Białko odpowiedzialne za obniżanie odporności organizmu i sprzyjające replikacji koronawirusa to PLpro i jest znane naukowcom od 2003 r., kiedy wybuchła epidemia SARS. Poprzez "atakowanie" białka PLpro różnymi związkami chemicznymi można szukać leku na chorobę COVID-19, wywoływaną przez koronawirusa SARS-CoV-2.
– Różne grupy naukowe szukały już związków, które działałyby jak leki na SARS-CoV-2. Do tej pory wyniki nie były satysfakcjonujące, dlatego wciąż szukaliśmy lepszych rozwiązań. Mieliśmy częściową wiedzę na podstawie wirusa SARS-CoV-1, który jest bardzo podobny. Nasze podejście różniło się dokładnością. Samodzielnie sprawdziliśmy też czy wyselekcjonowane związki nie są potencjalnie toksyczne dla ludzkiego organizmu – mówi Adam Stasiulewicz, doktorant z Interdyscyplinarnego Laboratorium Modelowania Układów Biologicznych CeNT UW i Zakładu Chemii Leków Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego, pierwszy autor artykułu opublikowanego w "International Journal of Molecular Sciences".
Pomogła sztuczna inteligencja
Naukowcy wykorzystali metodę "machine learning", czyli sztuczną inteligencję, która korzystając z algorytmu automatycznie poprawia swoje rezultaty poprzez nabywane doświadczenie.
– Wiedza fizyczna, biologiczna, chemiczna i farmakologiczna pozwoliła nam uchwycić wydaje się unikalne oddziaływania, które mogą być kluczowe w celu zaprojektowania cząsteczki pełniącej funkcję inhibitora. Robiliśmy to masowo, ale jednocześnie bardzo dokładnie – patrzyliśmy, który klocek może pasować do innego klocka – tłumaczy prof. Joanna Sułkowska, kierująca Interdyscyplinarnym Laboratorium Modelowania Układów Biologicznych w CeNT UW, współautorka artykułu.
Prof. Sułkowska podkreśla, że komputer przetwarzał dane, ale selekcji dokonywał zespół badaczy, a wiec było w tym procesie dużo indywidualnej pracy ludzkiej. – Praca przebiegała wieloetapowo. Zaczęliśmy od 15 milionów związków, które analizowaliśmy za pomocą zaawansowanych narzędzi bioinformatycznych, jednak na każdym etapie to człowiek musiał podjąć decyzję, w którym kierunku i jak ma przebiegać kolejna iteracja. W ten sposób wyselekcjonowaliśmy 1 000 związków, a na końcu pulę zawęziliśmy do 400 – precyzuje prof. Sułkowska.
Współpraca dwóch zespołów
Naukowcy z Uniwersytetu Warszawskiego ściśle współpracują z zespołem prof. Marcina Drąga z Politechniki Wrocławskiej. W 2020 roku prof. Drąg z zespołem rozpracował działanie dwóch enzymów – proteazy SARS-CoV-2 Mpro i SARS-CoV-2-PLpro, których zablokowanie za pomocą odpowiedniego związku może powodować zahamowanie działania wirusa.
Obecnie założenia teoretyczne badaczy z UW są testowane laboratoryjnie. – Teraz wyniki naszych badań sprawdzamy doświadczalnie wraz z zespołem prof. Marcina Drąga z Politechniki Wrocławskiej, na podstawie grantu z European Molecular Biology (EMBO) na zakup kilku cząsteczek – mówi prof. Sułkowska.
Badania teoretyczne zostały sfinansowane z grantu NCN "Szybka ścieżka dostępu do funduszy na badania nad COVID-19".
Czytaj też:
Znaleziono gen, który chroni przed ciężkim przebiegiem COVID-19