Ilmuwan UChicago membuat model komputasi pertama dari seluruh virus yang bertanggung jawab atas COVID-19

Ilmuwan UChicago membuat model komputasi pertama dari seluruh virus yang bertanggung jawab atas COVID-19


Newswise – CHICAGO – Para peneliti di University of Chicago telah membuat model komputasi pertama yang dapat digunakan dari seluruh virus yang bertanggung jawab atas COVID-19 — dan mereka membuat model ini tersedia secara luas untuk membantu memajukan penelitian selama pandemi.

“Jika Anda dapat memahami cara kerja virus, itu adalah langkah pertama untuk menghentikannya,” kata Prof. Gregory Voth, yang timnya membuat model yang dipublikasikan di Jurnal Biofisika. “Setiap hal yang Anda ketahui tentang siklus hidup dan komposisi virus adalah titik kerentanan yang dapat Anda kena.”

Voth dan timnya memanfaatkan pengalaman mereka sebelumnya untuk menemukan karakteristik terpenting dari setiap komponen individu virus, dan membuang informasi “kurang penting” untuk membuat model komputasi yang komprehensif tetapi masih layak untuk dijalankan di komputer. Teknik ini disebut kasar-kasar, yang telah dibantu oleh Voth dan murid-muridnya untuk dirintis.

Kerangka kerja yang disederhanakan membantu mengatasi masalah utama dalam penelitian kesehatan: Meskipun virus adalah salah satu entitas biologis yang lebih sederhana, pemodelan komputasi masih menjadi tantangan besar — ​​terutama jika Anda ingin membuat model interaksi virus apa pun dengan tubuh inangnya, yang akan berarti mewakili miliaran atom.

“Anda dapat mencoba menjalankan model tingkat atom dari seluruh virus yang sebenarnya, tetapi secara komputasi itu akan segera membuat Anda lumpuh,” kata Voth. “Anda mungkin dapat mengelolanya cukup lama untuk memodelkan, katakanlah, pergerakan senilai beberapa ratus nanodetik, tetapi itu tidak terlalu lama untuk menemukan informasi yang paling berguna.”

Dengan demikian, banyak peneliti berfokus pada pembuatan model protein individu virus. Tetapi Voth mengatakan bahwa meskipun proses yang tersegmentasi ini memiliki kegunaannya, ia juga melewatkan sebagian dari gambaran yang lebih besar.

“Virus itu sendiri adalah hal yang holistik,” kata Voth, seorang ilmuwan komputasi dan Profesor Layanan Kimia Haig P. Papazian Distinguished Service. “Menurut pendapat saya, Anda tidak dapat berasumsi bahwa Anda dapat melihat masing-masing bagian secara terpisah. Virus lebih dari sekadar gabungan dari bagian-bagiannya. “

Voth mengatakan labnya telah bekerja selama bertahun-tahun untuk membuat model virus lain, seperti HIV. Salah satu pelajaran yang mereka dapatkan adalah bahwa banyak bagian virus bekerja sama.

Misalnya, para ilmuwan mungkin menyelidiki obat yang mengikat protein lonjakan pada permukaan virus untuk mencegahnya menempel pada sel inang. “Salah satu hal utama yang mungkin ingin Anda ketahui adalah, apakah Anda perlu memberi dosis setiap lonjakan protein agar berfungsi? Jika tidak, seberapa rendah persentase yang bisa Anda dapatkan? ” Kata Voth. “Ini adalah pertanyaan kunci ketika Anda mencoba membuat obat atau antibodi, dan itu adalah sesuatu yang paling dapat Anda pahami dengan melihat keseluruhan virus.”

Model ini juga menyediakan kerangka kerja di mana para ilmuwan dapat mengintegrasikan informasi tambahan tentang virus SARS-COV-2 segera setelah penemuan baru dibuat.

Voth berharap model tersebut terbukti berguna untuk desain obat virus corona serta memahami mutasi yang mungkin muncul, seperti yang baru-baru ini terdeteksi di Inggris. Siapa pun dapat mengunduh model tersebut dan menggunakannya untuk penelitian mereka.

“Membuat model multiskala dari seluruh virus dan mengintegrasikan semua informasi ini dengan cepat merupakan langkah maju teknologi yang besar,” kata Voth. “Saya sangat bangga dengan lab saya. Kami melakukannya dalam waktu singkat, sungguh — hanya beberapa bulan. Jika ada sisi positif dari pandemi ini, saya berharap ini dapat memajukan alat kami untuk melawan virus selain COVID-19 — seperti influenza, HIV, dan virus korona baru yang muncul di masa mendatang. ”

Penulis pertama dalam penelitian ini adalah peneliti postdoctoral Alvin Yu. Penulis UChicago tambahan adalah Alexander Pak, Peng He dan Viviana Monje-Galvan. Rekan penulis lainnya adalah Lorenzo Casalino, Zied Gaieb, Abigail Doommer, dan Rommie Amaro dari University of California San Diego.

Sumber daya komputasi disediakan oleh Research Computing Center di University of Chicago, Frontera di Texas Advanced Computer Center dan Pittsburgh Super Computing Center.

###

University of Chicago adalah institusi akademis dan penelitian terkemuka yang telah mendorong cara berpikir baru sejak didirikan pada tahun 1890. Sebagai tujuan intelektual, Universitas menarik cendekiawan dan mahasiswa dari seluruh dunia ke kampus dan pusatnya di seluruh dunia. Universitas menyediakan pengalaman pendidikan dan lingkungan penelitian yang khas, memberdayakan individu untuk menantang pemikiran konvensional dan mengejar penelitian yang menentukan bidang yang menghasilkan pemahaman dan terobosan baru dengan dampak global.


Diposting Oleh : http://54.248.59.145/

About the author