Dokáže software najít nová léčiva proti viru SARS‑CoV‑2?

Jako řada dalších vědců chtěli i badatelé z Loschmidtových laboratoří centra RECETOX Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity a FNUSA‑ICRC v Brně přispět k hledání inovativních řešení současné pandemické krize. „Rozhodli jsme se použít program CaverDock ke studiu tzv. spike proteinu COVID‑19. Tento protein je pro virus klíčový, protože umožňuje jeho zmnožování v buňkách, a tím rozvoj nemoci,“ vysvětluje vedoucí výzkumné skupiny profesor Jiří Damborský.

Program CaverDock simuluje způsob, kterým se vážou malé organické molekuly, např. potenciální léčiva, do tunelů proteinů. „Tunely jsou dutiny, které procházejí skrz některé struktury proteinů. Velmi dlouhý tunel byl například zjištěn u spike proteinu viru SARS‑CoV‑2. Zablokování funkce proteinu molekulou inhibitoru zastaví šíření viru, a tím zajistí ústup nemoci,“ říká profesor Damborský.

Program CaverDock je veřejně dostupný jako webová aplikace (https:// loschmidt.chemi.muni.cz/caverweb), takže jej mohou používat vědci a lékaři z celého světa. Provoz programu vědci zajištují díky finanční podpoře ELIXIR.CZ, kterou poskytuje ministerstvo školství, pro uživatele jsou tedy výpočty zdarma. Od spuštění v roce 2019 se na webu realizovalo více než 20 000 výpočtů.

Výzkum celosvětově dostupných léčiv

Brněnští proteinoví inženýři již použili sadu všech celosvětově schválených léků, tedy 4 359 molekul, a zjišťovali, jak se vážou do tunelu spike proteinu. „Protein je dynamický, čímž se problém hledání malých molekul s dobrou vazbou značně komplikuje. Výpočty studujeme takové molekuly, které se pevně navážou a zablokují přirozenou biologickou funkci,“ líčí Jiří Damborský.

V brněnských Loschmidtových laboratořích si tak důkladně ověřili robustnost a spolehlivost programu CaverDock. V minulosti jej testovali na několika stovkách molekul, až díky tomuto projektu analyzovali více než čtyři tisíce molekul a studovali průchod molekul tunely proteinu v různých stavech, takže celkově realizovali 26 000 výpočtů, které byly úspěšně dokončeny.

Předpověď vlivu mutací na účinnost léčiv

Program používá jako vstup pro výpočet strukturu proteinu s atomárním rozlišením. Mutace mohou ovlivnit strukturu proteinu. Jako vstup lze tedy použít mutovaný protein a studovat vliv mutací na vazbu potenciálních léčiv. „Tyto výpočty lze udělat velmi rychle, takže můžeme také předpovědět vliv mutací, které dosud nebyly v populaci nalezeny,“ zdůrazňuje vědec. Na začátku pandemie zaznamenali brněnští badatelé trojnásobně zvýšený zájem o jejich software, který poskytují přes internet, týdně realizují několik tisíc výpočtů.

Vývoj softwaru trval tři roky, byl podpořen interním grantem Masarykovy univerzity. Na výzkumu také úzce spolupracují odborníci z Ústavu výpočetní techniky Masarykovy univerzity, hlavními autory programu jsou Jiří Filipovič a Ondřej Vávra.

Zdroj: MT