Léčba mnohočetného myelomu pomocí genomické analýzy cirkulujících nádorových buněk

Výzva: 32. Veřejná grantová soutěž, OPEN-32-9

Hlavní řešitel: David Žihala

Instituce: Ostravská univerzita

Oblast: biovědy

Superpočítač Karolina pomáhá vědcům z Ostravské univerzity zkoumat cirkulující nádorové buňky (CTC) u pacientů s mnohočetným myelomem, druhým nejčastějším hematologickým nádorovým onemocněním. CTC mohou uniknout z kostní dřeně do krevního oběhu, přičemž jejich množství v krvi slouží jako významný ukazatel prognózy onemocnění. V tomto projektu, jehož hlavním řešitelem je David Žihala, budou vědci analyzovat data od pacientů s různými hladinami CTC. Cílem je pochopit biologii těchto buněk a jejich roli v progresi onemocnění. Dále otestují možnost použití sekvenování celého genomu CTC z periferní krve (krve, která obíhá v cévách) pro přesnější odhad rizika vzniku nebo progrese onemocnění. Tento minimálně invazivní diagnostický přístup by v budoucnu mohl usnadnit diagnostiku a léčbu pacientů s mnohočetným myelomem. Tento výzkum je financován Evropskou unií v rámci projektů SALVAGE (OP JAK) a LERCO (OP ST).

Trénování rozsáhlého dynamického modelu robotické manipulace objektem z videa

Výzva: 32. Veřejná grantová soutěž, OPEN-32-10

Hlavní řešitel: Georgij Ponimatkin

Instituce: České vysoké učení technické v Praze

Oblast: informatika

Výzkumníci z Českého institutu informatiky, robotiky a kybernetiky (CIIRC ČVUT) využijí přidělený výpočetní čas na superpočítači LUMI k vývoji rozsáhlého dynamického modelu, který dokáže předpovídat trajektorie pohybu ve 2D prostoru na základě textu popisujícího požadované akce. Například při zadání fotografie osoby držící láhev s vodou a popisku typu „nalij vodu do hrnku“ bude model předpovídat dráhu pohybu této akce. Těmito predikcemi pak lze řídit robotické systémy při provádění úkolů, což představuje další posun v oblasti robotické manipulace. Tento výzkum je financován z grantu ERC Advanced Grant „FRONTIER“ grantové č. 101097822.

Materiály na bázi grafenu v nanomedicíně

Výzva: 32. Veřejná grantová soutěž; OPEN-32-24

Hlavní řešitelka: Markéta Paloncýová

Instituce: CATRIN, Univerzita Palackého v Olomouci

Oblast: biovědy

Superpočítače Karolina a LUMI pomáhají vědcům z CATRIN zkoumat, jak grafenové materiály interagují s biomembránami pomocí molekulárně dynamických simulací. Grafenové deriváty jsou v posledních letech studovány pro svou perspektivu v nanomedicíně díky svým mechanickým, elektrickým či chemickým vlastnostem. Tento projekt se zaměřuje na testování biokompatibility a možné toxicity redukovaného grafen-oxidu (rGO) při kontaktu s mozkovými buňkami, aby mohl být použit jako stimulační elektroda při léčbě Parkinsonovy choroby. Simulace budou studovat způsob interakce rGO s modely membrán v různých rozměrech a složeních a vzájemné ovlivnění chování rGO a lipidů v membránách.

Cílem projektu je vytvořit nové postupy kombinující molekulárně dynamické simulace na atomární a hrubozrnné úrovni, které bude možné rozšířit na další modely biomembrán nebo nanomateriálů a tím umožnit systematický výzkum interakcí na rozhraní bio- a nanomateriálů. Tento výzkum je součástí projektu HE RIA MINIGRAPH, který vyvíjí elektrodu na bázi rGO pro léčbu Parkinsonovy choroby.

Metody chemického dopování pro získání vysoce účinné termoelektrické energie u nitridů přechodných kovů

Výzva: 32. Veřejná grantová soutěž; OPEN-32-7

Hlavní řešitel: Luigi Cigarini

Instituce: IT4Innovations

Oblast: materiálové vědy

Na obrázku je znázorněno srovnání vlivu atomových vakancí a substitučních atomů kyslíku nahrazujících centrální atomy dusíku působících na přenos elektronů v nekonečné struktuře nanodrátů složené z 5x5 krystalových buněk nitridu skandia.

Luigi Cigarini, Urszula D. Wdowik a Dominik Legut z IT4Innovations využijí výpočetní sílu superpočítačů Barbora, Karolina a LUMI ke zkoumání termoelektrických vlastností nitridu skandia a nitridu chromu – dvou slibných materiálů využitelných v oblasti technologií pro přeměnu energie. Teoretické výpočty se zaměří na vliv příměsí jiných prvků a dopantů v krystalových strukturách těchto materiálů.

Termoelektrická energie, která je schopná převádět teplotní rozdíly na elektrické napětí a naopak, má významný potenciál pro zlepšení energetické účinnosti v průmyslu, dopravních prostředcích či domácích spotřebičích. Cílem projektu je vyvinout metody pro zvýšení výkonnosti úsporných termoelektrických materiálů, které připraví půdu pro inovativní energetická řešení a posunou technologický pokrok v oblasti energetické účinnosti. Výzkum je financován z programu Grantové agentury České republiky č. 23-07228S.

POL2PHASE

Výzva: 32. Veřejná grantová výzva, OPEN-32-28

Řešitel: William Shakespeare Morton

Instiutce: CEITEC

Oblast: biovědy

Obrázek ukazuje vnitřní uspořádání dvouproteinů procházejících LLPS. Jedna složka je zbarvena žlutě, zatímco druhá složka je rozdělena na šedou (složená část proteinu) a červenou (neuspořádaná část proteinu). Studiem těchto interakcí můžeme zjistit, které z nich jsou klíčové pro zdravou funkci buňky a jaký vliv mohou mít mutace na zmíněnou funkci.

Fázová separace kapalina-kapalina (LLPS) je klíčová pro fungování buněk, protože umožňuje ukládání proteinů do specifických oblastí buněk. Tento proces je řízen (především) vnitřně neuspořádanými oblastmi proteinů, které buňkám umožňují rychle shromažďovat nebo rozebírat tyto shluky podle potřeby. Je to podobné, jako když ukládáme ovoce do mísy s ovocem; je částečně uskladněné, ale snadno přístupné. Nesprávná kontrola těchto shluků může vést k neurodegenerativním onemocněním, rakovině a jiným chorobám.

William Shakespeare Morton z CEITEC Masarykovy univerzity využije superpočítače Karolina a LUMI k vývoji metod pro studium shromažďování proteinů během LLPS. K tomu vědci z CEITEC použijí i strojové učení a výsledky ověří experimentálně. Výzkum je podpořen grantem MSCA Postdoctoral Fellowship „POL2PHASE“.

Dynamika sluneční koróny v éře intenzivního získávání pozorovacích dat

Výzva: 32. Veřejná grantová soutěž; OPEN-32-57

Hlavní řešitelka: Sofya Belov

Instituce: Jihočeská univerzita v Českých Budějovicích

Oblast: astrofyzika

Sofya Belov a Petr Jelínek z Katedry fyziky Přírodovědecké fakulty Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích využijí výpočetní výkon superpočítačů Karolina a Barbora pro výzkum dynamických jevů v atmosféře Slunce, jako jsou sluneční erupce, koronální výrony hmoty (CME) a šíření magnetohydrodynamických (MHD) vln. Výzkum se zaměří na pochopení mechanismů, které způsobují vysokou teplotu v koróně, rychlé uvolňování energie během erupcí a dynamiku CME. Superpočítače umožní simulace i analýzy s vysokým rozlišením.
Tento výzkum je součástí projektu DynaSun financovaného z programu EU Horizont Evropa.

3D modelování a hodnocení rizik pro bezpečnost jaderných zařízení

Výzva: 32. Veřejná grantová soutěž OPEN-32-22

Hlavní řešitel: Ivo Opršal

Instituce: Geofyzikální ústav Akademie věd ČR

Oblast: vědy o Zemi

Obr.: Simulované a pozorované spektrální zesílení (zde tzv. HVRS poměry) v přípovrchové geologické struktuře maaru Mýtina v západních Čechách. Černě: Pozorovaná data pro dvě vzájemně kolmé horizontální složky („150deg“ představuje zesílené kmitání módu 1 při frekvenci 1,83 Hz,  „60deg“  módu 2 při frekvenci 1,91 Hz). Barevně: Syntetické seismogramy modelované metodou konečných diferencí (s využitím IT4I). Zesílení vln na stanici MYT001 je cca desetinásobné. Upraveno dle Labuta et al., 2025, Fig. 6 a.

Superpočítače IT4Innovations pomohou vědcům z Akademie věd ČR lépe porozumět seismickým otřesům, které mohou ohrozit klíčovou infrastrukturu, jako jsou jaderné elektrárny, přehrady, elektrická vedení nebo potrubí. Výzkum se zaměří na vyhodnocování a numerické modelování lokálního zesílení seismických otřesů způsobené geologickou strukturou podloží a přípovrchových geologických struktur v pánevních oblastech ČR zvažovaných pro potenciální elektrárny na bázi jaderné energie. Toto seismické zesílení je jeden z klíčových faktorů ovlivňujícího seismické riziko.

Cílem projektu je vytvořit optimální metodiku pro posouzení tohoto zesílení a prověření všech seismotektonických rizik. Výsledky výzkumu budou kombinovány s informacemi o geologii a závěry předchozích studií do regionálního modelu, který umožní přesnější predikci seismických otřesů a analýzu dalších potenciálních hrozeb. Numerické modelování šíření vln pomocí pokročilých výpočetních prostředků (IT4I) bude hrát klíčovou roli právě při simulaci seismických scénářů vedoucích k ocenění vlivu geologických podmínek na zesílení otřesů. Tento přístup umožní vyhodnocení širších sociálních a ekonomických dopadů zemětřesení, které mohou ohrozit lidské životy, ale také způsobit škody na kritické infrastruktuře. Díky tomu bude možné provádět detailnější analýzy a efektivní plánování její ochrany.

Reference:

Labuta, M., Oprsal, I., Landa, D.-A., Burjánek, J., 2025. Ambient Vibrations of a Deep Maar Resonator. Soil Dynamics and Earthquake Engineering, 188, Part B, 2025, 109072. https://doi.org/10.1016/j.soildyn.2024.109072