Исследователи Ок-Риджской национальной лаборатории (ORNL) министерства энергетики США использовали самый мощный суперкомпьютер в мире, IBM AC922 Summit, для выявления 77 низкомолекулярных соединений, которые могут лечь в основу лекарств от коронавируса. О результатах они рассказали в статье, размещенной на сервисе препринтов ChemRxiv.
Исследователи смоделировали более 8000 соединений, которые могли бы связываться с белками коронавируса, делая его неспособным поражать клетки носителя.
Из них они отобрали 77 наиболее ценных для последующих экспериментальных исследований.
Ученых заинтересовало, как именно вирус поражает клетки организма. Когда китайские исследователи секвенировали геном вируса, стало известно, что механизм заражения схож с действиями возбудителя атипичной пневмонии. Директор Центра молекулярной физики ORNL Джереми Смит предположил, что SARS-CoV-2 «пристыковывается» к клеткам так же, как и его собрат.
Тогда его коллега Миколас Смит построил модель белка, образующего шипы на поверхности коронавируса (S-белка). Он основывался на ранних исследованиях структуры вируса.
«Мы смогли разработать точную вычислительную модель, основанную на информации о вирусе, которая только недавно была опубликована в литературе по этому вирусу», — говорит Миколас Смит.
Созданный в 2018 году суперкомпьютер Summit, расположенный в ORNL, способен выполнять 200 квадриллионов вычислений в секунду — примерно в миллион раз больше, чем средний ноутбук. С его помощью исследователи смоделировали молекулярную динамику прикрепления различных соединений к шипам вируса.
Их интересовало, какие соединения смогут помешать вирусу прикрепляться к клеткам человеческого организма.
«Используя Summit, мы ранжировали эти соединения на основании ряда критериев, связанных с тем, насколько вероятно, что они будут прилипать к S-белковому шипу», — поясняет Миколас Смит.
Всего они отобрали 77 низкомолекулярных соединений, как искусственного, так и естественного происхождения. В ходе симуляции они связывались с теми участками шипов, которые используются для проникновения в клетки человека — а, значит, эти соединения могут помешать заражению.
Джереми Смит подчеркивает, что одних вычислений недостаточно — за ними должен последовать эксперимент. Сейчас, когда они нашли перспективные соединения, их предстоит еще изучить и проверить, насколько они будут эффективны в реальности.
«Summit был необходим для быстрого получения результатов, — говорит Джереми Смит. — Это заняло у нас пару дней, а на обычном компьютере мы бы потратили месяцы. Наши результаты не означают, что мы нашли лекарство от коронавируса. Однако мы очень надеемся, что наши данные послужат основой для будущих исследований этих соединений. Только тогда мы узнаем, обладает ли какое-либо из них характеристиками, необходимыми для ослабления этого вируса».
Недавно появилась новая, более точная модель S-белковых шипов, и команда планирует снова запустить вычисления, основываясь на свежих данных. Они предупреждают, что новые результаты могут отличаться от текущих.
В России тем временем начались испытания вакцины против коронавируса. Она была разработана в государственном научном центре вирусологии и биотехнологии «Вектор».
Эксперты разработали прототипы вакцин, основанных на шести различных технологических платформах. Все они проверяются на чувствительных лабораторных животных, включая низших приматов.
Впереди разработка наиболее перспективных и безопасных прототипов, а также определение состава, дозы и способа введения будущей вакцины.
Предположительно вакцину внедрят уже в IV квартале этого года.
19 марта российским ученым удалось секвенировать геном коронавируса. По словам ученых, результаты исследования дают понимание, как вирус эволюционирует, что может помочь в создании вакцины и лекарств против новой инфекции.