Nuove terapie anti-Covid: esperimento record grazie a un supercomputer italiano
E’ HPC5 di Eni, che ha testato 1 trilione di molecole in 60 ore
EXSCALATE4CoV è un progetto internazionale finanziato dalla Commissione Europea, finalizzato a individuare i farmaci più sicuri e promettenti nella lotta al Coronavirus. Il progetto è promosso da un Consorzio guidato dall’azienda biofarmaceutica italiana Dompé che, per questo scopo, aggrega diciotto partner tra istituzioni e centri di ricerca d’eccellenza di sette paesi europei, fra i quali il Cineca di Bologna.
L’obiettivo di EXSCALATE4COV è la selezione delle molecole più valide per contrastare l’attuale epidemia e l’individuazione dei farmaci più sicuri e per il trattamento immediato della popolazione già infetta, a cui seguirà l’individuazione di molecole capaci di inibire la patogenesi del coronavirus per contrastare i contagi futuri. Il progetto si propone anche di strutturare un modello operativo di intervento efficace ed efficiente a livello europeo. I risultati saranno messi a disposizione della comunità scientifica.
Il ruolo del supercomputer HPC5 Eni
L’elevatissima potenza di calcolo di HPC5 Eni, il supercomputer industriale più potente al mondo, associata alle competenze in ambito di modellazione molecolare, è stata messa a disposizione del progetto EXSCALATE4CoV,.
Questa collaborazione con il consorzio EXSCALATE4COV rientra in un ampio piano d’azione elaborato da Eni per contrastare la pandemia.
La simulazione dinamica molecolare
Eni ha offerto un notevole valore aggiunto al progetto impiegando il proprio supercalcolatore nella simulazione dinamica molecolare di proteine virali ritenute rilevanti nel meccanismo di infezione da Covid-19.
Più di 400.000 molecole, principi attivi di farmaci sicuri per l’uomo e prodotti naturali, resi disponibili da Dompé, sono stati elaborate negli ultimi mesi ed è stata portata a termine la prima fase di screening virtuale “in silico” sui supercomputer del Consorzio.
Il risultato principale della prima fase in cui HPC5 è stato coinvolto è stato l’identificazione del Raloxifene, che si è dimostrato efficace in vitro contro il virus SARS-CoV-2 nel contrastarne la replicazione nelle cellule.
Lo scorso ottobre, AIFA ha autorizzato lo studio clinico presso l’ospedale Spallanzani di Roma e l’Humanitas di Milano per valutare il Raloxifene come potenziale trattamento per pazienti Covid.
Nella seconda fase, HPC5 è impiegato nello screening per la ricerca di nuove molecole specifiche anti-virali, tra oltre 500 miliardi, per individuare strutture con la migliore poli-farmacologia, ovvero capaci di attaccare il virus in più modi contemporaneamente con il fine di avere farmaci più efficaci.
L’esperimento di supercalcolo molecolare più complesso mai realizzato al mondo
La notte dello scorso venerdì 20 novembre, presso il Green Data Center Eni di Ferrera Erbognone, HPC5 ha dato il via all’esperimento di supercalcolo molecolare più complesso mai realizzato al mondo per identificare nuove terapie contro il virus. In campo, oltre ad HPC5 di Eni, anche Marconi100 di Cineca.
L’ obiettivo della simulazione è stato testare 70 miliardi di molecole su 15 “siti attivi” del virus attraverso l’elaborazione di mille miliardi di interazioni in sole 60 ore, ovvero 5 milioni di molecole simulate al secondo.
La simulazione italiana è stata 300 volte più grande e 500 volte più veloce di quella realizzata negli Stati Uniti nello scorso giugno.
La sfida tecnica
La modellazione molecolare impiega calcoli molto complessi che richiedono una potenza di elaborazione enorme. Senza il supporto di un potente supercomputer, servirebbero anni per portare a termine i calcoli necessari.
Al ritmo di 5 milioni di molecole simulate al secondo, il processo è durato 60 ore. Ha generato 65 TeraByte di risultati: la più ampia fonte di conoscenza sul coronavirus.
Il valore umano
Per utilizzare al meglio la straordinaria potenza di calcolo del supercomputer HPC5 servono competenze altrettanto eccezionali. I chimici teorici esperti di dinamica molecolare di Eni si occupano di numerosi progetti: dall’ingegneria proteica alla tecnologia fotovoltaica, dall’attività dei detergenti e dei lubrificanti al recupero migliorato del petrolio per mezzo di polimeri organici e formulazioni intelligenti dell’acqua. È grazie al lavoro sinergico con i tecnici informatici Eni, se un tale bagaglio di esperienza ha potuto trovare applicazione anche nello schema di simulazione del progetto EXSCALATE4CoV.
La dedizione di Eni e delle sue persone nella lotta contro il Coronavirus conferma l’integrazione dei valori espressi dagli SDGs dell’Agenda 2030 delle Nazioni Unite nella mission dell’azienda e, di conseguenza, nel modello di business Eni. Nello specifico, l’adesione al progetto EXSCALATE4CoV riflette l’impegno dell’azienda nel perseguire l’obiettivo 3: assicurare la salute e il benessere per tutti e per tutte le età.
L’impatto sulla comunità
La modellistica molecolare applicata alla ricerca farmacologica offre due grandi vantaggi: la velocità con cui si può individuare un nuovo farmaco e la possibilità di ridurre i test sui pazienti. Poter studiare e persino prevedere le proprietà farmacologiche e gli effetti collaterali di un principio attivo, ma riducendo i tempi e le difficoltà dei trial clinici è importante in condizioni normali, ma diventa vitale durante un’emergenza come quella che stiamo vivendo. In questo senso, mai come oggi i computer possono avere davvero un volto umano.
Risultati “aperti”, a disposizione della comunità scientifica
I risultati, saranno resi accessibili sul portale mediate.exscalate4cov. Il portale darà libero accesso alla più ampia base di dati oggi a disposizione sul virus, dal punto di visthttps://mediate.exscalate4cov.eu/a strutturale e funzionale. Tutti gli scienziati potranno così tentare simulazioni in proprio.
I gruppi di ricerca sul Covid potranno dunque utilizzare i modelli delle proteine del virus e le librerie chimiche per generare previsioni sugli effetti delle molecole, attraverso vari approcci di intelligenza artificiale e simulazioni di meccanica molecolare. Il consorzio metterà inoltre a disposizione dei ricercatori 10 milioni di ore di calcolo dedicati e tutta l’infrastruttura necessaria.
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