Новости в фейсбук

Суперкомпьютер «Ломоносов» поможет найти лекарство прямого действия от коронавируса

msk
Сотрудники лаборатории вычислительных систем и прикладных технологий программирования НИВЦ МГУ запустили масштабные расчёты на суперкомпьютере «Ломоносов», которые помогут найти лекарство прямого действия от коронавируса. Результаты работы проверят экспериментально в лаборатории противовирусных и дезинфекционных средств Института вирусологии имени Д.И. Ивановского. 
 
Поиск и создание новых лекарственных препаратов, которые смогут бороться с трудноизлечимыми заболеваниями, – одна из важнейших задач, для которых суперкомпьютерные технологии дают эффективные альтернативные способы решения. Чтобы найти основу для создания противовирусных препаратов прямого действия, воздействуя молекулами потенциального лекарства на активные центры белков-мишеней нового коронавируса SARS-CoV-2, необходимо использовать сверхмощные вычислительные системы. Они помогают значительно ускорить подбор молекул для будущих лекарств благодаря уникальным наукоёмким технологиям молекулярного моделирования и докинга (метод моделирования молекул, предсказывающий наиболее выгодную для образования устойчивого комплекса ориентацию и конформацию одной молекулы в центре связывания другой и дающий оценку энергии связывания этих молекул друг с другом).
 
Создать такие препараты трудно – эту задачу пытаются решить для других коронавирусов этого семейства с 2003 года, когда появились первые коронавирусы SARS-CoV. За это время многое стало понятно в их функционировании и структуре белков, но эффективные противовирусные препараты прямого действия для этого семейства вирусов так пока и не созданы. Для успеха разработки необходима непрерывная и дружная работа целого конвейера: поиск с помощью докинга в больших базах нужных молекул, дизайн новых молекул и их суперкомпьютерный докинг, экспериментальное тестирование активности найденных молекул, синтез новых молекул и экспериментальная проверка их активности. Даже когда новые соединения перейдут на доклинические испытания на животных и далее на клинические испытания на людях, этот конвейер не должен останавливаться, так как из-за токсичности даже на последнем этапе клинических испытаний могут выявится опасные побочные эффекты и новое соединение сойдет с дистанции.
 
 «Докинг, как и другие методы молекулярного моделирования, основан на описании взаимодействия белков-мишеней и низкомолекулярных молекул будущих лекарств, которые блокируют работу этих белков. Для многих болезней определены белки, которые отвечают за развитие патологий. Это могут быть вирусные белки, отвечающие за размножение вируса в организме или собственные белки человека, которые работают неправильно. И если мы заблокируем работу такого белка-мишени с помощью молекулы, которая избирательно свяжется с ним в его активном центре, то развитие болезни приостановится», –рассказал заведующий лабораторией вычислительных систем и прикладных технологий программирования НИВЦ МГУ Владимир Сулимов.
 
В настоящее время на суперкомпьютере МГУ «Ломоносов» запущены масштабные расчёты, которые будут длиться несколько дней. На основе анализа структуры вируса и определения его белков-мишеней, которые наиболее перспективны для воздействия лекарства, учёными был выбран один из таких белков, проанализирована пространственная структура белка и его комплексов с различными ингибиторами из открытой базы Protein Data Bank. На основе таких структур сделаны модели для докинга. Проведён предварительный докинг молекул, закристаллизованных вместе с этим белком, выявлены особенности активного центра этого белка и в результате выбрана одна из моделей белка-мишени для дальнейшего докинга большого количества соединений, среди которых необходимо найти молекулы, наиболее сильно связывающиеся с белком-мишенью.
 
Опыт показывает, что это только начало и реального успеха с экспериментальным подтверждением можно ожидать не ранее чем через несколько месяцев, причём многое в этом успехе определяется квалификацией экспериментаторов и наличием у них соответствующих тест-систем, особенно тест-систем in vitro, когда напрямую проверяется действие молекулы на белок-мишень, возможностями синтеза новых соединений. 
 
В состав научной группы входят ведущий программист Алексей Сулимов, программист Данил Кутов, аспирантка кафедры медицинской физики физфака МГУ Анна Тащилова и аспирант факультета фундаментальной медицины МГУ Иван Ильин.
 
Фото. Суперкомпьютер «Ломоносов». МГУ