Zoals rokers maar al te goed weten, nicotine is zeer verslavend. Het is moeilijk om te stoppen met roken, een gewoonte die jaarlijks het leven eist van meer dan zeven miljoen mensen.

Rooktabak levert nicotine aan de neuroreceptoren die verantwoordelijk zijn voor verslaving, die het zenuwstelsel aantasten en verslaving veroorzaken.

Een nieuwe studie, geleid door wetenschappers van de Universiteit van Bristol, in de betrokken moleculaire interacties heeft onthuld hoe deze neuroreceptoren op nicotine reageren.

De onderzoekers gebruikten nieuwe computationele simulatiemethoden om te ontdekken hoe receptoren in de hersenen reageren op nicotine.

Een van de belangrijkste kenmerken van het onderzoek is de snelheid waarmee de ontdekking werd gedaan, dankzij het gebruik van Oracle Cloud Infrastructure, waarmee de onderzoekers in ongekend korte tijd een groot aantal simulaties konden uitvoeren.

Het werk bracht computationele chemici, biochemici en software-ingenieurs voor onderzoek, samenwerken om grote aantallen simulaties van nicotinereceptoren in de cloud in te zetten.

Het verkorten van de tijd tot resultaten tot slechts vijf dagen met behulp van de hoogwaardige cloudinfrastructuur van Oracle is vanuit onderzoeksperspectief transformerend. Berekeningen die anders maanden in beslag zouden nemen, werden binnen enkele dagen voltooid.

De studie, uitgevoerd door onderzoekers uit Bristol in samenwerking met Oracle, wiens cloudtechnologieën een belangrijk onderdeel waren van het onderzoek, wordt gerapporteerd in de Tijdschrift van de American Chemical Society , de vlaggenschippublicatie van de American Chemical Society, 's werelds grootste wetenschappelijke vereniging en een wereldleider in het verstrekken van toegang tot chemiegerelateerd onderzoek. Het project werd ondersteund door financiering van EPSRC.

Co-auteur van de studie, Professor Adrian Mulholland, van Bristol's Centre for Computational Chemistry, onderdeel van Bristol's School of Chemistry, zei:"Nicotine is zeer verslavend:het is heel moeilijk om te stoppen met roken. Om te begrijpen waarom het zo verslavend is, en om moleculen te maken om mensen te helpen stoppen, we moeten begrijpen hoe het het zenuwstelsel beïnvloedt.

"We hebben simulaties gebruikt om te modelleren en te begrijpen hoe nicotine receptoren in de hersenen beïnvloedt. Met behulp van de kracht van cloud computing, we konden laten zien hoe nicotine zijn effecten uitoefent, op moleculair niveau, de eerste fase van signalering in de hersenen. Deze informatie, en de methoden die we hebben ontwikkeld, zal helpen bij het ontwikkelen van nieuwe hulpmiddelen om te stoppen met roken."

Onderzoekers werken nu samen met Achieve Life Sciences om moleculen te ontwerpen en te ontwikkelen die nicotine nabootsen, en computersimulaties die zullen helpen hun potentiële effectiviteit te testen. Dit werk bouwt voort op eerdere studies waarbij gebruik werd gemaakt van chemisch-synthetische benaderingen om nieuwe hulpmiddelen te ontwikkelen om te stoppen met roken. die zullen worden onderzocht en getest in simulatiescenario's.

Roken is wereldwijd de op één na meest voorkomende doodsoorzaak, maar de meeste huidige antirookmiddelen zijn slechts matig effectief in het verminderen van ontwenningsverschijnselen en kunnen ongewenste bijwerkingen veroorzaken. Nieuw, er zijn specifieke en effectieve hulpmiddelen nodig om te stoppen met roken.

Nicotine is het belangrijkste psychoactieve middel in tabak en veroorzaakt verslaving door zich te binden aan specifieke receptoren in de hersenen. Begrijpen hoe nicotine zich aan deze receptoren bindt en de nicotine 'hit' en de daaropvolgende hunkering creëert, is een belangrijk aandachtspunt voor onderzoek naar de volksgezondheid.

De studie zag onderzoekers 450 individuele moleculaire dynamica-simulaties uitvoeren van de biochemie die verband houdt met de binding van nicotine aan een subtype (α7) van nicotine-acetylcholinereceptoren in de hersenen. Ze waren in staat om te vergelijken met andere typen nicotinereceptoren en gemeenschappelijke kenmerken van receptoractivering te identificeren.

De studie toonde ook aan hoe cloud computing effectief kan worden gecombineerd met meer traditionele high-performance computing.

Dit werk laat zien hoe rigoureuze simulaties kunnen worden gebruikt om binnen enkele dagen effecten op medicijndoelen te voorspellen.

Op deze snelle tijdschaal, berekeningen helpen bij het plannen en interpreteren van experimenten, en zal helpen bij het ontwerpen en ontwikkelen van effectieve medicijnen. Breder, de flexibiliteit en andere voordelen van het gebruik van cloudcomputing voor onderzoek bieden het potentieel om het ontdekkingstempo drastisch te versnellen.