Nel contesto della diffusione del coronavirus, l’utilizzo dei supercalcolatori può affiancare la ricerca tradizionale, accorciando i tempi per lo sviluppo di farmaci. La commissione Europea ha finanziato con 3 milioni di euro Exscalate4CoV, il progetto guidato da Dompè che si pone l'obiettivo di individuare i farmaci più sicuri e promettenti per il trattamento immediato della popolazione già infetta a cui seguirà l’individuazione di molecole capaci di inibire la patogenesi del coronavirus per contrastare i contagi futuri.

Una delle grandi sfide della comunità scientifica internazionale è l’ «urgent computing»: poter accedere ai più potenti supercalcolatori per supportare la ricerca quando, in condizioni di emergenza, il tempo è strettissimo, e le variabili in campo diventano troppe per poter contare solo sulle risorse della ricerca tradizionale.

Uno dei campi di applicazione dell'urgent computing, in questi giorni, è la corsa contro il tempo per contenere la diffusione di 2019-nCoV il “coronavirus”. 

Nei confronti del coronavirus la ricerca italiana ha già messo in campo le proprie eccellenze, grazie al lavoro dei ricercatori dell'Istituto Nazionale Malattie Infettive Lazzaro Spallanzani, ed ora è pronta a raccogliere la sfida anche da un punto di vista computazionale: i supercalcolatori, infatti, possono affiancare la ricerca tradizionale accorciando i tempi per lo sviluppo di farmaci.

I supercalcolatori come Marconi, il supercomputer per la ricerca scientifica più potente in Italia, sono computer con immense potenze di calcolo. Parliamo di milioni di miliardi di operazioni al secondo che già dall'inizio di febbraio stanno lavorando sui dati del sequenziamento del coronavirus messi a disposizione dai ricercatori internazionali.

Lo studio sul coronavirus 

In questa prima fase tramite i supercomputer stiamo simulando il comportamento delle proteine che consentono al virus di replicarsi in modo da poter testare virtualmente le molecole farmaceutiche più efficaci a inibire il virus, e poter poi passare alla fase di validazione in laboratorio accelerando la produzione di farmaci efficaci per ridurrne la replicabilità. 

Ogni proteina richiede almeno una settimana di simulazione continua su 16 nodi del supercomputer Cineca. Con un computer normale ci vorrebbero almeno 4 mesi per ogni proteina. I risultati delle simulazioni saranno poi analizzati tramite la piattaforma Exscalate.

La piattaforma virtuale Exscalate

Exscalate è una piattaforma di Dompè sviluppata da una collaborazione tra Cineca, Dompè e Politecnico di Milano.  La piattaforma è già stata utilizzata nello studio del virus Zika. La piattaforma è stata sviluppata nel contesto del progetto Antarex, finanziato dalla commissione europea per lo studio di un sistema di supercalcolo sostenibile, a supporto della ricerca farmacologica.

Exscalate ha una  “biblioteca chimica” di 500 miliardi di molecole a cui i ricercatori possono attingere per simulare il comportamento del virus in abbinamento alle molecole farmaceutiche, ed è in grado di valutare di più di tre milioni di molecole al secondo, con costi e consumi energetici contenuti.

Il progetto è nato nel contesto di uno studio avviato più di 15 anni fa: nella colonna degli approfondimenti sono disponibili due articoli scientifici che descrivono i primi risultati.

La collaborazione europea 

“We are working to mitigate the consequences of a potential larger spread of the Coronavirus outbreak in the EU. Thanks to emergency research funding from Horizon 2020, we will know more about the disease,” Innovation, Research, Culture, Education and Youth Commissioner Mariya Gabriel commented.

Per affiancare la ricerca tradizionale nella ricerca di soluzioni per limitare la portata del virus la Comunità Europea ha lanciato una richiesta di manifestazioni di interesse per progetti di ricerca finalizzati a garantire una risposta efficace e coordinata all'emergenza.

Lo scopo del bando è di definire standard scientifici sostenibili per dare risposte veloci a qualsiasi scenario di pandemia, identificando in modo rapido i farmaci più efficaci. 

Al fine di accelerare i processi di diagnosi e ricerca e sviluppo di vaccini, la Commissione ha suggerito, nei casi opportuni, la collaborazione con i principali centri di supercalcolo europei per utilizzare risorse di elaborazione dati e simulazioni. A questo proposito, le strutture di Supercomputing di Barcellona e di Bologna (Cineca), che hanno all'attivo specifiche competenze nell'ambito delle life sciences, si sono rese disponibili a collaborare. E' un ambito di ricerca definito “urgent computing”, ovvero la possibilità di accedere in tempi brevissimi ai supercomputer, e alle reti internazionali della ricerca in caso di emergenze sovranazionali: dalle epidemie alle emergenze climatiche.

Exscalate4CoV

È a trazione italiana il consorzio pubblico-privato Exscalate4CoV (E4C) che si è aggiudicato 3 milioni di euro del bando della Commissione Europea per progetti di ricerca sul Coronavirus nell’ambito del programma quadro Horizon 2020.

Obiettivo primario di Exscalate4coronavirus (E4C) è di sfruttare le potenzialità di supercalcolo integrate con le migliori competenze scientifiche in ambito life-science presenti in Europa per fronteggiare al meglio e in tempi rapidi situazioni di pandemia di interesse sovranazionale.

Fulcro del progetto è Exscalate (EXaSCale smArt pLatform Against paThogEns), il sistema di supercalcolo - High Performance Computing, Structure-Based Drug Design System in grado di valutare di più di tre milioni di molecole al secondo.

Il consorzio guidato da Dompé farmaceutici aggrega 18 istituzioni e centri di ricerca in 7 Paesi europei.

Più in dettaglio il progetto si propone di individuare i farmaci più sicuri e promettenti per il trattamento immediato della popolazione già infetta a cui seguirà l’individuazione di molecole capaci di inibire la patogenesi del coronavirus per contrastare i contagi futuri.

Servizi televisivi:

  • Agorà, Rai 3, andato in onda il 14 febbraio ore 9.00,
  • Studio Aperto e Tgcom (Mediaset) andati in onda il 14 febbraio ore 18.30 .
  • Servizio E' TV Emilia Romagna andato in onda il 19 febbraio ore 12.30
  • Servizio per il TG3 Emilia-Romagna, RAI andato in onda il 19 febbraio ore 19.30
  • Servizio per il TG3 Emilia-Romagna, RAI andato in onda il 20 febbraio alle ore 00.00
  • TG Leonardo RAI3 andato in onda il 21 febbraio alle ore 14.30
  • SkyTG24 andato in onda il 22 febbraio alle ore 23.30
  • RaiGR Parlamento andato in onda il 24 febbraio alle ore 7.20
  • Quarto Grado Mediaset andato in onda il 28 febbraio
  • RAI 2 Petrolio, andato in onda il 28 febbraio alle ore 7.20
  • Servizio per il TG3 Emilia-Romagna, RAI 13 marzo ore 19.30
  • Radio 1 ETA BETA 15 marzo 2020, ore 10.30
  • This Week in HPC, podcast 14 Marzo ore 16.00
  • RAIRadio1 L'Italia in diretta, 22 Marzo, ore 17.00
  • [LA7 - DI MARTEDÌ] INTERVISTA 24 marzo ore 21.00
  • [TRC EMILIA-ROMAGNA] INTERVISTA 23 marzo ore 13.00
  • [AGENZIADIRE] INTERVISTA 23 marzo