A Supercomputação na Indústria Farmacêutica

A utilização de recursos de Supercomputação na região do Porto tem seguido uma tendência de crescimento nos últimos anos, impulsionada por empresas e grupos de investigação. Neste artigo, Nuno Palma, investigador e responsável pela área de bioinformática e estatística do departamento de I&D da Bial, empresa portuguesa da indústria farmacêutica reconhecida a nível internacional, explica como é que a supercomputação é parte integrante do seu dia-a-dia.

Nuno Palma é investigador e responsável pela área de bioinformática e estatística, no departamento de I&D da Bial, empresa internacional da área farmacêutica, sediada na região do Porto. Na Bial é utilizada a tecnologia de química computacional no processo de design e desenvolvimento de fármacos desde 2001, por forma a procurar um maior grau de racionalização nos processos de descoberta e desenvolvimento de novas moléculas farmacologicamente ativas. Esta é uma área da investigação que tem visto um grande desenvolvimento na indústria farmacêutica em geral, e que tem tido um impacto muito significativo nos resultados obtidos. O que começou como uma instalação piloto, há 15 anos atrás, “é hoje uma parte integrante do processo de descoberta e desenvolvimento na Bial”.

A computação é utilizada de forma integrada com as diversas áreas de desenvolvimento da empresa. A unidade de bioinformática e estatística é parte integrante do departamento de I&D, composto por vários grupos pluridisciplinares (nas áreas da química, da farmacologia e do desenvolvimento farmacêutico e clínico) de forma a conseguir estudar as moléculas de forma mais eficaz, segura e completa.

O uso da computação avançada constitui uma mais-valia para a Bial, pois ajuda-nos a “expandir o conhecimento e o universo de pesquisa”, ou seja “ajuda-nos a compreender melhor os mecanismos de ação das nossas moléculas experimentais, a um nível fundamental, através de simulações químicas. Para além disso, permite-nos explorar novas ideias e conceitos através de modelos computacionais, substituindo determinadas experiências em laboratório, difíceis de executar a nível experimental”, afirma Nuno Palma. “Com recurso à computação, conseguimos desenhar moléculas no computador e explorar as suas propriedades e características mesmo antes de elas serem sintetizadas em laboratório”, diz Nuno, que considera essa uma das vantagens que estas ferramentas trazem. Através do uso da supercomputação (ou HPC – High Performance Computing) é possível fazer o chamado screening virtual de milhões de novas moléculas, num curto espaço de tempo, conseguindo assim explorar e analisar um espaço de oportunidades químicas muito maior, comparativamente à experimentação em laboratório. A poupança de tempo que decorre do uso da computação pode ser também uma vantagem, contudo é para nós “uma vantagem secundária”. Segundo Nuno, isto deve-se ao facto de “o desenvolvimento de fármacos ser um processo bastante moroso e complexo, de tentativa e erro, que envolve a interligação e coordenação de múltiplas valências científicas e tecnológicas”.

“Sem a computação científica, os resultados alcançados seriam certamente diferentes”

Segundo Nuno Palma, “na nossa investigação usamos sempre a informação [das simulações] de forma integrada com informação química e farmacológica, em cada passo e em cada decisão”. Isto levou a uma alteração não só do que passou a ser possível fazer, mas também a uma mudança nos processos de tomada de decisão, ao longo de todos os projetos de investigação. A alteração da cultura de investigação química terá sido a maior adaptação que foi necessário fazer em relação à introdução das novas ferramentas. Se no início houve alguma resistência e algum ceticismo relativamente aos resultados dos estudos teóricos feitos em computador”, os resultados foram sedimentando o seu papel e “hoje a computação é parte integrante e aceite e à qual recorremos no dia-a-dia da investigação”.

Ao ser já parte intrínseca do trabalho efetuado na Bial, torna-se “difícil de medir objetivamente o seu impacto nos resultados. Não conseguimos comparar a situação atual, em que a química computacional é parte integrante da investigação, com a situação oposta, em que essa investigação seria feita sem recurso a essas tecnologias”, afirma Nuno Palma. No entanto, este investigador acrescenta ainda que é possível dizer com objetividade que “sem a computação científica, chegaríamos igualmente a bons resultados, mas seriam certamente resultados diferentes”.

A simulação permite-nos acrescentar um maior grau de racionalização na exploração de novos caminhos alternativos, permite-nos simular algumas experiências e dar-nos linhas de orientação e ideias novas para testar no laboratório. Mas serão sempre esses resultados experimentais que depois suportam as tomadas de decisão.

 

Porquê investir em recursos de computação científica?

Numa indústria altamente competitiva e em que os resultados das investigações se verificam geralmente a longo ou a muito longo prazo, o investimento em tecnologia e know-how de computação científica (hardware, software, recursos humanos especializados) não é feito de forma leviana. Apesar de existir sempre a possibilidade de recorrer a este tipo de tecnologia através de colaborações com várias entidades externas, Nuno Palma explica porque é que a Bial optou por investir direta e internamente neste recurso.

Em determinadas fases da investigação, em que as ideias e os conceitos em que trabalhamos são ainda embrionários e não estão ainda protegidos por patentes, é mais complicado proteger eficazmente aquilo que é a nossa propriedade intelectual. Contudo, há algumas áreas em que poderemos considerar útil, pontualmente, colaborar com entidades externas para conduzir determinados estudos computacionais, nomeadamente para os quais não tenhamos os recursos computacionais ou humanos necessários. Contudo, Nuno Palma afirma que “a principal mais-valia de poder usar a computação científica internamente, não passa apenas por uma questão de proteção da propriedade intelectual e industrial. Para nós é igualmente importante conseguir manter uma colaboração muito estreita e contínua entre todas as partes envolvidas no processo de investigação e desenvolvimento. Estes processos iterativos requerem uma proximidade entre as pessoas que fazem computação e as que fazem experimentação laboratorial e nós pretendemos manter pontes estreitas entre estas duas vertentes da investigação.”

 

“Ainda há um grande desconhecimento e um certo receio”

Quanto à notoriedade da supercomputação, Nuno Palma acredita que esta já vê o seu potencial reconhecido em áreas onde as simulações complexas têm um papel importante no dia-a-dia das pessoas, como por exemplo a meteorologia, ou as indústrias automóvel e aeronáutica. No entanto, no que diz respeito à opinião pública, acredita que “ainda há um grande desconhecimento e um certo receio, por ser uma área em que a maior parte das pessoas não tem experiência nem conhecimento, o que faz com que tenham uma ideia difusa sobre a supercomputação, nomeadamente da química computacional. Eu penso que o que pode mudar a opinião pública em relação a isso e até em relação à ciência, no geral, são interlocutores que sejam capazes de falar destes assuntos com uma linguagem simples, acessível e com bons exemplos que sejam fáceis de compreender. Acho que isso é essencial para conseguir democratizar o conceito da supercomputação.”

 

Artigo desenvolvido em colaboração com:

 

Nuno Palma

Doutorado em Bioquímica Computacional pela Univerisdade de Lisboa e pela University of Athens (E.U.A.), Nuno Palma é o atual Investigador Principal e Manager do Laboratório de Estatística e Bioinformática do departamento de Investigação e Desenvolvimento da BIAL, conhecida empresa farmacêutica portuguesa. Entre 2009 e 2011 colaboração para a FCT (Fundação para a Ciência e Tecnologia) como delegado nacional na área da saúde na European Community 7th Framework Programme.

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