Przyspieszony proces odkrywania nowych leków pomoże w walce z wirusem Zika
Opracowywanie nowych leków to niezwykle długotrwały proces. Od chwili wykrycia nowego zagrożenia dla zdrowia upływa wiele lat, zanim na rynku pojawi się skuteczny lek pozwalający na zwalczanie choroby – co gorsza, w tym czasie wirus wywołujący dane schorzenie nie czeka grzecznie i cierpliwie na nadrobienie zaległości przez przemysł farmaceutyczny, lecz wykorzystuje ten czas do siania spustoszenia wśród ludzi narażonych na jego działanie. Na szczęście przełomowe podejście opracowane przez zespół badaczy pracujących w ramach projektu ANTAREX pozwoli na skrócenie czasu i drogi pomiędzy odkryciem zagrożenia dla zdrowia i opracowaniem odpowiedniego leku. Podejście opracowane przez zespół badawczy opiera się na wysokowydajnych, eksaskalowych technologiach obliczeniowych wykorzystanych w celu przyspieszenia procesu odkrywania nowych leków. Wykorzystując superkomputer Marconi oparty na procesorach Intel Xeon Phi o łącznej wydajności 10 petaflopów, znajdujący się na 19 miejscu w rankingu 500 najwydajniejszych superkomputerów na świecie opracowanego w listopadzie 2018 roku, naukowcy zrzeszeni w ramach projektu ANTAREX postanowili skupić się na szalejącym kryzysie związanym z wirusem Zika. Krótko o wirusie Zika W ostatnich latach wirus Zika trafił na pierwsze strony gazet na całym świecie. Epidemia, która wybuchła w 2015 roku w Brazylii i która bardzo szybko rozprzestrzeniła się na inne obszary Ameryki Północnej i Południowej, a także inne regiony na całym świecie, skłoniła Światową Organizację Zdrowia do uznania, że wirus ten stanowi zagrożenie zdrowia publicznego. Historia tego patogenu jest jednak dużo dłuższa. Po raz pierwszy został oficjalnie wykryty w 1947 roku w lesie tropikalnym Zika znajdującym się w Ugandzie, od którego wzięła się jego nazwa. Patogen rozprzestrzeniany głównie przez komary tygrysie oraz w wyniku zachorowań na żółtą febrę może wywoływać komplikacje natury neurologicznej, takie jak zespół Guillaina-Barrégo, zapalenie rdzenia kręgowego oraz neuropatię u dorosłych i dzieci. Zakażenie wirusem u kobiet w ciąży wywołuje ryzyko urodzenia dzieci z poważnymi wadami wrodzonymi, takimi jak między innymi mikrocefalia. W czasie badania przypadku wirusa Zika, zespół projektu ANTAREX odkrył 26 miejsc wiązań w strukturach krystalicznych pięciu białek wirusa Zika: NS5, NS1, NS2B/NS3, NS3 oraz białka otoczki. W ramach całego badania naukowcy sprawdzili 1,2 miliarda cząsteczek, używając w tym celu symulacji komputerowej wykorzystującej milion wątków obliczeniowych superkomputera Marconi, dzięki czemu przeprowadzony eksperyment stał się największym w historii wirtualnym badaniem przesiewowym pod kątem liczby wykorzystanych wątków obliczeniowych oraz rozmiaru bazy danych. Zaawansowane narzędzie wspierające proces opracowywania nowych leków Eksperyment przeprowadzony przez badaczy koncentrował się na procesie dokowania molekularnego, który stanowi coraz ważniejsze narzędzie wspierające opracowywanie nowych leków. Dzięki zastosowanemu podejściu zespołowi udało się określić obszary proteomu wirusa Zika najbardziej podatne na działanie leków. We wszystkich miejscach wiązań zostało przeprowadzone jednoczesne ultraszybkie dokowanie molekularne, a następnie w każdym obszarze naukowcy zidentyfikowali przypadki najlepszych konformacji. Przewiduje się, że najlepsza cząsteczka zidentyfikowana w ramach eksperymentu będzie budować wiązania i pełnić rolę inhibitora trzech spośród siedmiu domen białka wirusa Zika sklasyfikowanych według ich działania wielocelowego — polimerazy NS5 i metylotransferazy, a także helikazy NS3. Jak twierdzi Profesor Christina Silvano, koordynatorka projektu z ramienia Politechniki w Mediolanie, nowe podejście umożliwi przyspieszenie opracowywania nowych leków dzięki szybszym badaniom przesiewowym. „[D]okowanie geometryczne zostało przyspieszone o dwa rzędy wielkości w porównaniu z innymi dostępnymi na rynku rozwiązaniami”, stwierdziła w wywiadzie przeprowadzonym w czasie konferencji organizowanej przez organizację High Performance and Embedded Architecture and Compilation, która odbyła się kilka miesięcy wcześniej. „To bardzo ważny sukces dla naszego rozwiązania – wierzymy, że jego zastosowanie będzie równie ważne dla całego społeczeństwa. Projekt ANTAREX (AutoTuning and Adaptivity appRoach for Energy efficient eXascale HPC systems) skupił się również na drugim scenariuszu badawczym dotyczącym ograniczenia korków w inteligentnych miastach przy pomocy adaptacyjnego systemu nawigacji. Projekt dobiegł końca w listopadzie 2018 roku. Więcej informacji: Strona internetowa projektu ANTAREX Strona internetowa projektu ANTAREX4ZIKA
Kraje
Włochy
