Si è appena concluso l'enorme sforzo tecnologico per cercare di decifrare il genoma umano e già si confida in un nuovo esperimento: The Human Proteome Folding Project, affidato alla potenza di calcolo del grid computing, per decifrare le funzioni specifiche delle proteine. “Più sai meno sai” diceva un vecchio saggio…

Il Progetto Genoma Umano (Human Genome Project) ha fornito ai ricercatori una importante roadmap iniziale per la sequenza del genoma umano, ma è solo una mappa, che deve ancora essere “navigata” e decifrata, dato che la funzione e la struttura di molte delle proteine che fanno il lavoro per i geni rimane un mistero. Ecco perché lo Human Proteome Folding Project - una collaborazione tra IBM, United Devices, l'Institute for Systems Biology e la University of Washington - ricomincerà da dove lo Human Genome Project si è fermato. Comprendere la forma e la funzione delle proteine, che sono alla base di molte malattie e il principale di molti trattamenti farmacologici, potrebbe voler dire arrivare a nuove cure (questo ovviamente è quello che sperano fortemente i ricercatori).

Il problema è che per creare un catalogo del genere è necessaria una potenza di calcolo che, allo stato attuale dell'arte bioinformatica, è ancora un miraggio. Una possibile soluzione, ed è quello che da più parti si stà già attuando, è costituita dalle cosiddette “grid”, le reti di calcolo distribuito costituite da milioni di computers collegati tra loro. Già decine di migliaia di persone hanno scaricato il programma apposito messo a disposizione dalla IBM e dalla United Devices, un'azienda tecnologica di Austin specializzata in software per grid computing e in affari con 5 tra le maggiori case farmaceutiche del mondo.

Proprio come l'ormai noto progetto SETI@Home, che ha inaugurato NEL 1999 questo tipo di operazioni, gli utenti interessati possono collegarsi al sito della United Devices (all'indirizzo www.grid.org), e scaricare un client che provvederà ad effettuare i suoi calcoli durante i cicli di riposo del pc ospite. Grazie al potere di calcolo della sua propria grid, la United Devices ha già portato a termine diversi progetti come la ricerca di anti-virus contro la varicella e trattamenti anti-antrace. “Quando la United Devices ha approcciato l'Institute for Systems Biology”, dice Ed Hubbard, il presidente e fondatore della compagnia software, “era in cerca di problemi risolvibili sfruttando la potenza del grid computing”.

Come ad esempio mappare le strutture delle proteine umane. I ricercatori dell'Istituto stavano già usando “Rosetta”, un pacchetto software sviluppato alla University of Washington per visualizzare la struttura delle proteine, capace di offrire una buona approssimazione, ma non certo infallibile. I ricercatori hanno bisogno di un'enorme di potenza calcolo per determinare la struttura tridimensionale delle proteine con maggiore accuratezza. È qui che entra in gioco la grid.

Quella della United Devices, che può contare attualmente su 3 milioni di partecipanti, sviluppa una potenza di circa un petaflop - ovvero 1.000 miliardi di operazioni al secondo - che equivale alla potenza di calcolo di tutti i supercomputers del mondo combinati assieme. Un primo assaggio della potenza necessaria alla grid per accelerare in modo decisivo il lavoro dell'Istituto lo si ha avuto in due anni di lavoro con Rosetta per ottenere la metà delle informazioni necessarie a predire la struttura del genoma di un lievito, lavoro che con l'ausilio della grid potrà essere completato in due settimane.

La joint-venture tra ISB, United Devices e la IBM, che ha lanciato la sua personale World Community Grid nel novembre del 2004, sarà il primo progetto grid ad essere usato specificatamente nel campo della bioinformatica. Dal suo lancio, Stan Litow, il presidente della IBM International Foundation, dice che circa 70.000 persone hanno scaricato il software e le stime prevedono di giungere almeno ad un milione entro la fine dell'anno.

Con due grid al lavoro, il database dello Human Proteome Folding Project potrà raggiungere quota 100.000 proteine e fornire delle immagini a bassa risoluzione delle strutture tridimensionali. La fase successiva sarà quella di usare la grid per modellare le proteine chiave ad un più alto livello di dettaglio, a livello atomico, il che richiederà una ancor maggiore potenza. Tutto questo sforzo, che appare tanto grandioso quanto vano, è volto ad una più approfondita comprensione della “macchina umana”, in cerca di panacee universali contro ogni male e di chimere come l'immortalità fisica. Come a dire che, con tutta la progredita scienza del 21imo secolo, i ricercatori ancora brancolano nel buio.

“Più sai meno sai”, diceva un vecchio saggio...

Istituzione scientifica citata nell'articolo:

Institute for Systems Biology

E-mail: Alessio Mannucci