당사 파트너인 Lenovo의 주요 콘텐츠.
배경
CSIR 유전체 통합 생물학 연구소(CSIR-IGIB)는 인도에서 가장 권위 있는 최고 수준의 유전체 배열 순서 규명 연구 기관입니다. 델리에 본사를 두고 있으며, 인도에서 가장 규모가 크고 존경받는 R&D 기관인 인도 과학산업연구위원회(Council of Scientific and Industrial Research, CSIR)에 속합니다. CSIR-IGIB는 유전체학, 분자의학, 생물정보학, 단백질체학, 환경적 생물공학 분야에서 국가적으로 중요한 연구에 참여하고 있습니다.
연구소 업무의 중요한 부분은 인간 유전학 연구를 중심으로 이루어집니다. 이 연구는 유전적 질환을 식별하고, 암 진행을 유발하는 돌연변이의 특징을 규명하며, 질병 발생을 추적하는 데 중요한 역할을 합니다. CSIR-IGIB는 이 중요한 연구를 지원하기 위해 Lenovo와 손을 잡고, 인류의 가장 큰 과제를 해결하려는 연구원의 노력에 힘을 보태고 있습니다.
당면 과제
유전체학 연구 활동을 지원하기 위해 CSIR-IGIB는 유전체의 전체 DNA 배열 순서를 규명하는 전장 유전체 해독(WGS)과 유전체의 단백질 코딩 영역(전장 유전체의 약 2%)을 연구하는 전장 엑솜 해독(WES)이라는 두 가지 주요 분석 작업을 수행합니다.
기술의 발전에도 불구하고 이 배열 순서 규명 작업은 여전히 놀랍도록 계산 집약적이고 시간이 오래 걸립니다. 예를 들어, 단일 WGS 분석을 완료하는 데 일반적으로 며칠이 걸리지만 연구원은 중요한 과학적 업무를 진전시키기 위해 더 짧은 기한 내에 더 많은 샘플을 연구해야 합니다.
이러한 요구 사항을 충족하려면 상당한 컴퓨팅 성능이 필요하기 때문에 CSIR-IGIB는 고성능 컴퓨팅(HPC) 인프라를 강화하기 위해 노력했습니다. 이 연구소는 지속적으로 증가하는 워크로드를 지원하고 유전체 배열 순서 규명에 걸리는 시간을 단축하기 위해 더 많은 컴퓨팅 처리량과 용량을 추가하고자 했습니다. 이렇게 하면 연구원이 더 복잡한 문제를 해결하고 빠르게 인사이트를 얻을 수 있습니다.
"컴퓨팅 속도와 규모 모두 유전체 염기 서열 분석에 매우 중요합니다. 우리의 목표는 연구원이 더 많은 샘플을 빠르게 분석하도록 돕는 것이며, 이를 위해 고성능 기술이 필요합니다."—Dr. Anurag Agrawal, 이사, CSIR-IGIB
왜 Lenovo인가? 유전체 분석을 위한 혁신적인 성능
CSIR-IGIB의 경우, 까다로운 유전체 워크로드를 위해 특별히 설계된 HPC 아키텍처인 Lenovo의 GOAST(Genomics Optimization And Scalability Tool)가 다른 솔루션보다 돋보였습니다.
"Lenovo GOAST는 광고대로 정확하게 작동합니다. 이 시스템은 우리가 기대했던 모든 벤치마크를 충족했습니다."—Dr. Anurag Agrawal, 이사, CSIR-IGIB
GOAST에는 사전 구성된 하드웨어와 사전 설치된 생물정보학 소프트웨어가 포함되어 있으며, 이것은 고성능을 위해 보정되었습니다. CSIR-IGIB는 이것을 배포하기 위해 2세대 인텔® 제온® 스케일러블 프로세서가 탑재된 Lenovo ThinkSystem SR630 어플라이언스를 기반으로 구축된 2소켓 Lenovo GOAST Base 시스템을 선택했습니다.
CSIR-IGIB는 Lenovo HPC 서비스와 긴밀히 협력하면서 현재까지 인도에서 가장 큰 규모의 GOAST 설치인 28-노드 시스템을 구축했습니다. GOAST는 최적화된 아키텍처와 효율적인 오픈 소스 소프트웨어를 활용하여 CPU 수준의 비용으로 GPU 수준의 성능을 제공하므로, CSIR-IGIB와 같은 공공 부문 기관에 매력적인 제안이 될 수 있습니다.
오늘날 가장 시급한 연구 과제에 대한 해결책
현재 CSIR-IGIB는 암의 잠재적인 유전적 근원을 탐구하는 데 집중하는 몇 가지 프로젝트를 포함한 다양한 연구 이니셔티브를 지원하기 위해 Lenovo GOAST 아키텍처를 사용하고 있습니다.
예를 들어, 연구원은 암 유전체와 표준 참조 유전체와 비교하여 인간의 암 발병을 유발하거나 촉진할 수 있는 잠재적인 생식 세포 돌연변이(부모로부터 자식에게 직접 전달됨)를 식별할 수 있습니다. 이러한 분석은 암 발병 원인이 될 수 있는 유전적 변화에 대한 이해를 높일 뿐만 아니라 개인의 암이 진행되는 방식과 치료의 반응에 대한 소중한 인사이트를 제공할 수도 있습니다.
"이전에도 유전체 배열 순서 규명을 위해 오픈 코드 소프트웨어를 사용하여 좋은 결과를 얻었지만, 솔직히 Lenovo GOAST가 제공하는 것과 비교할 수 없습니다. Lenovo는 유전체 분석을 위해 하드웨어와 소프트웨어를 모두 최적화했으며, 성능과 효율성 측면에서 큰 성과를 거두었습니다."—Dr. Anurag Agrawal, 이사, CSIR-IGIB
또한 CSIR-IGIB는 Lenovo GOAST 아키텍처를 활용하여 향후 주요 암 연구 프로젝트인 ICGA(Indian Cancer Genome Atlas)를 지원할 계획입니다. 초기에는 유방암에 초점을 맞춰 (사람의 일생 동안 개별 세포의 유전자 손상으로 인해 발생한) 생식 세포 돌연변이와 체세포 돌연변이를 모두 조사할 것입니다.
Agrawal 박사는 이렇게 설명합니다. "예정된 ICGA 프로젝트에서는 GOAST를 최적으로 사용하는 방식을 재구상하려고 합니다." "우리는 더 복잡한 문제를 해결해 나갈 것이며, Lenovo와 긴밀히 협력하여 앞으로 더 나아갈 수 있도록 시스템의 기능을 발전시킬 것입니다. Lenovo는 매우 적극적인 파트너이며, 우리가 할 수 있는 일의 한계를 뛰어넘게 되어 정말 기대가 큽니다."
“Lenovo GOAST를 사용하면 유전체 배열 순서 규명 데이터를 더 빠르고 안정적으로 분석할 수 있습니다. 우리는 세계적 수준의 아키텍처와 소프트웨어를 사용하여 전장 유전체와 엑솜 분석 속도를 높임으로써, 연구원이 더 빠르게 결과를 얻을 수 있도록 지원합니다."—Dr. Anurag Agrawal, 이사, CSIR-IGIB
결과
CSIR-IGIB는 WGS 및 WES 워크플로 모두에서 Lenovo GOAST 시스템의 성능에 상당한 영향을 미쳤습니다. 한 노드의 모든 리소스가 단일 작업 실행에 할당되는 대기 시간 실행에서 연구소는 일반적인 WGS 및 WES 워크플로를 6.5배 더 빠르게 완료할 수 있습니다.1
"Lenovo GOAST가 제공하는 더 높은 컴퓨팅 처리량과 용량은 연구 속도를 높이고 생산량을 늘려 사람들의 건강과 삶에 실질적인 영향을 미치는 과학적 진보를 주도하는 데 도움이 되고 있습니다."—Dr. Anurag Agrawal, 이사, CSIR-IGIB
Lenovo 아키텍처는 하나의 노드에서 여러 작업을 동시에 실행하는 처리량 실행에서도 마찬가지로 강력한 성능을 발휘합니다. 여기에서는 WGS 및 WES 워크플로의 성능이 약 6.5배 향상됩니다.1
실행 속도가 빨라지면 연구원은 더 짧은 시간에 더 많은 샘플을 처리하고 더 복잡한 질문에 답할 수 있습니다. CSIR-IGIB는 보다 빠른 연구 속도를 유지함으로써, 중요한 과학적 연구를 더욱 강력하게 추진하고 암과 같은 질병에 대한 이해를 높이고 환자 치료 결과를 개선하고 생명을 구할 수 있는 더 나은 치료법을 찾는 데 필요한 돌파구를 마련할 수 있습니다.
- 대기 시간과 처리량 실행 모두에서 6.5배 빠른 WGS 및 WES 워크플로1
- 복잡한 배열 순서 규명 워크로드의 효율적인 분석 지원
- 암과 같은 질병과 관련된 중요한 연구에 대한 응답 시간 단축