Intervista riguardo il progetto Boinc SiDock@Home

Matteo: La nascita di un nuovo progetto Boinc è sempre un’ottima notizia, e lo è ancora di più se il progetto ha come scopo la lotta contro il coronavirus. Nonostante ciò, vorrei porre qualche domanda prima di poter essere certo che valga la pena dedicare un po’ delle mie, seppur limitate, risorse hardware al progetto.

Marko & Natalia: Siamo particolarmente grati che voi tutti ci stiate aiutando. Ciascun individuo è la chiave per il successo dell’intero progetto e crediamo che la scienza condivisa e/o la scienza comunitaria sia la chiave per il futuro. Una comunicazione di successo tra comunità scientifica e volontari è anche un esempio di come informazioni utili possano essere rese disponibili e diffuse a tutta la comunità.

Matteo: È davvero bello che sia possibile vedere i volti delle persone che lavorano a questo progetto alla pagina https://covid.si/en/team/. Tuttavia, mi chiedo se questo sia un progetto “indipendente” (gestito da queste persone) oppure se sia affiliato con una o più istituzioni accademiche.

Marko & Natalia: Il progetto è iniziato con un piccolo organico, cominciando durante una birra tra colleghi nel campo dello sviluppo di farmaci e di chimica medica qui in Slovenia: stavamo discutendo su come potessimo aiutare in questa situazione e, con modestia, abbiamo avviato un piccolo progetto che con il tempo è nato e cresciuto. Dal momento che siamo tutti in istituzioni accademiche, abbiamo anche ricevuto supporto da queste; quindi, per rispondere alla domanda, si: i nostri principali riferimenti sono Università di Maribor, Università di Ljubljana, CTK Ljubljana e il Karelian Research Center della Russian Academy of Sciences. Tuttavia, mentre procediamo con il lavoro, abbiamo una rete internazionale con cui cooperiamo e siamo supportati da altri gruppi di ricerca e laboratori sparsi in tutto il mondo. In particolare, ora stiamo lavorando per ottenere supporto dai gruppi di sintesi e di biologia per ottenere strutture di test su proteine isolate e su linee cellulari. Nel futuro, vogliamo progettare e produrre composti che abbiano attività sui sistemi fisici e possano funzionare da sonde per la ricerca di virus o come strutture guida per lo sviluppo di farmaci.

Matteo: Esiste un progetto molto simile sulla piattaforma World Community Grid: Open Pandemics – COVID 19( https://www.worldcommunitygrid.org/research/opn1/overview.do ) che sta testando il database ZINC (https://zinc15.docking.org/) contro diversi obiettivi strategici del virus, e la loro potenza di calcolo è decisamente superiore rispetto a quella all’opera in questo progetto. Nonostante la ridondanza nelle ricerche scientifiche sia un’ottima cosa, mi chiedo: questo progetto è in qualche modo diverso da OpenPandemics o sta testando le stesse molecole contro gli stessi target? E magari sono anche gli stessi di Ibercivis?

Marko & Natalia: Si, in effetti nella ricerca scientifica molte questioni vengono studiate in parallelo e il nostro progetto è una delle tante opzioni proposte dalla comunità scientifica, come lo JEDI Grand Challenge (https://www.covid19.jedi.group/ ). Non siamo del tutto familiari con i progetti OpenPandemics e Ibercivis CORONA, ma penso che siamo simili. Osserviamo che OpenPandemics ha molti approcci decisamente necessari per questa ricerca e anche il progetto Ibercivis CORONA sta partendo su ottime basi. Ciò che possiamo dirti con certezza è questo: siamo un gruppo di scienziati del campo dello sviluppo farmaci, focalizzati nel condurre una serie di progetti scientifici su particolari target del virus (al momento il 3Clpro, stiamo accuratamente studiando il prossimo target). I nostri obiettivi sono quelli di compilare una libreria di composti sempre più estesa, che possa coprire i nuovi spazi chimici, e anche quello di testare i composti per una sperimentazione e valutazione biologica. Infine, vogliamo essere trasparenti e collaborare con la comunità.

Matteo: Cos’è RXDock? E CurieMariedock? È software libero? In che modo sono diversi/migliori/peggiori rispetto al noto Autodock?

Marko & Natalia: Il docking molecolare è un problema complesso e sfaccettato ed esistono molti strumenti di calcolo per questo tipo di compito: Autodock, Autodock VINA, Glide, Fred, DOCK, Gold sono alcuni esempi. Non è facile comparare direttamente le diverse soluzioni tra di loro nella misura in cui ciascuno strumento è tanto utile quanto utile è il sistema che si sta studiando. Questi applicativi sono spesso complementari e occorre testarli sui sistemi che si stanno studiando. Questa è la storia di rxDock o rDock:
L’applicativo RiboDock è stato sviluppato dal 1998 al 2006 dal software team RiboTargets (dopo Vernalis(R&D) Ltd.). Nel 2006 il software è stato concesso sotto licenza all’Università di York per mantenerlo e distribuirlo sotto il nome rDock.
Nel 2012 Vernalis e l’Università di York si sono accordate per rilasciare il programma sotto una licenza libera. Questa versione open source è sviluppata con il supporto dell’Università di Barcellona sourceforge.net/projects/rdock. Lo sviluppo di rDock è cessato nel 2014 e dal 2019 RxTx sta sviluppando una derivazione di rDock dal nome rxDock, sempre open source. Una ulteriore derivazione, sempre libera, di RxDock, dal nome CmDock o CurieMarie Dock viene sviluppata a partire dal 2020, con l’obiettivo di implementare nuove caratteristiche e ottimizzare l’utilizzo di hardware più recente.
Abbiamo studiato Rdock/RxDock (il codice aggiornato e riscritto può essere perfettamente compilato su un sistema operativo moderno) sui nostri elaboratori e, avendo ottenuto buoni risultati, abbiamo deciso di usare questa soluzione. Come riferimento, rDock è stato anche utilizzato con successo durante le ricerche iniziali sul coronavirus dall’eccellente progetto Galaxy Project. Dal momento che siamo anche sviluppatori software, abbiamo identificato ulteriori possibili ottimizzazioni e, allo scopo di aggiungere nuove funzioni e miglioramenti della qualità (come il supporto alle GPU – Processori grafici accelerati), abbiamo deciso di sviluppare una derivazione del progetto e creare una nuova piattaforma, CmDock, per mantenere il software aggiornato (nessun gioco di parole :))

Matteo: Quali considerate che siano gli obiettivi del progetto? Ovviamente il primo obiettivo sarebbe quello di trovare una molecola capace di inibire la replicazione del virus, mi chiedo però se ci sia un “qualcosa in più” che possa aiutare gli scienziati in altre maniere, anche nel caso questo progetto non sia quello capace di sconfiggere il coronavirus. Penso ad esempio allo sviluppo di nuovo software, progressi in aree fondamentali della bioinformatica, oppure il consolidamento di un nuovo gruppo di ricercatori in Europa / Europa dell’Est / Russia e così via…

Marko & Natalia: Si, in effetti stiamo puntando a tantissimi ulteriori risultati collaterali. Per prima cosa, il principale contributo scientifico; in secondo luogo, lo sviluppo e l’ottimizzazione del software; inoltre, lo sviluppo e il consolidamento di una comunità di sviluppatori di farmaci e un gruppo di ricerca capace di affrontare futuri o ulteriori problemi sanitari. Saremmo molto lieti di esaminare congiuntamente i risultati sulla SARS-CoV-2, ma anche altri problemi medico-chimici in futuro.
Infine, abbiamo intenzione di apportare possibilmente qualche progresso nei campi dell’informatica chimica e della bioinformatica e trasmettere le nostre conoscenze ai ricercatori più giovani. Si, qualcuno di noi sta anche lavorando parecchio sui metodi bioinformatici, [in particolare come integrare quality data aggiuntivi nell’HTVS, come dati sull’acqua e additional exp ( NDT this part is a bit technical, should be rechecked by someone else).]

Matteo: Cosa vi aspettate da questo progetto? Nel senso, cosa pensate che possa succedere nell’arco di sei mesi, un anno? State lavorando su qualche articolo?

Marko & Natalia: Si, stiamo lavorando su delle pubblicazioni che sono già disponibili all’interno delle nostre Unviersità e ovviamente sul progetto congiunto COVID.SI/SIDOCK, per il quale ci aspettiamo che la prima pubblicazione relativa ai risultati in silico (simulati al computer) sia disponibile per il 21. In un anno, speriamo di avere composti sperimentali di successo, collaborazione in biologia e una comunità consolidata in cui possiamo lavorare insieme per affrontare e comunicare i problemi della progettazione di farmaci.

Matteo: I risultati saranno pubblicati come open science?

Marko & Natalia: Assolutamente, vogliamo contribuire anche all’OpenScience. Speriamo di aver risposto alle tue domande e ringrazio te e tutti i partecipanti per il vostro supporto. Ci auguriamo di poter lavorare ancora di più nel prossimo futuro.