חוקרי יבמ חיפה פיתחו מערכת לבחירת שילוב תרופות מתאים בטיפול בחולי איידס

בפרויקט זה מתקיים שיתוף פעולה בין יבמ לאוניברסיטת אדינבורו בניצול מחשב העל Blue Gene לבחינה בו-זמנית של חיסונים שונים לאיידס

חוקרים של מעבדת המחקר של יבמ בחיפה בשיתוף פעולה עם קבוצת מוסדות מדעיים וגופי תעשייה מאירופה, פיתחו מערכת משולבת לניהול הטיפול במחלת האיידס, בשם EUResist.

המערכת משלבת בסיסי נתונים מקיפים וטכנולוגיות מתקדמות לניתוח נתונים ומידע, יחד עם כלי חיזוי ומודלים ממוחשבים, על מנת לחזות כיצד יגיבו מוטציות גנטיות של נגיף ה- HIV לטיפולים המיועדים לעצור את שכפול הנגיף. רופאים המטפלים בנשאי איידס ובחולים יכולים להשתמש במערכת שפותחה גם על ידי חוקרים במעבדת המחקר בחיפה כדי לבחור את התרופות היעילות ביותר, ואת שילובי התרופות המתאימים לכל חולה.

בועז כרמלי, מנהל תחום הבריאות ומדעי החיים במעבדת המחקר של יבמ בחיפה, ציין כי “ניטור ההיסטוריה של הטיפולים והתקדמות הווירוס חיוניים על מנת להבטיח את הצלחת הטיפול. זמינות הידע הנולד על בסיס כמויות גדולות של נתונים, תאפשר לרופאים להביא בחשבון את המאפיינים המיוחדים לחולה, אופי הווירוס, המוטציות שלו ומצב המחלה בכל רגע נתון”.

פרוייקט EUResist משלב את מאגרי הנתונים הגדולים ביותר המנוהלים באירופה בתחום האיידס, ומידע על התגובה לטיפולים השונים על פי ניתוח גנטי של פרופיל החולים והווירוס. עיקר הנתונים מגיעים ממאגרים באיטליה, גרמניה ושוודיה. המחקר בחיפה מתבצע כחלק מתוכנית המסגרת השישית של הקהיליה האירופית, והוא כולל בין השאר גם חוקרים ממכון מקס פלנק, בית החולים האוניברסיטאי בקלן, והתאגדות התעשייה האירופית למחקר פרמצבטי, EFPIA.

מחשב-על בסקוטלנד ינתח חיסונים חדשים לאיידס
המלחמה באיידס היא גם היעד המרכזי בתוכנית מחקר לחמש שנים, המשותפת ליבמ ואוניברסיטת אדינבורו הסקוטית, המיועדת לפתח חיסון נגד וירוס האיידס, שימנע מהנגיף להדביק תאים אנושיים. במסגרת המחקר, ישתפו צוותים של יבמ ושל אוניברסיטת אדינבורו פעולה: הצוות האוניברסיטאי יביא את מומחיותו בתחומי המחקר הניסויי, בעוד יבמ מעמידה לרשות הפרוייקט את מחשב-העל החזק בעולם, “Blue Gene”. המחשב יבצע סימולציות של אופן הפעולה של חיסונים שונים ויכולתם ליירט את הווירוס ולהשמיד אותו לפני ההדבקה של תאי הגוף.

שיתוף הפעולה נועד לצמצם משמעותית את משך הזמן הנדרש למחקר בכל חיסון מוצע – ולהקטין את מספר המשתנים אותם יש לבחון במסגרת ניסויים רפואיים במעבדה ובבני אדם. המטרה הסופית העומדת בפני המיזם המשותף היא להבטיח מחקר מהיר יותר, פיתוח מהיר יותר של חיסון – בתקווה להגיע מוקדם ככל האפשר לחיסון מלא מפני המחלה.

החוקרים באוניברסיטת אדינבורו יפתחו חיסונים המתמקדים באזורים שונים של הווירוס, האחראים לחדירת המטען הגנטי של הווירוס אל תוך התא האנושי. שיתוף הפעולה עם יבמ יאפשר לפתח בו-זמנית מספר גדול של שיטות ונקודות חסימה – שימנעו מהווירוס לעבור מוטציה שתאפשר לו לעקוף את הטיפול התרופתי. הגישה החדשה לתכנון תרופות, המבוססת על כושר המחשוב והעיבוד של “Blue Gene”, עושה שימוש באלגוריתמים מתוחכמים ובשיטות ניסוי מתקדמות, שיאפשרו שיפור המולקולות המשמשות לטיפול בנשאים ובחולים.

המחקר מתמקד באופן שבו מתקשר וירוס HIV-1 אל התאים בגוף האדם, ומזריק לתוכם את החומר הגנטי שלו. המדענים בוחנים מקטע של החלבון המרכיב את פני הווירוס, הידוע גם בשם פפטיד, המהווה גורם חיוני בהמרצת התגובה החיסונית של הגוף להתקפה של הווירוס. הבנת המבנה ואופן ההתנהגות של הפפטיד הזה תאפשר לתכנן בו-זמנית מספר תרופות, שיוכלו להתמקד בתהליך ההדבקה.

מחשב העל של יבמ “Blue Gene”, תוכנן מן היסוד על מנת להתמודד עם סוג כזה של בעיות חישוביות: סימולציה של אופן הפיתוח של שרשרות חלבון, מוטציות של וירוסים ואופן האינטראקציה האפשרית של תרופות בתוך גוף האדם. כאשר יצא פרוייקט “Blue Gene” לדרך, בשנת 1999, ביקשו המפתחים להציג חשיבה חדשה לחלוטין ותפיסה חדשה של ארכיטקטורת המחשוב, שיאפשרו לפתור מהר יותר בעיות שעיבודן דורש חודשים ושנים של חישוב רצוף במערכות מחשוב קונבנציונאליות.

עשרות אוניברסיטאות, גופי ממשל, מעבדות מחקר וחברות תעשייה משתמשים כיום במערכות ובשירותים של יבמ בתחום מחשוב העל. בשנת 2004 התקינה אוניברסיטת אדינבורו את מחשב ה- “Blue Gene” הראשון באירופה. שיתוף הפעולה הנוכחי עם יבמ מתמקד בשיטות הדמייה ברמה האטומית, תוך שימוש בכלי תוכנה מתקדמים של יבמ המאפשרים לנצל את יכולתו של מחשב העל מדגם BlueGene/L בעיבוד מקבילי מאסיבי – יחד עם טכנולוגיות ניסוי מדוייקות ומתקדמות, הכל על מנת לזהות את אופן תפקודם של חומצות אמיניות ופפטידים, המהווים את אבני הבנייה של כל חלבון.