Межведомственный суперкомпьютерный центр Российской академии наук (МСЦ РАН) осуществляет приоритетное выделение вычислительных ресурсов научным коллективам и организациям, ведущим исследования с целью борьбы против коронавирусной инфекции COVID-19. Модернизированная кластерная система МВС-10П ОП на базе высокопроизводительных серверных процессоров Intel Xeon Scalable 2-го поколения используется российскими учеными в кооперации с зарубежными коллегами в рамках реализации проекта по разработке медицинских препаратов для диагностики и терапии этого инфекционного заболевания.

Идея проекта – с помощью методов молекулярного моделирования сделать компьютерный «дизайн» медицинского препарата, избирательно взаимодействующего с рецептор-связывающим доменом Spike-белка коронавируса штамма SARS-CoV-2. Самые перспективные агенты специфического связывания будут использованы для диагностики (идентификации вирусных частиц в слюне), а также для разработки противовирусных средств, блокирующих инфицирование. Результаты теоретических расчетов и компьютерного моделирования затем будут проверены экспериментально на белках, вирусах и клетках.

sars-cov-2

В рамках реализации проекта с помощью суперкомпьютерного моделирования детально изучается взаимодействие Spike-белка на поверхности коронавируса с его мишенью в человеческом организме – белком АПФ2 (ACE2, Angiotensin-converting enzyme 2). АПФ2 служит «входными воротами» для коронавирусов типов SARS и SARS-2, поэтому блокирование взаимодействия этого белка с вирусом является одним из перспективных путей снижения вирусной активности в теле человека. Для оценки энергий связывания данных белков проводятся масштабные молекулярно-динамические и квантово-химические расчеты комплексов белков вируса и человека. На основании полученных данных будет проведен компьютерный подбор аптамеров, которые лучше связываются с вирусными белками, чем с АПФ2. В конечном итоге, построение библиотеки аптамеров – кандидатов в лекарственные препараты – и оценка их взаимодействия с вирусным белком будут проведены с использованием методов молекулярного докинга и молекулярной динамики. Для самых перспективных аптамеров будут уточнены энергии связывания с помощью методов квантовой химии. Для проведения всех этих этапов научных исследований в сжатые сроки требуется использование большого количества вычислительных ресурсов.