PRECISION MEDICINE TO DRUG DISCOVERY
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│ │ │ │ │ │
│ STAGE 1 │────▶│ STAGE 2 │────▶│ STAGE 3 │
│ │ │ │ │ │
│ GENOMICS │ │ RAG/CHAT │ │ DRUG │
│ PIPELINE │ │ PIPELINE │ │ DISCOVERY │
│ │ │ │ │ │
│ ┌───────────┐ │ │ ┌───────────┐ │ │ ┌───────────┐ │
│ │ FASTQ │ │ │ │ VCF │ │ │ │ TARGET │ │
│ │ ↓ │ │ │ │ ↓ │ │ │ │ ↓ │ │
│ │ VCF │ │ │ │ TARGET │ │ │ │ MOLECULES │ │
│ └───────────┘ │ │ └───────────┘ │ │ └───────────┘ │
│ │ │ │ │ │
│ 120-240 min │ │ Interactive │ │ Minutes │
└─────────────────┘ └─────────────────┘ └─────────────────┘
│ │ │
└───────────────────────┴───────────────────────┘
│
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│ NVIDIA DGX SPARK │
│ 128GB GPU | 512GB RAM | 144 │
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│ GENOMICS PIPELINE │
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│ │
│ INPUT PROCESSING OUTPUT │
│ ───── ────────── ────── │
│ │
│ ┌─────────┐ ┌─────────────────────────────┐ ┌─────────┐ │
│ │ FASTQ │ │ │ │ BAM │ │
│ │ R1/R2 │───▶│ NVIDIA PARABRICKS │───▶│ File │ │
│ │ ~200GB │ │ fq2bam + DeepVariant │ │ ~100GB │ │
│ └─────────┘ │ │ └────┬────┘ │
│ │ ┌───────────────────────┐ │ │ │
│ ┌─────────┐ │ │ GRCh38 Reference │ │ ┌────▼────┐ │
│ │Reference│───▶│ │ Genome (3.1GB) │ │ │ VCF │ │
│ │ GRCh38 │ │ └───────────────────────┘ │ │ File │ │
│ └─────────┘ │ │ │ ~11.7M │ │
│ └─────────────────────────────┘ │variants │ │
│ └─────────┘ │
│ │
│ TIMING: 120-240 minutes (vs. 24-48 hours on CPU) │
│ │
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│ RAG/CHAT PIPELINE │
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│ │
│ ┌─────────────────┐ │
│ │ User Query │ │
│ │ "What variants │ │
│ │ affect VCP?" │ │
│ └────────┬────────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ EMBEDDING LAYER │ │
│ │ BGE-small-en-v1.5 │ │
│ │ 384 Dimensions │ │
│ └─────────────────────────────┬───────────────────────────────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ MILVUS VECTOR DB │ │
│ │ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ │ │
│ │ │ ClinVar │ │ AlphaMissense│ │ Clinker │ │ │
│ │ │ 4.1M vars │ │ 71M scores │ │ 201 genes │ │ │
│ │ └──────────────┘ └──────────────┘ └──────────────┘ │ │
│ └─────────────────────────────┬───────────────────────────────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ CLAUDE LLM │ │
│ │ Evidence Synthesis & Reasoning │ │
│ │ Grounded in Citations │ │
│ └─────────────────────────────┬───────────────────────────────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ ┌─────────────────┐ │
│ │ AI Response │ │
│ │ + Citations │ │
│ │ + Evidence │ │
│ └─────────────────┘ │
│ │
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Query: "What pathogenic variants are associated with VCP?"
Response: Based on clinical evidence from ClinVar and AlphaMissense:
• VCP R155H (rs121909331) - Pathogenic
- Associated with IBMPFD (Inclusion Body Myopathy with Paget's Disease)
- AlphaMissense Score: 0.94 (Likely Pathogenic)
• VCP R191Q (rs121909332) - Pathogenic
- Causes familial ALS and FTD
- 85% druggability confidence
• VCP A232E (rs121909333) - Pathogenic
- Multi-system proteinopathy
- Structure available: PDB 8OOI
Target Hypothesis: VCP is a validated therapeutic target for
neurodegenerative disease with known inhibitors in clinical development.
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│ DRUG DISCOVERY PIPELINE │
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│ │
│ PHASE 1: STRUCTURE RETRIEVAL │
│ ───────────────────────────── │
│ ┌─────────────┐ ┌─────────────────────────────────────────┐ │
│ │ Target │───▶│ RCSB PDB API │ │
│ │ (VCP) │ │ 8OOI: WT Hexamer (2.9Å, Cryo-EM) │ │
│ └─────────────┘ │ 9DIL: Mutant (3.2Å) │ │
│ │ 5FTK: +CB-5083 Inhibitor (2.3Å) │ │
│ └─────────────────────────────────────────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ PHASE 2: MOLECULE GENERATION │
│ ──────────────────────────── │
│ ┌─────────────┐ ┌─────────────────────────────────────────┐ │
│ │ Seed Mol │───▶│ BioNeMo MolMIM │ │
│ │ (CB-5083) │ │ Masked Language Modeling │ │
│ │ SMILES │ │ Generate Novel Analogs │ │
│ └─────────────┘ └─────────────────────────────────────────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ PHASE 3: MOLECULAR DOCKING │
│ ────────────────────────── │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ BioNeMo DiffDock │ │
│ │ Diffusion-Based Docking Predictions │ │
│ │ Binding Pose Generation │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ PHASE 4: SCORING & RANKING │
│ ────────────────────────── │
│ ┌────────────────┐ ┌────────────────┐ ┌────────────────┐ │
│ │ Lipinski │ │ QED │ │ ADMET │ │
│ │ Rule of 5 │ │ Score │ │ Properties │ │
│ │ MW ≤ 500 │ │ 0.0-1.0 │ │ Absorption │ │
│ │ LogP ≤ 5 │ │ Drug-likeness │ │ Metabolism │ │
│ └────────────────┘ └────────────────┘ └────────────────┘ │
│ │ │
│ ▼ │
│ PHASE 5: REPORT GENERATION │
│ ────────────────────────── │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ VCP_Drug_Candidate_Report.pdf │ │
│ │ • Executive Summary • Ranked Candidates │ │
│ │ • Structure Analysis • Scoring Details │ │
│ │ • Binding Site Maps • Next Steps │ │
│ └─────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
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│ NVIDIA DGX SPARK GPU MONITORING │
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│ │
│ ┌────────────────┐ ┌────────────────┐ ┌────────────────┐ │
│ │ GPU Utilization│ │ GPU Temperature│ │ GPU Power │ │
│ │ 85% │ │ 62°C │ │ 320W │ │
│ │ ████████░░ │ │ ██████░░░░ │ │ ████████░░ │ │
│ └────────────────┘ └────────────────┘ └────────────────┘ │
│ │
│ ┌────────────────┐ ┌────────────────┐ ┌────────────────┐ │
│ │ CPU Utilization│ │Memory Bandwidth│ │ NVMe Throughput│ │
│ │ 45% │ │ 450 GB/s │ │ 2.8 GB/s │ │
│ │ ████░░░░░░ │ │ ███████░░░ │ │ ███████░░░ │ │
│ └────────────────┘ └────────────────┘ └────────────────┘ │
│ │
└──────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
**HCLS AI Factory**
*Accelerating the Journey from Precision Medicine to Drug Discovery*
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Built on **NVIDIA DGX Spark** | **Parabricks 4.6** | **BioNeMo NIM** | **Milvus**
Powered by **Claude AI** | **DeepVariant** | **AlphaMissense**
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**36,000+ Lines of Code | 3.5M Variants | 201 Targets | ~5 Hours End-to-End**
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*January 2026*
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