Coronavirus, è al lavoro anche il supercomputer più potente del mondo | Video

La corsa contro il tempo per fermare la pandemia da COVID-19 vede impegnato anche Summit, il supercomputer IBM.

Tutti siamo impegnati e stiamo facendo la nostra parte per cercare nel più breve tempo possibile di fermare la diffusione del nuovo Coronavirus che sta interessando ormai ogni zona del pianeta, con nuovi casi di contagio e infezione registrati quotidianamente da governi ed organi sanitari ed istituzionali di tutte le nazioni.

Anche Summit, il supercomputer più potente e veloce del mondo, frutto della ricerca IBM, è al lavoro per identificare composti che possano interferire e bloccare i meccanismi di infezione da COVID-19 delle cellule umane, con i primi, incoraggianti, risultati raggiunti resi noti da ORNL (Oak Ridge National Laboratory).

I ricercatori del Oak Ridge National Laboratory del Dipartimento dell'Energia hanno usato Summit, il supercomputer più potente e intelligente del mondo, per identificare 77 composti farmacologici a piccole molecole che potrebbero giustificare ulteriori studi nella lotta contro Coronavirus SARS-CoV-2, responsabile dell'epidemia della malattia COVID-19.

I due ricercatori hanno eseguito simulazioni sul Summit di oltre 8.000 composti per lo screening di quelli che hanno maggiori probabilità di legarsi alla principale proteina "spike" del coronavirus, rendendolo incapace di infettare le cellule ospiti. Hanno classificato composti di interesse che potrebbero avere valore negli studi sperimentali del virus. Hanno pubblicato i loro risultati su ChemRxiv.

L'idea è nata da un interesse per il punto di ingresso del coronavirus in una cellula ospite. Quando i ricercatori cinesi hanno sequenziato il virus , hanno scoperto che infetta il corpo con uno degli stessi meccanismi della sindrome respiratoria acuta grave, o SARS, virus che si è diffuso in 26 paesi durante l'epidemia di SARS nel 2003. La somiglianza tra le due strutture del virus facilitato lo studio del nuovo virus.

Jeremy C. Smith, Governor's Chair dell'Università del Tennessee e direttore del Centro UT / ORNL per la biofisica molecolare, ha lavorato partendo dal presupposto che i due virus potrebbero persino "agganciarsi" alla cellula allo stesso modo.

Il membro del team e il ricercatore post-dottorato UT / ORNL CMB Micholas Smith hanno costruito un modello della proteina spike del coronavirus, chiamata anche S-proteina, sulla base di primi studi sulla struttura.

 

Il composto, mostrato in grigio, è stato calcolato per legarsi alla proteina di picco SARS-CoV-2, mostrata in ciano, per impedirgli di agganciarsi al recettore dell'enzima 2 di conversione dell'angiotensina umana o ACE2, mostrato in viola. Credito: Micholas Smith / Oak Ridge National Laboratory, US Dept. of Energy.

"Siamo stati in grado di progettare un modello computazionale approfondito basato su informazioni che sono state recentemente pubblicate nella letteratura su questo virus", ha detto Micholas Smith, riferendosi a uno studio pubblicato su Science China Life Sciences .

Dopo aver ottenuto il tempo di calcolo sul Summit attraverso l'allocazione discrezionale di un regista, Micholas Smith ha usato un codice di simulazione chimica per eseguire simulazioni di dinamica molecolare, che analizzano i movimenti di atomi e particelle nella proteina. Ha simulato diversi composti che si agganciano al picco di proteina S del coronavirus per determinare se qualcuno di essi potrebbe impedire al picco di aderire alle cellule umane.

"Usando Summit, abbiamo classificato questi composti in base a una serie di criteri relativi alla probabilità che si legassero al picco delle proteine ​​S", ha affermato Micholas Smith.

Il team ha scoperto 77 composti di piccole molecole, come farmaci e composti naturali, che sospettano possano essere utili per i test sperimentali. Nelle simulazioni, i composti si legano alle regioni del picco che sono importanti per l'ingresso nella cellula umana e quindi potrebbero interferire con il processo di infezione.

Dopo che un modello altamente preciso di proteina S è stato rilasciato in Science , il team ha in programma di eseguire nuovamente rapidamente lo studio computazionale con la nuova versione della proteina S. Ciò potrebbe cambiare la classifica delle sostanze chimiche che potrebbero essere maggiormente utili. I ricercatori hanno sottolineato la necessità di testare sperimentalmente i 77 composti prima di poter prendere qualsiasi decisione sulla loro usabilità.

“Il vertice era necessario per ottenere rapidamente i risultati della simulazione di cui avevamo bisogno. Ci sono voluti un giorno o due mentre ci sarebbero voluti mesi su un normale computer ", ha detto Jeremy Smith. "I nostri risultati non significano che abbiamo trovato una cura o un trattamento per il coronavirus di Wuhan. Siamo molto fiduciosi, tuttavia, che i nostri risultati computazionali informeranno entrambi gli studi futuri e forniranno un quadro che gli sperimentatori useranno per studiare ulteriormente questi composti. Solo allora sapremo se qualcuno di loro mostra le caratteristiche necessarie per mitigare questo virus."

Il calcolo deve essere seguito da un esperimento. Lo screening computazionale essenzialmente "fa luce" sui promettenti candidati per studi sperimentali, che sono essenziali per verificare che alcune sostanze chimiche combatteranno il virus, secondo Jeremy Smith. L'uso di un supercomputer come Summit è stato importante per ottenere rapidamente i risultati.

Questa ricerca è stata finanziata dal programma Laboratory Directed Research and Development e ha utilizzato le risorse di OLCF, un DOE Office of Science User Facility situato presso ORNL.

UT-Battelle gestisce il Oak Ridge National Laboratory per l'ufficio scientifico DOE, il più grande sostenitore della ricerca di base nelle scienze fisiche negli Stati Uniti. L'ufficio scientifico della DOE sta lavorando per affrontare alcune delle sfide più urgenti del nostro tempo.

Articolo di HTNovo