Комп’ютерна гра може допомогти знайти ліки від Covid-19

Взяти активну участь в порятунку планети від пандемії Covid-19 можуть всі охочі. До того ж, навіть не виходячи з дому, що особливо зручно в умовах карантину.

Для цього не треба бути хіміком чи лікарем – можна взагалі не мати жодної освіти. Ба більше – не обов’язково навіть бути повнолітнім.

Щоб допомогти вченим у пошуках ефективних ліків від коронавірусу, достатньо мати комп’ютер і трохи вільного часу. Навіть постійний доступ до Інтернету не є обов’язковим – грати можна й офлайн, пише BBC.

Все правильно, грати. Наукові пошуки можна вести, вирішуючи просторові задачі, з більшістю з яких з легкістю впорається навіть учень середньої школи. Проте за усім цим ховається серйозна наука.

Гру під назвою Fold.it розробили в Центрі ігрової науки (Center for Game Science) в Сіетлі як спільний проєкт п’яти провідних американських вишів, основний з яких – Інститут білкового дизайну при Вашингтонському університеті.

Спочатку платформа створювалася для боротьби з іншими хворобами – передусім з ВІЛ та різними видами раку. Але зараз вона повністю присвячена пошуку ліків від Covid-19.

На перший погляд гра трохи нагадує віртуальний 3D-конструктор – хіба що з деталями дещо незвичної форми. Одні схожі на гілки дерев, інші – на закручені по спіралі макарони або кукурудзяні палички.

Цей конструктор виглядає так, ніби його хтось уже збирав, поєднавши деталі в довгий ланцюг. Але зібрав якось неправильно, наче поспішаючи, – і навіть позначив місця, де можна зробити краще.

У цьому й полягає завдання гравця – вдосконалити конструкцію, обертаючи фрагменти відносно одне одного, щоб досягти оптимальної форми.

Насправді конструктор – це молекула білка. Тільки білок несправжній – ланцюг згенерований комп’ютером зі стандартного набору амінокислот методом випадкових чисел.

Загалом амінокислот, з яких складаються білки, всього 20 – здавалося б, не так вже й багато. Але як із букв абетки створена безкінечна кількість текстів – так і з двох десятків амінокислот теоретично можна зібрати безкінечну кількість протеїнів, нанизуючи їх у довільному порядку. Варіантів дуже багато.

Кожна ланка має свій власний набір хімічних уразливостей, усі вони взаємодіють, і завдяки цьому довгий ланцюг згортається в клубок. Але не довільно, а завжди однаково.

Архітектура кожного білка унікальна й неповторна. І саме вона визначає його властивості, оскільки дозволяє зчепитися з рецептором, який підходить за формою.

Простіше кажучи, протеїни – це набір ключів, кожен з яких відкриває свій замок. Приміром, інсулін відкриває клітину для надходження туди глюкози.

До чого тут коронавірус?

Вірус SARS-CoV-2 – небезпечний самозванець, який фактично підібрав ключ до наших клітин.

Як й інші коронавіруси, він вкритий захисною оболонкою, що всіяна шпичастими відростками. І на кінці кожного шипа – молекула білка, яка слугує йому відмичкою.

Річ у тому, що на поверхні наших клітин є рецептор ACE2 (АФП2), розрахований на дуже схожий за формою протеїн. Тому, коли вірус потрапляє шипом в “замок”, клітинна мембрана приймає його за свого і пускає всередину.

Щоб запобігти зараженню або зупинити розвиток хвороби, треба знайти білок, який би зв’язав вірусу руки – тобто блокував шпичастими відростки, не даючи йому проникнути в клітину. Все, що для цього потрібно, – підібрати молекулу вдалої форми.

Звучить не надто складно, але насправді це завдання непросте навіть для суперкомп’ютерів. Точно передбачити, як саме згорнеться послідовність із сотень і тисяч амінокислот, де кожна ланка впливає на інші, майже неможливо.

І тут на допомогу приходять звичайні люди, гравці у Fold.it. Розважаючись з віртуальним 3D-конструктором, вони перебирають мільйони можливих комбінацій.

Оскільки у всіх відомих білках амінокислоти запаковані у просторі максимально компактно, кількість набраних балів залежить від того, наскільки щільним виходить клубок, звернутий “вручну”.

Сам гравець може не знати про білки взагалі нічого – достатньо лише в загальних рисах пояснити йому деякі закономірності. Наприклад, що помаранчеві фрагменти, найімовірніше, будуть сховані в центрі клубка, а зелені – розташуються ближче до поверхні.

Експериментально доведено: наш мозок вирішує просторові завдання не гірше, а часто навіть краще за штучний інтелект – завдяки інтуїції і накопиченому досвіду. Ба більше – досвідчені геймери роблять більш точні передбачення і справляються з укладанням ланцюга краще, ніж профільні вчені.

А поки гра триває, перша сотня найбільш вдалих створених у ній варіантів вже проходить випробування у Вашингтонському університеті. Можливо, один із них допоможе захистити наші клітини від віруса-самозванця.

Також радимо звернути увагу на поради, про які писав Cybercalm, а саме: