PD Daily 

Wie du das Coronavirus mit deinem Computer bekämpfen kannst

So unterstützt du mit deinem PC Forscher und Forscherinnen weltweit und hilfst mit, das Virus zu schlagen.

6. März 2020 –  3 Minuten

Während das neue Coronavirus (SARS-CoV-2) sich weiter auf der Welt ausbreitet, arbeiten Forscher fieberhaft daran, Impfstoffe und Therapien zu finden. Allein in den letzten 2 Monaten machten sie große Fortschritte – zum Beispiel:

Ein Problem bremst die Forschung aktuell bei der Suche nach einer wirksamen Therapie aber auf allen Ebenen aus: Wir wissen noch zu wenig über SARS-CoV-2. Zwar handelt es sich dabei um einen engen Verwandten des SARS-Coronavirus (SARS-CoV) Als SARS-CoV wird das Virus bezeichnet, das 2002/2003 eine Pandemie des »Schweren Akuten Atemwegssyndroms« (SARS) verursachte, das etwa tausend Todesopfer forderte. und verhält sich ähnlich – Bei beiden Coronaviren tritt der erste Infektionsschritt in der Lunge auf, wenn ein Protein auf der Oberfläche des Virus an ein Rezeptorprotein in einer Lungenzelle bindet. Das heißt, ein Antikörper könnte in Form eines Proteins den Rezeptor binden und verhindern, dass die Lungenzelle infiziert wird. aber eben nicht gleich. Das heißt, dass die für SARS-CoV entwickelten Antikörper nicht zu SARS-CoV-2 passen. Der Schlüssel ist die genaue Beschaffenheit des Virus-Proteins, das an ganz bestimmten Rezeptoren im menschlichen Körper andockt. Doch um Antikörper zu entwickeln, die die richtigen Rezeptoren blockieren, braucht es vor allem eins: Rechenpower.

Zwar arbeiten Forschungsinstitute weltweit beim Kampf gegen das Coronavirus zusammen, doch ohne Hilfe würden sie womöglich Jahre brauchen, um die Rechenoperationen durchzuführen.

Und genau hier kommst du ins Spiel.

So kannst du der Forschung helfen, das Coronavirus zu entschlüsseln

Seit 2001 beherbergt die Stanford University in Kalifornien ein Projekt zum verteilten Rechnen: Folding@Home. Es arbeitet mit Forschern auf der ganzen Welt zusammen und verteilt deren Rechenoperationen auf Heimcomputer und Laptops von Privatpersonen. Dabei geht es vor allem um das Falten von Proteinen, daher der Name. Proteine bleiben im menschlichen Körper nicht in derselben Form. Sie falten sich, um unterschiedliche Formen anzunehmen. Eines dieser Proteine ist das virale »Spike-Protein« des Coronavirus. Nur wenn die Forschung versteht, in welche Formen es sich verwandelt und es mit dem sogenannten »ACE2-Rezeptor« im menschlichen Körper interagiert, können effektive Antikörper entworfen werden. Dazu modelliert die Forschung mögliche Formen des Proteins, und genau das ist so rechenaufwendig.

»Folding@Home« basiert auf einer Idee, Die Ankündigung zum Ende von »Seti@Home« (englisch, 2020)die auch schon beim »Seti«-Programm zum Einsatz kam, um extraterrestrische Signale auszuwerten, und das diesen Monat eingestellt wird, nachdem alle Rechenoperationen erfolgreich durchgeführt wurden.

In der Praxis bedeutet das, dass du eine Software auf deinen Heimrechner herunterlädst, über die du die Rechenressourcen deines Computers der Forschung spendest Ganz präzise geht die Rechenleistung an das »Folding@Home-Konsortium«, wo aktuell ein Forschungsteam der »Memorial Sloan Kettering«-Klinik aus New York daran arbeitet, das Verständnis der Forschung zu Strukturen potenzieller Wirkstoffziele für 2019-nCoV zu verbessern. Die gesamte Protein-Faltung wird dabei in kleinere Rechenoperationen (work units) aufgeteilt, die dann an einzelne PCs mit dem Client gesendet werden. und tatsächlich dabei mithilfst, Therapien gegen das Coronavirus zu entwickeln.

Dabei blockiert das Programm den Rechner nicht. Ich habe diesen Artikel zum Beispiel auf einem PC verfasst, wo Folding@Home und mein Webbrowser problemlos im Hintergrund parallel liefen. Über Einstellungsmöglichkeiten lässt sich das sogar persönlich anpassen und auch einstellen, dass das Programm nur dann Rechenleistung spendet, wenn der Nutzer selbst nicht aktiv am PC ist (Option: »only when idle«). Einzig der Energieverbrauch des Computers steigt durch die höhere Auslastung an. Damit ist Folding@Home auch eine Spende an die medizinische Wissenschaft über die eigene Stromrechnung. Ja, das ist zwar streng genommen ein wenig umweltschädlich, wenn der Strommix nicht zu 100% aus erneuerbaren Energien stammt, aber man muss halt auch Prioritäten setzen. Wie viel mehr Strom verbraucht wird, hängt dabei stark vom eigenen Rechner und seiner Leistung ab und ist pauschal kaum zu sagen.

Dabei ist die Erforschung des Coronavirus nur die neueste Baustelle des Projektes. Die Rechenleistung des Nutzer-Netzwerks wird von Laboren weltweit auch in einer offenen wissenschaftlichen Kooperation genutzt, um weitere Krankheiten zu erforschen – etwa Alzheimer, Krebs, Parkinson und die Huntington-Krankheit. Die »Huntington-Krankheit« oder »Huntingtonsche Chorea« ist eine seltene (10 Neuerkrankungen in Deutschland pro 100.000 Einwohner) vererbte Erkrankung des Zentralnervensystems. Sie bricht üblicherweise im 35.–45. Lebensjahr aus und zeigt sich durch unwillkürliche Bewegungen, wie zum Beispiel Muskelzuckungen, Störungen beim Sprechen, Gehfehler und neurologische Veränderungen. Nach Stand der heutigen Medizin ist sie noch nicht heilbar. Therapien lindern bisher die Symptome und ermöglichen Betroffenen meist 15 weitere Jahre zunehmender Pflegebedürftigkeit.

Auf einer öffentlichen Website listen die Forscher alle Ergebnisse in Form wissenschaftlicher Paper auf, die aus der gespendeten Rechenleistung entstanden sind – Die wissenschaftlichen Ergebnisse von »Folding@Home« im Überblickdarunter 8 allein von Anfang 2020.

Entschlüsselte Viren-Proteine wandern dabei in die weltweite Proteindatenbank Das Coronavirus in der weltweiten Proteindatenbank (englisch, 2020)und stehen allen Laboren zur Verfügung.

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Hier findest du die beiden anderen aktuellen Dailys:

Mit Illustrationen von Doğu Kaya für Perspective Daily

von Dirk Walbrühl 
Dirk ist ein Internetbewohner der ersten Generation. Ihn faszinieren die Möglichkeiten und die noch junge Kultur der digitalen Welt, mit all ihren Fallstricken. Als Germanist ist er sich sicher: Was wir heute posten und chatten, formt das, was wir morgen sein werden. Die Schnittstellen zu unserer Zukunft sind online.
Themen:  Technik   Gesundheit  

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