Un equipo de investigadores ha demostrado un método revolucionario basado en la informática de alto rendimiento que permite ampliar y acelerar el descubrimiento de fármacos nuevos
Se tarda mucho tiempo en desarrollar medicamentos y pasan años desde que se descubre un problema de salud hasta que se comercializa un fármaco eficaz. Entretanto, el virus causante de la enfermedad no se sienta de brazos cruzados a esperar que la industria se ponga al día y no deja de causar estragos. Ahora, un método revolucionario ideado por un equipo de investigadores del proyecto ANTAREX podría reducir el tiempo que pasa desde el descubrimiento de una enfermedad hasta la disponibilidad de una cura.
El método del equipo se basa en la informática de alto rendimiento a exaescala aplicada al descubrimiento de fármacos. Mediante un superordenador de diez petaflops Marconi Intel Xeon Phi, el decimonoveno más potente del mundo en la lista TOP500 de noviembre de 2018, los socios de ANTAREX se ocuparon del caso real de la pandemia de Zika.
El Zika a simple vista
Hace muy pocos años que el virus del Zika es noticia. El brote de 2015 en Brasil, que se propagó rápidamente a otras zonas de América del Sur y del Norte, y a otras regiones del mundo, hizo que la Organización Mundial de la Salud lo declarara una emergencia pública sanitaria. No obstante, el virus hace bastante más que existe. De hecho, el primer registro que se tiene fue en 1947 en el bosque tropical de Zika (Uganda), de donde toma su nombre. Contagiado sobre todo por los mosquitos tigre y de la fiebre amarilla, el virus puede provocar complicaciones neurológicas como el síndrome de Guillain-Barré, neuropatía, y mielitis en adultos y niños. Las embarazadas infectadas se arriesgan a dar a luz a bebés con defectos congénitos graves como microcefalia.
En el estudio práctico sobre el Zika, el equipo de ANTAREX identificó veintiséis sitios de unión en las estructuras cristalinas de cinco proteínas del Zika: NS5, NS1, NS2B/NS3, NS3 y la proteína de envoltura. En total se comprobaron 1 200 millones de moléculas mediante la simulación informática en 1 millón de vías computacionales disponibles a través del superordenador Marconi. Estas magnitudes lo convierten en el experimento de cribado de mayor envergadura jamás puesto en marcha en cuanto a vías de computación y tamaño de la base de datos de compuestos.
Herramienta avanzada para el descubrimiento de fármacos
El objetivo del experimento fue el acoplamiento molecular, una herramienta cada vez más importante para descubrir fármacos. El equipo identificó el emplazamiento del proteoma del Zika más susceptible a los fármacos. En todos los sitios de unión se ejecutaron paralelamente uniones moleculares ultrarrápidas y se identificó la conformación idónea para cada uno de ellos. La mejor molécula identificada en el experimento podría unirse e inhibir a tres de cada siete dominios proteicos del Zika clasificados según su actividad multidiana: los emplazamientos de la metiltransferasa y la polimerasa NS5 y el de la helicasa NS3.
La profesora Christina Silvano, coordinadora del proyecto en el Politécnico de Milán, afirma que ya es posible ejecutar un cribado acelerado en procesos de descubrimiento de fármacos. «Se aceleró la unión geométrica en dos órdenes de magnitud en comparación con otras tecnologías disponibles en el mercado», indicó en una entrevista realizada durante el Congreso «Performance and Embedded Architecture and Compilation» celebrado a principios de este año. «Se trata de todo un logro para nuestra aplicación y también para la sociedad».
ANTAREX (AutoTuning and Adaptivity appRoach for Energy efficient eXascale HPC systems) trabajó, asimismo, en un segundo escenario para mitigar la congestión vial en ciudades inteligentes con un sistema de navegación autoadaptativo. El proyecto finalizó en noviembre de 2018.
