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Biología y Biotecnología


(Imágenes cortesía de los proyectos correspondientes)
Siguiendo el camino marcado por SETI@HOME, del que se han cumplido dos años.
Varios proyectos científicos permiten una colaboración pública voluntaria gracias a Internet.

Una decena de iniciativas de diversa índole, en las que se requiere una gran potencia de cálculo, han encontrado en la informática de proceso distribuido una solución a sus elevados requerimientos de computación.



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27/06/2001. Redacción BorNet.

En los últimos treinta años el análisis de los datos obtenidos en algunos experimentos dentro del ámbito de las ciencias naturaleza se ha encontrado con el problema de tener que tratar con volúmenes de gran magnitud.

La compresión de fenómenos complejos, en los que intervienen multitud de variables en periodos de tiempo que pueden ser más o menos largos, supone generalmente la necesidad de emplear superordenadores cuya utilización es muy costosa.

El uso de técnicas de proceso paralelo y de proceso distribuido (en la primera de ellas, cada uno de los ciclos lógicos de iteración o análisis puede ser ejecutado en distintas CPU's que pueden pertenecer también a ordenadores diferentes, regulado todo el conjunto de forma síncrona por una CPU central; en la segunda, los ciclos de análisis son también ejecutados en diferentes CPU's pero sin que exista un sincronismo en el proceso general, sino que los resultados de los subprocesos son ordenados posteriormente), aplicadas a ordenadores menos potentes pero mucho más numerosos, se está revelando como una posibilidad a tener muy en cuenta.

En la actualidad encontramos proyectos de muy diversa índole, pertenecientes a astronomía, climatología, física, biología y medicina, criptografía, robótica, matemáticas o análisis de mercados que hacen uso de la informática de proceso distribuido.


1. Ciencias biomédicas.

Es en la bioinformática y en el campo del análisis de biomoléculas en donde actualmente están surgiendo más proyectos: el estudio y diseño de nuevos agentes terapéuticos que puedan hacer frente a diferentes enfermedades ampliamente extendidas.

Gripe.

Fundada en enero del 2000, Popular Power (http://www.popularpower.com/) lanzó un programa del que existen versiones para windows, Linux y Mac, destinado a trabajar en proyectos diversos de índole comercial y no comercial.

No obstante, en el momento presente Popular Power ha dejado de trabajar en los primeros y sólo mantiene uno destinado a ayudar a los investigadores a mejorar la creación de (vacunas contra el virus de la gripe (o Influenza).

En estos virus, los diferentes tipos de cepas pueden cambiar de año en año, por lo que los científicos intentan vigilar dichos cambios para que las vacunas preventivas sean eficaces a la hora de generar anticuerpos específicos para la cepa que provoca la enfermedad. El proyecto de Popular Power pretende servir de ayuda a la hora de elegir la vacuna correspondiente para la campaña de cada año.

El análisis de las variaciones en el virus de la gripe, un proyecto de carácter altruísta iniciado por Popular Power



SIDA.

Lanzado en Septiembre del 2000 y encuadrado también dentro del diseño de agentes antivíricos está  el proyecto FIGHTAIDS@HOME (http://www.fightaidsathome.com/), desarrollado principalmente por Entropia Inc. y los Laboratorios Olson.

Conocida desde hace algún tiempo la importancia que la proteasa HIV-1 tiene en la replicación del retrovirus de la inmunodeficiencia adquirida o SIDA, el proyecto intenta analizar, entre otros aspectos,  la existencia de posibles sitios de unión (ligandos) para compuestos inhibidores de la misma.

Como otros proyectos similares, basa su esquema de funcionamiento en el hecho de que la funcionalidad de los agentes infecciosos se ve determinada en gran medida por la estructura tridimensional de componentes proteicos. Su programa cliente llamado AutoDock intenta servir de herramienta para la predicción de cómo pequeñas moléculas, candidatas a servir como medicamentos, se unen a un receptor de la estructura tridimensional proteica.

En el caso de SIDA un problema añadido está en la mutabilidad y variabilidad del propio virus. Ello obliga a que la investigación de los posibles sitios de unión entre las moléculas candidatas y sus proteínas diana tenga en cuenta un gran número de variaciones posibles.

AutoDock fue escrito a principio de la década de 1990 por David S. Goodsell y modificado posteriormente por Garrett Morris.

El proyecto FightAids@Home cuenta con la colaboración de aproximadamente 29.000 ordenadores que han cedido más de 4.200.000 horas de CPU.



Cáncer.

Parabon Computation Inc. inició su proyecto Compute Against Cancer (http://www.computeagainstcancer.org/) en julio del 2000, siendo esta la primera iniciativa que utilizó informática distribuída en la lucha contra el cáncer.

Respaldado por diversas instituciones (Association of Cancer Online Resources, Cancer Treatment Research, Foundation Colorectal Cancer Network, National Cancer Institute, Universidad de Maryland, Universidad de West Virginia), a fecha de hoy más de 16.000 usuarios han descargado su software Pioneer™, del que en la actualidad existen versiones para Windows y Mac.

Las líneas de investigación abiertas son el estudio de los patrones de expresión génica de líneas celulares cancerosas con el fin de obtener nuevos medicamentos anticancerosos (en el Instituto Nacional de Cáncer de EEUU), ver como afecta la combinación de diversos tratamientos anticancerosos en la calidad de vida de los pacientes (por parte de la Escuela de Farmacia de la Universidad de West Virginia), o el análisis del papel que desempeña la funcionalidad derivada del plegamiento proteico en el desarrollo del cáncer y de agentes anticancerosos como la proteína p53, quien  intervienen en las rutas metabólicas de las células precancerosas (por parte de la Universidad de Maryland).

El proyecto Compute Against Cancer admite nuevas propuestas de líneas de investigación.



Sin embargo, en lo referente a la lucha contra el cáncer es el proyecto de United Devices Inc. (http://www.ud.com) el que ha conseguido una mayor notoriedad. Lanzado el 3 de abril del 2001 y respaldado por la compañía de microprocesadores y componentes Intel Corporation, la Fundación Nacional para la Investigación sobre el Cáncer (National Foundation for Cancer Research), el Departamento de Química de la Universidad de Oxford en el Reino Unido y el Centro sobre Investigación Computacional para la obtención de nuevas drogas terapéuticas de esta misma institución (Oxford University's Centre for Computational Drug Discovery), así como Treweren Consultants Ltd. y otros (http://www.chem.ox.ac.uk/cancer/otherhelp.html) ha alcanzado hasta la fecha más de 460.000 usuarios, que han donado más de 185.000.000 horas de CPU, siendo el segundo proyecto de informática de cálculo distribuido de más éxito hasta el momento, después de SETI@HOME.

Su programa cliente se denomina THINK (*), diseñado por Keith Davies investigador en Oxford y fundador de Treweren Consultants Ltd.
(* No confundir con la suite de programas TINKER de diseño y modelado molecular empleado en FOLDING@HOME).

El programa THINK en funcionamiento



El análisis consiste, a grosso modo, en crear modelos tridimensionales de las moléculas a evaluar y analizar sus interacciones con la proteína diana. Actualmente se buscan moléculas que inhiban enzimas que estimulen el aporte sanguíneo a los tumores, y que afecten a proteínas responsables del crecimiento celular y el daño celular.

Entre ellas está la superóxido-dismutasa una enzima que elimina el radical O2 del interior de las células y cuya inhibición provoca daño celular por la actuación de radicales libres.El alto nivel de O2 en determinados tipos de cáncer (por ejemplo en células afectadas por leucemia) induce a pensar en una posibilidad de tratamiento mediante inhibición de esta enzima.

Otras moléculas actualmente analizadas son el grupo de las Proteínas RAS, las Tiroxina Kinasas y el Factor de Crecimiento Vascular Endotelial. Sin embargo el proyecto continuará expandiendose a otros tipos de moléculas.
(ver http://www.chem.ox.ac.uk/cancer/proteinimages.html).


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