Najbrže računalo na svijetu identificiralo je 77 potencijalnih lijekova za COVID-19

Zbog enormne brzine kojom je wuhanska koronavirusna infekcija prerasla u epidemiju a potom i najveću pandemiju u suvremenoj povijesti, brzina je postala najvažniji čimbenik za one koji pokušavaju zaustaviti širenje COVID-19 bolesti, te za nju pronaći lijekove i cjepivo.

Summitovih 200 petaflopsa protiv SARS-Cov-2

Stoga su se u istraživačke projekte za borbu protiv novoga koronavirusa uključila i najbrža svjetska superračunala: IBM i NASA su svjetskoj znanosti ustupili svoje superkompjutore, pa se sada istraživači koji rade na projektima vezanim za proučavanje virusa SARS-CoV-2 mogu prijaviti za rezerviranje procesorskih resursa na njihovim superračunalima. 

Shematski prikaz SARS-CoV-2 virusa: "spike protein" u obliku šiljka je dio virusne strukture koji mu daje izgled krune (lat. "corona"), od čega potječe i naziv "koronavirus"
Shematski prikaz SARS-CoV-2 virusa: “spike protein” u obliku šiljka je dio virusne strukture koji mu daje izgled krune (lat. “corona”), od čega potječe i naziv “koronavirus”

Superkompjuter Summit je od IBM-a 2014. godine naručilo Ministarstvo energetike SAD, kako su tada najavili – s namjerom „računalnog rješavanja globalnih problema“. Summitove performanse od 200 petaflopsa su preko milijun puta „jače“ od najbržeg postojećeg osobnog računala.

I zaista, Summit je do sada u ljudskim moždanim stanicama identificirao patološke promjene koje prethode Alzheimerovoj bolesti, uspješno analizirao genetičke osnove ovisnosti o opioidima i koristio meteorološkim službama za predviđanje ekstremnih klimatskih zbivanja na temelju svojih makrosimulacija globalnih promjena klime.

A sada, stavljen pred zadatak iznalaženja kandidata za lijek protiv SARS-CoV-2, „odvrtio“ je tisuće simulacija kako bi analizirao spojeve koji bi mogli učinkovito zaustaviti virus na njegovom putu inficiranja stanica domaćina.

Otupljivanje šiljka

SARS-CoV-2 zaražava stanice čovjeka tako što u njih ubrizgava komadić svojeg genetskog materijala u obliku šiljka („spike“). Summitov superračunalni zadatak je bio da umjetnom inteligencijom ugrađenom u svoje machine-learning algoritme između nekoliko tisuća molekula-kandidata izdvoji potencijalne lijekove, kemijske spojeve koji bi se mogli vezati na taj šiljak i blokirati učinke virusa na ljudske stanice.

Računalno simulirani prostorni model "spike-proteina" virusa SARS-CoV-2, ciljno mjesto za djelovanje potencijalnih lijekova i cjepiva
Računalno simulirani prostorni model “spike-proteina” virusa SARS-CoV-2, ciljno mjesto za djelovanje potencijalnih lijekova i cjepiva

Istraživači su prvo računalno dizajnirali virtualni prostorni model složene molekule koronavirusnog „šiljka“. Summit je potom na tom modelu simulirao kako bi pojedini dijelovi te virusne molekule reagirali na preko 8.000 ponuđenih spojeva koji imaju potencijal vezanja na virusne proteine, što bi moglo ograničiti sposobnost širenja SARS-CoV-2 na stanice domaćina. Summit je između njih „odabrao“ 77 potencijalnih ljekovitih spojeva i rangirao ih prema vjerojatnosti vezivanja na virusni „spike“. Ovako sužen izbor smanjit će farmaceutskim istraživačkim laboratorijima količinu nepotrebnih “lutanja” u traženju pogodnih spojeva za izradu lijeka.

I svemirska agencija NASA je svoja superračunala također priključila naporima u potrazi za potencijalnim kandidatima za lijekove i cjepivo protiv SARS-CoV-2. Earth science division (odjel NASA koji se bavi predviđanjem klimatskih promjena na temelju podataka prikupljenih s meteoroloških satelita) na svojem je superračunalu odvojio i rezervirao resurse, te ih ustupio istraživačkim tvrtkama i akademskim institucijama koje se bave istraživanjem COVID-19.

Dosizanje eksaflopsa

Istraživači iz cijelog svijeta koji rade na projektima vezanim za istraživanje SARS-CoV-2 virusa i COVID-19, bolesti koju on uzrokuje, mogu se besplatno prijaviti za korištenje resursa tih superračunala. Ova zajednička NASA / IBM inicijativa trebala bi ubrzati izračune neophodno potrebne istraživačkim laboratorijima koji se bore s vremenom u nastojanjima za obuzdavanje pandemije.

A jedan od načina za simulaciju rada superračunala (koji je unazad par dana premašio snagu najjačih 100 superračunala u svijetu) je umreženo udruživanje procesorskih CPU i GPU snaga osobnih računala, čime se bavi zadivljujuće uspješan projekt Folding@home, koji je već premašio združenu performansu od 1.5 eksaflopsa, a u kojega se možete uključiti i vi sâmi, ustupanjem dijela procesorske snage svojeg računala. Detalje potražite u linkovima na tekstove na Bug Online.

Igor „Doc“ Berecki je pedijatar-intenzivist na Odjelu intenzivnog liječenja djece Klinike za pedijatriju KBC Osijek. Od posla se opušta antistresnim aktivnostima: od pisanja svojevremeno popularnih tekstova i ilustracija u tiskanom izdanju časopisa BUG, crtkanja grafika i dizajna, zbrinjavanja pasa i mačaka, te fejsbučkog blogiranja o craft-pivima, životnim neistinama i medicinskim trivijama, sve do pasioniranog kuhanja posve probavljivih jela i sviranja slabo probavljivog bluesa.