Der Roman coronavirus haben kann K-12 Studenten in Kentucky Schulbezirke zu Hause lernen, aber die Forscher an der University of Louisville werden mit der Rechenleistung von tausenden Computern in den Klassenzimmern im ganzen Staat zu identifizieren, die Medikamente zur Behandlung von COVID-19. Die desktop-Computer sind Teil der DataseamGrid, ein Netzwerk von Computern, untergebracht in den Klassenräumen des 48 Kentucky Bezirke als Teil einer Partnerschaft zur Unterstützung von Forschung, Bildung und Mitarbeiterentwicklung.
John Trent, Ph. D., stellvertretender Direktor der Grundlagen-und translationalen Forschung an der UofL Gesundheit—James Graham Brown Cancer Center, führt virtuelles screening zu entdecken, neue Krebsmedikamente, die mit dem DataseamGrid für high-volume-Berechnungen. Heute hat er den Computer bei der Arbeit 24/7 zur Identifizierung der vielversprechendsten Medikamente und Substanzen zur Bekämpfung von SARS-CoV-2 und seine Krankheit, COVID-19.
„In diesen beispiellosen Zeiten, wir hatten eine Ressource, wo wir potenziell die Wirkung schnell und der Wechsel von einigen unserer Krebs-targets zu SARS-CoV-2 Ziele,“ Trent sagte. „Wir haben sehr erfolgreich in dies zu tun, in der Krebs für 15 Jahre. Wir sind mit dem gleichen Ansatz in der Ausrichtung der coronavirus, nur für eine andere protein.“
Gegründet im Jahr 2003, Dataseam wird gefördert durch die Kentucky General Assembly zu bieten-computing-Infrastruktur, Arbeitskräfte-Entwicklung und die Bildungsmöglichkeiten für Studenten und Mitarbeiter in Kentucky Schulbezirke. Verfügbare Rechenleistung in den Einheiten gesetzt, um zu arbeiten, Durchführung von computer-Modellierung von Berechnungen auf dem Bildschirm anti-Krebs-Medikamente für Trent s team und die Mitarbeiter an der UofL.
„Wie viel Industrie ist, haben wir verschoben unsere Fähigkeiten und die Infrastruktur, um dieses Problem anzugehen,“ sagte Brian Gupton, CEO von Dataseam. „Wir werden immer wieder Krebs haben, aber zumindest für die Zeit, wir sind froh, dass die DataseamGrid ist hier für Dr. Trent-Bildschirm, die Drogen.“
Mitte März, Trent und sein team in neuen Daten auf die DataseamGrid, zusammen mit UofL speziellen recherche-PCs in einem zwei-Säulen-Ansatz zu entsprechen, drei-dimensionale Modelle der Proteine in SARS-CoV-2 auf Drogen und verbindungen, die helfen könnten bei der Behandlung oder Verhinderung von COVID-19. Die DataseamGrid bietet bis zu 80 Prozent der Rechenleistung für diese Projekte.
Der erste Ansatz ist der test auf etwa 2.000 Arzneimittel, die bereits auf dem Markt und weitere 9000 Prüfmuster und nutraceuticals, die getestet wurden, für die Toxizität zu isolieren, am ehesten um wirksam zu sein gegen das virus.
„Für den unmittelbaren Ansatz, wir testen die Drogen, die bereits von der FDA genehmigt oder getestet sind Menschen. Wenn wir finden, dass Aktivitäten, die mit diesen Drogen haben, könnten wir Sie in Patienten-Studien sehr viel schneller,“ Trent sagte. „Aber, diese Medikamente waren offenbar entworfen, für etwas anderes, und Sie möglicherweise nicht über die gleiche Wirksamkeit eine sehr selektive Droge.“
Finden Sie, dass die selektive Droge, Trent zweite Zinke Forschung umfasst die rechnerische Modelle, um Bildschirm 37 Millionen kleinen Molekülen und verbindungen gegen die target-Proteine in SARS-CoV-2. Diese Moleküle, die verwendet werden könnten, zu entwickeln, ein neues Medikament speziell zur Behandlung der virus. Dieser Prozess würde mehr Zeit in Anspruch nehmen, jedoch erhalten die FDA-Zulassung.
„Das erste Entdeckung einer neuen, mehr-selective agent ist mehr langfristige. Sie sind auf der Suche nach 12 bis 18 Monaten, bevor Sie würde sogar denken, diese Prüfung in einem Patienten,“ Trent sagte. „Aber die Zeit drängt, in dem moment, also, wir machen beides gleichzeitig.“
Mit der DataseamGrid und UofL Forschung Computer, Trent und sein team sind screening mit den Medikamenten und kleinen Molekülen gegen die 3-D-Strukturen von vier Proteinen, die im virus, um zu sehen, welche verbindungen könnte die Bindung der Proteine. Ein Medikament, das stört die Aktivität von jedem dieser Proteine reduzieren würde das virus die Fähigkeit, sich zu verbreiten.
Trent begann die Forschung mit den ersten zwei Proteine beschrieben, die für SARS-CoV-2: die wichtigsten protease, die eine wesentliche virus-Enzym zu brechen virale Proteine und neue Viruspartikel, und die spike-Proteine, die dreieckige „Knöpfe“ der virus hängt sich an Wirtszellen. Diese spikes sind die regler allgemein-gesehen in grafische Bilder auf der Oberfläche des virus. Trent ist jetzt auch bei Medikamenten gegen zwei weitere Eiweiße, die beschrieben wurden in jüngster Zeit.
Bisher hat der Prozess identifiziert über 30 Präparate als potenziell wirksam gegen SARS-CoV-2. Trent empfohlen, diese für die biologischen Tests, die von anderen UofL Forscher in der UofL-Zentrum für vorbeugende Medizin für Biodefense und Emerging Infectious Diseases (CPM). Unter der Regie von Kenneth Palmer, Ph. D., der CPM ist eines der wenigen Labors in den Vereinigten Staaten in der Lage die Prüfung der Medikamente gegen das virus. Dass die Prüfung beginnen voraussichtlich Mitte April.
Wenn die CPM-Forscher finden die Medikamente wirksam gegen SARS-CoV-2 im Labor, Sie könnten verschoben werden, um die nächste phase der Erprobung in Tiermodellen testen, dass kann auch durchgeführt werden bei CPM.
„Dieses Computermodell ist ein ausgezeichneter Weg, um die besten potentiellen Kandidaten für Labor-Tests schnell, und diese Strategie könnte dazu führen, relief eher früher als später für Patienten mit COVID-19,“ Palmer sagte.
Gupton sagt, es ist gut zu wissen, die DataseamGrid unterstützt weiterhin die dringend benötigte medizinische Forschung, obwohl die Schüler sind von zu Hause aus arbeiten.
„Ironischerweise, wir hoffen, zurückzukehren, um die Krebsforschung so schnell wie möglich“ Gupton sagte. „Obwohl die Schüler sind nicht im Klassenzimmer, Kentucky school districts bieten Ihnen mit Anleitung, Technologie, internet-Zugang und sogar Mahlzeiten. Die Bezirke “ Dataseam Ingenieure Systeme unterstützen sowohl die Universität die Arbeit und die K-12-Bemühungen. Wir alle sind stolz darauf, eine ‚digital-first-Responder“ in Kentucky ist ein Teil des globalen Kampfes.“