IBM tarafından üretilen Summit, Covid-19 için umut verici ilaçların bir listesini bulmayı amaçlıyor.
Daha önce görülmemiş patojen, solunum zorluğu ve göğüs ağrısı da dahil olmak üzere ciddi solunum semptomlarına neden olan Covid-19 dünyada yayılmaya ve etkisini artırmaya devam ederken, bilim adamları hastaların daha erken iyileşmesine yardımcı olabilecek ilaçlar bulmak için oldukça fazla efor sarfediyorlar.
Virüse karşı yapılan araştırmaya yardımcı olmak için, bilim insanları dünyanın en güçlü süper bilgisayarı olan IBM'in geliştirdiği Summit araştırmalara dahil edileceğini açıkladı. ABD Enerji Bakanlığı'nın Tennessee'deki Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'nda iki tenis kortu büyüklüğündeki süper bilgisayarın, her saniyede 200 katrilyon hesaplama yapabilme yeteneğine sahip - ortalama dizüstü bilgisayardan yaklaşık bir milyon kat daha fazla bilgi işlem gücü demek oluyor.
Geçtiğimiz ay araştırmacılar, Summit süper bilgisayarı koronavirüse karşı etkili olma olasılığı en yüksek olan bileşenleri bulmak için 8.000 bilinen ilaç bileşiği kütüphanesini taramak için kullandılar. Bileşikler, insanlarda incelenen veya zaten onaylanmış ilaçlar olan kimyasallar, bitkisel ilaçlar ve doğal ürünleri içeriyordu ve daha da önemlisi, insanlar için zaten güvenli kabul ediliyor. Summit, veri setini sadece iki günde 77 adetten oluşan kısa bir listeye indirgemeyi başardı. Normal bilgisayarlar kullanıldığında bu işlem aylarca sürecekti.
Tennessee Üniversitesi'nde simülasyonları yürüten moleküler biyofizikçi Jeremy Smith'e göre “Mantık basit. Bu bileşenlerden herhangi biri işe yarıyorsa, onay alınması ve yaygın kullanım için tipik ilaç geliştirme sürecinden çok daha hızlı olacağını düşünüyorum” diyor. O ve meslektaşı bulgularını Şubat ayında ChemRxiv'e ilk aşama sonuçlarını gönderdikten sonraki süreçte, yapılan hesaplamalar akabinde, makale düzenli güncellenmeye devam ediyor.
Bileşiklerden herhangi biri hayvanlarda üzerinde etki gösteriyorsa, bilim insanlarına göre, insanlarda ilk güvenlik denemesini geçebilir ve doğrudan hasta olanlarda etkinliği için ilaçları test etmeye gidebilirler.
İlaç geliştirmek herkesin bildiği gibi uzun bir süreçtir - yeni bir ilacın keşfedildiği andan itibaren pazara ulaşması 10 yılı aşkın bir süre alabilir ve birçoğu güvenli olmadığı veya sadece etkili olmadığı için başarısız olma ihtimalleri de söz konusu. Bu nedenle, Summit gibi süper bilgisayarlar, bilinen hiçbir tedavisi olmayan küresel çapta bir bulaşıcı hastalık salgını sırasında çözüm bulmak açısından oldukça yararlıdır.
Simülasyonları yapmak için Smith, Çinli araştırmacıların Ocak ayında web'de yayınladığı virüsün genomundan faydalandı. Veriler, şimdi SARS-CoV-2 olarak bilinen virüsün, ciddi akut solunum yolu sendromuna veya SARS'a neden olan ve vücudu benzer şekilde enfekte eden koronavirüs ile benzer olduğunu ortaya koydu. Bu bilgi ile Summit çok spesifik bir bileşik türü aramak üzere yeniden programlandı.
Coronavirüsler adlarını yüzeylerindeki taç benzeri proteinlerden alırlar, bu da virüsün insan hücrelerine bağlanmasına ve enfekte olmasına izin verir. Araştırmacılar, Summit süper bilgisayarını, virüsün vücudun hücrelerine girme kabiliyetini önlemek için bu protein yayılmalarına engel olabilecek ilaçları saptamak için kullanmaya başladılar.
“Bunlardan herhangi birinin işe yarayıp yaramayacağını şu aşamada bilmemiz imkansız. Veri tabanında yer alan bileşiklerin işe yarayıp yaramayacağını zaman gösterecek ”
Süreci karmaşık hale gelmesindeki temel sebep, virüsün sürekli olarak ve çok sayıda küçük hareketlerinin olmasıdır. Araştırmacılar, onlara karşı çalışabilecek ilaçların bulunmasına yardımcı olmak için bu hareketlerin nasıl modelleneceğini bulmaları gerektiği düşünülümekte. IBM'in Exascale sistem başkan yardımcısı David Turek “Bu karmaşık bir matematik problemi” diyor. (Exascale hesaplama, saniyede milyarlarca hesaplama yapma yeteneğini ifade eder.)
Bir süper bilgisayar bunu makine öğrenme algoritmalarıyla çok hızlı bir şekilde yapabileceğine inanılıyor. Aynı sayıda dizüstü bilgisayarın eşdeğer bilgi işlem gücü olan 4.608 düğümü çözmek için ele alır, parçalara ayırır, bunları tek tek inceler ve ardından çözümü yeniden oluşturmak için tüm bu parçaları bir araya getirir. Ortak bir hedef için yüz kadar farklı dronun birlikte çalıştığı bir arı kovanına benzer, ancak her birinin kendi görevi vardır. Bu yetenek, araştırmacıların ilaç keşfi gibi inanılmaz derecede karmaşık görevleri hızlı ve düşük hata paylarıyla üstesinden gelebilmelerine olanak sağlar.
Sonuçlar, ekibin SARS-CoV-2 için bir tedavi veya tedavi bulduğu anlamına gelmiyor. Tanımladıkları 77 bileşiğin hala bir laboratuvardaki hayvanlarda ve insan hücrelerinde test edilmesi gerekiyor. Tennessee Üniversitesi Sağlık Merkezi'ndeki virologlar yakın zamanda deneylere başlıyorlar, ancak bileşiklerden herhangi birinin koronavirüse karşı etkili olup olmadığını belirlemek aylar sürebileceği ifade ediliyor. Bu gelişmeler, şimdilik hastalara yardımcı olmak için yeterli olmayabilir, ancak koronavirüsün yayılması gelecek yıl devam ederse veya virüs endemik olması durumunda, grip gibi düzenli olarak ortaya çıkan bir patojen hastalıklardan biri olması durumunda etkili bir ilaç geliştirilmesine ön ayak olabileceği varsayımları yapılıyor.
Gelecekte yeni ve tedavi edilemeyen hastalık salgınlarında Smith, bu tür ilaç keşif simülasyonlarının dünyadaki 500 veya daha fazla süper bilgisayar kullanılarak koordine edilebileceğini ve böylece bilim insanlarının ilaç geliştirme testlerine başlayabileceğini düşünüyor. “Bilimsel araçlarla çözüme gitmeye cesaretli olmalıyız, böylece doğru bilimsel atılımlarla, sorunlara karşı mümkün olan en kısa sürede cevap verebiliriz” diyor.