Como os fumantes sabem muito bem, a nicotina é altamente viciante. É difícil parar de fumar, um hábito que ceifa a vida de mais de sete milhões de pessoas a cada ano.

Fumar fornece nicotina aos neurorreceptores responsáveis ​​pelo vício, afetando o sistema nervoso e causando dependência.

Um novo estudo, liderado por cientistas da Universidade de Bristol, nas interações moleculares envolvidas revelou como esses neurorreceptores respondem à nicotina.

Os pesquisadores usaram novos métodos de simulação computacional para descobrir como os receptores no cérebro respondem à nicotina.

Uma das principais características do estudo é a velocidade com que a descoberta foi feita, graças ao uso da infraestrutura Oracle Cloud, o que permitiu aos pesquisadores executar um grande número de simulações em um tempo sem precedentes.

O trabalho reuniu químicos computacionais, bioquímicos e engenheiros de software de pesquisa, trabalhando juntos para implantar um grande número de simulações de receptores de nicotina na nuvem.

Reduzir o tempo para resultados para apenas cinco dias usando a infraestrutura em nuvem de alto desempenho da Oracle é transformador do ponto de vista da pesquisa. Cálculos que, de outra forma, poderiam levar meses para serem concluídos, foram concluídos em questão de dias.

O estudo, realizado por pesquisadores de Bristol em parceria com a Oracle, cujas tecnologias de nuvem foram uma parte fundamental da investigação, é relatado no Jornal da American Chemical Society , a publicação carro-chefe da American Chemical Society, a maior sociedade científica do mundo e líder global no fornecimento de acesso à pesquisa relacionada à química. O projeto foi apoiado por financiamento da EPSRC.

Coautor do estudo, Professor Adrian Mulholland, do Centro de Química Computacional de Bristol, parte da Escola de Química de Bristol, disse:"A nicotina é altamente viciante:é muito difícil parar de fumar. Para entender por que é tão viciante, e para fazer moléculas para ajudar as pessoas a parar, precisamos entender como isso afeta o sistema nervoso.

"Usamos simulações para modelar e compreender como a nicotina afeta os receptores no cérebro. Usando o poder da computação em nuvem, pudemos mostrar como a nicotina exerce seus efeitos, no nível molecular, o primeiro estágio de sinalização no cérebro. Essa informação, e os métodos que desenvolvemos, ajudará no desenvolvimento de novos recursos para parar de fumar. "

Os pesquisadores agora estão trabalhando com a Achieve Life Sciences para projetar e desenvolver moléculas que imitam a nicotina, e simulações de computador que ajudarão a testar sua eficácia potencial. Este trabalho baseia-se em estudos anteriores usando abordagens de síntese química para desenvolver novos auxiliares para parar de fumar, que serão investigados e testados em cenários de simulação.

O tabagismo é a segunda causa mais comum de morte em todo o mundo, mas a maioria dos medicamentos antitabagismo atuais são apenas moderadamente eficazes na redução dos sintomas de abstinência e podem causar efeitos colaterais indesejáveis. Novo, são necessários auxílios específicos e eficazes para a cessação do tabagismo.

A nicotina é o principal agente psicoativo no tabaco e causa dependência ao se ligar a receptores específicos no cérebro. Entender como a nicotina se liga a esses receptores e cria o 'hit' da nicotina e o subsequente desejo é um foco importante para a pesquisa em saúde pública.

O estudo viu os pesquisadores realizarem 450 simulações individuais de dinâmica molecular da bioquímica associada à ligação da nicotina a um subtipo (α7) de receptores nicotínicos de acetilcolina no cérebro. Eles foram capazes de comparar com outros tipos de receptor de nicotina e identificar características comuns de ativação do receptor.

O estudo também mostrou como a computação em nuvem pode ser combinada de forma eficaz com a computação de alto desempenho mais tradicional.

Este trabalho mostra como simulações rigorosas podem ser usadas para prever efeitos em alvos de drogas em questão de dias.

Nesta escala de tempo rápida, cálculos ajudam a planejar e interpretar experimentos, e ajudará a projetar e desenvolver medicamentos eficazes. Mais amplamente, a agilidade e outros benefícios do uso da computação em nuvem para pesquisa oferecem o potencial de acelerar drasticamente o ritmo de descoberta.