NVIDIA RTX PRO 4500 Blackwell でゲノム解析とタンパク質折りたたみワークロードを高速化

精密医療は、ゲノムレベルでの疾患の理解と分子レベルでの治療法の特定という 2 つの基本的な能力に依存しています。 NVIDIA の精密医療への貢献は、加速計算を超えたものにとどまらず、ハードウェアおよびソフトウェアの進展を直接的に医療成果へと変換するフルスタックプラットフォームを提供しています。 ヒトゲノムのシーケンシングには当初 10 年以上を要しましたが、現在は数時間で完了できるようになりました。この劇的な変化は単なる技術的マイルストーンを超えたものです。これにより、早期発見、迅速な診断、より標的を絞った治療が可能となり、疾患の理解と治療の方法が根本的に変革されました。 シーケンシング速度の向上により、ゲノム研究におけるボトルネックはデータ生成からデータ分析へと移行しました。下流の分析が追いつかない限り、高速なシーケンシングは価値を持ちません。臨床医は、特に腫瘍学や新生児集中治療室（NICU）など、一分一秒が重要な時間敏感度の高い環境において、より迅速に治療方針を決定する必要があります。 一方、創薬開発の基礎となるタンパク質構造の特性評価という従来のプロセスには、かつて何年もの過酷な実験作業が必要でしたが、AlphaFold に代表される新しい AI ベースの方法論により、これは数分または数時間に短縮されました。この変化は、治療候補の同定にかかる時間と費用を劇的に削減し、ハイスループットスクリーニングを可能にすることで、創薬プロセスを加速させています。 ゲノミクスは病気の理解を助け、タンパク質構造の研究はその治療法の発見につながります。これらは同じ旅路における2つの段階です。 本記事では、最新の[NVIDIA BioNeMoプラットフォーム](https://www.nvidia.com/en-us/industries/healthcare-life-sciences/)（NVIDIA Parabricksを含む）および最近発表された[RTX PRO 4500 Blackwell Server Edition](https://blogs.nvidia.com/blog/gtc-2026-news/#rtx-pro-4500)が、医療・生命科学分野の研究者や臨床医をどのように支援し、より高速かつ高精度な処理を実現しながら、計算コストを大幅に削減しているかを探ります。 ## NVIDIA RTX PRO 4500 Blackwell 上の NVIDIA Parabricks 加速されたゲノム解析ソリューションである[NVIDIA Parabricks](https://docs.nvidia.com/clara/parabricks/latest/index.html)は、このデータ分析のボトルネック解消において中心的な役割を果たしています。信頼性の高いオープンソースツールのGPUアクセラレーション版を提供することで、Parabricks は分析時間を数時間から数分に短縮し、研究者が生物学的知見を発見するのを支援するとともに、臨床医による意思決定を迅速化します。 [NVIDIA RTX PRO 4500 Blackwell Server Edition](https://www.nvidia.com/en-us/data-center/rtx-pro-4500-blackwell-server-edition/) GPU は、RTX PRO データセンターポートフォリオに新たに追加された製品です。NVIDIA Blackwell アーキテクチャに基づいたこのコンパクトで省エネルギーなプラットフォームは、クラウド、データセンター、エッジのいずれにも展開される幅広いワークロードに対して強力な計算能力を提供し、特に NVIDIA Parabricks のパフォーマンス向上を実現しています。 ![image](https://developer-blogs.nvidia.com/wp-content/uploads/2026/05/image1-11.webp)*図 1. NVIDIA RTX PRO 4500 Blackwell Server Edition GPU* ## アライメントおよびバリアントコールの高速化：Minimap2、fq2bam、DeepVariant 通常は時間がかかるタスクであるアライメントやバリアントコールは、従来の CPU ベースの手法では数時間を要することがあります。Minimap2 と fq2bam はアライメントに広く使用されており、一方 DeepVariant はバリアントコールのための人気のあるツールです。Minimap2 は DNA または RNA のシーケンシングリードを参照ゲノムにアライメントするためのシーケンスアライメントツールであり、fq2bam は BWA-MEM に対する Parabricks のラッパーで、GATK のベストプラクティスも含まれています。DeepVariant は遺伝性疾患（すなわち遺伝性の病気）のバリアントコールを行う Google のディープラーニングベースのバリアントコーラーです。 Parabricks は GPU アーキテクチャ全体にわたって大幅な高速化を実現し、継続的な加速のために絶えず最適化されています。シーケンスアライメントおよびバリアントコールアプリケーションにおいて、RTX PRO 4500 Blackwell は以前の GPU エディションと比較して性能の向上を提供します。Minimap2 と DeepVariant はいずれも [NVIDIA L4 Tensor Core GPU](https://www.nvidia.com/en-us/data-center/l4/) と比較して約 2 倍高速です。fq2bam の場合、RTX PRO 4500 は NVIDIA L4 よりも 2.4 倍高速です。 ## Parabricks v4.7 ベンチマーク **ツール****NVIDIA RTX PRO 4500****2 GPU（分）NVIDIA L4****2 GPU（分） Minimap215.830.1 fq2bam (BWA-MEM – ペアエンド)13.432.5 DeepVariant(ショートリード)7.515.0 *表1. 所要時間（分）。NVIDIA Perflab チームが Parabricks v4.7.0 を使用し、内部ノードで収集した数値です。参考目的でのみご使用ください。速度はデータセット、GPU インスタンス、ホスト CPU、利用可能なメモリ、その他の要因によって変動する可能性があります。DeepVariant および fq2bam には Illumina データを用いた 30×全ゲノム配列決定、Minimap2 には PacBio データを用いた 35×全ゲノム配列決定を実施*。 PacBio は長鎖シーケンシング技術で知られるゲノムシーケンシング企業です。RTX PRO 4500 Blackwell を統合することで、PacBio は塩基呼び出し（basecalling）において大幅な速度向上を達成しました。塩基呼び出しは、装置からの生出力をダウンストリーム解析に使用可能な配列データに変換する最初の計算ステップです。 「PacBio HiFi シーケンシングでは、妥協できない精度と、生物学の進捗に追いつくスピードが求められます。RTX PRO 4500 Blackwell Server Edition GPU はその両方を提供します」と、Pacific Biosciences の機器分析シニアディレクターである Armin Töpfer 氏は述べています。 「L4 GPU に比べて塩基呼び出しのスループットが 2 倍以上向上し、電力とサイズのプロファイルがシーケンシング解析をどのように、どこで行うかという新たな可能性を開きました」と同氏は話しました。「これに、Parabricks の minimap2 および DeepVariant ツールの速度向上と機能強化が加わることで、当社のプラットフォームの未来に対する期待が高まっています」。 ## Minimap2 を始めるには docker run --rm --gpus all --volume $(pwd):/workdir --volume $(pwd):/outputdir \ --workdir /workdir \ nvcr.io/nvidia/clara/clara-parabricks:4.7.0-1 \ pbrun minimap2 \ 翻訳全文 --ref /workdir/${REFERENCE_FILE} \ --in-fq /workdir/${INPUT_FASTQ} \ --out-bam /outputdir/${OUTPUT_BAM} ## Get started with fq2bam (BWA-MEM) # This command assumes all the inputs are in the current working directory and all the outputs go to the same place. docker run --rm --gpus all --volume $(pwd):/workdir --volume $(pwd):/outputdir \ --workdir /workdir \ nvcr.io/nvidia/clara/clara-parabricks:4.7.0-1 \ pbrun fq2bam \ --ref /workdir/${REFERENCE_FILE} \ --in-fq /workdir/${INPUT_FASTQ_1} /workdir/${INPUT_FASTQ_2} \ --knownSites /workdir/${KNOWN_SITES_FILE} \ --out-bam /outputdir/${OUTPUT_BAM} \ --out-recal-file /outputdir/${OUTPUT_RECAL_FILE} ## Get started with DeepVariant docker run --rm --gpus all --volume $(pwd):/workdir --volume $(pwd):/outputdir \ --workdir /workdir \ nvcr.io/nvidia/clara/clara-parabricks:4.7.0-1 \ pbrun deepvariant \ --ref /workdir/${REFERENCE_FILE} \ --in-bam /workdir/${INPUT_BAM} \ --out-variants /outputdir/${OUTPUT_VCF} ## Advancing structural biology with Openfold3 and cuEquivariance Openfold3 と cuEquivariance の統合により、RTX PRO プラットフォームのタンパク質構造推論能力がさらに強化されました。最新世代の Blackwell Tensor コアを搭載した RTX PRO 4500 Blackwell は顕著な加速を実現し、L4 ベースラインと比較して最大 2.3 倍の高速化を提供し、1,500 アミノ酸までのタンパク質を処理可能にしています。 Openfold3 + cuEQ 0.10（秒）** **タンパク質サイズ****L4****1 GPU (秒)RTX PRO 4500 BSE****1 GPU (秒)高速化率** **256**19.918.712.3x **512**59.4225.682.3x **1024**198.9084.802.4x **1536**453.47194.282.3x *表 2. 秒単位の時間。使用データセット：サンプリングされた CASP14 データセットから colabfold データベースと mmseqs2 を用いて生成した入力 MSAs。推論は BF16 精度で行われました* ## Smith-Waterman アライメントにおける高性能 Blackwell アーキテクチャで導入された動的計画法（DPX）命令セットを活用し、RTX PRO 6000 および RTX PRO 4500 GPU は Smith-Waterman アライメントにおいて圧倒的なスループットを提供します。このハードウェアアクセラレーション機能は、最新の CUDA 13.2 を介して、Math API および PTX 9.2 レベルの両方ですべての開発者に広く利用可能となり、DNA、RNA、およびタンパク質のアライメント手法に新たなレベルの加速をもたらしました。これには 32 ビット、16 ビット、8 ビットの精度サポートが含まれています。 RTX PRO 4500 Blackwell は、L4 と比較して現在 9.6 倍高速であり、前世代の DPX（Double Precision eXtension）を使用する H100 SXM と同等のパフォーマンスを発揮します。さらに高いスループットを必要とする場合、RTX PRO 6000 BSE は RTX PRO 4500 BSE を 2.36 倍上回ります。 **Smith-Waterman アライメント** **パフォーマンス **(GCUPS) **スピードアップ** **CPU ベースライン (256 スレッド)** 256 1.0x **NVIDIA L4** 524 2.0x **NVIDIA RTX PRO 4500 BSE** 4923 19.2x *表 3. ギガセル/秒で正規化されたパフォーマンス。CPU ベースラインは SSW ライブラリを使用して測定。アフィンギャップアライメント（スコア計算）の入力重みは BWA から取得。入力データセット：Illumina シーケンサーを使用した HG002 (NA24385) ペアエンドプロトコル* 純粋な速度だけでなく、RTX PRO 4500 は H100 SXM と比較して最大 4.3 倍の低消費電力を実現しながら、この Smith-Waterman ワークロードにおいて同等のパフォーマンスを提供します。 ## さらに詳しく知る Parabricks、OpenFold 3、および RTX PRO 4500 Blackwell Server Edition が、あなたの精密医療への旅をどのように加速するかをご覧ください。 加速されたゲノミクスと AI を活用した構造生物学の融合は、精密医療で何が可能かという定義を書き換えており、その進歩のペースはさらに加速しています。 NICU におけるゲノム解析を数時間から数分に短縮することや、130 以上の薬剤ターゲットに対するタンパク質結合体の生成と実験的検証を行うことなど、この作業を可能にするプラットフォームはもはや研究上の興味本位の領域ではなく、NVIDIA によって実現されています。 - Parabricks を試す - RTX PRO 4500 Blackwell Server Edition についてさらに詳しく知る

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