WCG fights Aid

[ousermaatre]

Par: Dr Arthur Olson
Professeur, Institut de recherche Scripps
9 octobre 2015   

Résumé
Nous avons récemment été invités à écrire un chapitre pour un livre à paraître: L'avenir de thérapies du VIH-1. Notre chapitre se concentre sur la conception de médicaments basée sur la structure, et discute les avantages de la modélisation "in silico" pour élargir considérablement la portée et l'efficacité de la recherche basée sur la structure. Nous portons une attention particulière aux avantages du réseau de calcul à grande échelle que nous avons trouvé dans le World Community Grid.


Récemment, nous avons été invités à écrire un chapitre pour un livre sur les progrès de la thérapie anti-VIH, intitulé: L'avenir des thérapies du VIH-1: La résistance est-elle futile? Notre chapitre, intitulé «Défis de calcul des approches basées sur la structure appliquées au VIH» fournit une perspective sur l'application de méthodes de calcul pour la conception de nouveaux médicaments, et explique comment le World Community Grid est essentiel à nos efforts de recherche.

Résumé profane (ndt: )

La conception de médicaments, basée sur la structure, repose sur la disponibilité de structures cristallographiques des protéines cibles, qui sont utilisées pour tester de grandes banques de composés (souvent plusieurs millions) «in silico» pour identifier de nouveaux médicaments potentiels. En fait, la conception d'inhibiteurs de protéase du VIH, dans le milieu des années 1990, est souvent présentée comme le premier exemple réussi des avantages du calcul dans la conception de médicaments basée sur la structure.

Amarrer  un si grand nombre de composés virtuels est un défi en soi. En outre, la plupart des cibles présentent divers degrés de flexibilité. Modéliser cet aspect ajoute un autre niveau de complexité, ce qui peut augmenter considérablement le nombre de calculs. Cependant, lorsqu'ils traitent avec des virus, tels le VIH-1, qui mutent à un taux très élevé, la situation est encore plus problématique. En fait, de nombreuses protéines produites par le virus lors de l'infection peuvent présenter des mutations qui rendent inefficaces des médicaments puissants connus.

Dans une section spécifique du chapitre («Modélisation à grande échelle»), nous décrivons en détail comment IBM et World Community Grid ont permis de gérer une telle quantité incroyable de calcul dans FightAids@Home (FAAH). Le temps d'ordinateur offert par les bénévoles (plus de 300 000 années de calcul et ça continue!), et mis à disposition par le World Community Grid, nous a permis de concevoir et de réaliser des expériences qui aurait été prohibitives avec des ressources informatiques classiques.

Nous fermons le chapitre en discutant de nouveaux objectifs disponibles, et les nouvelles techniques de modélisation qui construisent des modèles plus grands et plus détaillées du virus entier. Cela présentera de nouvelles opportunités et encore plus de défis pour la conception de médicaments du VIH-1. Avec l'aide de World Community Grid et tous les bénévoles de FAAH, nous prévoyons de faire face à ces défis et d'étendre les limites de la recherche.

Résumé technique:

Nous passons en revue quelques-unes des possibilités et des défis auxquels nous sommes confrontés dans la modélisation computationnelle de cibles thérapeutiques contre le VIH et la biologie structurale, à la fois en termes de développement de la méthodologie et de la conception de médicaments basées sur la structure (SBDD). Les méthodes computationnelles ont apporté un soutien à la recherche fondamentale VIH depuis les études structurales initiales, contribuant à démêler les détails de la biologie du VIH. Les modèles informatiques se sont révélés être un outil puissant pour analyser et comprendre l'impact des mutations et à surmonter leur influence structurelle et fonctionnelle dans la résistance aux médicaments. La disponibilité des données structurelles, dans des expériences in silico, ont joué un rôle dans l'exploitation et l'amélioration des interactions entre les médicaments et les cibles virales, telles que la protéase du VIH, la transcriptase inverse et l'intégrase. Des questions telles que la dynamique virale cibles et de la variabilité mutationnelle, ainsi que le rôle de l'eau et les estimations de l'énergie de liaison libre dans la caractérisation des interactions des liaisons, sont les domaines de recherche de calcul actifs. Des ressources de calcul toujours croissantes et des avancées théoriques et algorithmiques ont joué un rôle important dans les progrès à ce jour, et nous envisageons un rôle en constante expansion pour les méthodes de calcul dans notre compréhension de la biologie et SBDD VIH à l'avenir.

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Dans une section spécifique du chapitre («Modélisation à grande échelle»), nous décrivons en détail comment IBM et World Community Grid ont permis de gérer une telle quantité incroyable de calcul dans FightAids@Home (FAAH). Le temps d'ordinateur offert par les bénévoles (plus de 300 000 années de calcul et ça continue!), et mis à disposition par le World Community Grid, nous a permis de concevoir et de réaliser des expériences qui aurait été prohibitives avec des ressources informatiques classiques.

Parfois je me dis que nous (cruncheurs de tous bords) sommes formidables...