Virtual organizations internal structure projection methods for grid-infrastructures

Проведено аналіз особливостей внутрішньої структури віртуальних організацій (ВО) та показано їх вплив на ефективне планування ресурсів провайдером грід-інфраструктури. Досліджено методи виділення ресурсів Nordugrid ARC та сформовано методики розмежування доступу за параметрами участі у ВО. Відповідно до методик розроблено програмне забезпечення, яке успішно впроваджено на трьох кластерах українського національного грід (УНГ).Virtual Organizations (VOs) have an internal structure that was not driven by grid-infrastructure. The structure of the VO is influenced by many factors including number of members, resource usage, grid services usage and moreover social cooperation of researchers. Similarly to ordinary organizations that are usually divided into departments, hierarchical structure is also defined for the VOs. Generally, three parameters are used to describe VO structure: groups, roles and attributes. Grid-infrastructure resource provider's scheduler efficiency relies on VO internal structure recognition. Internal structure development process starts with VO particularity analysis. Virtual laboratory MolDynGrid that was established to conduct researches in structural biology and bioinformatics has been chosen as an example to demonstrate such analysis. Different requirements for several laboratory researches (molecular dynamics simulations using GROMACS software, molecular structure modeling using Modeller software, docking using AutoDock software) were described. Production versus testing computation properties were discussed. Based on performed analysis an internal structure for MolDynGrid VO has been settled. Methods of resource allocation employed by Nordugrid ARC were investigated. Necessity of binding different tasks to distinct queues of local resource management system has been shown. Lack of mechanisms for VO internal structure mapping to scheduler queues was pointed out. Analysis of the job processing algorithm in Nordugrid ARC computing element (A-REX) has shown that per-queue access control based on VO internal structure defined via Virtual Organization Membership Service (VOMS) attributes can be implemented as plug-in called out of A-REX when job gets moved to ACCEPTED state. Access separation algorithm has been developed and implemented in software. Plug-in introduces additional configuration options in Nordugrid ARC common configuration file that allow to specify access policy in terms of Fully Qualified Attribute Names (FQAN) representing internal structure developed for a VO. Software implementation of the methods presented has been successfully deployed on three Ukrainian National Grid clusters: Institute of Molecular Biology and Genetics NAS of Ukraine, Taras Shevchenko National University of Kyiv, National Scientific Centre for Medical and Biotechnical Research at the Presidium of NAS of Ukraine. Example of plug-in configuration considering particularities of Institute of Molecular Biology and Genetics NAS of Ukraine cluster has been shown. Methods are applicable to the other grid-enabled clusters

Органопротекция и предупреждение полиорганной недостаточности при чрескожном коронарном вмешательстве высокого риска в условиях экстракорпоральной мембранной оксигенации

Aim. To compare the possibilities of venoarterial extracorporeal membrane oxygenation (VA ECMO) and intra-aortic balloon pump (IABP) to prevent organ damage and the development of multiple organ failure.Methods. According to the inclusion and exclusion criteria, 51 patients underwent the study. The patients were divided into 2 groups depending on the method of mechanical circulatory support used: VA ECMO (n = 29) and IABP (n = 22). To assess organ functions in the intra- and postoperative period, the results of instrumental and laboratory research methods, as well as data from complex scales of organ dysfunction, were analased.Results. Myocardial depression was observed in the IABP group in the intraoperative period of high-risk percutaneous coronary intervention and worse hemodynamic stability compared to the VA ECMO group was traced. Organ dysfunction and multiorgan failure developed more often in the IABP group, which was confirmed by laboratory specific markers.Conclusion. High-risk percutaneous coronary intervention with VA ECMO is accompanied by a lower incidence and severity of organ damage and multiple organ failure. Thus, the VA ECMO has better organ protective effects. Цель. Сравнить возможности веноартериальной экстракорпоральной мембранной оксигенации (ВА ЭКМО) и внутриаортальной баллонной контрпульсации (ВАБК) предупреждать органное повреждение и развитие полиорганной недостаточности.Материалы и методы. Согласно критериям включения и исключения, в исследование вошел 51 пациент. В зависимости от используемого метода механической поддержки кровообращения больные разделены на две группы: ВА ЭКМО (n = 29) и ВАБК (n = 22). С целью оценки органных функций в интра- и послеоперационном периоде проанализированы результаты инструментальных и лабораторных методов исследования, а также данные комплексных шкал органной дисфункции.Результаты. В интраоперационном периоде чрескожного коронарного вмешательства высокого риска в группе ВАБК отмечены депрессия миокарда и худшая, в сравнении с ВА ЭКМО, гемодинамическая стабильность. Органная дисфункция и полиорганная недостаточность чаще развивались в группе ВАБК, что подтверждено лабораторными специфическими маркерами.Заключение. Чрескожное коронарное вмешательство высокого риска в условиях ВА ЭКМО сопровождается меньшими частотой развития и выраженностью органного повреждения и полиорганной недостаточности. Таким образом, ВА ЭКМО оказывает лучшее органопротективное действие.

Cytokine activity of the non-catalytic EMAP-2-like domain of mammalian tyrosyl-tRNA synthetase

Cytokine activity of the isolated recombinant C-terminal domain of mammalian lyrosyl-tRNA synthetasg (TyrRS), which is homologous to a tumor-derived cytokine, endothelial and monocyte activating polypeptide (EMAP-2) has been studied. It was shown that C-domain induced a ~ 2-fold increase of monocyte chemotaxis. This effect is comparable with the values of chemotaxis induction by EMAP-2 cytokine and proEMAP-2. The truncated catalytic form of bovine TyrRS (2 x 39 kDa) lias no effect on monocyte chemotaxis. C-domain of TyrRS also induced a ~ 3-fold increase in tissue factor activity in cultured human endothelial cells. A hypothesis is forwarded that the isolated C-domain of mammalian TyrRS may be released at proteoiytic cleavage of TyrRS by some protease, activated ui stress conditions, and functions as a mediator via signal transduction through interaction with a putative EMAP-2 receptor.Досліджено цитокінову активність ізольованого рекомбінантного С-кінцевого домена тирозил-тРНК синтетази (тирРС) ссавців, гомологічного ЕМАР-2 цитокіну. Показано, що С-домен індукує збільшення хемотаксису моноцитів у 2 рази. Цей ефект близький до такого, спричиненого ЕМАР-2 та ргоЕМАР-2. Протеолітично модифікована каталітична фор­ма тирРС (2 у- 39 кДа) не впливала на хемотаксис моноцитів. С-домен тирРС також індукує зростання активності тка­нинного фактора ендотеліальних клітин людини в 3 рази. Пропонується гіпотеза стосовно того, що ізольований С-до­мен може вивільнятися при протеолітичному розщепленні тирРС певною протеазою, яка активується в стресових умовах, і функціонувати як медіатор шляхом передачі сигналу при взаємодії з рецептором ЕМАР-2 цитокінуИзучена цитокиновая активность изолированного рекомбинантного С-концевого домена тирозил-тРНК синтетазы (тирРС) млекопитающих, гомологичного ЕМАР-2 цитокину. Показано, что С-домен индуцирует увеличение хемотаксиса моноцитов в 2 раза. Этот эффект близок к таковому, вызываемому ЕМАР-2 и ргоЕМАР-2. Пратеолитически моди­фицированная каталитическая форма тирРС (2 х 39 кДа) не влияет на хемотаксис моноцитов. С-домен тир PC также индуцирует рост активности тканевого фактора эндотелиальных клеток человека в 3 раза. Предложена гипотеза относительно того, что изолированный С-домен может высвобож­даться при протеолитическом расщеплении тирРС определен­ной протеазой, активируемой в стрессовых условиях, и функ­ционировать как медиатор путем передачи сигнала при взаи­модействии с рецептором цитокина ЕМАР-2

МЕТОДИ КЛАСТЕРИЗАЦІЇ В ПРОГРАМІ MICROARRAYTOOL ДЛЯ АНАЛІЗУ ДАНИХ ДНК-МІКРОАРРЕЇВ

Microarray technologies (DNA chips) allow to perform a quantitative anlysis of expression of ten thousands genes. In this work a novel Microarraytool program was developed which allows to perform the cluster analysis and to compare the different experiments data by statistical analysis. Several clustering algorithms have been implemented into Microarraytool program: hierarchical clustering, k-means clustering, self-organizing maps (SOM) algorithm and self-organizing tree maps (SOTA) algorithm. The testing of these algorithms was performed using the Stanford Microarray Database for expression of 8613 individual genes in human fibroblasts after stimulation. The testing procedure revealed a correct performance of these algorithms implemented into Microarraytool program.Микроаррей-технологии или ДНК-чипы позволяют проводить количественный анализ экспрессии десятков тысяч генов. В данной работе описана новая программа Microarraytool для анализа ДНК микроаррей-данных, которая позволяет проводить трансформацию и нормализацию данных, выполнять кластерный анализ и сравнивать разные эксперименты с помощью статистического анализа. В программе имплементированы такие методы кластерного анализа: иерархический кластерний анализ, метод кластеризации k-средних, карты самоорганизующихся признаков (SOM) и SOTA- кластеризация. Проведено тестирование алгоритмов кластерного анализа для микроар-рей-данных Стэнфордской базы данных по экспрессии первичных фибробластов человека для 8613 индивидуальных генов на разных временных промежутках после стимуляции. Анализ данных показал корректное выполнение алгоритмов, имплементированных в программе Microarraytool.Мікроаррей-технології або ДНК-чипи дозволяють проводити кількісний аналіз експресії десятків тисяч генів. В даній роботі описана нова програма Microarraytool для аналізу ДНК мікроаррей-даних, яка дозволяє проводити трансформацію та нормалізацію даних, виконувати кластерний аналіз та порівнювати різні експерименти за допомогою статистичного аналізу. Імплементовано такі методи кластерного аналізу: ієрархічний кластерний аналіз; метод кластеризації k-середніх; карти ознак, що самоорганізуються (SOM) та SOTA-кпастеризація. Проведено тестування алгоритмів для кластерного аналізу для мікроаррей-даних Стенфордської бази даних з експресії первинних фібробластів людини для 8613 індивідуальних генів на різних часових проміжках після стимуляції. Аналіз даних показав коректне виконання алгоритмів, імплементованих в програмі Microarraytool

Objective clustering inductive technology of gene expression profiles based on sota clustering algorithm

Aim. Development of an inductive technology of objective clustering of gene expression profiles based on a self-organizing SOTA clustering algorithm. Methods. Inductive methods of complex system analysis were used to implement the inductive technology of objective clustering of gene expression profiles. The optimal parameters of clustering algorithm were estimated using internal clustering quality criteria, external criteria and complex balance criteria. Results. Here we present the architecture of the inductive technology of objective clustering based on SOTA clustering algorithm and step-by-step procedure of its implementation. Charts of the internal, external and complex balance criteria versus the algorithm parameters were obtained during simulation. This allowed us to determine the optimal parameters of the algorithm. Conclusion. We have shown a high efficiency of the proposed technology. In case of analysis of gene expression profiles, this approach allows to implement a step-by-step cluster-bicluster technology of data grouping at an early stage of gene regulatory network reconstruction.Мета. Розробка індуктивної технології об'єктивної кластеризації профілів експресій генів на основі самоорганізуючого алгоритму кластеризації SOTA. Методи. Індуктивні методи аналізу складних систем було використано у якості базової основи при створенні індуктивної технології об'єктивної кластеризації профілів експресій генів. Оптимальні параметри роботи алгоритму кластеризації визначалися на основі комплексного використання внутрішніх та зовнішніх критеріїв якості кластеризації та комплексного критерію балансу. Результати. У статті представлено архітектуру індуктивної технології об'єктивної кластеризації на основі алгоритму кластеризації СОТА та покрокова процедура її реалізації. У процесі моделювання було отримано графікі залежності внутрішніх, зовнішніх та комплексного критерію балансу від параметрів роботи алгоритму кластеризації, аналіз яких дозволяє визначити оптимальні параметри роботи алгоритму кластеризації. Висновки. Отримані результати моделювання показали високу ефективність запропонованої технології. У випадку обробки профілів експресій генів дана технологія створює умови для реалізації покрокової кластер-бікластер технології групування даних на ранньому етапі реконструкції генної регуляторної мережі.Цель. Разработка индуктивной технологии объективной кластеризации профилей экспрессий генов на основе самоорганизующегося алгоритма кластеризации SOTA. Методы. Индуктивные методы анализа сложных систем были использованы в качестве базовой основы при создании индуктивной технологии объективной кластеризации профилей экспрессии генов. Оптимальные параметры работы алгоритма кластеризации определялись на основе комплексного использования внутренних и внешних критериев качества кластеризации и комплексного критерия баланса. Результаты. В статье представлена архитектура индуктивной технологии объективной кластеризации на основе алгоритма кластеризации СОТА и пошаговая процедура ее реализации. В процессе моделирования были получены графики зависимости внутренних, внешних и комплексного критерия баланса от параметров работы алгоритма кластеризации, анализ которых позволяет определить оптимальные параметры работы алгоритма кластеризации. Выводы. Полученные результаты моделирования показали высокую эффективность предложенной технологии. В случае обработки профилей экспрессии генов данная технология создает условия для реализации пошаговой кластер-бикластер технологии группировки данных на раннем этапе реконструкции генной регуляторной сети

IMMUNOSUPPRESSION AS A COMPONENT OF MULTIPLE ORGAN DYSFUNCTION SYNDROME FOLLOWING CARDIAC SURGERY

Aim. To defne the role of myeloid-derived suppressor cells in the development of persistent multiple organ dysfunction followed cardiac surgeries with cardiopulmonary bypass.Methods. 40 patients who have undergone cardiac surgery were included in the study. Granulocyte myeloid-derived suppressor cells (G-MDSC) were defned as cells with the HLA-DR– / CD11β+ / CD15+ / CD33+ phenotype, and monocytic MDSC (M-MDSC) as cells with the HLA-DR– / CD11β+ / CD14+ / CD33+ phenotype using flow cytometry. Levels of cytokines, IL-1β, IL-6, TNF-α, and IL-10 were measured with an enzyme immunoassay. All patients were assigned to three groups: Group 1 – patients with the uncomplicated postoperative period (n = 14), Group 2 – patients with non-persistent MODS and its early resolution (n = 16), and Group 3 – patients with persistent MODS at day 7.Results. We observed an increase in M-MDSCs and G-MDSC at day 1 following cardiac surgery. The most pronounced increase was found in monocytic-myeloid derived suppressor cells, i.e. an 8-fold increase in M-MDSCs in all study groups at day 1 after surgery. The number of M-MDSCs remained high in patients with persistent MODS at day 7 after cardiac surgery. Levels of IL-6 and IL-10 increased at day 1 after surgery. IL-6 reached its peak level, signifcantly exceeding baseline levels. By day 7, blood levels of all cytokines have decreased, except IL-10 levels, which remained above the baseline in patients with persistent MODS.Conclusion. An increase in M-MDSCs and elevated serum levels of the anti-inflammatory cytokine IL-10 have been found in patients regardless of the presence or absence of the complications in the early postoperative period after cardiac surgery with cardiopulmonary bypass. Persistent MODS with the SOFA scoring > 5 scores at day 7 after cardiac surgery, is associated with an increase in M-MDSCs and elevated levels of the anti-inflammatory cytokine IL-10, related to higher rate of hospital infections, prolonged intensive care unit stay and higher mortality.Aim. To defne the role of myeloid-derived suppressor cells in the development of persistent multiple organ dysfunction followed cardiac surgeries with cardiopulmonary bypass.Methods. 40 patients who have undergone cardiac surgery were included in the study. Granulocyte myeloid-derived suppressor cells (G-MDSC) were defned as cells with the HLA-DR– / CD11β+ / CD15+ / CD33+ phenotype, and monocytic MDSC (M-MDSC) as cells with the HLA-DR– / CD11β+ / CD14+ / CD33+ phenotype using flow cytometry. Levels of cytokines, IL-1β, IL-6, TNF-α, and IL-10 were measured with an enzyme immunoassay. All patients were assigned to three groups: Group 1 – patients with the uncomplicated postoperative period (n = 14), Group 2 – patients with non-persistent MODS and its early resolution (n = 16), and Group 3 – patients with persistent MODS at day 7.Results. We observed an increase in M-MDSCs and G-MDSC at day 1 following cardiac surgery. The most pronounced increase was found in monocytic-myeloid derived suppressor cells, i.e. an 8-fold increase in M-MDSCs in all study groups at day 1 after surgery. The number of M-MDSCs remained high in patients with persistent MODS at day 7 after cardiac surgery. Levels of IL-6 and IL-10 increased at day 1 after surgery. IL-6 reached its peak level, signifcantly exceeding baseline levels. By day 7, blood levels of all cytokines have decreased, except IL-10 levels, which remained above the baseline in patients with persistent MODS.Conclusion. An increase in M-MDSCs and elevated serum levels of the anti-inflammatory cytokine IL-10 have been found in patients regardless of the presence or absence of the complications in the early postoperative period after cardiac surgery with cardiopulmonary bypass. Persistent MODS with the SOFA scoring > 5 scores at day 7 after cardiac surgery, is associated with an increase in M-MDSCs and elevated levels of the anti-inflammatory cytokine IL-10, related to higher rate of hospital infections, prolonged intensive care unit stay and higher mortality

Значение эритроцитсодержащих компонентов донорской крови в объеме первичного заполнения контура искусственного кровообращения в развитии системного воспаления при коррекции врожденных пороков сердца у детей

Various pathological factors accompanying any cardiac surgery can cause intraoperative systemic inflammatory responses (SIR). As the number of cardiac surgical interventions grows worldwide, the issue of SIR prevention appears highly relevant.Aim of the study. To determine the effect of not using donor blood components in the priming of the cardiopulmonary bypass circuit in children with septal congenital heart defects, operated under cardiopulmonary bypass, on the severity of SIR.Material and methods. A prospective, randomized study included 40 children with a median age of 14 [12–22.5] months and weight of 8.8 [7.25–11] kg. All patients underwent radical correction of septal defect under cardiopulmonary bypass. The patients were divided into two groups depending on the use of donor blood components for priming the CPB. The severity of SIR was assessed using four specific serum biomarkers such as interleukin 1b (IL-1b), interleukin 6 (IL-6), interleukin 10 (IL-10), and tumor necrosis factor alpha (TNF-α), measured before the operation, after the CPB and 16 hours after the surgery. In addition, the intra- and postoperative periods were evaluated.Results. The safety of the proposed strategy of skipping the donor blood was confirmed by lack of any organ dysfunction in all patients, as well as a significant difference in the balance of oxygen delivery and consumption. In addition, the levels of systemic inflammation markers after CPB were significantly higher in patients who had transfusion: IL-1b was 3.3 [3.2–3.48] pg/mL vs 2.86 [2.7–3.11] pg/mL (P=0.003) and TNF-α reached 1.81 [1.37–3.3] pg/mL vs 1.33 [1.26–1.76] pg/mL (P=0.034). Meanwhile, 16 hours post surgery, IL-6 and IL-10 levels were significantly higher in the group using donor blood components with IL-6 being 48.91 [33.89–57.6] pg/mL vs 31.56 [26.83–48.89] pg/mL (P=0.087) and IL-10 reaching 0.8 [0.76–1.43] pg/mL vs 0.69 [0.6–0.83] pg/mL (P=0.005).Conclusion. The study demonstrates and confirms the safety and efficacy of cardiopulmonary bypass without using donor blood components to reduce the severity of the systemic inflammatory response in children undergoing correction of septal congenital heart defects.Большое количество патогенных факторов, сопровождающих любую кардиохирургическую операцию, приводит к возникновению системного воспалительного ответа (СВО) в интраоперационном периоде. Учитывая ежегодный рост количества кардиохирургических вмешательств в мире, актуальной является задача профилактики СВО.Цель исследования: установить влияние отказа от применения компонентов донорской крови в объеме первичного заполнения аппарата искусственного кровообращения у детей с септальными врожденными пороками сердца (ВПС), оперированных в условиях искусственного кровообращения (ИК), на выраженность СВО.Материалы и методы. В проспективное, рандомизированное исследование включили 40 детей, медианный возраст которых составил 14 [12–22,5] месяцев, вес — 8,8 [7,25–11] кг. Всем пациентам проводили радикальную коррекцию септальных ВПС в условиях ИК. Пациентов разделили на 2 группы, в зависимости от использования компонентов донорской крови в объеме первичного заполнения аппарата искусственного кровообращения. Степень выраженности СВО оценивали с использованием четырех специфических маркеров в сыворотке крови: интерелейкин 1b (IL-1b), интерлейкин 6 (IL-6), интерлейкин 10 (IL-10) и фактор некроза опухоли альфа (TNF-α), измеренных до начала операции, после завершения ИК и через 16 часов после оперативного вмешательства. Кроме того, провели анализ течения интра- и послеоперационного периода.Результаты. Безопасность предложенной стратегии отказа от использования донорской крови подтвердили отсутствием каких-либо органных дисфункций у всех пациентов, а также значимой разницы по показателям баланса доставки и потребления кислорода. Помимо этого, значения маркеров СВО IL-1b (pg/ml) — 2,86 [2,7–3,11] vs 3,3 [3,2–3,48] (p=0,003) и TNF-α (pg/ml) — 1,33 [1,26–1,76] vs 1,81 [1,37–3,3] (p=0,034) имели более высокие значения среди пациентов с трансфузией в точке после завершения ИК. При этом IL-6 (pg/ml) — 31,56 [26,83–48,89] vs 48,91 [33,89–57,6] (p=0,087) и IL-10 (pg/ml) — 0,69 [0,6–0,83] vs 0,8 [0,76–1,43] (p=0,005) были статистически значимо выше в группе с использованием компонентов донорской крови через 16 часов после оперативного вмешательства.Заключение. Обоснована и доказана безопасность и эффективность искусственного кровообращения без использования компонентов донорской крови для снижения выраженности системного воспалительного ответа у детей при коррекции септальных врожденных пороков сердца

ІНТЕГРОВАНЕ СЕРЕДОВИЩЕ ВІРТУАЛЬНОЇ ЛАБОРАТОРІЇ MolDynGrid ДЛЯ РОЗРАХУНКІВ МОЛЕКУЛЯРНОЇ ДИНАМІКИ БІОПОЛІМЕРІВ

Virtual laboratory MolDynGrid has been established in the frame of the Ukrainian academic grid infrastructure for the calculations of molecular dynamics of biological macromolecules.The integrated environment is introduced in virtual laboratory MolDynGrid for the automation of computational  calculations. А web-portal of virtual laboratory has been created (http://moldyngrid.org), which is composed of  computational, analytical and educational blocks аnd data base of molecular dynamics simulations.Виртуальная лаборатория MolDynGrid создана в рамках украинской академической грид-инфраструктуры  для проведения расчетов молекулярной динамики биологических макромолекул. В  виртуальной лаборатории MolDynGrid внедрена интегрированная среда для автоматизации компьютерных расчетов. Создан веб-портал виртуальной лаборатории (http://moldyngrid.org), который состоит из расчетного, аналитического и обучающего  блоков и базы данных траекторий молекулярной динамики.Віртуальна лабораторія MolDynGrid створена в рамках української академічної грід-інфраструктури  для проведення розрахунків молекулярної динаміки біологічних макромолекул. В  віртуальній лабораторії MolDynGrid впроваджене інтегроване середовище для автоматизації комп’ютерних розрахунків. Створено веб-портал віртуальної лабораторії, що складається з розрахункового, аналітичного і навчального блоків та бази даних траєкторій молекулярної динаміки

Механическая поддержка кровообращения при чрескожном коронарном вмешательстве высокого риска

High-risk percutaneous coronary intervention involves technical challenges in performing revascularization, hemodynamic instability and heart rate variability, and possible complications. Mechanical circulatory support devices ensure hemodynamic stability and expansion of opportunities for revascularization. Current methods include the following devices: intra-aortic balloon counterpulsation, Impella, TandemHeart, and venoarterial extracorporeal membrane oxygenation. The review accumulates current evidences on the use of these devices for mechanical circulatory support during high-risk percutaneous coronary intervention from the reports, registries, randomized and observational studies, as well as clinical trials.Чрескожное коронарное вмешательство высокого риска подразумевает технические трудности при выполнении реваскуляризации, нестабильность сердечного ритма и гемодинамики и возможные осложнения. Одним из способов обеспечения гемодинамической стабильности и расширения возможностей для реваскуляризации являются использование устройств механической поддержки кровообращения. На данный момент арсенал методов представлен следующими устройствами: внутриаортальная баллонная контрпульсация, Impella, TandemHeart и вено-артериальная мембранная оксигенация. В обзоре рассмотрены актуальные сообщения, данные регистров, рандомизированных и наблюдательных исследований, а также клинические протоколы, посвященные использованию этих устройств для механической поддержки кровообращения во время чрескожного коронарного вмешательства высокого риска