COVID-19 sotto assedio: l’intelligenza artificiale scova molecole anti-virus

I virus sono presenti nell’ambiente, aspettando solo che arrivi una cellula ospite. Entrano negli animali e nell’uomo attraverso la bocca, il naso o le fratture della pelle. Una volta dentro, cercano una cellula ospite da infettare. Di solito, i virus del raffreddore e dell’influenza attaccano le cellule che rivestono le vie respiratorie o digestive. I coronavirus tendono a infettare anche le cellule respiratorie. Causano febbre e infiammazione, poiché il sistema immunitario è pervaso dal patogeno. Fuori dal corpo, i virus vengono facilmente uccisi dal sapone; quindi, lavarsi le mani e disinfettare le superfici sono misure utili per fermare la diffusione del virus. Ma una volta che un virus entra nel corpo, spetta al sistema immunitario ucciderlo. I virus infettano le cellule iniettando il loro materiale genetico nelle cellule ospiti. Si replicano e prendono il controllo del corpo, causando molte complicazioni. La maggior parte delle persone può sbarazzarsi dei virus nel corpo, ma in alcune persone, come quelli che sono anziani, fragili e malati, i loro corpi vengono sopraffatti dall’attività virale.

Cosa differenzia la pandemia globale da coronavirus (COVID-19) dall’influenza spagnola nel 1918? Nel 1918, i trasporti, la tecnologia e la scienza erano nella loro infanzia, con il campo medico non in grado di combattere i focolai. La tecnologia ha fatto molta strada, in pochi giorni gli scienziati hanno già identificato il tipo di diffusione del virus in Cina e tre mesi dopo sono iniziati i test sui vaccini. Ora, il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti porta il supercomputer più potente del mondo, il Summit basato su IBM POWER9, per combattere il rialzo epidemico di COVID-19. Il sistema informatico aiuta a identificare i composti che potrebbero guidare i ricercatori a trattare pazienti con malattie infettive. Summit, dotato di intelligenza artificiale (AI), ha studiato migliaia di simulazioni per vedere quali sostanze chimiche o composti farmacologici sono efficaci nell’impedire al nuovo coronavirus di infettare le cellule ospiti. Gli scienziati hanno studiato a lungo virus e composti per aiutare a vedere quale è efficace nell’uccidere l’agente patogeno. Quando si cerca di comprendere i composti biologici, l’uso dei computer moderni renderà il lavoro più semplice e veloce.

Le simulazioni al computer possono aiutare ad esaminare come diverse variabili reagiscono con i virus. Tuttavia, ogni variabile può contenere milioni o miliardi di punti dati. Usando Summit, il team è stato in grado di simulare 8.000 composti in pochi giorni. Da lì, hanno scoperto che 77 composti, sia di medicinali che di composti naturali, hanno mostrato risultati promettenti nel compromettere la capacità del nuovo coronavirus di attaccarsi e infettare le cellule ospiti. Il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti ha commissionato il supercomputer nel 2014 per lo scopo che sta servendo ora. Con la potenza di 200 petaflop, ha una potente velocità di calcolo di 200 quadrilioni di calcoli al secondo. Per fare un confronto, Summit è un milione di volte più potente dei laptop più veloci del mondo oggi. La capacità del nuovo supercomputer di rilevare composti che possono uccidere il coronavirus, fornisce un nuovo raggio di speranza ai paesi colpiti. In soli tre mesi, il virus si è diffuso in tutti i continenti tranne l’Antartide. Ha avuto un impatto negativo su Asia ed Europa, con Cina e Italia come epicentri mondiali della malattia.

La Cina ha finora registrato il numero più alto di infezioni, con 81.193 casi confermati, seguita dall’Italia con 41.035 casi. Tuttavia, l’Italia ha superato la Cina con il maggior numero di morti, con un totale di 3.405. Altri paesi con elevate trasmissioni del virus includono Iran, Spagna, Germania, Stati Uniti, Francia e Corea del Sud. Negli Stati Uniti, il virus si è diffuso rapidamente in tutti i suoi stati e territori. Il paese ha segnalato oltre 14.000 casi, in aumento di migliaia in pochi giorni. Nel Tennessee, il numero di casi è salito a 154, mentre ci sono stati 15 ricoveri. Nel frattempo, i ristoranti nel paese stanno cambiando orari e servizi per ridurre la diffusione del virus, con solo gli ordini drive-thru (Mc Donald) e takeaway (da asporto) ora sistemati. La California ha emesso un “ordine di soggiorno a casa” per proteggere la salute e il benessere di tutti i 39,5 milioni di californiani e per stabilire coerenza in tutto lo stato per rallentare la diffusione di COVID19.

Jeremy Smith, Presidente del Governatore dell’Università del Tennessee, direttore del Centro UT / ORNL per la biofisica molecolare, ha dichiarato: “Il vertice era necessario per ottenere rapidamente i risultati della simulazione di cui avevamo bisogno. Ci sono voluti un giorno o due mentre ci sarebbero voluti mesi su un normale computer. I nostri risultati non significano che abbiamo trovato una cura o un trattamento per COVID-19. Siamo molto fiduciosi, tuttavia, che i nostri risultati computazionali informeranno entrambi gli studi futuri e forniranno un quadro che gli sperimentatori useranno per studiare ulteriormente questi composti. Solo allora sapremo se qualcuno di loro mostra le caratteristiche necessarie per mitigare questo virus”.

  • A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.

Pubblicazioni scientifiche

IBM – https://newsroom.ibm.com/US-Dept-of-Energy-Brings-the-Worlds-Most-Powerful-Supercomputer-the-IBM-POWER9-based-Summit-Into-the-Fight-Against-COVID-19

Batlle D et a l. Clin Sci (Lond). 2020 Mar 13; 134(5):543-545. 

Ton AT, Gentile F et al. Molecular Inform. 2020 Mar 11.

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Informazioni su Dott. Gianfrancesco Cormaci 2450 Articoli
- Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998 (MD Degree in 1998) - Specialista in Biochimica Clinica nel 2002 (Clinical Biochemistry specialty in 2002) - Dottorato in Neurobiologia nel 2006 (Neurobiology PhD in 2006) - Ha soggiornato negli Stati Uniti, Baltimora (MD) come ricercatore alle dipendenze del National Institute on Drug Abuse (NIDA/NIH) e poi alla Johns Hopkins University, dal 2004 al 2008. - Dal 2009 si occupa di Medicina personalizzata. - Detentore di un brevetto sulla preparazione di prodotti gluten-free a partire da regolare farina di frumento immunologicamente neutralizzata (owner of a patent concerning the production of bakery gluten-free products, starting from regular wheat flour). - Responsabile del reparto Ricerca e Sviluppo per la società CoFood s.r.l. (leader of the R&D for the partnership CoFood s.r.l.) - Autore di un libro riguardante la salute e l'alimentazione, con approfondimenti su come questa condizioni tutti i sistemi corporei. - Autore di articoli su informazione medica, salute e benessere sui siti web salutesicilia.com e medicomunicare.it
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