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O supercomputador mais rápido do mundo encontra potenciais compostos de drogas para o COVID-19

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21 de março de 2020

O supercomputador mais rápido do mundo encontra potenciais compostos de drogas para o COVID-19

Pesquisadores do Laboratório Nacional de Oak Ridge (ORNL) usaram o Summit, o supercomputador mais rápido e poderoso do mundo, para identificar 77 compostos de drogas de moléculas pequenas que podem justificar estudos adicionais na luta contra o coronavírus SARS-CoV-2.

A equipe realizou simulações de mais de 8.000 compostos para rastrear aqueles com maior probabilidade de se ligarem à principal proteína de “pico” do coronavírus, tornando-o incapaz de infectar as células hospedeiras. Eles classificaram compostos de interesse que poderiam ter valor em estudos experimentais do vírus.

No início deste ano, quando os pesquisadores chineses sequenciaram o vírus, descobriram que ele infecta o corpo por um dos mesmos mecanismos da Síndrome Respiratória Aguda Grave (SARS), que se espalhou para 26 países durante uma epidemia em 2003. A semelhança entre os dois vírus estruturas e seu ponto de entrada em uma célula hospedeira facilitaram este novo estudo na ORNL.

Jeremy Smith, PhD, diretor do Centro de Biofísica Molecular do ORNL, trabalhou a partir do pressuposto de que os dois vírus podem até “encaixar” na célula da mesma maneira. Seu colega, Micholas Smith, pesquisador de pós-doutorado, construiu um modelo de computador da proteína spike do coronavírus, também chamada de proteína S, com base em estudos recentes da estrutura.

Crédito: Micholas Smith / Laboratório Nacional de Oak Ridge, Departamento de Energia dos EUA

Depois de ter sido concedido tempo computacional no Summit, Micholas Smith realizou simulações de dinâmica molecular, que analisaram os movimentos de átomos e partículas na proteína. Ele simulou diferentes compostos acoplados ao pico de proteína S do coronavírus para determinar se algum deles poderia impedir o pico de aderir às células humanas.

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“Usando o Summit, classificamos esses compostos com base em um conjunto de critérios relacionados à probabilidade de eles se ligarem ao pico de proteína S”, explicou Micholas Smith.

A equipe encontrou 77 compostos de moléculas pequenas, como medicamentos e compostos naturais, que eles suspeitam serem de valor para outros testes experimentais. Durante essas simulações, os compostos se ligariam a regiões do pico que são importantes para a entrada na célula humana e, portanto, podem interferir no processo de infecção.

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Coronavírus SARS-CoV-2. Crédito: Felipe Esquivel Reed / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)

“A Summit foi necessária para obter rapidamente os resultados de simulação que precisávamos. Demorou um dia ou dois, enquanto levaria meses em um computador normal”, disse Jeremy Smith.

O Summit foi desenvolvido pela IBM e se tornou o supercomputador mais poderoso do mundo em junho de 2018, com um desempenho máximo de 200 petaFLOPS ou aproximadamente 200.000 trilhões de cálculos por segundo. Se todas as pessoas na Terra concluíssem um cálculo por segundo, a população mundial inteira levaria 305 dias para fazer o que a Cúpula pode fazer em um segundo. A máquina é tão poderosa que exige que 4.000 galões de água fria sejam bombeados pelo sistema de resfriamento a cada minuto, levando 13 megawatts (MW) de excesso de calor.

“Nossos resultados não significam que encontramos uma cura ou tratamento para o coronavírus Wuhan”, acrescentou Jeremy Smith. “Temos muita esperança, no entanto, de que nossas descobertas computacionais informem estudos futuros e forneçam uma estrutura que os experimentalistas usarão para investigar melhor esses compostos. Somente então saberemos se algum deles exibe as características necessárias para mitigar esse vírus”.

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Supercomputador Summit. Crédito: Oak Ridge National Laboratory

Os dois cientistas agora planejam usar o Summit (foto acima) para executar as simulações novamente – desta vez com base em um modelo mais preciso da proteína de pico do vírus, publicada no mês passado. Este próximo estudo computacional pode alterar a classificação dos produtos químicos que provavelmente serão os mais utilizados.

A computação deve ser seguida pelo experimento, disse Jeremy Smith. A triagem computacional essencialmente “ilumina” os candidatos promissores para estudos experimentais, essenciais para verificar se certos produtos químicos combaterão o vírus, explicou. O uso de um supercomputador poderoso como o Summit foi importante para obter os resultados rapidamente.

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