Forskare runt om i världen arbetar i oöverträffad hastighet och skala för att förstå coronaviruset, utveckla ett vaccin och upptäcka nya läkemedel för att behandla covid-19.

Nu, medborgare, redan gör sin del för att stoppa virusets spridning genom social distansering och andra åtgärder, kan också hjälpa till att utveckla nya terapier genom att köra simuleringar på sina datorer. Att utföra specifika beräkningar genom att koordinera och fördela arbetet över tusentals separata datorer kallas distribuerad beräkning.

Tillsammans med doktorander i hans labb, Docent i kemi Vincent Voelz har arbetat med ett internationellt team av forskare för att beräkna potentiella hämmare av coronavirusets huvudsakliga proteas, ett attraktivt mål för nya antivirala läkemedel. Och de använder det distribuerade datanätverket Folding@home för att göra det. Vikning avser de processer genom vilka en proteinstruktur antar sin form så att den kan utföra sina biologiska funktioner.

"Vår grupp använder verktygen för molekylär simulering och statistisk mekanik för att undersöka strukturen och funktionen hos biomolekyler, säger Voelz, som har arbetat med Folding@home sedan 2007 medan han var postdoc vid Stanford University, där det distribuerade datanätverket startade. "Det är ett snabbt steg från det arbetet till att använda vår expertis inom biomolekylär simulering för att hjälpa till att bekämpa covid-19."

För forskningen om coronaviruset, Voelz samarbetar med forskare vid Memorial Sloan-Kettering Cancer Center och Diamond Light Source. En röntgenkristallografigrupp i Storbritannien, Diamond Light Source har gjort banbrytande arbete med att lösa mer än tusen olika kristallstrukturer av coronavirusets huvudproteas och upptäckt flera läkemedelsfragment som binder till platser på proteinet.

"När viruset kommer in i en cell, den samordnar cellens maskineri för att sätta ihop fler kopior av sig själv och replikera, " förklarar Voelz. "Om du kan hämma proteaset, du kan hämma ett nödvändigt steg i virusets livscykel."

Den kombinerade datorkraften hos Folding@homes tusentals användare används för att praktiskt taget screena ett stort antal potentiella läkemedelsföreningar. Dessa simuleringar kommer att hjälpa till att prioritera vilka molekyler som kommer att syntetiseras och analyseras av forskare i syfte att snabbt utveckla nya terapier mot coronaviruset.

"Vi vet nu att det finns många läkemedelsfragment som binder till specifika platser på coronavirusets proteinstruktur, ", säger Voelz. "Dessa är ledtrådar för ytterligare läkemedelsutveckling. Den dynamiska informationen som vi får från Folding@home-simuleringarna är verkligen svår att mäta experimentellt i ett labb."

I början av mars, ca 30, 000 användare hade laddat ner mjukvaran Folding@home och var aktiva deltagare i COVID-19-projektet. Flera veckor senare, det antalet hade vuxit till mer än 700, 000. Från och med den 1 april, det var mer än 1 miljon människor som deltog. "Kombinerad, vi är nu den största superdatorn i världen, säger Voelz, som noterar att spelgemenskapen online är en stor bidragsgivare. "Vi har brutit exaFLOP-barriären, ett mått på operationer per sekund som motsvarar tio gånger beräkningskraften för världens snabbaste superdator."

Enligt Voelz, hastigheten på coronavirusets spridning över världen har inspirerat många forskare att ta bort "flaskhalsar" i hur vetenskaplig kunskap utvecklas, analyseras och delas.

"Vetenskapliga organisationer delar information på ett aldrig tidigare skådat sätt, och människor runt om i världen går samman för att lösa ett mycket svårt problem, " säger Voelz. "Folding@homes typ av medborgarvetenskap eller crowdsourced vetenskap kan vara mycket kraftfull. Ju fler människor blir tända på den här idén, desto viktigare grundvetenskap kan vi göra."

Vill du hjälpa till att hitta nya läkemedelsterapier för att bekämpa covid-19? Gå till foldingathome.org för att ladda ner programvaran.