Scoperta più rapida di farmaci per combattere il virus Zika
Lo sviluppo di farmaci è un processo lungo. Dal momento in cui viene scoperta una minaccia sanitaria, occorrono anni prima che un farmaco efficace sia disponibile sul mercato. Durante tutto questo tempo, il virus che diffonde la malattia non attende cortesemente che l’industria farmaceutica lo neutralizzi, ma continua invece a devastare la salute delle persone. Tuttavia, un approccio innovativo, concepito da un team di ricercatori che lavorano al progetto ANTAREX, promette di aiutare ad abbreviare il percorso dalla scoperta di una minaccia sanitaria alla disponibilità di una cura. L’approccio del team si basa su un calcolo ad alte prestazioni su esascala che i ricercatori hanno applicato per accelerare la scoperta di nuovi farmaci. Utilizzando un supercomputer Marconi Intel Xeon Phi da 10 petaflop, classificato come il 19° computer più potente al mondo nella lista TOP500 del novembre 2018, i partner ANTAREX si sono focalizzati sul caso reale della crisi pandemica di Zika. Il virus Zika a colpo d’occhio Solo negli ultimi anni il virus Zika ha fatto notizia a livello mondiale. L’epidemia del 2015 in Brasile, che si è rapidamente diffusa in altre parti del Sud e del Nord America, così come in altre regioni del mondo, ha spinto l’Organizzazione Mondiale della Sanità a dichiararla come emergenza sanitaria pubblica. Ma il virus è stato in circolazione per molto più tempo. In realtà, la sua prima apparizione registrata fu nel 1947 nella foresta tropicale di Zika, in Uganda, da cui prende il nome. Diffusa principalmente dalle zanzare della febbre gialla e dalle zanzare tigre, il virus può provocare complicazioni neurologiche quali la sindrome di Guillain-Barré, neuropatie e mielite in adulti e bambini. Le donne gravide infette corrono il rischio di dare alla luce bambini portatori di difetti gravi quali la microcefalia. Nel caso di studio Zika, il team ANTAREX ha identificato 26 siti di legame dalle strutture cristalline di 5 proteine Zika: NS5, NS1, NS2B/NS3, NS3 e la proteina dell’involucro. Sono stati testati un totale di 1,2 miliardi di molecole mediante simulazione al computer su 1 milione di processi computazionali disponibili tramite il supercomputer Marconi. Si è trattato del più grande esperimento di screening virtuale mai lanciato in termini di processi computazionali e dimensioni del database dei composti. Strumento avanzato nella scoperta di farmaci L’obiettivo dell’esperimento era l’attracco molecolare, uno strumento sempre più importante per la scoperta di nuovi farmaci. Il team ha identificato il sito più modulabile sul proteoma di Zika. L’attracco molecolare ultrarapido è stato eseguito in parallelo su tutti i siti di legame e su ciascun sito è stata identificata la migliore conformazione. Si prevede che la migliore molecola identificata nell’esperimento legherà e potenzialmente inibirà tre dei sette domini proteici Zika classificati in base alla loro attività multitarget: i siti di polimerasi NS5 e metiltransferasi e il sito della elicasi NS3. Uno screening accelerato per il processo di scoperta dei farmaci è ora possibile, secondo la prof.ssa Cristina Silvano, coordinatrice del progetto del Politecnico di Milano. «L’attracco [g]eometrico è stato accelerato di due ordini di grandezza rispetto alle altre soluzioni disponibili sul mercato», ha affermato in un'intervista realizzata durante la conferenza High Performance and Embedded Architecture and Compilation all’inizio di quest’anno. «È stato un successo molto importante per la nostra applicazione e riteniamo che questo sia davvero molto importante anche per la società». ANTAREX (AutoTuning and Adaptivity appRoach for Energy efficient eXascale HPC systems) ha concentrato la propria attenzione anche su un secondo scenario che prevede la riduzione della congestione del traffico nelle città intelligenti utilizzando un sistema di navigazione autoadattabile. Il progetto si è concluso a novembre 2018. Per maggiori informazioni, consultare: sito web del progetto ANTAREX pagina web del progetto ANTAREX4ZIKA
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