Europejskie centrum badań biomolekularnych wspiera rozwój leków na COVID-19

Kiedy WHO ogłosiła pandemię choroby COVID-19, naukowcy pracujący w ramach finansowanego przez UE projektu badawczego natychmiast podjęli wyzwanie. BioExcel, jedno z wiodących europejskich centrów obliczeniowych badań biomolekularnych, niezwłocznie udostępnił swoje superkomputery oraz nowatorskie oprogramowanie. To znaczna pomoc w walce z koronawirusem dla naukowców i innowatorów z całej Europy.

Countries
Countries
  Algeria
  Argentina
  Australia
  Austria
  Bangladesh
  Belarus
  Belgium
  Benin
  Bolivia
  Bosnia and Herzegovina
  Brazil
  Bulgaria
  Burkina Faso
  Cambodia
  Cameroon
  Canada
  Cape Verde
  Chile
  China
  Colombia
  Costa Rica
  Croatia
  Cyprus
  Czechia
  Denmark
  Ecuador
  Egypt
  Estonia
  Ethiopia
  Faroe Islands
  Finland
  France
  French Polynesia
  Georgia

Countries
Countries
  Algeria
  Argentina
  Australia
  Austria
  Bangladesh
  Belarus
  Belgium
  Benin
  Bolivia
  Bosnia and Herzegovina
  Brazil
  Bulgaria
  Burkina Faso
  Cambodia
  Cameroon
  Canada
  Cape Verde
  Chile
  China
  Colombia
  Costa Rica
  Croatia
  Cyprus
  Czechia
  Denmark
  Ecuador
  Egypt
  Estonia
  Ethiopia
  Faroe Islands
  Finland
  France
  French Polynesia
  Georgia


  Infocentre

Published: 29 June 2020  
Related theme(s) and subtheme(s)
Health & life sciencesMajor diseases  |  Medical research  |  Molecular biology  |  Public health
Special CollectionsCoronavirus
Success storiesInformation society
Success stories in other languagesPolish
Countries involved in the project described in the article
Germany  |  Netherlands  |  Spain  |  Sweden  |  United Kingdom
Add to PDF "basket"

Europejskie centrum badań biomolekularnych wspiera rozwój leków na COVID-19

Image

© kentoh #276922236, source:stock.adobe.com 2020

Trwająca pandemia COVID-19 coraz bardziej wyniszcza nasze społeczeństwo. Aby przezwyciężyć chorobę, środowisko naukowe musi podjąć skoordynowane działania, wspierać się, dzielić wiedzą i technologiami. Będzie to szczególnie ważne w miarę postępu prac nad potencjalnymi lekami i szczepionkami przeciwko tej chorobie, które prowadzą europejscy naukowcy.

Rossen Apostolov, dyrektor wykonawczy ośrodka BioExcel mówi: „Sektor publiczny i prywatny podejmują znaczne i skoncentrowane działania mające zaradzić temu kryzysowi. Niewątpliwie najważniejsze jest odkrycie szczepionki i leku przeciwko chorobie, ponieważ to pozwoli kontrolować rozprzestrzenianie się wirusa SARS-CoV-2 oraz powiązanych z nim patogenów w szerszej perspektywie”.

Ośrodek BioExcel, będący jednym z wiodących centrów obliczeniowych badań biomolekularnych, opracowuje nowatorskie rozwiązania programistyczne i oferuje wsparcie ekspertów w zakresie zintegrowanego modelowania biomolekularnego, symulacji dynamiki molekularnej, obliczeń energii swobodnej oraz dokowania molekularnego. Unikalna wiedza ekspercka oraz dostępne oprogramowanie sprawiają, że centrum jest doskonale przygotowane do szybkiej reakcji w przypadku pandemii.

Gdy doszło do nasilenia się kryzysu związanego z wybuchem pandemii COVID-19, ośrodek BioExcel natychmiast uruchomił szereg inicjatyw badawczych związanych z walką z wirusem SARS-CoV-2. Przede wszystkim podjęto szeroko zakrojoną współpracę z innymi ośrodkami badawczymi, rozszerzono wsparcie dla użytkowników i nadano im priorytet ważności w dostępnie do superkomputerów ośrodków obliczeniowych. Apostolov dodaje: „Przy tak wielkim wyzwaniu współpraca międzynarodowa ma kluczowe znaczenie. Jeśli myślimy o odniesieniu zwycięstwa, musimy zjednoczyć międzynarodową społeczność badawczą”.

Ośrodek BioExcel bierze udział w licznych projektach mających wspierać badania nad chorobą COVID-19. Poniżej nakreślamy zarys kilku z nich.

Pogłębiona wiedza dzięki symulacjom

HADDOCK, jedna z głównych aplikacji komputerowych stosowanych w ośrodku BioExcel, została opracowana na Uniwersytecie w Utrechcie, a korzysta z niej przeszło 17 000 badaczy na całym świecie. Umożliwia ona badanie złożonych oddziaływań między wirusem a ludzkimi białkami oraz przewidywanie, w jaki sposób małe cząsteczki celują w główne białka wirusa.

Alexandre Bonvin, główny programista aplikacji HADDOCK, wyjaśnia: „Symulacje te mają zasadnicze znaczenie dla zrozumienia na przykład sposobu blokowania proteazy COVID-19, enzymu odpowiedzialnego za rozrywanie eksprymowanego polipeptydowego łańcucha wirusowego na jednostki funkcjonalne”.

Wysokowydajne zasoby obliczeniowe dostępne w europejskiej chmurze dla otwartej nauki umożliwiły zespołowi HADDOCK zbadanie ponad 2 000 zaakceptowanych leków przeciwko proteazie SARS-CoV-2 w ciągu zaledwie trzech dni. Bonvin dodaje: „Największą nadzieję pokładamy w zidentyfikowaniu silnych inhibitorów. Wstępne wyniki ujawniły interesujące związki, z których część przechodzi już badania kliniczne, co przyczynia się do potwierdzenia zasadności metody przesiewowej”.

Polimeraza RdRp idealnym celem leku 

Zanim szczepionka stanie się dostępna, można stosować leki przeciwwirusowe, aby w ten sposób powstrzymać replikację wirusa, ograniczyć skutki uboczne dla zdrowia i zahamować rozprzestrzenianie się choroby. Koronawirus replikuje swój genom RNA dzięki specyficznej polimerazie RNA zależnej od RNA (RdRp), enzymowi, który tworzy długie łańcuchy kwasów nukleinowych. Ponieważ w ludzkim ciele białka te nie występują, polimeraza RdRp jest idealnym celem działania leku.

Niestety na razie udało się opracować zaledwie kilka leków przeciwko innym koronawirusom, między innymi Remdesivir, Favipiravir i EIDD-2801, które jednak – ze względu na naturę wirusa SARS-CoV-2 – mogą okazać się nieskuteczne. Dlatego zespół HADDOCK przeprowadził drugi etap badań przesiewowych pod kątem polimerazy RdRp. Bonvin mówi: „Stosowanie mieszanek leków zatwierdzonych przeciwko różnym białkom wirusowym może stanowić interesujące rozwiązanie krótkoterminowe, które pozwoli nam zwalczać wirusa do czasu opracowania skutecznej szczepionki”.

Rola superkomputerów

Ośrodek BioExcel uczestniczy w rozwoju niektórych z najpopularniejszych narzędzi stosowanych przez zespoły badawcze do symulacji białek na superkomputerach. Erik Lindahl, dyrektor naukowy w ośrodku BioExcel, mówi: „Superkomputery dają nam nowe możliwości zrozumienia, w jaki sposób SARS-CoV-2 przyłącza się do komórki i jak ją infekuje. To pomoże nam wskazać kandydatów na leki przeciwwirusowe, które zdołają powstrzymać ten proces. Stosowane przez nas aplikacje, na przykład GROMACS, pozwalają korzystać jednocześnie z setek tysięcy procesorów do prowadzenia niebywale szybkich symulacji układów biologicznych”.

Przykładowo partnerzy z Instytutu Maksa Plancka, Instytutu Badań Biomedycznych oraz Królewskiego Instytutu Technologicznego w Sztokholmie korzystają z symulacji prowadzonych na superkomputerach, aby uzyskać brakujące informacje dotyczące budowy białek, potrzebne do zrozumienia sposobu działania leku, przewidywania skutków modyfikacji chemicznych i projektowania lepszych inhibitorów.

Lindhal dodaje: „Tylko skoordynowane działania oraz ścisła współpraca między uczelniami i przemysłem pozwolą nam wygrywać z pandemiami, takimi jak COVID-19. Centra badawcze podobne do BioExcel odgrywają istotną rolę w ułatwianiu tej współpracy i gromadzeniu wiedzy niezbędnej do odniesienia sukcesu”. Prace prowadzone w ramach projektu BioExcel są kontynuowane w ramach projektu kontrolnego BioExcel-2, który będzie trwać do grudnia 2021 roku.

Detale projektu

  • Akronim projektu: BioExcel
  • Kraje uczestniczące: Szwecja (koordynator), Niemcy, Królestwo Niderlandów, Hiszpania, Zjednoczone Królestwo
  • Numer projektu: 675728
  • Łączny koszt: EUR 4 782 286,25
  • Wkład Unii Europejskiej: EUR 4 782 286
  • Czas trwania: Od listopada 2015 do grudnia 2018

See also

 

Convert article(s) to PDF

No article selected




loading
Print Version
Share this article
See also
Więcej informacji na temat projektu BioExcel