Exscalate4Cov: competenze, advanced analytics e collaborazione per rispondere in modo efficace ai virus

Intervista ad Andrea Beccari, Head of R&D Platform and Services di Dompé farmaceutici e coordinatore del progetto europeo Exscalate4Cov.

Exscalate4Cov è un progetto europeo avviato da Dompé farmaceutici che, in collaborazione con Cineca e Politecnico di Milano, ha sviluppato e potenziato una piattaforma tecnologica per la progettazione di farmaci (nel caso specifico per combattere il Covid-19) sfruttando la capacità elaborativa dei supercomputer e le tecnologie di analisi avanzata e l’expertise di SAS.

Dompé dedica una parte delle proprie attività di ricerca ad attività no-profit in un’area particolarmente delicata, l’infettivologia. Exscalate4Cov nasce da un precedente progetto che aveva dato risultati interessanti sul virus Zika, mentre oggi è totalmente focalizzata sul coronavirus che ha dato origine alla pandemia da Covid-19: il progetto prevede lo sviluppo ed il potenziamento di una piattaforma aperta che si avvale delle tecnologie di Advanced Analytics di SAS per l’identificazione dei farmaci più efficaci nella lotta contro i virus.

Le tecnologie SAS, nello specifico, rappresentano il tassello tecnologico a supporto della simulazione del comportamento delle molecole e dello screening virtuale nei processi di drug discovery. A spiegare di cosa si tratta è Andrea Beccari, Head of R&D Platform and Services di Dompé farmaceutici e coordinatore del progetto europeo Exscalate4Cov.

Drug discovery, l’importanza dell’analisi avanzata dei dati e delle simulazioni

Nel processo di drug discovery in risposta a casi come il Covid-19, si cerca prima di tutto di riutilizzare farmaci già esistenti per contrastare la malattia e fermare il virus. I farmaci esistenti non sono moltissimi circa 10.000 e le molecole non sono nemmeno tutte disponibili. Quindi diventa indispensabile fare il cosiddetto screening virtuale, ossia procedere con le simulazioni e fare analisi predittive per capire quale farmaco utilizzare.

“Le simulazioni sono una approssimazione della realtà, quindi la qualità di queste simulazioni rappresenta l’elemento più critico in assoluto - spiega in dettaglio Beccari -. È impensabile pensare di poter avere a disposizione tutte le molecole e testarle. L’unica via possibile è quella delle simulazioni che richiede tecnologie avanzate di analisi”.  

La complessità primaria va oltre l’identificazione dei modelli di analisi per fare le simulazioni, sta nella validazione del risultato. Ciò che richiede più tempo in questo tipo di progetti, è la costruzione di un sistema di generazione dei risultati che permetta ai ricercatori di selezionare i modelli che realmente risultano efficaci, cioè che davvero hanno quelle capacità predittive di cui si ha bisogno per la ricerca dei farmaci. “Non basta generare un modello, è fondamentale sapere qual è il corretto dominio di applicazione di questo modello: generare un modello è tutto sommato abbastanza “semplice”, validarlo presuppone delle competenze specialistiche”, spiega Beccari.

Ed è in questo quadro che prende forma il ruolo di SAS nel progetto, che si snoda su due direttrici.

Da un lato la collaborazione prosegue sul progetto Exscalate4Cov e va nella direzione dell’analisi dei risultati: “Abbiamo raccolto una quantità inimmaginabile di dati con centinaia di simulazioni e predizioni. Disponiamo di un patrimonio informativo mai generato prima da cui servirà estrarre il massimo valore in termini di quantità e qualità di informazioni. Qui servono tecnologie di analisi avanzate dei dati e competenze: in sostanza, qui serve SAS”, afferma Beccari. “L’esperimento congiunto con SAS ci serve anche per prendere consapevolezza delle potenzialità reali degli strumenti utilizzati. Tuttavia, il beneficio sicuramente di estremo valore del quale anche in futuro vorremmo godere riguarda le competenze delle persone di SAS, sono loro che ci hanno aiutato nel difficile compito non solo delle analisi ma anche della validazione dei risultati”.

Dall’altro lato la partnership si concretizza anche con la partecipazione di SAS all’iniziativa “Mediate” (mediate.exscalate4cov.eu). Si tratta di un progetto di crowdsourcing che permette di unificare tutte le simulazioni fatte da differenti gruppi di ricerca; i risultati sono accessibili  a tutti e in continuo aggiornamento su un portale aperto che, grazie alle tecnologie SAS, consentirà a tutti di accedere a dati e simulazioni in modo rapido e facile (grazie ai sistemi di Data Visualization).

La risposta tecnologica alle nuove sfide della ricerca medico-farmacologica

Per comprendere meglio l’efficacia delle tecnologie applicate al campo della ricerca medico-farmacologica, è fondamentale capire quali sono le criticità che devono oggi affrontare gli scienziati. La sfida in questo caso nasceva dal fatto che questo nuovo Coronavirus è piuttosto complesso ed ha ben 12 proteine funzionali (Zika, per esempio, ne aveva “solo” 5). Una caratteristica del virus che implica più tempo e più risorse da dedicare per generare tutte le informazioni fondamentali per valutare le molecole e combattere la malattia.

Ed è qui che entrano in gioco le simulazioni che richiedono supercomputer per la grande capacità di calcolo e sistemi di analisi avanzata dei dati. “Supercomputer, analisi avanzata dei dati, simulazioni e sperimentazioni accelerate nei tempi, possono velocizzare in situazioni reali i processi di ricerca che siamo soliti identificare come percorsi lunghi e lenti. Questo significa portare risposte concrete a beneficio non solo della ricerca scientifica ma anche, e soprattutto, ai cittadini di tutto il mondo”, puntualizza Beccari. 

Le tecnologie stanno dimostrando che possono accelerare enormemente i tempi di risposta a situazioni critiche come quelle legate al Covid-19. “Questa emergenza pandemica ci ha insegnato che anche i processi convenzionali possono avere un’accelerazione grazie al supporto delle tecnologie, in particolare alla capacità di effettuare analisi e modellazioni avanzate dei dati, nonché di effettuare simulazioni complesse per trovare prima le soluzioni possibili”, conclude Beccari.