Δοκιμαστήρια νέων θεραπειών τα οικιακά PC

Μπορούν να βοηθήσουν τους επιστήμονες να ανακαλύψουν πιο γρήγορα και πιο φθηνά καινούργια φαρμακευτικά σκευάσματα

Του Κωστα Δεληγιαννη

Θέλετε να βοηθήσετε στην ιατρική έρευνα για ασθένειες όπως το έιτζ, η ρευματοειδής αρθρίτιδα ή ο καρκίνος του μαστού; Αν ναι, τότε το μόνο που χρειάζεται να κάνετε είναι να δανείσετε στο αμερικανικό πανεπιστήμιο του Delaware, και πιο συγκεκριμένα στην εφαρμογή Docking@Home που αυτό δημιούργησε, λίγη από την… υπολογιστική ισχύ του PC σας. Σε αυτή την περίπτωση, κάθε φορά που ο υπολογιστής είναι έτοιμος να μπει σε κατάσταση αδράνειας (όταν, για παράδειγμα, κάνετε ένα διάλειμμα), η συγκεκριμένη εφαρμογή θα τίθεται αυτόματα σε λειτουργία, πραγματοποιώντας μια σειρά από «εικονικά» βιολογικά πειράματα. Πειράματα, τα οποία «μπορούν να βοηθήσουν τους επιστήμονες να ανακαλύψουν πιο γρήγορα, και με μικρότερο κόστος, καινούρια φαρμακευτικά σκευάσματα για τις περισσότερες νόσους που παραμένουν ανίατες μέχρι σήμερα», όπως διαβεβαιώνει, μιλώντας αποκλειστικά στην «Κ», η κ. Michela Taufer, αναπληρώτρια καθηγήτρια Πληροφορικής στο Delaware και υπεύθυνη του Docking@Home.

Χρηματοδοτημένο από το Εθνικό Ιδρυμα Ερευνών των ΗΠΑ, το συγκεκριμένο πρόγραμμα δημιουργήθηκε με τέτοιες προδιαγραφές ώστε να μετατρέψει όσο το δυνατόν περισσότερα οικιακά PC σε ηλεκτρονικά δοκιμαστήρια νέων θεραπειών. Γι' αυτό τον λόγο το Docking@Home παίζει τον ρόλο του συντονιστή αυτών των δοκιμών. Επικοινωνώντας μέσω του Ιντερνετ με το δίκτυο των εθελοντών, επιφορτίζει κάθε επιμέρους υπολογιστή να ελέγξει την αποτελεσματικότητα μιας χημικής ουσίας, η οποία αφήνει ελπίδες για ένα νέο, πρωτοποριακό φάρμακο. Ετσι, με το τέλος της διαδικασίας, αποθηκεύει τα αποτελέσματα στον κεντρικό server του πανεπιστημίου, πριν μεταφέρει στο PC τα δεδομένα για μια καινούρια δοκιμή.

Ολες αυτές οι δοκιμές επικεντρώνονται στην επίδραση που έχει η εξεταζόμενη χημική ένωση όταν προσδένεται («προσαράζει») στα πρωτεϊνικά μόρια, τα οποία σχετίζονται με κάποια συγκεκριμένη ασθένεια: για παράδειγμα, ενώ στα φάρμακα για το έιτζ αναζητούνται ουσίες ώστε να καταστέλλεται η πρωτεΐνη που επιτρέπει στον ιό HIV να αναπαράγεται, στην περίπτωση του Αλτσχάιμερ η έρευνα αφορά χημικές ενώσεις οι οποίες ενισχύουν εκείνες τις πρωτεΐνες που προστατεύουν τους νευρώνες του εγκεφάλου από τον εκφυλισμό. Ετσι, καθώς τα στοιχεία που αποθηκεύονται στον server του Delaware δείχνουν ποια είναι η δράση κάθε υποψήφιας ουσίας όταν συγκολλάται πάνω στην πρωτεΐνη-στόχο, «οι επιστήμονες αποκτούν μια πρώτη ιδέα για το πόσο αποτελεσματικό θα ήταν το αντίστοιχο φάρμακο», σημειώνει η κ. Taufer. «Επομένως, μπορούν να περιορίσουν τον αριθμό των χημικών ενώσεων που θα πρέπει να μελετήσουν στα εργαστήριά τους».

Βέβαια, για όσους δεν γνωρίζουν πώς διεξάγεται η φαρμακευτική έρευνα, ίσως να μοιάζει άχρηστη η συμμετοχή στο Docking@Home από τη στιγμή που, ακόμη κι όσες χημικές ενώσεις «περάσουν» από τα τεστ του, θα πρέπει να δοκιμασθούν και στα συμβατικά βιοϊατρικά εργαστήρια. Ωστόσο, χωρίς τη συγκεκριμένη εφαρμογή, ο αριθμός των ενώσεων που θα ερευνόνταν απευθείας στο εργαστήριο θα ήταν κυριολεκτικά τεράστιος - και μάλιστα, ο αριθμός αυτός αυξάνεται ακόμη περισσότερο από το γεγονός ότι σε ένα σκεύασμα μπορεί τελικά να περιέχονται δύο ή και περισσότερες δραστικές ουσίες.

Αλλωστε, ακόμη και πολλές μεγάλες φαρμακοβιομηχανίες δοκιμάζουν κι εκείνες αρχικά τα υποψήφια φάρμακά τους με ανάλογα «εικονικά» πειράματα, χρησιμοποιώντας όμως πανίσχυρους υπερυπολογιστές οι οποίοι μπορούν να πραγματοποιήσουν χιλιάδες τέτοιες προσομοιώσεις σε πολύ μικρό χρονικό διάστημα. «Ωστόσο, τα μηχανήματα αυτά είναι πολύ ακριβά και συχνά ένας επιστήμονας δεν μπορεί να τα χρησιμοποιήσει 24 ώρες το 24ωρο», σημειώνει η κ. Taufer. «Ετσι, προγράμματα όπως το Docking@Home ουσιαστικά διαιρούν την έρευνα που θα εκτελούσε ένας υπερυπολογιστής σε χιλιάδες επιμέρους ρουτίνες, τις οποίες αποστέλλουν προς επεξεργασία στους υπολογιστές των εθελοντών», συνεχίζει.

Τι χρειάζεται για να πάρει κανείς μέρος στην ηλεκτρονική δοκιμή νέων, επαναστατικών φαρμάκων; Ισως το πιο σημαντικό είναι να γνωρίζει αγγλικά, ώστε να ακολουθήσει τις οδηγίες που θα βρει στην ειδική ιστοσελίδα του πανεπιστημίου του Delaware (http: //docking. cis. udel. edu/). Από εκεί και πέρα, το μόνο που θα χρειαστεί να κάνει είναι να ακολουθήσει μερικά απλά βήματα, ώστε να «κατεβάσει» το BOINC (ένα πρόγραμμα ανοικτού κώδικα, που επιτρέπει στον υπολογιστή να ανανεώνει τα εικονικά πειράματα και να μεταφέρει τα αποτελέσματά τους στον κεντρικό server του πανεπιστημίου) και, μέσα από αυτό, να συνδεθεί με το Docking@Home.

Οπως είναι φυσικό, η επιτυχία εφαρμογών, όπως το Docking@Home, εξαρτάται από τον αριθμό των εθελοντών που θα συγκεντρώσουν - και η εμπειρία από παλιότερες αντίστοιχες προσπάθειες κάνει τους επιστήμονες από το πανεπιστήμιο του Delaware να αισιοδοξούν. Ανάλογα προγράμματα στο παρελθόν έχουν καταφέρει μέσα σε διάστημα λίγων μηνών να αξιοποιήσουν αρκετές χιλιάδες οικιακούς υπολογιστές, εκπονώντας με αυτό τον τρόπο πρότζεκτ, τα οποία θα χρειάζονταν δεκάδες χρόνια επεξεργασίας αν «έτρεχαν» σε έναν και μόνο υπολογιστή. Ετσι κι αλλιώς, η συμμετοχή πολλών εθελοντών δεν σημαίνει μόνο περισσότερη υπολογιστική ισχύ, αλλά και μεγαλύτερη αξιοπιστία των αποτελεσμάτων. «Περισσότερο από την έκβαση κάθε ενός επιμέρους πειράματος, αυτό που θεωρείται πιο σημαντικό είναι τα συμπεράσματα που θα αποκομίσουμε από τη στατιστική επεξεργασία μιας μεγάλης ομάδας δοκιμών», λέει χαρακτηριστικά η κ. Taufer.Το Docking@Home βρίσκεται ακόμη σε δοκιμαστική φάση, με τους 6.000 υπολογιστές που συμμετέχουν ήδη σε αυτό να ελέγχουν αν όντως αυτοί οι αλγόριθμοι περιγράφουν ρεαλιστικά τη συμπεριφορά τριών πρωτεϊνών που σχετίζονται με τον καρκίνο του μαστού, το έιτζ και την αρθρίτιδα. «Αυτό το βήμα είναι απαραίτητο ώστε να μπορέσουμε να βρούμε νέα φάρμακα για τις τρεις παραπάνω νόσους», σημειώνει η Αμερικανίδα ερευνήτρια, «αλλά και για να επεκταθούμε αργότερα και σε άλλες ασθένειες».