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La investigación acerca de posibles tratamientos frente al coronavirus aborda el análisis del genoma del virus en el Barcelona Supercomputing Center – Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS) gracias a la bioinformática.

El centro colabora además en el estudio de la propagación e impacto del coronavirus. Para ello, los investigadores están analizando los datos a través de la inteligencia artificial (IA) y el procesamiento del lenguaje natural. La tecnología utilizada se basa en la capacidad de cálculo del superordenador MareNostrum 4.

Uso de la bioinformática

“La bioinformática y los superodenadores son hoy en día una herramienta indispensable para los centros de investigación que cuentan con laboratorios experimentales”, señala el centro. En este sentido, esta tecnología se está utilizando para la investigación del coronavirus y sus posibles tratamientos, analizando el genoma del coronavirus y sucesivas mutaciones.

Asimismo, la bioinformática se está desarrollando en base a la búsqueda de fármacos y terapias inmunitarias (anticuerpos y vacunas).

Para poder llevar a cabo la investigación, se valora la evolución del virus, su modo de transmisión y los mecanismos que utiliza para interactuar con nuestro sistema de defensa o el de otras especies animales. Estos factores son “cruciales para prevenir y predecir futuros brotes”, señalan desde el BSC-CNS.

Este análisis se sustenta en las bases de datos públicas que albergan secuencias genómicas de las diferentes mutaciones del virus y de diferentes especies animales. La investigación se lleva a cabo a través de programas informáticos diseñados para ello, algunos por el propio BSC-CNS.

Búsqueda de tratamientos

El proceso utilizado en la búsqueda de tratamientos es el conocido como “docking”, o acomplamiento, que consiste en simular en el ordenador las interacciones entre el virus y las moléculas que podrían servir para fabricar vacunas, tratamientos con anticuerpos o tratamientos con fármacos.

Este tipo de simulaciones informáticas reproducen “in silico” las posibles vías por las que se puede atacar al virus.

Para la investigación se utiliza como base el conocimiento generado en relación al genoma del virus, información sobre las estructuras proteicas del virus y datos sobre fármacos y otras moléculas inorgánicas, almacenadas en librerías informáticas.

Estas líneas de investigación son “útiles para acelerar el proceso de encontrar y validar tratamientos y vacunas”, ya que se reduce el tiempo y la inversión necesarios en las primeras fases de investigación.

Pasos del proceso

Cualquier tratamiento o vacuna que pueda tener éxito a través de los modelos informáticos debe ser validado en laboratorios experimentales, en experimentación con animales y en investigaciones clínicas. Además debe ser revisada constantemente por los diferentes participantes de la investigación.

En esta línea, los investigadores del BSC-CNS utilizan diferentes programas informáticos, como el PELE, un método desarrollado en el centro que es uno de los sistemas del mercado en el sector.

La unión de fármacos y proteínas “de una manera rápida y efectiva” se lleva a cabo a través del software y la potencia del superordenador MareNostrum 4, a través de los experimentos computacionales.

Inteligencia artificial, IA

El grupo de investigación de Inteligencia Artificial de Altas Prestaciones (HPAI) del BSC-CNS colabora con UNICEF e IBM en un proyecto que pretende analizar el impacto socio-económico del virus de manera local y global, haciendo hincapié en el distanciamiento social. El objetivo es encontrar indicadores, patrones y estadísticas de impacto que sirvan a la Organización de Naciones Unidas (ONU) y a los responsables locales para tomar mejores mediciones y más rápidas.

El grupo que lleva a cabo el proyecto está formado actualmente por unas 40 personas procedentes de ocho países distintos, y se centra en los casos de tres ciudades: Nueva York, Tokio y Barcelona.

El mismo equipo de expertos en inteligencia artificial del BSC-CNS colabora además con investigadores mexicanos y otros investigadores del centro en la creación de un sistema de recogida y análisis de datos, para ayudar en la toma de decisiones para hacer frente a la COVID-19.

El superordenador MareNostrum 4, que continúa a plena actividad, aporta la capacidad de cálculo necesaria para acelerar las investigaciones en marcha contra el coronavirus. El Departamento de Ciencias de la Vida del BSC-CNS lo utiliza para sus investigaciones. También se ha puesto a disposición de equipos de investigación o entidades externas que necesiten computación de altas prestaciones para sus investigaciones contra el coronavirus. Asimismo, el Departamento de Operaciones del BSC-CNS proporciona apoyo en el uso del Marenostrum 4, tanto a investigadores internos como externos.

Investigación con otros centros

El BSC-CNS desarrolla sus trabajos a través de varios proyectos en colaboración con otros centros, entre ellos el EXSCALATE4CoV (E4C), financiado por la Comisión Europea en una reciente convocatoria exprés sobre la COVID-19, en el marco del programa Horizonte 2020, y proporciona apoyo a investigadores externos. También participa con UNICEF e IBM en un proyecto que pretende analizar el impacto socio-económico del virus de manera local y global.

Actualmente dos proyectos canalizan la investigación que se lleva a cabo en el centro sobre el coronavirus y sus posibles tratamientos: el EXSCALATE4CoV (E4C) y un proyecto de colaboración con los centros de investigación IrsiCaixa y CreSa-IRTA.

El primero de ellos pone más énfasis en la investigación básica y aplicada para la búsqueda de fármacos, mientras que la colaboración con IrsiCaixa y CreSa está más centrada en la búsqueda de terapias inmunológicas, apoyada en la investigación genómica y las herramientas bioinformáticas.


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