EXSCALATE4CoV

Online il secondo video trailer di EuroCC Italy!
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Dal 2022 grazie agli investimenti del PNRR sempre più possibile la collaborazione tra industria e ricerca.

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La sfida tecnico/scientifica

Il progetto Exscalate4Cov (EXaSCale smArt pLatform Against paThogEns for COrona Virus, abbreviato E4C) affronta un’esigenza sociale e medica globalmente ancora non risolta: in ricerca biomedica, esiste un flusso di lavoro infrastrutturale/operativo (HPC-based) che potrebbe aiutare a identificare rapidamente i farmaci esistenti o nuove NCE (New Chemical Entities) in caso di pandemia?


Riteniamo che il progetto E4C abbia avuto un’elevata importanza sociale, in base a queste premesse, poiché si rivolge a questioni relative alla salute pubblica. Le epidemie di virus sono uno dei problemi sanitari più gravi che devono essere affrontati e la crescita del numero di casi infetti rilevati e la mortalità allarmano rapidamente il mondo.

L’uso di un solido metodo scientifico è stato fondamentale per tenere sotto controllo il Covid, rispetto agli impatti che questo avrebbe potuto avere sulle popolazioni.

Sicuramente di impatto è stato un consorzio pubblico-privato volto a sviluppare un flusso di lavoro operativo realistico e snello per affrontare questo aspetto della risposta scientifica ai casi di pandemia. Lo sforzo parallelo e integrato nella biologia strutturale, nella biochimica e nella biologia cellulare per identificare vecchi farmaci (di riutilizzo) e nuovi NCE con un’elevata fattibilità sintetica è stato accoppiato, in modalità senza precedenti, alle tecnologie di High Performance Computing a disposizione del progetto, con l’ambizione di fornire il più rapidamente possibile farmaci candidati convalidati per funzionari della sanità pubblica (EMA) e operatori sanitari (ospedali).

La soluzione

Exscalate4CoV, utilizzando una combinazione unica di potenza di calcolo ad alte prestazioni e intelligenza artificiale con elaborazione biologica, riunisce diciotto partner e altri quindici membri associati.

Ciò include centri di supercalcolo in Italia, Spagna e Germania, grandi centri di ricerca, aziende farmaceutiche e istituti biologici di tutta Europa. La piattaforma ha una potenza di calcolo disponibile di circa 120 petaflop (120 milioni di gigabyte), che consentono la ricerca sui comportamenti delle molecole con l’obiettivo di identificare un trattamento efficace contro il coronavirus. La biblioteca chimica del progetto è in costante crescita grazie agli accordi con le nuove aziende farmaceutiche associate.

Il consorzio ha virtualmente testato quattrocentomila molecole utilizzando i suoi supercomputer. Settemila molecole sono state preselezionate e ulteriormente testate “in vitro”. Il Raloxifene è emerso come una molecola promettente: secondo il progetto, è efficace nel bloccare la replicazione del virus nelle cellule che potrebbe quindi ostacolare la progressione della malattia. I ricercatori hanno indicato che i suoi vantaggi includono l’elevata tollerabilità del paziente, la sicurezza e il profilo tossicologico stabilito.

Il consorzio sta discutendo con l’Agenzia europea dei medicinali (EMA) su come passare agli studi clinici per valutare il nuovo potenziale utilizzo del Raloxifene. In caso di successo, il farmaco potrebbe essere rapidamente reso disponibile in volumi elevati e a basso costo.

Allo stesso modo, la post-elaborazione è stata ottimizzata per supportare la facile visualizzazione e una maggiore fruibilità dei risultati dato il significativo aumento dei dati di output. In origine, tutta la post-elaborazione veniva eseguita su un client desktop, comportando enormi trasferimenti di dati su una piattaforma con risorse limitate. Il nuovo approccio HPC ha spostato tutta la post-elaborazione sul server HPC per sfruttare le prestazioni dell’hardware, scaricando solo i dati elaborati sul client locale. Questi miglioramenti hanno raggiunto l’obiettivo di consentire a chi non è esperto di multifisica di eseguire simulazioni dettagliate e di rendere i propri risultati facilmente accessibili e in tempi molto più brevi.

I vantaggi

Riassumendo, i vantaggi di E4C sono duplici: identificare molecole in grado di colpire il nuovo coronavirus (SARS-CoV2) e sviluppare uno strumento efficace per contrastare future pandemie.

Nello specifico, E4C mira a:

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Industrie ed organizzazioni coinvolte

CENTRI HPC

  • CINECA (Italia)
  • ENI (Italia)
  • BSC (Spagna)
  • JSC (Germania)

università

  • Università degli Studi di Milano,
  • Politecnico di Milano
  • Università di Cagliari
  • Università degli Studi di Napoli Federico II

Istituti & Centri di ricerca

  • Ku Leuven (Belgio)
  • Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology  (Germania)
  • Elettra Sincrotrone Trieste (Italia)
  • International Institute of Molecular and Cellular Biology (Polonia)
  • L’Istituto Nazionale per le Malattie Infettive Lazzaro Spallanzani (Italia)

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