Labor findet 125 natürlich vorkommenden verbindungen mit Potenzial gegen COVID-19

Die Baudry Labor an Der Universität von Alabama in Huntsville (UAH) hat festgestellt, 125 natürlich vorkommende verbindungen, die eine rechnerische Potenzial für die Wirksamkeit gegen den COVID-19-virus aus der ersten charge von 50.000, rasch bewertet, die von einem supercomputer.

Es ist das erste mal, ein supercomputer, wurde zur Beurteilung der Wirksamkeit der Behandlung von natürlich vorkommenden verbindungen, die gegen die Proteine aus, die durch COVID-19. Gelegen in UAH ist Shelby Zentrum für Wissenschaft und Technologie, das Labor ist auf der Suche nach potentiellen vorläufersubstanzen von Drogen, das hilft gegen die Globale Pandemie mit dem Hewlett-Packard Enterprise (HPE) Cray Sentinel-supercomputer.

Das UAH-team wird angeführt von der molekular-Biophysiker Dr. Dr. Jerome Baudry (sprich Bō-dre), die Frau Pei-Ling Chan Stuhl in der Abteilung der Biologischen Wissenschaften. Dr. Baudry ist video-blogging über seine COVID-19 Forschung Reise mit HPE-Cray-Sentinel-system. Seine Forschung ist in Zusammenarbeit mit dem National Center for Natural Products Research an der University of Mississippi School of Pharmacy und HPE.

„Wir haben Supercomputer, um vorherzusagen, Natürliche Produkte, die meisten wahrscheinlich binden die drei Proteine des SARS-CoV-2-virus“, sagt Dr. Baudry. SARS-CoV-2 ist der wissenschaftliche name für COVID-19.

„Aus der 50.000-Natürliche Produkte, die wir uns angesehen haben, mit Hilfe von höchstleistungsrechnern, finden wir mehrere hundert vorausgesagt werden, um potenziell die Bindung an die Proteine von Interesse“, sagt er.

„Wir gefunden 125—aber es kann mehr werden—besonders interessant, weil Sie binden genau dort, wo wir wollen, Sie sind nicht zu groß, nicht zu klein und Sie haben die chemischen profile von Arzneimitteln.“

Es gibt viele verschiedene Natürliche Quellen für die Chemikalien von Interesse, Dr. Baudry sagt.

„Viele sind aus relativ häufige Heilpflanzen, die gefunden werden können in den USA, und viele sind aus entfernten Pflanzen aus Südostasien und Südamerika, sowie von einigen Boden-und ozeanische Stämme und Pilze.“

Vielversprechende Wirkstoffe Durchlaufen eine rechnerische Technik namens pharmacophore Analyse, um herauszufinden, was die Stoffe gemeinsam und flag-chemischen Eigenschaften wichtig für die zukünftige Forschung.

Die nächste phase der verbindungen ist die in-vitro-Tests, die von einem partner-Labor, das live-virus und lebenden Zellen. Diese chemischen Moleküle gefunden wirksamste Mittel bilden die Grundlage für die zukünftige Arzneimittelforschung und-Entwicklung, Prozesse, Tests für die Wirksamkeit, die Verträglichkeit und die unerwünschten Wirkungen in klinischen Studien getestet. Dieser Prozess könnte auch Chemische Modifikationen, um das Medikament effizienter, besser verträglich oder beides.

„Vielleicht müssen wir einen cocktail aus Drogen, wie es der Fall in vielen anti-AIDS-Behandlungen. Aber jedes Medikament, welches das überleben dieser langen und kurvenreichen Weg der Entwicklung und dem testen beginnt, wie ein Treffer, der an ein protein. Es ist das erste Ereignis, das wir modellieren hier mit Supercomputern“, Dr. Baudry sagt.

„Normalerweise würde es eine sehr lange Zeit dauern und eine Menge Geld zu erreichen, aber mit dem Supercomputer führen wir diese erste hit discovery Schritt viel schneller und billiger“, sagt er. „Alles ist beschleunigt für COVID-19, so dass der gesamte Prozess kann bis zu zehn Jahre dauern bis Ende Mai wird kürzer hier.“

Weitere Chargen sind vorbereitet für supercomputer testen, nach Baudry Lab-Forscher Dr. Kendall Byler, der ausgeführt wird, sind die Berechnungen auf Sentinel. Dr. Byler ist sehr erfahren in der Hilfe der computational Ansätze für Naturstoff-Forschung.

„Eigentlich gibt es über 400.000 verbindungen, die wir gerne testen möchte,“ Dr. Byler sagt.

Blockierung von Proteinen

In die erste Gruppe, natürlich vorkommenden verbindungen wurden gefunden, die wahrscheinlich zu binden, um zwei wichtige Proteine, COVID-19 die papain-ähnliche protease, oder PLpro und der main protease, Mpro oder. Die Proteine sind Enzyme, die von der virus-Genoms verantwortlich sind für die Verarbeitung aller der virus-Proteine in infizierten Zellen. Infizierte Zellen gezwungen sind, Sie herzustellen, so dass das virus replizieren kann.

„Wenn wir sperren diese viralen Proteine von der selbst-Zusammenbau und Durchführung Ihrer Funktionen innerhalb der Zelle, die wir möglicherweise nicht in der Lage zu speichern, dass eine Zelle infiziert, aber wir werden verhindern, dass das virus repliziert, und es wird sterben mit dieser Zelle“, sagt Dr. Baudry sagt. „Wenn wir finden, eine Chemikalie, die ’sticks‘ in diese reaktiven Regionen der Proteine, die Verarbeitung Reaktionen nicht mehr möglich sein wird und wir halt die infizierten Zellen von der Herstellung und Freigabe von mehr-virus.“

Das Dritte protein von Interesse ist COVID-19 spike-protein, das ist, wie das virus heftet sich an eine Zelle zu initiieren, die Infektion-Prozess. Diese spike-protein ist auf der Oberfläche des virus und gibt das virus seine charakteristische Krone-wie (corona in Latein) Aussehen. Es bindet an ein protein namens ACE2 an der Oberfläche der Zelle zu Beginn der Infektion-Prozess.

„Wir sind versucht zu finden, Chemikalien, binden würde, die auf der Oberfläche des virus‘ spike-protein und verhindern, dass die Verriegelung sich mit der Zelle ACE2,“ Dr. Baudry sagt.

In die erste Gruppe modelliert die Wissenschaftler fanden die Interaktionen von 24 verbindungen interessant in dem spike-protein, 41-Moleküle interessant, die in den wichtigsten protein und 60 verbindungen interessant, die in den PL-pro-protein.

„Dann können wir eine gute Vorstellung von dem, was die natürlichen Produkte zeigen, das macht Sie erfolgreich, in diese verschiedenen Proteine, und das ist der Ausgangspunkt für das screening von größeren Datenbanken von Millionen von Chemikalien viel schneller, helfen, die Chemiker für die Synthese neuartiger Moleküle, die Straße runter, vielleicht potenter und selektiver ist als die ursprüngliche Natürliche Produkte, die gegen diese Proteine,“ Dr. Baudry sagt.

AI und altes wissen

Befindet sich in einem Microsoft Azure-Rechenzentrum in Texas, die Sentinel-supercomputer macht die Arbeit schneller als je zuvor möglich ist und eine HPE-team wird helfen, erleichtern es. Dr. Baudry den UAH-team hat Zugriff auf Sentinel ‚ s leistungsstarken Funktionen über die cloud mit Microsoft Azure.

Sentinel, die Funktionen HPE-Cray XC50 end-to-end-high-performance-computing (HPC) – system, ist in der Lage computing 147 Billionen Fließkomma-Operationen pro Sekunde und speichern kann 830,000 Gigabyte an Daten.

Sentinel hilft, cut compound Test-Zeit von Monaten oder sogar Jahren zu Wochen, Dr. Baudry sagt. Der supercomputer ist so schnell wie die Weltbevölkerung tun das 20.000-Berechnungen pro Sekunde und hat Speicherplatz für mehr als 45 Jahren high-definition-video.

Der Kampf um zu verhindern, dass COVID-19 manchmal verheerende Folgen für die Gesundheit hat eine neue Sitzung der modernen high-capacity-künstliche Intelligenz mit der Menschheit die alte Heil-wissen, Dr. Baudry sagt.