Türk bilim insanından corona virüs ilaç araştırmalarına katkı sağlayacak proje

İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Müdür Yardımcılığı görevini de yürüten Gür, corona virüsle mücadele kapsamında ABD Beyaz Saray Bilim ve Teknoloji Politikası Ofisi, ABD Enerji Bakanlığı ve IBM ortaklığı ile açılan proje çağrısına, UC Berkeley Üniversitesi aracılığıyla "Moleküler Dinamik Simülasyonları Kullanarak SARS-CoV-2 Spike Glikoproteininin Hücreye Bağlanma ve Füzyon Mekanizmasının Araştırılması" başlıklı projesiyle katıldı.

İTÜ Ulusal Yüksek Başarımlı Hesap Merkezinin (UHeM) öz kaynaklarını kullanarak projenin yürütücülüğünü üstlenen Gür, bu çalışmayla corona virüsün insan hücrelerine bağlanmasını sağlayan proteininin henüz tüm detaylarıyla bilinmeyen aktifleşme mekanizmasını moleküler dinamik simülasyonları ile modelledi. Gür'ün uluslararası modelleme projesine, başvurusundan 2 gün sonra ABD'den destek geldi.

2016'da Türkiye Bilimler Akademisince (TÜBA) Üstün Başarılı Genç Bilim İnsanı Ödülü'ne layık görülen Gür, bu projeyle corona virüsle mücadele kapsamında uluslararası düzeyde yapılan ilaç araştırmalarına katkı sağlamayı hedefliyor.

CORONA VİRÜSÜN ÜZERİNDEKİ SPİKE PROTEİNİN İŞLEV MEKANİZMASI AYDINLATILIYOR

İTÜ Makina Mühendisliği Dr. Öğretim Üyesi Mert Gür, AA muhabirine yaptığı açıklamada, dünyada corona virüs vakaları ve ölümlerinin katlanarak arttığını, dünyanın her yerinde araştırma çalışmaları gerçekleştirilmesine rağmen corona virüse karşı etkili bir ilacın henüz geliştirilmediğini, acil olarak yeni ve özgün etki mekanizmalarına sahip ilaçların geliştirilmesine ihtiyaç olduğunu belirtti.

Corona virüsün temel olarak etrafı zarla çevrili bir kesecik olarak düşünülebileceğini ve bu keseciğin üstünde "spike proteini" denilen bir protein bulunduğunu aktaran Gür, insan hücrelerinin zarının yüzeyinde ise "ACE2" denilen bir reseptör proteininin bulunduğunu, anahtarın kilide uyması ve bu sayede kapının açılması gibi, corona virüsün spike proteininin de insan hücrelerinin ACE2 proteinine bağlandığını ve virüsün hücreye girişini sağladığını anlattı.

Bu sürecin üç adımda özetlenebileceğini ifade eden Mert Gür, şu bilgileri verdi:

"İlk olarak, spike proteinin ACE2'ye bağlanması ile virüs insan hücresine tutunmuş oluyor. Tutunduktan sonra ise spike proteini mekanik hareketler gerçekleştirerek virüsün ve insan hücresinin zarlarını birleştirir. Zarlar birleşince, keseciğin içinin bir yere boşaltılması gibi, virüsün içinde olan genetik materyali insan hücresine boşaltılmaktadır. Böylece insan hücreleri enfekte olmakta ve hastalığa sebep olmaktadır. Spike proteinin bu karmaşık işlev mekanizması henüz tüm detayları ile bilinmemektedir. Bu ise yeni ve özgün etki mekanizmalarına sahip ilaçların geliştirilmesine engel olmaktadır. Spike proteinin işlev mekanizmasın tümüyle aydınlatılması durumunda protein işlevini durdurup hastalığa engel olabilecek özgün ve yeni ilaç tasarımları mümkün olacak. Bu ihtiyaç üzerine proje ekibimiz, dünyanın en ileri simülasyon ve modelleme tekniklerini kullanarak spike protein çalışma mekanizmasını tüm detayları ile aydınlatma amacıyla araştırma çalışmalarına başlamıştır."

KOVİD-19'UN İNSAN HÜCRESİNE ENFEKTE OLMASI ENGELLENECEK

Dr. Öğretim Üyesi Mert Gür, proje kapsamında gerçekleştirilecek simülasyonları, konunun yüksek aciliyeti ve önemi sebebiyle 3 ay içerisinde tamamlamayı hedeflediklerini dile getirerek, şunları kaydetti:

"Çalışmamızla corona virüsün insan hücrelerine bağlanmasını sağlayan proteininin henüz tüm detaylarıyla bilinmeyen aktifleşme mekanizmasını dünyada ilk defa moleküler dinamik simülasyonlarıyla modelleyip aydınlattık. Elde ettiğimiz sonuçlarımızın en hızlı şekilde corona virüs ilaç ve aşı çalışmalarına katkıda bulunabilmesi için uluslararası bir bilimsel dergide yayınlanmak üzere hazırladığımız makalenin yazım aşamasını tamamlamak üzereyiz."

Gür, projeyle corona virüsün insan hücresini enfekte etme mekanizmasını herhangi bir aşamada engelleyebilecek yöntemlerin ve ilaç etki mekanizmalarının ortaya çıkartılmasını amaçladıklarını ifade etti.

Corona virüs için mevcut birçok çalışmanın spike proteini ile ACE2 reseptörü arasındaki anahtar-kilit etkileşimini doğrudan engellemeye odaklandığına işaret eden Gür, "Fakat henüz kanıtlanmış bir başarı elde edilememiştir. Yakın zamanda bu anahtar-kilit uyumunu doğrudan engelleyebilecek etkin bir ilacın geliştirilememesi ihtimali de bulunmaktadır. Bu yüzden virüsün insan hücresine bağlanmasını sağlayan spike proteininin çalışma mekanizmasını durdurabilecek alternatif yöntemlerin ve ilaç etki mekanizmalarının belirlenmesine acil ihtiyaç vardır." değerlendirmesini yaptı.

"MOLEKÜLER DİNAMİK SİMÜLASYONLARINI 'SÜPER BİLGİSAYARLARDA' GERÇEKLEŞTİRİYORUZ"

Protein çalışma mekanizmasını durdurabilecek bir ilacın geliştirilmesi için öncelikle söz konusu mekanizmanın nasıl çalıştığı ve nasıl durdurulabileceğinin belirlenmesi gerektiğini aktaran Gür, şunları kaydetti:

"Proteini bir bisiklet gibi düşünecek olursanız; bisikleti durdurmak için tekerleğe çomak sokmak çok etkili bir yöntemdir. Fakat bisikletin nasıl çalıştığını, başka bir deyişle tekerleğin dönmesi ile bisikletin hareket ettiğini bilmezseniz tekerleğe çomak sokmak aklınıza gelmezdi. İlacı da tekerleğe sokulan bir çomak gibi düşünürseniz, öncelikle proteininin çalışma mekanizmasının tüm detaylarıyla çözülmesi gerekmektedir. Bunu yapmak için ekibimiz, moleküler dinamik simülasyonları denilen, biyolojik sistemleri insan vücudunda bulundukları ortamlarda gerçek zamanlı olarak tüm detayları ile modelleyebilen ileri düzey bir teknik kullanmaktadır. Söz konusu moleküler dinamik simülasyonlarını, dünyanın en ileri teknolojiye ve yüksek kapasiteye sahip ABD'deki Comet ve Stampede süper bilgisayarlarında gerçekleştirmekteyiz. Bu çerçevede, spike proteininin reseptöre bağlanması, yapısal değişime uğraması ve hücre zarı ile etkileşmesi fizyolojik şartlar altında gerçek zamanlı olarak moleküler dinamik simülasyonlarıyla modellenecektir ve böylelikle spike proteinin çalışma mekanizmasının tüm detayları keşfedilecektir."

"CORONA VİRÜSLE MÜCADELEYE ÖNEMLİ KATKI SAĞLAYACAĞIZ"

Mert Gür, 21. yüzyılda karşılaşılan salgın hastalıkların sayısının arttığına ve bilim dünyasının ileriki yıllarda bu artışın devamını ön gördüğüne dikkati çekerek, "Çalışmamız, geleneksel kabul görmüş ilaç hedeflerine alternatif ilaç hedeflerinin hızlı ve etkin şekilde keşfi yönünde etkili bir adım olacaktır. Bu çerçevede, projemiz corona virüse karşı geliştirilecek ilaçlar için ortaya özgün ilaç hedefleri ve etki mekanizmaları sunacaktır. Böylelikle, dünyanın corona virüsle mücadelesine son derece önemli bir katkı sağlanacaktır." ifadelerini kullandı.

Projenin desteklenmeye karar verilmesinin 2 gün gibi olağandışı kısa bir sürede tamamlanmasının ABD'nin alternatif ilaç bağlanma bölgelerinin corona virüsle mücadeledeki yerini önemsediğini gösterdiğini vurgulayan Gür, "Hızlı destek kararında, projemizin özgün bir yöntem önermesi ve halihazırda İTÜ UHeM öz kaynakları ile gerçekleştirilmiş ön çalışmalar ile sağlam bir temele dayandırılmış olmasının son derece etkili olduğunu düşünüyoruz. Ayrıca, bu desteğin Türk bilim insanlarına duydukları güvenin de göstergesi olduğunu düşünüyoruz." şeklinde konuştu.