Progetto EXSCALATE4CoV sulla progettazione assistita da computer di farmaci per COVID-19

Un imponente esperimento di calcolo molecolare ha permesso simulare tutte le possibili interazioni tra 15 siti attivi del Sars-CoV-2 e 71,6 miliardi di molecole allo scopo di individuare possibili terapie per Covid-19

0
461

Gli scienziati del consorzio EXSCALATE4CoV (E4C), coordinato da Dompé farmaceutici, hanno condotto un esperimento di calcolo per simulare e studiare l’interazione di molecole già note con 15 proteine considerate siti attivi del SARS-CoV-2. L’elaborazione è volta a individuare quali molecole possano rappresentare potenziali trattamenti terapeutici sicuri ed efficaci nell’inibire la replicazione del Sars-CoV-2.

L’esperimento è iniziato nella serata di venerdì 19 novembre e si è concluso la mattina di lunedì 21 novembre 2020. In queste sole 60 ore di elaborazione è stato simulato il “docking molecolare”, cioè tutti i possibili legami intermolecolari, tra le proteine del virus e 71,6 miliardi di molecole.

Le molecole testate sono quelle di farmaci già in uso per altre patologie, di nutraceutici e altre sostanze naturali o di sintesi già in commercio. Tali molecole sono contenute nella piattaforma EXSCALATE (EXaSCale smArt pLatform Against paThogEns) e provengono da database pubblici o forniti dalle aziende farmaceutiche.

Il vantaggio di trovare farmaci per Covid-19 tra quelli già in uso per altre malattie o tra molecole già riconosciute come sicure per l’uomo, consiste nella possibilità di saltare almeno qualche fase di sperimentazione e quindi di una rapida disponibilità.

L’elaborazione è stata eseguita dai supercomputer HPC5 del Green Data Center dell’Eni e Marconi100 del Cineca, col software di screening virtuale messo a punto da Politecnico di Milano e Cineca nonché gli analytics di SAS. I dati ricavati dalla simulazione, infatti, sono elaborati dalla piattaforma SAS Viya con tecniche di IA (intelligenza artificiale) e advanced analytics.

Essi sono condivisi con la comunità scientifica attraverso il portale di open science Mediate.

Il progetto MEDIATE

Il portale mediate.exscalate4cov.eu è progettato in collaborazione con SAS per consentire agli scienziati di tutto il mondo di effettuare simulazioni in proprio, beneficiando delle conoscenze già acquisite sia dal punto di vista strutturale (strutture 3D) sia funzionale, compresa la dinamica molecolare che interviene nell’interazione tra le cellule e i siti attivi. Potranno usare i modelli sia delle proteine sia del virus nonché le librerie chimiche e generare nuove predizioni utilizzando diversi approcci di IA e di simulazioni di meccanica molecolare.

Le predizioni saranno collezionate dal portale (crowdsourcing) e combinate in un unico modello sfruttando le reti neurali e l’IA messe a disposizione da SAS. In questo modo sarà accelerata l’identificazione di nuovi e più efficaci trattamenti contro COVID-19.

Il consorzio E4C mette a disposizione attraverso MEDIATE (MolEcular DockIng AT home) 10 milioni di ore di calcolo e l’infrastruttura tecnologica necessaria.

Nella banca dati molecolare di MEDIATE le molecole sono suddivise in classi principali per permettere uno sviluppo clinico accelerato.

La libreria contiene:

  • 10.000 farmaci,
  • 400.000 prodotti naturali,
  • 70.000 nutraceutici,
  • 100 milioni di oligopeptidi,
  • 5 milioni di molecole già in commercio a fini di ricerca,
  • 72 miliardi di molecole de novo facilmente sintetizzabili.

Il progetto MEDIATE ha un comitato scientifico composto dal presidente, il premio Nobel per la chimica computazionale Arieh Warshel, da Rossen Apostolov, direttore esecutivo del centro europeo per la ricerca computazionale biomolecolare BioExcel, da Igor Tetko del Helmholtz Zentrum München e da Yang Ye dello Shanghai Institute of Materia Medica.

La fase precedente del progetto EXSCALATE4COV EXSCALATE4CoV sulla progettazione di farmaci per COVID-19 assistita da computer

In una prima fase del progetto EXSCALATE4COV, uno screening di 400.000 molecole aveva permesso di individuarne 9000 promettenti, delle quali 7000 sono state sottoposte a prove specifiche in vitro. Tra queste ne sono emerse 3 che possono passare a un’ulteriore caratterizzazione per la convalida della loro efficacia e sicurezza in nuovi studi clinici. In particolare, nel giugno 2020, raloxifene è stato dichiarato dai ricercatori del progetto E4C un possibile trattamento efficace per pazienti COVID-19 con infezione lievemente sintomatica.

Raloxifene è un modulatore selettivo del recettore degli estrogeni già indicato per il trattamento e la prevenzione dell’osteoporosi nelle donne in post-menopausa. È entrato in un progetto di studio clinico di fase III come candidato al trattamento dell’infezione da Sars-CoV-2. I suoi vantaggi includono l’elevata tollerabilità, la sicurezza e il profilo tossicologico già stabilito.

Dompé farmaceutici, Fraunhofer Institute e Università di Lovanio, il 6 maggio 2020, hanno depositato il file del brevetto per l’utilizzo del raloxifene come trattamento dell’infezione da virus Sars-CoV-2 con l’obiettivo di promuovere l’accesso universale alle cure che potranno derivarne.

Studio su raloxifene per Covid-19

Il 27 ottobre 2020, AIFA ha autorizzato uno studio clinico di fase III per l’uso di raloxifene in pazienti paucisintomatici affetti da Covid-19.

Nella fase iniziale, sono arruolati fino a 450 partecipanti, suddivisi in 3 gruppi di trattamento separati. Un campione randomizzato riceve per 7 giorni un trattamento con capsule di raloxifene.

Scopo dello studio è convalidare la sicurezza e l’efficacia di raloxifene nel bloccare la replicazione del virus nelle cellule ospiti, frenando così la progressione della malattia.

Lo studio è condotto presso l’Istituto nazionale per le malattie infettive “Lazzaro Spallanzani” di Roma e coinvolge anche l’Istituto Clinico Humanitas di Milano.

Il consorzio EXSCALATE4CoV (E4C)

E4C è un consorzio pubblico-privato sostenuto dal bando Horizon 2020 della Commissione Europea per progetti volti a contrastare la pandemia di Coronavirus e a migliorare la gestione e la cura dei pazienti Covid-19.

Il consorzio E4C è coordinato da Dompé Farmaceutici ed è composto da 18 istituzioni di sette paesi europei.

L’obiettivo attuale del progetto è arricchire la “libreria molecolare” EXSCALATE e trovare molecole per una cura efficace del farmaco COVID-19.

Articoli correlati

Database e motore di ricerca delle sequenze di SARS-CoV-2