Covid19: l'esperimento di supercalcolo più complesso per identificare terapie è italiano

Foto di Gerd Altmann da Pixabay

Il Consorzio pubblico-privato Exscalate4Cov supportato dalla Commissione Europea (che lo ha finanziato con 3 milioni di euro attraverso il bando Eu nel progetto Horizon 2020), ha realizzato la simulazione di supercalcolo più complessa mai realizzata. Obiettivo simulare il comportamento del virus Sars Cov 2 per individuare le modalità terapeutiche migliori per neutralizzarlo.
Sono stati simulati 71,6 miliardi di molecole sui 15 siti attivi di interazione del virus per un totale di 1.074 miliardi di interazioni. La simulazione effettuata in 60 ore – con una capacità di 5 milioni di molecole simulate al secondo – ha prodotto oltre 65 TeraByte di dati totali. Si tratta della generazione di informazione più articolata relativa al virus Sars Cov 2 oggi disponibile.
Ciò è stato possibile grazie alla disponibilità in simultanea della potenza di calcolo (81 petaflop: milioni di miliardi di operazioni al secondo) di HPC5 di Eni, il supercomputer industriale più potente al mondo, di Marconi100 di Cineca, e al software di screening virtuale accelerato dal Politecnico di Milano e Cineca, e alla biblioteca molecolare Exscalate di Dompé.

A.I. e analytics a servizio della ricerca

Per comprendere la portata del progetto, basti pensare che la simulazione italiana è più di 300 volte più grande e 500 volte più veloce di quella realizzata negli stati Usa a giugno. I dati ricavati dalla simulazione saranno elaborati con la piattaforma SAS Viya utilizzando tecniche di intelligenza artificiale e advanced analytics. I risultati saranno disponibili sul portale mediate.exscalate4cov.eu progettato in collaborazione con SAS per consentire agli scienziati di tutto il mondo di poter effettuare simulazioni in proprio, beneficiando delle conoscenze “stato dell’arte”.

I gruppi di ricerca del mondo possono utilizzare i modelli delle proteine del virus e le librerie chimiche per generare nuove predizioni utilizzando diversi approcci di intelligenza artificiale e di simulazioni di meccanica molecolare. Il consorzio metterà a disposizione dei gruppi di lavoro interessati 10 milioni di ore di calcolo dedicati e l’infrastruttura tecnologica necessaria. MEDIATE- MolEcular DockIng AT home - darà libero accesso alla più ampia base di dati oggi a disposizione sul Virus Sars-CoV-2 sia dal punto di vista strutturale (strutture tridimensionali) sia funzionale (proteine che interagiscono con le cellule umane), comprensiva di tutta la dinamica molecolare che interviene nell’interazione cellulare e i siti attivi per il potenziale ingresso di farmaci.
A tale proposito la banca molecolare di Mediate è stata generata tenendo conto delle principali classi di molecole, che sono state selezionate per permettere uno sviluppo clinico accelerato. La libreria contiene infatti: 10 mila farmaci, 400 mila prodotti naturali, 70 mila nutraceutici, 100 milioni di oligopeptidi, 5 milioni di molecole già in commercio a fini di ricerca, e 72 miliardi di molecole de novo facilmente sintetizzabili.

Il portale Mediate collezionerà le predizioni fatte dai gruppi di ricerca di tutto il mondo (crowdsourcing) e le combinerà in un unico modello sfruttando le reti neurali e l’intelligenza artificiale messe a disposizione da SAS con lo scopo di identificare nuovi e più efficaci trattamenti contro Covid19, nel più breve tempo possibile.
Alla guida del progetto un board scientifico di altissimo livello a partire dal premio Nobel per la chimica computazionale Prof. Arieh Warshel, da Rossen Apostolov direttore esecutivo di BioExcel, centro di eccellenza europeo per la ricerca computazionale biomolecolare, Igor Tetko del Helmholtz Zentrum München ed il Prof. Yang Ye dello Shanghai Institute of Materia Medica.

I risultati della fase 1

La fase 1 del progetto Exscalate4Cov– con uno screening effettuato su 400 mila molecole (farmaci già approvati e prodotti naturali sicuri per l’uomo) e un test specifico per valutare 9mila molecole promettenti – si è conclusa con l’individuazione di una molecola – il raloxifene – oggi oggetto di un progetto di trial clinico di fase III sottoposto ed approvato da Aifa. Il file del brevetto è stato depositato in data 6 maggio 2020 da Dompé farmaceutici, Fraunhofer Institute a Università di Lovanio al fine di promuovere l'accesso universale alle cure che ne potranno derivare, così come definito dalle linee guida del consorzio stesso.
I dati fin qui generati hanno portato alla realizzazione di 12 articoli peer reviewed e le evidenze derivanti da oltre 20 mila esperimenti in vitro. La rivista internazionale “International Journal of Molecular Sciences ” ha dedicato un numero speciale al progetto.