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¿Cómo puede la simulación biomolecular ayudar a encontrar tratamientos contra COVID-19?

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¿Cómo puede la simulación biomolecular ayudar a encontrar tratamientos contra COVID-19?
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¿Qué es la simulación biomolecular? ¿Cómo puede este campo, una mezcla de Biología y Ciencia informática ayudar a estudiar mejor enfermedades como la COVID-19 y eventualmente también ayudar a desarrollar nuevos tratamientos contra ellas? Es la pregunta que los científicos europeos intentan responder con un poco de ayuda de poderosas supercomputadoras.

Como muchos otros institutos de investigación en Europa, el IRB de Barcelona está ocupado en encontrar los puntos más débiles del virus SARSCoV-2 para poder desarrollar terapias o vacunas eficientes.

Los biólogos moleculares aquí están lidiando con una amplia gama de desafiantes incógnitas. Modesto Orozco se hace las siguentes preguntas: "¿Cómo pensamos que el virus va a ir evolucionando? ¿Cómo va a ser su infectividad en especies que están cerca de nosotros ? Hasta qué punto una de ellas se puede convertir en un reservoir a largo plazo? Cómo podemos encontrar, o ayudar a encontrar nuevos medicamentos que ataquen COVID? Cómo podemos contribuir a desarrollar vacunas más eficaces?"

Dado el volumen y la complejidad de las preguntas, los investigadores han recurrido a esta supercomputadora llamada MareNostrum. Su cuarta versión puede realizar once mil billones de operaciones por segundo.

La Computadora de Alto Rendimiento (HPC) ya ha ayudado a cientos de investigadores en temas como el cambio climático o las ondas gravitacionales. Ahora está ayudando también a apoyar la investigación sobre la COVID19.

Rosa M. Badía, informático, explica que lo que consiguen es "que el científico pueda describir su problema de manera fácil, con un flujo secuencial, pero que se ejecute en paralelo, y usando todos los recursos de supercomputación que tiene disponibles. Y más rápido".

Esta cooperación científica es posible gracias a un Centro de Excelencia de Investigación Biomolecular Computacional, donde el equipo de informática, biología y biofísica proporcionan a la Academia y a la Industria avances médicos en terapias o vacunas.

Los ordenadores nos permiten ver cosas que nunca podríamos ver en los experimentos de otra manera

La modelización integrada y las simulaciones moleculares ya se están utilizando, por ejemplo, para estudiar aquí en Estocolmo el papel que juegan las proteínas de diferentes virus en varias enfermedades.

"No podemos hacer lo que hacemos sin computadoras. Los ordenadores nos permiten ver cosas que nunca podríamos ver en los experimentos de otra manera. Nos permiten ver, por ejemplo, cómo los lípidos se difunden alrededor de las proteínas. Esto no es una estructura. Se mueven todo el tiempo. Y ningún otro método experimental será capaz de ver eso", asegura el profesor de biofísica de la Universidad de Estocolmo Erik Lindahl.

Un aspecto clave es la accesibilidad, de ahí el esfuerzo por desarrollar herramientas de software ampliamente utilizadas y escalables que puedan dar respuestas precisas a los investigadores de la manera más rápida.

Rossen Apostolov, investigador en biofísica computacional, explica que "la computación científica es un área muy difícil. Los científicos necesitan diseñar algoritmos complejos para expresar la ciencia en términos que las computadoras puedan computar y dar respuestas. Así que necesitamos diseñar complejos algoritmos que hacen que las aplicaciones de software sean poderosas, pero muy complejas. Por lo tanto, un gran desafío es hacer que esas poderosas aplicaciones sean fáciles de usar".

Entonces, ¿los superordenadores ayudarán alguna vez a diseñar los tratamientos o vacunas del mañana?

Es sólo cuestión de tiempo, según los científicos de este proyecto de investigación europeo. "Dale a esto cinco o diez años, y creo que en el futuro las computadoras van a ser la principal fuerza impulsora para identificar nuevas medicinas cuando necesitemos encontrarlas con semanas o meses de anticipación. Aún no hemos llegado a ese punto, pero el trabajo que está ocurriendo en toda Europa está contribuyendo rápidamente a ello", asegura Lindahl.