I ricercatori di tutto il mondo stanno lavorando a una velocità e su scala senza precedenti per comprendere il coronavirus, sviluppare un vaccino e scoprire nuovi farmaci per curare il COVID-19.

Ora, cittadini, stanno già facendo la loro parte per fermare la diffusione del virus attraverso il distanziamento sociale e altre misure, possono anche aiutare a sviluppare nuove terapie eseguendo simulazioni sui loro computer. L'esecuzione di calcoli specifici coordinando e distribuendo il lavoro su migliaia di computer separati viene definita calcolo distribuito.

Insieme agli studenti laureati nel suo laboratorio, Il professore associato di chimica Vincent Voelz ha lavorato con un team internazionale di ricercatori per lo screening computazionale dei potenziali inibitori della principale proteasi del coronavirus, un obiettivo interessante per i nuovi farmaci antivirali. E stanno usando la rete informatica distribuita Folding@home per farlo. Il ripiegamento si riferisce ai processi mediante i quali una struttura proteica assume la sua forma in modo che possa svolgere le sue funzioni biologiche.

"Il nostro gruppo utilizza gli strumenti della simulazione molecolare e della meccanica statistica per studiare la struttura e la funzione delle biomolecole, "dice Voelz, che ha lavorato con Folding@home dal 2007 mentre era un postdoc alla Stanford University, dove è iniziata la rete di calcolo distribuito. "È un rapido salto da quel lavoro all'utilizzo della nostra esperienza nella simulazione biomolecolare per aiutare a combattere il COVID-19".

Per la ricerca sul coronavirus, Voelz sta collaborando con i ricercatori del Memorial Sloan-Kettering Cancer Center e del Diamond Light Source. Un gruppo di cristallografia a raggi X nel Regno Unito, Diamond Light Source ha svolto un lavoro rivoluzionario risolvendo più di mille diverse strutture cristalline della proteasi principale del coronavirus e scoprendo diversi frammenti di farmaci che si legano ai siti sulla proteina.

"Quando il virus entra in una cellula, coopta il macchinario della cellula per assemblare più copie di se stessa e replicarsi, " spiega Voelz. "Se puoi inibire la proteasi, puoi inibire un passaggio necessario nel ciclo di vita del virus".

La potenza di calcolo combinata delle migliaia di utenti di Folding@home viene utilizzata per esaminare virtualmente un numero enorme di potenziali composti farmaceutici. Queste simulazioni aiuteranno a stabilire le priorità quali molecole saranno sintetizzate e analizzate dai ricercatori che mirano a sviluppare rapidamente nuove terapie contro il coronavirus.

"Ora sappiamo che ci sono molti frammenti di farmaci che si legano a punti specifici della struttura proteica del coronavirus, " dice Voelz. "Questi sono i cavi per un ulteriore sviluppo di farmaci. Le informazioni dinamiche che otteniamo dalle simulazioni di Folding@home sono davvero difficili da misurare sperimentalmente in laboratorio."

All'inizio di marzo, circa 30, 000 utenti avevano scaricato il software Folding@home ed erano partecipanti attivi al progetto COVID-19. Diverse settimane dopo, quel numero era cresciuto fino a superare i 700, 000. A partire dal 1 aprile, c'erano più di 1 milione di persone partecipanti. "Combinato, ora siamo il supercomputer più grande del mondo, "dice Voelz, che osserva che la comunità di gioco online è un grande contributore. "Abbiamo infranto la barriera exaFLOP, una misurazione delle operazioni al secondo che è l'equivalente di dieci volte la potenza di calcolo del supercomputer più veloce del mondo."

Secondo Voelz, la velocità della diffusione del coronavirus nel mondo ha ispirato molti ricercatori a rimuovere i "colli di bottiglia" nel modo in cui si sviluppa la conoscenza scientifica, analizzato e condiviso.

"Le organizzazioni scientifiche stanno condividendo le informazioni in un modo senza precedenti, e le persone di tutto il mondo si stanno unendo per risolvere un problema molto difficile, " afferma Voelz. "Il tipo di scienza dei cittadini o di crowdsourcing di Folding@home può essere molto potente. Più persone si appassionano a questa idea, la scienza di base più vitale che possiamo fare."

Vuoi aiutare a trovare nuove terapie farmacologiche per combattere il COVID-19? Vai su foldathome.org per scaricare il software.