Dichiarare guerra al SARS-CoV-2 con i supercomputer più potenti d’Europa
Recentemente è stato condotto un imponente esperimento di calcolo molecolare per individuare nuove terapie contro il virus SARS-CoV-2. Eseguito nell’ambito del progetto EXSCALATE4CoV, finanziato dall’UE, l’esperimento è ritenuto la più complessa simulazione di supercalcolo di sempre. L’obiettivo dell’esperimento era di simulare il comportamento del coronavirus in modo da individuare il trattamento terapeutico più efficace. La simulazione ha avuto inizio venerdì 19 novembre in serata e si è conclusa nella mattinata di lunedì 21 novembre. In appena 60 ore di elaborazione, EXSCALATE4CoV ha testato l’interazione di 71,6 miliardi di molecole su 15 «siti attivi» del virus. In totale è stato elaborato l’esorbitante numero di 1 074 miliardi di interazioni, vale a dire 5 milioni di simulazioni al secondo. Nel complesso, l’esperimento ha generato 65 terabyte di risultati, ovvero 4,33 terabyte per ciascun sito SARS-CoV-2 analizzato. Durante la simulazione è stato fornito accesso ai risultati parziali in tempo reale. I risultati completi della simulazione verrano messi gratuitamente a disposizione della comunità scientifica mediante il portale per la scienza aperta MEDIATE del progetto EXSCALATE4CoV.
La simulazione molecolare
Lo scopo della simulazione, che si è tenuta presso il Green Data Center dell’Eni, l’azienda globale italiana dell’energia, situato a Ferrera Erbognone, era di individuare le molecole che possono legarsi al virus, neutralizzarlo e impedirgli di replicarsi. Secondo quanto si legge in un articolo pubblicato sul sito dell’Eni, «l’esperimento ha simulato il “docking molecolare”, ovvero tutti i possibili legami intermolecolari tra le proteine del virus e le altre molecole già conosciute presenti nei farmaci, nei prodotti naturali, nei nutraceutici e in altre sostanze in commercio potenzialmente utilizzabili, provenienti da database pubblici o resi disponibili da aziende farmaceutiche. Elaborando i risultati dello screening è possibile individuare molecole candidate, ovvero le molecole capaci di attaccare il virus e bloccarlo, impedendogli di scatenare la sua carica virale. L’obiettivo è avere farmaci più efficaci, già clinicamente testati e quindi immediatamente disponibili».
Potere di supercalcolo combinato
Il sorprendente esito dell’esperimento è stato possibile grazie alla potenza di supercalcolo combinata dell’HPC5, in dotazione all’Eni, e del Marconi100 appartenente a Cineca, un consorzio italiano senza scopo di lucro. L’HPC5 è costituito da una serie di unità parallele di calcolo, con un picco di potenza di elaborazione pari a 51,7 Petaflop. In combinazione con il supercomputer HPC4, in funzione dal 2018, si è raggiunto un picco di capacità di calcolo pari a 70 Petaflop, l’equivalente di 70 milioni di miliardi di operazioni matematiche in un solo secondo. Secondo la lista dei TOP500 pubblicata a giugno 2020, l’HPC5 è il sesto supercomputer più potente al mondo e il primo in Europa. Il Marconi100 è invece il nuovo cluster accelerato di Cineca, con una capacità di calcolo pari a circa 32 Petaflop. Si classifica nono nella lista dei TOP500 ed è il secondo supercomputer più potente d’Europa. Insieme, l’HPC5 e il Marconi100 hanno una capacità totale di calcolo pari a 81,1 Petaflop e sono in grado di eseguire 81 milioni di miliardi di operazioni in virgola mobile al secondo. Oltre ai due supercomputer, la simulazione ha utilizzato anche la biblioteca molecolare di Dompé, l’azienda coordinatrice del progetto, e il software di screening virtuale accelerato dal Politecnico di Milano e da Cineca, entrambe organizzazioni partner del progetto. L’esperimento di supercalcolo rientra nella seconda fase del progetto EXSCALATE4CoV (EXaSCale smArt pLatform Against paThogEns for Corona Virus), il cui obiettivo è offrire aiuto ai pazienti affetti da Covid-19 nel corso dei prossimi 6 mesi. Le ricerche condotte durante la prima fase del progetto hanno portato all’approvazione di uno studio clinico sull’utilizzo del farmaco anti-osteoporosi Raloxifene come terapia promettente per la cura della Covid-19. Per ulteriori informazioni consultare: sito web del progetto EXSCALATE4CoV
Parole chiave
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