Могут ли ИИ и суперкомпьютеры решить головоломку с патогеном?
«Как и в какой степени искусственный интеллект и ЭВМ могут помочь в борьбе с Covid-19? В поисках ответов европейские ученые объединяют алгоритмы, биохимию и молекулярные скрининги в рамках исследовательского проекта, целью которого является выявление потенциально новых молекул, которые могут быть использованы для лекарств против коронавируса».
Хулиан Лопес Гомес
«Коронавирус куда сложнее, чем мы думаем»
Компьютерные ученые в этой лаборатории используют огромную вычислительную мощь против пандемии. Они говорят, что противник, с которым они сражаются, не похож ни на кого другого.
«По сравнению с другими вирусами, над которыми мы работали, например, вирусом Zika, коронавирус имеет гораздо большую сложность. Он состоит из множества других белков, которые выполняют совершенно разные биологические функции», - говорит Андреа Беккари, компьютерный специалист в биофармацевтической компания Dompé и координатор проекта E4C.
Команда, принимающая участие в этом европейском исследовательском проекте, пытается определить молекулы, которые могут блокировать распространение вируса в организме человека. Проблема в том, что исследователям приходится изучать огромную библиотеку из 500 миллиардов молекул.
Чтобы выявить наиболее перспективных кандидатов в кратчайшие сроки, ученые обратились к суперкомпьютерам. Они могут обрабатывать до 3 миллионов молекул в секунду.
«Компьютеры необходимы, поскольку мы можем работать одновременно со всеми 25 белками вируса, которые участвуют в различных механизмах, связанных с инфекцией, репликацией и блокированием иммунной системы человека», - объясняет Беккари.
3D модели патогенных белков
Поиск новых молекул против COVID-19 также требует суперкомпьютеров для генерации и анализа трехмерных моделей белков пандемических патогенов.
«Мы можем идентифицировать молекулы, которые могут быть полезны для противодействия коронавирусу, как среди уже существующих молекул - с помощью так называемого процесса перепрофилирования - так и с помощью новых библиотек молекул, применяя модели, которые мы уже оптимизировали», - говорит Кармин. Тальрико, вычислительный химик в Домпе.
Охота на молекулы, которые блокируют COVID-19
После идентификации перспективные молекулы отправляются в Лёвен в Бельгии. Исследователи сначала заражают клетки вирусом SARS-CoV-2. Затем они добавляют молекулы-кандидаты и изучают реакцию зараженных клеток.
Это сложное исследование частично проводится в уникальной автоматизированной установке, которая работает под низким давлением, поэтому биологический материал не может вырваться. Потенциал любой данной молекулы можно оценить через 48 часов.
«Эти роботизированные руки берут пластинки, в которых есть клетки и вирус. Эти руки помещают эти пластины в пипеточные машины. Через некоторое время, например, они помещают вирус поверх клеток, а затем помещают смесь в инкубаторе при 37 ° C, где они будут оставаться в течение нескольких дней. И они, через пару дней, роботизированные руки извлекают пластины из инкубатора, и они помещают их в автоматический микроскоп, который прочитав и проверив, блокируют ли некоторые соединения вирус, - говорит Йохан Нейтс, профессор вирусологии в KU Leuven.
Ученые говорят, что они надеются, что их исследования в конечном итоге будут способствовать разработке новых эффективных лекарств, способных справиться с COVID-19 в среднесрочной перспективе.
Перевод: Кочергина Анжелика
Источник: