb le Sam 29 Déc 2007 - 11:39

Quelques infos supplémentaires sur ce projet WCG

Objectif :

L'objectif du projet Help Conquer Cancer est d'analyser des images (86 millions) représentant 9 400 protéines suspectées de jouer un rôle dans le développement de différents cancers. Ces protéines seront traitées par cristallographie, cette méthode devrait aider les chercheurs à trouver des protéines inconnues et suspectes. Pour en arriver à la création d'une liste de cette envergure, les protéines seront triées par forme et groupements chimiques. Ceci permettra d'améliorer de façon importante les connaissances des chercheurs sur le début du cancer ainsi que sa progression et permettra de trouver un traitement plus efficace.

La portée du projet :

Afin d'améliorer significativement la compréhension du cancer et donc des traitements possibles, la nouvelle approche thérapeutique se veut capable de repérer les métastases (autrement dit la croissance du cancer, vers une autre partie de l'organisme). Elle devrait être capable non seulement de détecter la maladie, mais elle devrait également permettre d'identifier précocement les premiers marqueurs de la maladie.

Les chercheurs ont abouti à une découverte importante lors d'une étude sur plusieurs cas de cancers humains, et ce même s'ils ne disposaient que d'un nombre limité d'informations concernant les protéines étudiées. Malgré cela, pour mieux comprendre les cancers et les traitements associés, il est primordial pour les scientifiques de découvrir de nouvelles protéines impliquées dans des cancers, mais il faut également connaître leur structure et leurs fonctions.

Les scientifiques sont particulièrement intéressés par certaines protéines dont les fonctions pourraient les relier aux cancers. Ces protéines sont soit sur-représentées, soit sous-représentées dans les cancers, ou bien encore ces protéines ont été modifiées ou ont subi une mutation, de telle façon qu'au final, leur structure est modifiée.

L'amélioration de la cristallographie par rayons X devrait permettre rapidement aux chercheurs de déterminer la structure de nombreuses protéines impliquées dans des cancers. Ceci conduira à une amélioration de la compréhension du rôle joué par ces protéines et cela devrait permettre des interventions pharmaceutiques potentielles pour ces maladies mortelles.

Source :
L'Alliance Francophone

Aider à Vaincre le Cancer (en anglais Help Conquer Cancer) est un projet initié par l'Institut du Cancer de l'Ontario (Université de Toronto - Canada) sous la direction de Igor Jurisica. L'objectif de ce programme est d'améliorer les résultats de la cristallographie aux rayons X des protéines, ce qui permettra aux chercheurs, non seulement, d'annoter les parties inconnues du protéome humain, mais surtout, d'améliorer leurs connaissances sur les débuts, la progression et le traitement du Cancer. Pour se faire, 86 millions d'images représentant 9 400 protéines suspectées de jouer un rôle dans le développement de différents cancers vont être analysées. Bien que l'objectif soit le cancer, les résultats pourront aider à combattre d'autres maladies.

Selon Igor Jurisica, il aurait fallu plus de 162 années de calcul au super-ordinateur le plus puissant à sa disposition pour réaliser ce travail. Grâce à World Community Grid, le projet pourrait se finir au bout d'une ou deux années de calcul (tout dépendra du niveau de participation)

Le projet a été lancé début novembre, 3 500 000 unités ont déjà été calculées par les participants (plus de 70 000 unités par jour) soit l'équivalent de 29 siècles de calcul sur un simple ordinateur.

Détails techniques : une unité dure environ 12 heures sur un Pentium 4 (3,4 Ghz), l'application utilise au maximum 60 Mo de mémoire vive et les points de sauvegarde sont situés au maximum toutes les 43 minutes.

Source :
L'Alliance Francophone

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Re: [WCG] Topic Help Conquer Cancer

Message par feb le Jeu 21 Fév 2008 - 3:13

Mise à jour de l'exécutable Windows de Help Conquer Cancer afin de corriger des erreurs dans les calculs (spécialement sur les machines multicores). L'update se fait automatiquement lors du téléchargement des WU, il n'est pas nécessaire de redémarrer BOINC.

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Re: [WCG] Topic Help Conquer Cancer

Message par feb le Ven 28 Mar 2008 - 10:43

Un post très intéressant de l'Alliance Francophone sur les avancées du projet HCC
http://www.boinc-af.org/content/view/908/305/

Un PDF est dispo à cette adresse :
http://www.cs.toronto.edu/%7Ejuris/WCG/UPDATE-Jan2008.pdf

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Re: [WCG] Topic Help Conquer Cancer

Message par feb le Ven 23 Avr 2010 - 11:28

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Re: [WCG] Topic Help Conquer Cancer

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