Mỹ xây dựng mô hình mô phỏng phân tử virus SARS-CoV-2

Mô hình này dự kiến sẽ cung cấp góc nhìn sâu sắc và kỹ lưỡng về cách virus lây nhiễm vào cơ thể con người ở mức độ phân tử và nguyên tử. Ước tính có khoảng 200 triệu nguyên tử trong mô hình - tất cả các tương tác nguyên tử cần phải được tính toán - đây là một nhiệm vụ cực kỳ khó khăn.

Nhưng lãnh đạo dự án, TS Rommie Amaro với sự giúp đỡ của máy tính Frontera, một trong những siêu máy tính mạnh nhất thế giới trong TACC có thể giải quyết được bài toán siêu khó khăn này.

Đây không phải là lần đầu tiên TS Amaro có những chiến công như vậy. Đầu năm nay, nhóm nghiên cứu do cô lãnh đạo đã thực hiện một mô hình mô phỏng cấp độ nguyên tử vỏ bọc của virus cúm. Thành công này được giới thiệu trong một bài báo, xuất bản trên ACS Central Science, giúp xác định cơ chế liên kết cơ chất (chất chịu tác động của các enzym mới.

Phát biểu trong thông cáo báo chí của TACC, TS Amaro giải thích ý nghĩa và nguyên nhân, vì sao những mô hình virus có giá trị vô cùng quan trọng. Những mô hình mô phỏng cấp phân tử sẽ cung cấp những hiểu biết mới về các phần khác nhau vỏ ngoài coronavirus, sử dụng cho lây nhiễm.

Khi có thể hiểu những đặc điểm khác nhau giữa các phần trên bề mặt virus, các nhà khoa học có điều kiện tốt hơn để thiết kế những loại thuốc mới, hiểu phương thức các loại thuốc hiện tại tác động thế nào với sự lây nhiễm và nếu phối hợp các loại thuốc khác nhau thì tổ hợp thuốc tiềm năng sẽ hoạt động ra sao.

Đây là vấn đề đặc biệt quan trọng vì hiện nay các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới đang nỗ lực thử nghiệm các loại thuốc chống virus hiện có, phối hợp và tìm phác đồ điều trị bệnh nhân Covid-19.

Nhóm khoa học của TS Amaro đã sử dụng mô phỏng động lực phân tử, được mô tả bằng phần mềm Nanoscale Molecular Dynamics (NAMD) mô hình hóa các phân tử riêng lẻ của coronavirus và mỗi thành phần này cùng hoạt động ổn định trong mô hình chung.

TS Amaro cho biết “ Sau đó, chúng tôi đưa các phân tử này vào những mô phỏng quy mô lớn hơn, liên kết đến các phân tử lân cận”.

Những nguyên tắc mô phỏng này được thực hiện với mô hình cấp nguyên tử của virut cúm (trái), sẽ được áp dụng cho COVID-19 (phải). Ảnh : Lorenzo Casalino, TACC.

Mô hình đến cấp phân tử và nguyên tử virus Covid-19

TS Amaro tự hào nhấn mạnh, nhóm của bà xây dựng được mô hình mô phỏng virus Covid-19 rất nhanh. Các nhà khoa học đã phải mất hơn một năm để mô hình hóa virus cúm và chạy trên siêu máy tính. Ngược lại, mô hình Covid-19 chỉ mất một vài tuần do một phần công việc đã được làm trên Blue Waters trước đó, phần còn lại là năng lực và kinh nghiệm của nhóm khoa học.