La enorme capacidad de cómputo de
estos equipos permite a los investigadores acelerar la búsqueda de fármacos
contra el virus y abordar complejos estudios de genoma para entender mejor la
enfermedad.
Cuando pensamos en los científicos que
están buscando un tratamiento para el coronavirus nos imaginamos investigadores
enfundados en trajes de protección trabajando en laboratorios. Y es correcto.
Pero hay mucho más detrás. La investigación farmacológica sería imposible sin
el poder de la supercomputación. Y ahora, cuando se trabaja contra el crono,
estos grandes ordenadores se han convertido en un aliado indispensable de los
científicos.
En estas máquinas con enorme potencia
de cálculo se pueden hacer simulaciones que acortan a semanas el plazos de
investigaciones que antes duraban meses. "Nosotros no vamos a curar el
coronavirus, pero sin nuestra labor la investigación sería mucho más lenta y
compleja", resume Alfonso Valencia, director del Departamento de Ciencias
de la Vida del Barcelona Supercomputing Center. Aquí se aloja el MareNostrum,
el mayor de estos ordenadores en España, cuya potencia está al servicio de
varios proyectos enmarcados en la batalla que se libra frente al coronavirus.
"Desde hace años, algunos
científicos llevan a cabo experimentos con ordenadores donde se simulan las
características de todo tipo de células/organismos o, por ejemplo, de un
virus", dice Juan De Zuriarrain Perez-Urruti, experto en supercomputación
de IBM. La idea es reproducir el virus, o parte de él, y ver cómo lo combaten
distintas simulaciones de combinaciones químicas, que podrían llegar a
convertirse en medicamentos.
"Esta forma de trabajo se conoce
como la experimentación in silicio y utiliza supercomputadores que comprueban
el funcionamiento de millones de compuestos químicos hasta dar con uno válido,
en plazos de tiempo imposibles de alcanzar con la experimentación manual",
ahonda Juan De Zuriarrain.
En España, estos superordenadores se
están utilizando en investigaciones para encontrar un tratamiento para el
coronavirus. No sólo el Marenostrum. El Centro de Biología Molecular Severo
Ochoa, perteneciente a la Universidad Autónoma de Madrid y al Consejo Superior
de Investigación Científicas, también trabaja en esta línea. Mediante
simulación en el superordenador IBM Power 9, los biotecnólogos del centro están
analizando la posible validez de diferentes moléculas de fármacos ya en el
mercado. "Este equipo nos ha permitido multiplicar por diez la capacidad
computacional del laboratorio, abordando experimentos que antes no podíamos
plantear", explica Paulino Gómez-Puertas, científico del Severo Ochoa.
ASÍ FUNCIONA
La tecnología les permite simular una
copia exacta tridimensional de la proteasa, una proteína que puede ser clave a
la hora de dar con un tratamiento, puesto que ya se ha demostrado ser diana
terapéutica, por ejemplo, de fármacos para enfermos de Sida.
Una técnica de dinámica molecular
permite simular de manera muy realista cómo se mueve esta proteasa en un ámbito
acuoso. A partir de ahí, se prueba cómo encaja el fármaco. "Podemos probar
en el superordenador millones de fármacos virtuales para ver si son candidatos
a un tratamiento futuro de la enfermedad", explica Gómez-Puertas.
Los científicos pueden trabajar con
dos bases de datos: una con millones de moléculas conocidas y otra con
moléculas de fármacos aprobados y ya en el mercado. La primera opción no es
válida en estos momentos porque vamos contrarreloj. Así que la clave ahora en
la investigación mundial es probar con las moléculas de fármacos aprobados para
ver cuál puede encajar en la proteasa y desactivar el virus.
"Estamos hablando de cálculos con
centenares de miles de compuestos, de ahí la importancia del cribado
computacional. Sería inabordable hacerlo solo con la experimentación en el
laboratorio", dice por su parte Alfonso Valencia.
Una vez que se detectan posibles
candidatos, como ya se está haciendo en distintos proyectos, es el turno de los
investigadores de laboratorio para testar su validez. "Hay muchos
consorcios del mundo trabajando en esto y existen grupos abordando pruebas
experimentales", dice Valencia, quien destaca que los grupos
computacionales como el Barcelona Supercomputing Center comparten sus avances
con la comunidad internacional.
Por ejemplo, BSC trabaja con centros
de varios países en un proyecto financiado por la Comunidad Europea, el
EXSCALATE4CoV (E4C), centrado precisamente en el empleo de la supercomputación
para el diseño inteligente de fármacos. Además, está presente en otros
consorcios locales, por ejemplo con el Sida IrsiCaixa, que investiga vacunas.
ENTENDER LA EPIDEMIA
El BSC tiene otra línea de acción:
ayudar a los investigadores a entender la epidemia desde el punto de vista del
genoma, lo que requiere cálculos probabilísticos muy pesados que se pueden
realizar gracias a la enorme potencia de cálculo del Mare Nostrum. Valencia
explica que para los investigadores es clave entender cómo evoluciona el virus,
cómo cambia o cómo se transmite entre especies para "prever futuros
episodios".
Los proyectos computacionales que
aborda la comunidad científica internacional en la batalla contra el
coronavirus se suceden en todo el mundo. Por ejemplo, en Estados Unidos los
investigadores del Laboratorio Nacional de Oak Ridge han podido simular 8.000
compuestos en cuestión de días. Si este procedimiento se hubiera desarrollado
con un ordenador convencional, el proceso habría tardado meses. Utilizando
Summit, los investigadores han identificado 77 moléculas pequeñas de compuestos
de medicamentos que han demostrado tener potencial para dañar la capacidad de
Covid-19 de atacar e infectar células huésped.
Summit es el superordenador más
poderoso e inteligente del mundo, con un rendimiento pico de 200 petaflops, una
potencia mayor que la de un millón de computadoras portátiles de alta gama.
Esto le permite examinar miles y miles de variables, y crear modelos y
simulaciones para ayudar a encontrar respuestas a los problemas más complejos
del mundo.
Fuente: expansion.com
