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強力なGPUにより
酵母のゲノム解析を大幅に加速

各大学の先端研究を支える
「THIRDWAVE Pro」のワークステーション

九州大学大学院医学研究院

サードウェーブの法人向けPC「THIRDWAVE Pro(サードウェーブ プロ)」は、ユーザーのさまざまな業務を支援するICTプラットフォームとして多くの支持を集める。特に、ハイエンドのスペックを要求する研究機関から高く評価されている。

今回、九州大学、O大学の各大学で先端の研究開発に取り組んでおられる先生に「THIRDWAVE Pro」のワークステーション(WS)を導入した理由、製品の魅力、導入の成果、サードウェーブへの期待を聞いた。

※この記事は「週刊BCN」7月25日号 vol.1932 に掲載された内容を引用し、再掲載しています。その他の事例はこちら【O大学

生命科学研究を加速する「ゲノム編集」

出芽酵母

九州大学大学院医学研究院医化学分野の岡田悟助教の専門は、細胞生物学・分子生物学。生命現象を分子レベルで解明することを目的とする学問で、岡田助教は特に出芽酵母(パン酵母)を研究材料として扱っている。

生物は細胞の構造の違いから、大きく原核生物と真核生物に分類される。例えば、乳酸菌、納豆菌などの細菌は原核生物で、遺伝子の集合体であるゲノムDNAが核膜で覆われていない。一方、同じく単細胞生物であるが酵母は真核生物で、ゲノムDNAが核膜で覆われている。「我々ヒトも真核生物であり、酵母の研究で判明した遺伝子の機能は、進化の過程でヒトにも共通して保存されている可能性が高い。ヒト細胞に比べて酵母は分裂周期が早く、研究がしやすいというメリットがある」と岡田助教は解説する。 

最近、農業分野では品種改良を加速するため「ゲノム編集」が注目されている。特定の外来遺伝子を組み込んだ遺伝子組換え作物はよく知られているが、ゲノム編集は、特定の内在遺伝子のみを編集する技術。従来であれば、長い年月をかけて交配によって品種改良していたところを大幅に短縮することも可能になる。医療および医薬品開発への応用でも大いに注目されている。 

ハイエンドGPU搭載ワークステーションが 3週間かかる定量解析を3日に短縮

その研究において不可欠なのが、ゲノム解析(DNAシーケンシング)だ。DNAシーケンシングは、DNAを構成する四つの塩基(アデニン、グアニン、シトシン、チミン)の結合順序(塩基配列)を決定するもの。酵母の場合、塩基対の数は1セットで1200万個、ヒトでは1セットで約30億個にも及ぶ。 シーケンシングに使用するのが、オックスフォード・ナノポアが開発したシークエンサーで、数万塩基をひとつながりの情報として読み出すロングリードが可能だという。

ハイエンド・グラフィックスカードを最大4枚搭載できる「THIRDWAVE Pro WORKSTATION X8612」

岡田助教が、DNAシーケンシングや顕微鏡画像の定量解析に使用しているのがサードウェーブのワークステーションで、ウルトラハイエンドモデルに当たる「THIRDWAVE Pro WORKSTATION X8612」。同機は、NVIDIAQuadroまたはGeForceのハイエンド・グラフィックスカードを最大で4枚搭載できる。 

1回の解析を実施すると数百GB、それを34セット実施すると数TBに及ぶデータ量になる。この処理をCPUのみで実行すると3週間は掛かるが、最新GPU1枚追加すると3日に、2枚追加するとほぼ1日にまで大幅に短縮できる」と岡田助教は成果を語る。

高負荷処理での安定稼働、カスタマイズの容易さを評価

X8612は高負荷処理時も安定稼働。定量解析の高速化に寄与

このほか、サードウェーブ製品のメリットについて、信頼性がとても高く、高い負荷を掛け続ける処理でも安定稼働していると評価。コストメリットも大きいという。「必要に応じたカスタマイズがとても容易で、新しいモデルが追加されるなどしても、筐体の中身が共通しているため、パーツを入れ替えるだけで機能アップができる。それだけメンテナンス性も高い」と岡田助教。 

実際、岡田助教はサードウェーブから、完成品のマシンだけでなくベアボーンキット、GPUカード、モニターなど、各パーツを購入してシステムを組んだり、カスタマイズしたりすることで研究に最適な環境を構築してきた。 

さらにもサービス面でも、トライアル導入のメリットを挙げる。「本当に想定したパフォーマンスが発揮できるのか、しっかりと検証した上で導入ができる。外部資金での購入を申請する際も、性能の裏付けをしっかり担保した上で申請できることは大きなメリットになる」と岡田助教は強調する。 

今後のサードウェーブへの期待については、サブスクリプション的な利用を要望したいという。「科研費を始めとしたプロジェクト型の予算は時限付きであるため、期限内に成果を出さなければならない。調達に時間をかけずに、必要な時に必要な分の計算性能をタイムリーに得ることができるようになるとうれしい」と語る。

お客様紹介

九州大学大学院医学研究院

岡田悟氏
基礎医学部門生体制御学講座医化学分野 助教

設立 1879年
所在地 福岡県福岡市東区馬出3-1-1
担当者名 岡田悟氏
企業HP https://www.kyushu-u.ac.jp/ja/


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