Der Bedarf an schneller, präziser und skalierbarer medizinischer Forschung war noch nie so offensichtlich wie heute. Seit dem Ausbruch der COVID-19-Pandemie vor über zwei Jahren mussten die medizinischen Forscher innerhalb kürzester Zeit möglichst viel über das Virus erfahren. Dies in der Hoffnung, neue Arzneimittel zur Prävention und Behandlung der Atemwegserkrankung zu finden, die durch das SARS-CoV-2-Virus verursacht wird. Denn während die Zahl der Impfungen gegen COVID-19 einen Rekordwert erreicht hat, sind die medikamentösen Behandlungsmöglichkeiten für Patienten, die sich infiziert haben, nach wie vor begrenzt.
Schneller und ressourcenschonender
Das Ziel, dass COVID-19-Infektionen keine ernsthafte Bedrohung für unsere Gesundheit mehr darstellen, verfolgt auch das in Paris ansässige internationale Biopharma-Forschungsunternehmen Qubit Pharmaceutical. Das Forscherteam hat mithilfe der Technologie und Services von Amazon Web Services (AWS) einen wichtigen Schritt in der Entwicklung antiviraler Behandlungen für mit COVID-19 infizierten Patienten gemacht. Die von den Forschern entdeckten SARS-CoV-2-Hauptproteaseinhibitoren könnten die Replikation des Virus bei den Patienten stoppen und so die Dauer und Schwere der Infektionen verringern. Deshalb prüfen die Forscher nun, wie diese Erkenntnis in einem Medikament implementiert werden kann.
Die Forscher entdeckten diese Hauptproteaseinhibitoren innert nur sechs Monaten. Ohne die Nutzung von Cloud-Computing-Ressourcen hätte dieses Vorhaben jahrelange Arbeit und hohe Vorabinvestitionen erfordert. Stattdessen gelang es durch den Einsatz quantenphysikgesteuerter Molekulardynamik-Software und High Performance Computing (HPC) in der Cloud das Projekt zusätzlich zu beschleunigen.
Arzneimittelforschung mit Cloud Computing
Im Mai 2020 erstellte das Labor für Theoretische Chemie der Universität Sorbonne eine ultrahochauflösende digitale Karte des SARS-CoV-2-Virus. Zusätzlich führte die Universität mithilfe des nationalen Supercomputing-Zentrums (GENCI) und AWS-Diensten HPC-Simulationen durch, um verschiedene Proteine zu modellieren, die an den SARS-Cov-2- und Cov-1-Viren beteiligt sind. Aufbauend auf dieser Viruskarte begann Qubit Pharmaceuticals in Zusammenarbeit mit Forschern aus Italien, Frankreich, der Schweiz und dem Chemieunternehmen Enamine, mit Simulationen in der AWS Cloud Verbindungen zu identifizieren, die beim Aufeinandertreffen mit COVID-19 ein hohes Mass an Aktivität aufweisen. Dabei wurden zwei neuartige Wirkstoffkandidaten entdeckt. Dies ebnet den Weg für die Entwicklung neuer Therapien gegen das Virus und gibt Millionen von infizierten Patienten weltweit Hoffnung. Qubit Pharmaceuticals treibt seine Forschung weiter voran, indem es die Wirkstoffkandidaten in einem nächsten Schritt in die Synthese- und Testphase bringt.
Fazit
Das Projekt zeigt auf, dass die Möglichkeit, die Geschwindigkeit, Genauigkeit und Skalierbarkeit von Lösungen für virtuelles Screening, Quantenmechanik, Molekulardynamik und 3D-Strukturen drastisch zu erhöhen, sich als entscheidendes Werkzeug in der medizinischen Forschung erwiesen hat. Die dazu eingesetzte HPC-Technologie in der Cloud bedeutet, dass Forscher Rechen- und Speicherleistung je nach Bedarf skalieren und Ressourcen für die Modellierung und Simulation bereitstellen können. Die Technologie unterstützt somit die medizinische Forschung, liefert Informationen für die Planung klinischer Studien und ermöglicht die Vorhersage von Studienergebnissen, ohne dass hohe Vorabinvestitionen nötig sind.
