OpenZika (Attivo)
Nel febbraio 2016, l’Organizzazione Mondiale della Sanità ha dichiarato il virus Zika come una “emergenza pubblica globale” a causa della sua rapidità di propagazione e delle nuove preoccupazioni sul legame con le problematiche neurologiche.
Da quando fu identificato per la prima volta nella foresta Zika in Uganda, il virus si estese in zone dell’Asia, del Pacifico e, recentemente, si sta rapidamente diffondendo in nuove aree geografiche come le Americhe, dove le persone non sono state precedentemente esposte alla malattia e quindi hanno poca immunità.
Un collegamento tra il virus Zika nelle donne in attesa e la microcefalia nei feti e nei neonati è stato confermato dal Centers for Disease Control nell'aprile 2016. La microcefalia è una condizione in cui il cervello di un bambino non riesce a svilupparsi correttamente nell'utero, portando spesso a dimensioni del cervello ridotte, abilità cognitive ridotte, problemi di controllo motorio, convulsioni e sintomi correlati.
Altre condizioni neurologiche sospettate di essere associate a Zika includono:
* Sindrome di Guillain-Barré, che causa debolezza muscolare e anche la paralisi in età adulta.
* Mielite, che è una infezione spinale.
* Meningoencefalite, una infiammazione del cervello e dei tessuti circostanti, di solito causata da una infezione.
Questi effetti neurologici hanno causato grande preoccupazione e hanno spinto l'Organizzazione Mondiale della Sanità a formare un Comitato di emergenza Zika per affrontare il problema.
Problema
Allo stato attuale non esiste un vaccino che immunizzi da questa malattia e non esistono farmaci antivirali per curare adeguatamente Zika, nonostante molti tentativi siano in corso. Nonostante sia stato identificato nel 1947, c’è stata poca ricerca da allora, dal momento che i sintomi della malattia sono, in genere, lievi. Tuttavia, i nuovi dati sui collegamenti tra Zika e microcefalia o altri problemi neurologici hanno rivelato che la malattia non è così benigna, il che richiede la necessità di intensificare gli sforzi di ricerca.
Cos'è Zika?
Il virus Zika è un membro del genere flavivirus, che comprende la dengue, la febbre gialla, il virus del Nilo occidentale e altri virus, che sono per lo più trasmessi agli esseri umani da una zanzara o da una puntura di zecca. Il virus Zika è trasmesso principalmente da due tipi di zanzare: la zanzara della febbre gialla (Aedes aegypti) e la zanzara tigre asiatica (Aedes albopictus). Anche la trasmissione sessuale del virus Zika è stata recentemente confermata, così come la trasmissione attraverso il sangue (anche l'urina e la saliva contengono il virus).
I sintomi di un'infezione da Zika sono generalmente lievi, che comprendono febbre, eruzioni cutanee, dolori articolari, congiuntivite (occhi rossi), mal di testa e/o linfonodi ingrossati. Tuttavia, il legame tra il virus Zika e le problematiche neurologiche, ha spinto diversi paesi a raccomandare di ritardare la gravidanza nelle aree colpite fino a quando non si capirà di più. Sono infatti necessarie soluzioni più efficaci per combattere l'epidemia di Zika.
Zone con presenza segnalata di Zika
L'ultima versione del genoma del virus Zika è stata sequenziata nel 2016 e gli scienziati stanno utilizzando le informazioni genetiche per determinare le proteine coinvolte nella malattia e quali sono le loro strutture, che potrebbero aiutare nello sviluppo di un vaccino o di farmaci antivirali
Sebbene ci siano anche sforzi per eliminare le zanzare Aedes Aegypti che diffondono Zika, sono più difficili da sradicare rispetto ad altri tipi di zanzare, perché tendono a nascondersi all'interno delle case, il che rende meno efficaci le strategie di irrorazione di insetticidi. Molte zanzare, d’altro canto, sono diventate sempre più resistenti agli insetticidi che vengono utilizzati per cercare di ucciderli.
Non esiste attualmente un vaccino per prevenire l'infezione con il virus Zika, né esistono farmaci antivirali efficaci per il trattamento di pazienti che hanno contratto il virus. Gli scienziati non dispongono ancora di metodi di ricerca computazionale che possano trarre vantaggio dal World Community Grid per sviluppare un vaccino. Ma le vaste risorse computazionali della World Community Grid possono invece svolgere un ruolo nell'aiutare i ricercatori a scoprire e sviluppare farmaci antivirali per combattere Zika.
Soluzione Proposta
Il progetto OpenZika su World Community Grid mira ad indentificare dei farmaci candidati a trattare il virus in persone già infettate. Il progetto mirerà alle proteine che il virus Zika probabilmente utilizza per sopravvivere e diffondersi nel corpo, basandosi su ciò che è noto da malattie simili, come il virus della dengue e la febbre gialla. Al fine di sviluppare un farmaco anti-Zika, i ricercatori devono identificare quale dei milioni di composti chimici potrebbe essere efficace nell'interferire con queste proteine chiave. L’efficacia di ciascun composto sarà testata in esperimenti virtuali chiamati “calcoli di docking”, effettuati sui computer dei volontari WCG (e sui loro dispositivi Android). Questi calcoli aiuteranno i ricercatori a focalizzarsi sui composti più problabili per avere un farmaco antivirale.
Il team di ricerca di OpenZika è impegnato nel rilasciare tutti i propri dati al pubblico il più rapidamente possibile, così che altri scienziati possano contribuire a far progredire lo sviluppo di alcuni di questi composti attivi in nuovi farmaci: inoltre sperano che il progetto OpenZika preveda una seconda fase, con l’analisi virtuale di molti altri composti.
Sviluppare farmaci per combattere la Zika
Il progetto OpenZika punta ad aiutare gli scienziati a sviluppare farmaci antivirali per combattere Zika. I farmaci antivirali aiutano a fermare una malattia quando una persona è già infetta, quando di solito è troppo tardi per un vaccino. Alcuni farmaci antivirali possono anche essere usati "profilatticamente" per prevenire l'infezione o impedire a una persona infetta di diffonderla ad altri. Tuttavia, questa prevenzione dura solo durante l'assunzione del farmaco antivirale - non è un vaccino.
Per sviluppare questi farmaci, gli scienziati devono valutare milioni di composti chimici per determinare quale potrebbe essere efficace nel “disabilitare” le proteine di cui un virus ha bisogno per riprodursi o infettare le cellule. Questo spesso inizia con la determinazione della "struttura cristallina", su scala atomica, di queste proteine chiave, e, successivamente, avviene lo screening dei composti chimici per vedere quale può attaccare, o "agganciare", la proteina e potenzialmente disabilitarla: effettuare tale processo di screening in un "wet lab " (laboratorio di test) è molto costoso e richiede molto tempo. È qui che World Community Grid può aiutare, consentendo ai ricercatori di utilizzare tecniche di screening virtuali per valutare sistematicamente milioni di composti contro molte diverse proteine Zika. I ricercatori possono quindi prevedere quali composti avranno maggiori probabilità di essere efficaci nei successivi test di laboratorio che misurano la replicazione del virus Zika o la capacità del virus di infettare le cellule.
Per eseguire questi esperimenti computazionali, i ricercatori di OpenZika stanno usando uno strumento di screening virtuale collaudato che si chiama AutoDock VINA, sviluppato dal Olson laboratory all’ “The Scripps Research Institute”, che ha anche una partnership con World Community Grid su due altri progetti: FightAIDS@Home and GO Fight Against Malaria. Altri progetti World Community Grid projects hanno utilizzato VINA, inclusi Outsmart Ebola Together, Drug Search for Leishmaniasis e Say No to Schistosoma.
Modellazione con omologie
Le esatte strutture, in scala atomica, della maggior parte delle proteine che svolgono un ruolo chiave nel ciclo di vita del virus Zika devono ancora essere determinate (mediante esperimenti chiamati "cristallografia a raggi X"). Fino ad allora, gli scienziati utilizzeranno strutture approssimative derivate da un processo chiamato "modellizzazione dell'omologia". Ciò comporta l'uso delle informazioni genetiche per le proteine Zika e la ricerca di proteine bersaglio molto simili da altri organismi, come il virus della dengue, per il quale alcune delle strutture proteiche sono note al livello atomico. Queste strutture note (chiamate "modelli") vengono quindi utilizzate come base per sviluppare modelli degli obiettivi che probabilmente assomigliano alle proteine Zika. In studi precedenti, i modelli di omologia sono stati utilizzati con successo per identificare nuovi composti che si sono dimostrati efficaci contro bersagli proteici patogeni. I progetti di World Community Grid come Genome Comparison e Uncovering Genome Mysteries sono stati utili per identificare proteine simili.
AutoDock VINA verrà utilizzato per analizzare milioni di composti chimici contro queste proteine ??bersaglio per identificare candidati promettenti per i primi test di laboratorio. Dal momento in cui verranno determinate strutture proteiche addizionali (e più accurate) correlate a Zika, tali strutture saranno utilizzate anche come target per la selezione su OpenZika. In questo modo, speriamo di ottenere un vantaggio sul lungo processo di scoperta e sviluppo di farmaci antivirali contro Zika. Effettueremo anche queste selezioni contro le strutture cristalline dei modelli di altri flavivirus per vedere se possiamo scoprire farmaci antivirali ad ampio spettro che possono aiutare a combattere più tipi di flavivirus.
Obiettivi del progetto
Gli obiettivi specifici del progetto sono:
• Composti della selezione del database ZINC, una raccolta di milioni di composti per lo screening virtuale, contro i modelli di omologia della proteina Zika.
• Screen di milioni di composti contro strutture proteiche Zika determinate sperimentalmente, non appena questi sono noti.
Questi risultati di screening saranno tutti resi disponibili al pubblico, aprendo la porta ad altri scienziati anche per utilizzare questi dati per aiutare a sviluppare trattamenti Zika.