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Ciencia ciudadana

Pon tu ordenador a investigar contra la covid

Desde abril, más de 4.000 ordenadores se han conectado a la plataforma Boinc para realizar cálculos que contribuyen a estudiar si fármacos utilizados para otras enfermedades podrían bloquear la replicación del coronavirus SARS-CoV-2. Son ordenadores como el tuyo que participan en el proyecto Covid-Phym de forma voluntaria. Reciben paquetes de trabajo y realizan cálculos en sus tiempos muertos, al activarse el salvapantallas. Así, mediante computación distribuida, este supercomputador ciudadano se suma a la lucha contra la covid-19. Hasta finales de julio hay tiempo de participar.

Mientras haces otras cosas, tu ordenador puede estar realizando cálculos útiles en una investigación del CSIC contra la covid-19.
Mientras haces otras cosas, tu ordenador puede estar realizando cálculos útiles en una investigación del CSIC contra la covid-19.

Cualquier persona, desde su casa, con la ayuda de su ordenador y una conexión a internet, puede colaborar en la búsqueda de un fármaco para el tratamiento de la covid-19. Con esta premisa, el Grupo Biophym del Instituto de Estructura de la Materia del CSIC y la Fundación Ibercivis han puesto en marcha el proyecto de ciencia ciudadana Covid-Phym, en el que todo el mundo puede participar y que puede dar lugar a resultados esperanzadores en la lucha contra esta pandemia.

El punto de partida científico del proyecto es sencillo: actualmente existen medicamentos eficaces en el tratamiento de enfermedades virales –como el ébola o el sida– y que, además, son seguros para el ser humano. De demostrarse su eficacia contra el coronavirus SARS-CoV-2, causante de la covid-19, estos compuestos estarían disponibles mucho antes que medicamentos de nueva creación, por lo que podrían ayudar al tratamiento de los pacientes.

¿Y cómo se prueba su eficacia? La línea de trabajo del proyecto Covid-Phym consiste en simular por ordenador la interacción de estos medicamentos con el mecanismo de replicación del coronavirus en nuestras células. Estas operaciones mostrarán si alguna de las moléculas de esos medicamentos logra inhibir una proteína clave en la multiplicación del virus denominada ARN-polimerasa, una enzima capaz de generar miles de copias iguales del ARN del virus. De ser así, el fármaco se convertiría en un candidato idóneo para ser probado en ensayos clínicos con personas.

Computación distribuida

Un solo ordenador podría tardar años en realizar los cálculos necesarios para obtener resultados satisfactorios, y por eso se ha pedido la colaboración a miles de personas cuyos ordenadores forman parte de una plataforma de computación distribuida. Juntos se convierten en una máquina con una capacidad de procesamiento inmensa, a la que se puede unir cualquier persona que quiera colaborar.

Las operaciones se dividen en pequeños paquetes que son enviados a cada dispositivo. De esta forma, se alcanzará una capacidad de cálculo similar a la de un supercomputador y se podrán desarrollar todas las actividades del proyecto.

Las simulaciones sobre la efectividad de los medicamentos estudiados se realizan en los ordenadores de los participantes, quienes ceden temporalmente su capacidad de procesamiento para realizar cálculos que, de otra manera, serían increíblemente costosos y largos. Para hacernos una idea, desde su puesta en marcha el 24 de abril, se han enviado más de 800.000 unidades de trabajo a los 4.010 ordenadores participantes. Las unidades de trabajo son estos paquetes de información que los usuarios descargan en sus ordenadores. Realizar todos esos cálculos le hubiera costado a un ordenador doméstico más de dos años trabajando las veinticuatro horas del día.

Recursos compartidos

Esta puesta en común de recursos de cálculo de los ordenadores se hace a través de la plataforma Boinc, una aplicación de código abierto desarrollada por la Universidad de Berkeley (Estados Unidos) que la Fundación Ibercivis, junto a Canal Boinc, pone en España a disposición de todos desde hace más de una década. En este tiempo, decenas de equipos científicos han contado con la potencia de cálculo de una gran comunidad de colaboradores para desarrollar muy diversas investigaciones.

La fase de cálculo por parte de los ordenadores de los participantes se alargará hasta finales de julio. En paralelo, el equipo científico del proyecto analizará los resultados obtenidos en la búsqueda de un medicamento eficaz para el tratamiento de la covid-19. Así que aún hay tiempo para que cualquier persona interesada en contribuir al proyecto pueda apuntarse.

El equipo que ha desarrollado el proyecto científico está formado por Javier Martínez de Salazar, Víctor Cruz y Javier Ramos, del Grupo Biophym del Instituto de Estructura de la Materia del CSIC, con el apoyo de Pablo Martínez de Salazar, de la Escuela de Salud Pública de la Universidad de Harvard. La puesta en marcha del proyecto en la plataforma Boinc ha corrido a cargo de Francisco Sanz, director ejecutivo de la Fundación Ibercivis, con la colaboración de Rafael Hens y de los miembros del Canal Boinc, uno de los foros de reunión de voluntarios y aficionados a la computación distribuida más importantes de habla hispana en el mundo.

Cómo participar en el proyecto Covid-Phym

Toda persona interesada en colaborar con el proyecto Covid-Phym puede entrar a la plataforma, registrarse y configurar muy fácilmente el modo en el que quiere participar, definiendo el tipo de recursos de su ordenador que cede y el tiempo en el que la plataforma podrá hacer uso de ellos. Inmediatamente, su ordenador recibirá un conjunto de datos reales, así como las instrucciones para que el procesador realice los cálculos necesarios. Los resultados obtenidos por los ordenadores domésticos se devuelven a la plataforma para su almacenaje y estudio por parte de los científicos del CSIC.

Para participar, basta con descargar el programa que se facilita en la página web del proyecto. Este programa tiene un funcionamiento parecido al clásico salvapantallas, que permanece inactivo cuando el ordenador está siendo utilizado y se activa cuando detecta que no se están realizando tareas de importancia. Es decir, los participantes ceden parte de la potencia de cálculo del procesador de su ordenador cuando está en periodos de pausa o tiempos muertos.

Paso 1 proyecto Covid-Phym
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Descarga el programa Boinc desde esta página web.

Paso 2 proyecto Covid-Phym
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Instala en tu ordenador la aplicación Boinc, ejecútala y haz click en Añadir proyecto.

Paso 3 proyecto Covid-Phym
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Añade el proyecto Boinc Ibercivis escribiendo https://boinc.ibercivis.es en el campo URL del proyecto, y haz click en Siguiente.

Paso 4 proyecto Covid-Phym
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Añade tu correo y una contraseña, haz click en Siguiente para finalizar. Ya eres parte del proyecto Covid-Phym.

Probando millones de posibilidades

Una proteína vírica está en la diana: la ARN-polimerasa. Se buscan fármacos que, interactuando con ella, frenen la multiplicación del coronavirus. La informática entra en juego para realizar ensayos virtuales entre diversos fármacos y esta molécula diana, de cuya estructura experimental en alta resolución disponemos. Los programas informáticos prueban millones de posibilidades. Calculan la energía de esos enlaces: cuanto menor sea la energía, más estable será el enlace y habrá más opciones de que el fármaco quede ligado a la proteína del virus, paralizando la creación de nuevo ARN y, por tanto, la replicación. El grupo Biophym analiza fármacos como el Remdesivir (usado contra el ébola) y el Tenofovir (sida y hepatitis B) como posibles inhibidores de ARN-polimerasa. Los ordenadores de los ciudadanos que participan en el proyecto Covid-Phym hacen parte de la tarea de simular el posicionamiento de ligandos (‘docking’) en este receptor diana. Se les han enviado más de 800.000 paquetes de trabajo. En cada uno, se han realizado 10 cálculos de ‘docking’ que muestran las 20 posiciones de menor energía de interacción entre ligando y receptor. Los casi 170 millones de posiciones obtenidas se están analizando y clasificando en estos momentos. 

Aquí tienes el dosier científico del proyecto.

Boinc, de buscar vida extraterrestre a luchar contra la covid-19

La palabra Boinc corresponde a las siglas en inglés de Berkeley Open Infrastructure for Network Computing (Infraestructura Abierta para la Computación en Red de Berkeley), y fue desarrollada en 2002 en la universidad californiana de Berkeley con un objetivo ambicioso: ser una herramienta que contribuyese al descubrimiento de vida extraterrestre dentro del proyecto SETI (acrónimo en inglés para Search for Extraterrestrial Intelligence, Búsqueda de Inteligencia Extraterrestre). El objetivo del proyecto SETI@home era disponer de una enorme capacidad de cálculo con la que analizar señales de radio provenientes del espacio, a través de una red de ordenadores personales de voluntarios alrededor del mundo, ya que los cálculos a realizar por el experimento requerían de una enorme capacidad de procesamiento. El proyecto SETI ha estado en marcha desde 1999 hasta marzo de 2020. En él han participado millones de personas de todo el mundo y ha sido referente e inspiración para muchos otros proyectos de computación distribuida.

Desde entonces y hasta nuestros días, la plataforma Boinc de computación distribuida ha sido utilizada para el desarrollo de experimentos científicos en áreas tan diversas como la física de partículas, las matemáticas, la climatología, la bioquímica o la astrofísica. Con la colaboración voluntaria de todos puede convertirse ahora en una herramienta más con la que buscar soluciones que ayuden a atajar la crisis causada por el coronavirus.

Fran Sanz, Daniel Lisbona y Maite PelachoFundación Ibercivis

Esta sección se realiza con la colaboración del Observatorio de la Ciencia Ciudadana en España, coordinado por la Fundación Ibercivis

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