Vědci z Národního superpočítačového centra IT4Innovations vyvíjejí specializovaný software, který umožní jednoduše a rychleji zkoumat proteiny. Tím otevírají nové možnosti pro vývoj léků na nemoci jako jsou například Alzheimerova či Parkinsonova choroba, uvádí provozovatel v tiskové zprávě.
Moderní výzkum se neobejde bez superpočítačů. Jejich obrovská výpočetní kapacita umožňuje simulovat tisíce až miliony experimentů, jejichž provedení v laboratořích by nebylo ani teoreticky možné. Například určení 3D konformace proteinu z jeho aminokyselinové sekvence vyžaduje měsíce experimentální práce, zatímco počítače to díky algoritmům na bázi strojového učení zvládnou za pár minut.
Ostravské superpočítače v akci
„Vývoj nových léčiv se dnes již neobejde bez specializovaných nástrojů a předpokládá také využití superpočítačů. To vše významně šetří náklady a čas. Využití superpočítačů umožňuje zaměřit laboratorní testování na ty nejperspektivnější sloučeniny. Díky použití nejmodernějších technologií je možné vytvořit ty nejúčinnější léky,“ uvádí ředitel superpočítačových služeb IT4Innovations Branislav Jansík.
Specializované nástroje se zaměřují na počítačové studium proteinů a díky své rychlosti a přesnosti významně ulehčují vědeckým pracovníkům pochopení problematiky. V praxi to znamená, že vědec vloží analyzovaný protein do softwaru, který ho na základě velkého množství v něm obsažených dat analyzuje.
Na základě výpočtů pak proběhnou testy v laboratořích, kde je ověřováno správné zařazení proteinu do dané kategorie. „Propojení softwaru se superpočítačovou infrastrukturou je důležité z hlediska rychlosti,“ přibližují Jiří Damborský a Jan Martinovič fungování tohoto softwaru.
Proti Alzheimerově či Parkinsonově chorobě
Proteiny neboli bílkoviny jsou základní stavební látkou všech buněk živých organismů. Jsou nezbytné pro správný chod celého organismu, neboť zastávají řadu funkcí – od tvorby svalů až po životně důležitou produkci hormonů a protilátek. Uplatnění nacházejí zejména v mnoha průmyslových procesech, například při výrobě potravinových doplňků nebo léků.
„Narušením struktury proteinů důsledkem škodlivých mutací může dojít ke ztrátě jejich funkce a vzniku mnoha závažných onemocnění. Pro vývoj originálních léčiv či vakcín je nezbytné rozklíčovat vztah mezí jejich strukturou a funkcí na molekulární úrovni,“ popisuje Jiří Damborský z Loschmidtových laboratoří proteinového inženýrství Masarykovy univerzity a Fakultní nemocnice u sv. Anny v Brně.
Společně s národním superpočítačovým centrem, které je součástí VŠB – Technické univerzity Ostrava, je do Centra PerMed zapojeno dalších 14 českých institucí. Cílem výzkumném projektu je vyvinout diagnostické metody a kandidáty léčiv, které budou pomáhat specifickým skupinám pacientů. Softwary budou dokončeny na konci roku 2022 a následně bezúplatně zpřístupněny vědeckým pracovníkům.