Como los fumadores saben muy bien, la nicotina es muy adictiva. Es difícil dejar de fumar un hábito que se cobra la vida de más de siete millones de personas cada año.

Fumar tabaco entrega nicotina a los neurorreceptores responsables de la adicción, afectando el sistema nervioso y causando adicción.

Un nuevo estudio dirigido por científicos de la Universidad de Bristol, en las interacciones moleculares involucradas ha revelado cómo estos neurorreceptores responden a la nicotina.

Los investigadores utilizaron nuevos métodos de simulación computacional para descubrir cómo los receptores del cerebro responden a la nicotina.

Una de las características clave del estudio es la velocidad a la que se realizó el descubrimiento, gracias al uso de Oracle Cloud Infrastructure, lo que permitió a los investigadores ejecutar una gran cantidad de simulaciones en un tiempo sin precedentes.

El trabajo reunió a químicos computacionales, bioquímicos e ingenieros de software de investigación, trabajando juntos para implementar un gran número de simulaciones de receptores de nicotina en la nube.

Reducir el tiempo de obtención de resultados a solo cinco días utilizando la infraestructura de nube de alto rendimiento de Oracle es transformador desde una perspectiva de investigación. Los cálculos que, de otro modo, hubieran tardado meses en completarse, se completaron en cuestión de días.

El estudio, llevada a cabo por investigadores de Bristol en asociación con Oracle, cuyas tecnologías en la nube fueron una parte clave de la investigación, se informa en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense , la publicación insignia de la American Chemical Society, la sociedad científica más grande del mundo y líder mundial en el acceso a la investigación relacionada con la química. El proyecto fue apoyado por fondos de EPSRC.

Coautor del estudio, Profesor Adrian Mulholland, del Centro de Química Computacional de Bristol, parte de la Escuela de Química de Bristol, dijo:"La nicotina es muy adictiva:es muy difícil dejar de fumar. Para entender por qué es tan adictiva, y fabricar moléculas que ayuden a las personas a dejar de fumar, necesitamos entender cómo afecta al sistema nervioso.

"Hemos utilizado simulaciones para modelar y comprender cómo la nicotina afecta a los receptores del cerebro. Utilizando el poder de la computación en la nube, pudimos mostrar cómo la nicotina ejerce sus efectos, a nivel molecular, la primera etapa de la señalización en el cerebro. Esta informacion, y los métodos que hemos desarrollado, ayudará a desarrollar nuevas ayudas para dejar de fumar ".

Los investigadores ahora están trabajando con Achieve Life Sciences para diseñar y desarrollar moléculas que imiten la nicotina, y simulaciones por computadora que ayudarán a probar su efectividad potencial. Este trabajo se basa en estudios previos que utilizan enfoques químicos sintéticos para desarrollar nuevas ayudas para dejar de fumar, que será investigado y probado en escenarios de simulación.

Fumar es la segunda causa de muerte más común en todo el mundo. pero la mayoría de los medicamentos actuales contra el tabaquismo solo son moderadamente efectivos para reducir los síntomas de abstinencia y pueden causar efectos secundarios indeseables. Nuevo, Se necesitan ayudas específicas y eficaces para dejar de fumar.

La nicotina es el principal agente psicoactivo del tabaco y causa adicción al unirse a receptores específicos en el cerebro. Comprender cómo la nicotina se une a estos receptores y crea el 'golpe' de nicotina y el deseo subsiguiente es un enfoque clave para la investigación de salud pública.

El estudio vio a los investigadores realizar 450 simulaciones individuales de dinámica molecular de la bioquímica asociada con la unión de la nicotina a un subtipo (α7) de receptores nicotínicos de acetilcolina en el cerebro. Pudieron comparar con otros tipos de receptores de nicotina e identificar características comunes de activación del receptor.

El estudio también mostró cómo la computación en la nube se puede combinar de manera efectiva con la computación de alto rendimiento más tradicional.

Este trabajo muestra cómo se pueden utilizar simulaciones rigurosas para predecir los efectos sobre los objetivos de las drogas en cuestión de días.

En esta escala de tiempo rápida, los cálculos ayudan a planificar e interpretar experimentos, y ayudará a diseñar y desarrollar fármacos eficaces. Mas ampliamente, la agilidad y otros beneficios del uso de la computación en la nube para la investigación ofrece el potencial de acelerar el ritmo de los descubrimientos de manera espectacular.