Лаборатория обнаружила 125 природных соединений, потенциально способных противостоять COVID-19

Лаборатория Бодри в Университете Алабамы в Хантсвилле (UAH) выявила 125 соединений природного происхождения, обладающих вычислительным потенциалом для эффективности против вируса COVID-19, из первой партии из 50 000, быстро оцененных с помощью суперкомпьютера.

Это первый раз, когда суперкомпьютер был использован для оценки эффективности лечения естественными соединениями белков, производимых COVID-19. Лаборатория, расположенная в Центре науки и технологий им. Шелби в Гривне, занимается поиском потенциальных предшественников лекарств, которые помогут бороться с глобальной пандемией, с помощью суперкомпьютера Hewlett Packard Enterprise (HPE) Cray Sentinel.

Команду UAH возглавляет молекулярный биофизик д-р Джером Бодри (произносится как Бё-дре), заведующий кафедрой г-жи Пей-Линг Чан в Департаменте биологических наук. Доктор Бодри ведет видеоблог о своем путешествии по исследованию COVID-19 с использованием системы HPE Cray Sentinel. Его исследования проводятся в сотрудничестве с Национальным центром исследований натуральных продуктов при фармацевтической школе Университета Миссисипи и HPE.

«Мы использовали суперкомпьютеры для прогнозирования природных продуктов, которые, скорее всего, будут связываться с тремя белками вируса SARS-CoV-2», – говорит д-р Бодри. SARS-CoV-2 – это вирус, вызывающий COVID-19.

«Из 50 000 натуральных продуктов, которые мы рассмотрели с помощью суперкомпьютеров, мы обнаружили, что несколько сотен потенциально связываются с интересующими белками», – говорит он.

«Мы также обнаружили 125 – но их может быть больше – которые особенно интересны, потому что они связываются именно там, где мы хотим, они не слишком большие, не слишком маленькие и по химическим характеристикам они соответствуют фармацевтическим препаратам».

Доктор Бодри говорит, что существует множество разнообразных природных источников интересующих химикатов.

«Многие из них происходят из относительно распространенных лекарственных растений, которые можно найти в США, многие – из более отдаленных растений из Юго-Восточной Азии и Южной Америки, а также из некоторых штаммов наземных и океанических бактерий и грибов».

Перспективные соединения будут подвергнуты вычислительной технике, называемой фармакофорным анализом, чтобы определить, что у них общего, и отметить химические свойства, важные для будущих исследований.

Следующим этапом для соединений является тестирование in vitro партнерской лабораторией, в которой будут использоваться живые вирусы и живые клетки . Эти химические молекулы, признанные наиболее эффективными, лягут в основу будущих процессов исследования и разработки лекарств, которые включают в себя испытания на эффективность, переносимость и побочные эффекты в ходе испытаний на людях. Этот процесс может также включать химические модификации, чтобы сделать лекарство более эффективным, лучше переносимым или и то, и другое.

«Возможно, нам понадобится коктейль из лекарств, как в случае со многими лекарствами от СПИДа. Но каждое лекарство, которое в конечном итоге переживает этот долгий и извилистый путь разработки и тестирования, начинается как хит, который связывается с белком . “начальное событие, которое мы моделируем здесь с помощью суперкомпьютеров”, – говорит д-р Бодри.

«Обычно для этого требуется очень много времени и больших денег, но с суперкомпьютерами мы можем выполнить этот этап обнаружения начального попадания намного быстрее и дешевле», – говорит он. «В связи с COVID-19 все ускоряется, поэтому весь процесс, который может занять до десятилетия, может оказаться здесь короче».

По словам исследователя Baudry Lab доктора Кендалла Байлера, который проводит расчеты на Sentinel, готовятся новые партии для тестирования суперкомпьютеров. Доктор Байлер имеет большой опыт в использовании вычислительных подходов для исследования натуральных продуктов.

«На самом деле мы хотели бы протестировать более 400 000 соединений», – говорит доктор Байлер.

Лаборатория UAH, возглавляемая доктором Джеромом Бодри, объявила о результатах тестирования первой группы из 50 000 соединений природного происхождения из более чем 400 000, которые могут оказаться многообещающими в качестве лечения вируса COVID-19. Кредит: Майкл Мерсье | Грн.
Блокировка белков

В первоначальной партии были обнаружены соединения природного происхождения, которые, по-видимому, могут связываться с двумя важными белками, папаин-подобной протеазой COVID-19, или PLpro, и основной протеазой, или Mpro. Белки – это ферменты генома вируса, которые отвечают за обработку всех белков вируса в инфицированных клетках. Зараженные клетки вынуждены производить их, чтобы вирус мог размножаться.

«Если мы сможем заблокировать самосборку этих вирусных белков и выполнение своих функций внутри клетки, мы, возможно, не сможем спасти эту инфицированную клетку, но мы предотвратим репликацию вируса, и он умрет вместе с этой клеткой», – говорит доктор Бодри. «Если мы найдем химическое вещество, которое« застревает »в этих реактивных областях белков, реакции обработки будут невозможны, и мы не позволим инфицированным клеткам производить и выпускать больше вируса».

Третий интересующий белок – это спайковый белок COVID-19, который позволяет вирусу прикрепляться к клетке, чтобы инициировать процесс заражения. Этот белок-шип присутствует на поверхности вируса и придает ему характерный вид короны (корона на латыни). Он связывается с белком ACE2 на поверхности клетки и запускает процесс инфекции.

«Мы пытаемся найти химические вещества, которые могли бы связываться на поверхности шипованного белка вируса и предотвращать его блокировку с ACE2 клетки», – говорит доктор Бодри.

В первой моделированной партии ученые обнаружили взаимодействия 24 соединений, представляющих интерес для белка шипа, 41 молекулы, представляющей интерес для основного белка, и 60 соединений, представляющих интерес для белка PL-pro.

«Тогда мы сможем получить хорошее представление о том, что демонстрируют натуральные продукты, которые делают их успешными в этих различных белках, и это является отправной точкой для более быстрого скрининга больших баз данных о миллионах химических веществ, помогая химикам синтезировать новые молекулы в будущем, может быть более сильным и более избирательным, чем оригинальные натуральные продукты против этих белков », – говорит д-р Бодри.

ИИ и древние знания

Суперкомпьютер Sentinel, расположенный в центре обработки данных Microsoft Azure в Техасе, делает работу еще более быстрой, чем когда-либо прежде, и команда HPE помогает в этом. Команда UAH доктора Бодри имеет доступ к мощным возможностям Sentinel через облако с Microsoft Azure.

Sentinel, оснащенный системой сквозных высокопроизводительных вычислений (HPC) HPE Cray XC50, способен выполнять 147 триллионов операций с плавающей запятой в секунду и может хранить 830 000 гигабайт данных.

По словам доктора Бодри, Sentinel помогает сократить время тестирования соединений с месяцев или даже лет до недель. Суперкомпьютер работает так же быстро, как все население Земли, выполняет 20 000 вычислений каждую секунду, и имеет емкость для хранения видео высокой четкости более 45 лет.

По словам доктора Бодри, борьба за предотвращение порой разрушительных последствий COVID-19 для здоровья привела к новой встрече современного высокопроизводительного искусственного интеллекта с самыми древними знаниями человечества о целительстве.

«Даже пять лет назад это было бы невозможно», – говорит он. «Нам повезло, что такая высокоразвитая и очень быстрая вычислительная мощность доступна в то время, когда она нам так нужна».

услуги нутрициологаАвтор сайта и статей: Наталья Степанова, нутрициолог-психолог, консультант по питанию и коррекции веса. Подробнее обо мне

Я в соц. сетях: Vk, Instagram.

Рейтинг
Еще статьи нутрициолога:
Adblock
detector