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News: Lotta All’Aids: Un Videogame Riesce, Là Dove I Ricercatori Avevano Fallito

Accaniti giocatori sono riusciti dove ricercatori e computer avevano fallito per 15 anni: individuare la struttura di una proteina fondamentale per la trasmissione dell’Aids

Tutto è iniziato nel 2005, quando è stato lanciato il progetto non profit Rosetta@home allo scopo di determinare la forma tridimensionale delle proteine, all’interno di ricerche, che avrebbero portato alla scoperta di cure, per alcune delle più importanti malattie umane. I ricercatori statunitensi, infatti, avevano chiesto agli internauti di scaricare sul loro computer un software che, nei momenti di inattività del pc, lavorasse per determinare la forma tridimensionale di proteine ancora sconosciute, così da aiutarli nel progettare nuove proteine per combattere malattie come l’HIV, la Malaria, il Cancro e l’Alzheimer. Il successo dell’applicazione fu così grande (migliaia di volontari hanno aderito al progetto) da spingere i ricercatori a fare di più, e a coinvolgere attivamente le persone nella soluzione dei puzzle strutturali delle molecole proteiche. Considerando che le proteine sono formate da centinaia di aminoacidi, infatti, spesso i calcoli richiedono molto tempo ed è possibile che l’intuizione umana possa farne risparmiare un po’. Ecco perché, nel 2008, gli scienziati hanno creato una interfaccia al programma Rosetta@home, per permettere una maggiore partecipazione e creatività.

Così è nato Foldit, un vero è proprio videogame, in cui i giocatori, che possono riunirsi in squadre, competono nel progettare proteine o individuare la loro struttura tridimensionale. In che modo? L’applicazione mostra una prima rappresentazione grafica della struttura 3D della molecola  proteica (ottenuta partendo dalla forma di proteine simili già note o da calcoli energetici), che l’utente può manipolare alla ricerca della configurazione a minor energia, che è quella biologicamente più probabile. Le loro proposte vengono quindi inviate ai biochimici per aiutarli a perfezionare i loro modelli teorici. Il videogioco era stato creato dall’ Università di Washington, negli Usa, che hanno fatto di più che rendere la scienza accessibile al grande pubblico: hanno reso il grande pubblico protagonista della ricerca.

Il puzzle è rappresentato dalla immagine 3D di una classe di enzimi chiamati proteasi retrovirali, cioè proteine coinvolte nella replicazione e proliferazione dei virus che causano l’ Aids, di cui è necessario comprenderne prima di tutto la forma. Non essendoci riusciti con la cristallografia a raggi X (il metodo più usato per determinate la struttura delle proteine, molto lento e costoso) e con gli algoritmi di Rosetta, i ricercatori hanno tentato con Foldit. “ Volevamo vedere se l’intuizione umana potesse avere la meglio sui metodi automatici”, ha spiegato su Science Daily, Firas Khatib dell’Università di Washington. E l’idea si è dimostrata vincente.

E’ stato infatti proprio giocando in questo modo che, in sole tre settimane, è stato risolto un rompicapo con il quale i ricercatori erano alle prese da ben 15 anni.
In poche settimane, infatti, i giocatori hanno generato un modello tridimensionale energicamente plausibile dell’enzima M-PMV, coinvolto nella replicazione del virus. Raffinando il modello, poi, i ricercatori hanno finalmente determinato la struttura della proteina, che si è inoltre rivelata sensibile all’azione di farmaci antiretrovirali. Perché, alla fine, è questo l’obiettivo di Foldit: svelare la forma tridimensionale delle proteine per sviluppare farmaci capaci di bloccarne l’attività. Seth Cooper, uno dei creatori di Foldit, spiega nello studio perché i giocatori sono riusciti là dove i computer hanno fallito: “ Le persone hanno abilità di ragionamento spaziale che i computer non hanno. Questi videogiochi riescono a unire la forza del cervello umano alla potenza delle macchine, e i risultati di questo studio mostrano che i videogiochi, la scienza e la computazione possono raggiungere traguardi prima impensabili”.

Foldit è, come già detto, un videogame online molto particolare, e, a suo modo, appassionante. Lo scopo del gioco è trovare la forma delle proteine. Ma cosa si vince? Se si è particolarmente bravi, anche una firma su un’importante rivista scientifica. È questo il premio che si sono aggiudicati alcuni giocatori per aver scoperto niente meno che la struttura di un enzima indispensabile alla replicazione di un retrovirus che causa la sindrome da immunodeficienza acquisita nei macachi resus. Dal momento che il retrovirus appartiene alla stessa famiglia dell’ Hiv, scoprire come sono fatte le sue proteine aiuterà anche la ricerca contro l’ Aids. Lo studio che descrive questo importante enzima è ora pubblicato su Nature Structural & Molecular Biology.

IL progetto è stato supportato da UW Center for Game Science, l’ U.S. Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), L’ U.S. National Science Foundation, The Howard Hughes Medical Institute, e dalla Microsoft Corporation

Potremmo dire in altri termini che, se il Web 2 è condivisione in rete di contenuti, con questo videogames siamo già al web 3, che è creazione di contenuti condivisi e migliorati a più mani. Una ricerca scientifica fatta con il contributo determinante di molti internauti.

Savas

Fonti:

Rosetta@home

Foldit

Baker Lab Publications

Crystal structure of a monomeric retroviral protease solved by protein folding game players

Firas Khatib, Frank DiMaio, Seth Cooper, Maciej Kazmierczyk, Miroslaw Gilski, Szymon Krzywda, Helena Zabranska, Iva Pichova, James Thompson, Zoran Popović, Mariusz Jaskolski & David Baker

Nature Structural & Molecular Biology (2011) Published online 18 September 2011

Daily.wired.it: Hiv, i suoi segreti si svelano con un videogame

Networks of human minds are taking citizen science to a new level, reports Eric Hand.

Gamers Succeed Where Scientists Fail: Molecular Structure of Retrovirus Enzyme Solved, Doors Open to New AIDS Drug Design