Skip to main content
European Commission logo

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.

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

PDF Basket

No article selected

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.

PDF Basket

No article selected

Informacje o projekcie

Akronim projektu
BioExcel
Nr projektu
675728
Koordynator projektu
Sweden
Uczestnicy projektu:
Germany
Netherlands
Sri Lanka
Sweden
United States
Koszt całkowity
€ 4 782 286
Wkład UE
€ 4 782 286
Czas trwania
-

All success stories