LIFEARC

LifeArc en VR: hoe medische onderzoekers geneesmiddelenontwerp verbeteren met gegevensgestuurde VR

Ontdek hoe het maken van moleculaire 3D-modellen in VR het geneesmiddelenontwerp voor gezondheidsonderzoeker LifeArc drastisch heeft verbeterd.

De uitdaging

Traditioneel geneesmiddelenontwerp en de samenwerking tussen chemici, die plaatsvinden via persoonlijke discussies en whiteboardsessies, ondervinden aanzienlijke beperkingen door de driedimensionale aard ervan.

Inzichten in de essentiële 3D-interacties tussen kandidaat-geneesmiddelen en hun eiwitdoelwitten, naast de complexe gegevens die cruciaal zijn voor de sturing van het ontwerpproces, zijn vaak beperkt of niet beschikbaar op het moment van de ideeënvorming. Hierdoor blijven chemici vaak afhankelijk van intuïtie en geheugen.

Om deze uitdaging aan te pakken, verkennen chemici al lange tijd mogelijkheden om 3D-tekeningen te gebruiken of maken ze zelfs gebruik van fysieke 'speelgoedmodellen' van moleculen. Computationele chemici hebben ook software ontwikkeld om ideeën in 3D op computerschermen te visualiseren en weer te geven, waarbij relevante moleculaire gegevens worden geïntegreerd om dynamische modellen te genereren.

Ondanks deze inspanningen blijft de communicatie van complexe 3D-gegevens via 2D-schermen een behoorlijke uitdaging. Het is niet alleen moeilijk voor chemici om het voltooide molecuul te visualiseren, maar ook om de parameters te begrijpen die de werking van het geneesmiddel beïnvloeden. Dit betekent dat waardevolle tijd en middelen mogelijk worden besteed aan het conceptualiseren van ontwerpen die mogelijk niet geschikt zijn voor het beoogde doel.

Om het ontwerpproces voor geneesmiddelen te stroomlijnen en de efficiëntie te verbeteren, koos LifeArc een andere route: een benadering die alle chemici aanmoedigt om 3D-concepten en -gegevens al op het allervroegste punt van het ideeënvormingsproces te begrijpen, te ontwerpen en te integreren.

Informatie over het bedrijf

LifeArc is een medische onderzoeksstichting uit Londen die veelbelovend onderzoek omzet in nieuwe tests, behandelingen en apparaten die levensveranderend zijn voor patiënten.

Branche

Gezondheidszorg, Non-profitorganisaties

WAAROM VR?

Waarom VR?

LifeArc is altijd op zoek naar manieren om de werkwijze te optimaliseren. Toen de lockdown in 2020 begon, kwam er meer behoefte aan betere samenwerking op afstand. De keuze voor VR was logisch, maar de beslissing om voor Meta Quest te kiezen was gebaseerd op 3 factoren:

Gebruiksvriendelijkheid: de intuïtieve bedieningselementen van Meta Quest waren essentieel om medewerkers aan te moedigen VR te omarmen voor het ontwikkelen en bestuderen van hun 3D-ontwerpen.
Vermogen: de Quest 2 was de eerste VR-headset die zowel draagbaar als krachtig genoeg was om meerdere eiwitstructuren in dezelfde omgeving te visualiseren.
Geschiktheid voor plug-ins: softwareleverancier Nanome integreerde de Quest-headsets naadloos met de gegevensinfrastructuur van LifeArc en door experts gegenereerde modellen. Dit zorgde voor een vlotte uitwisseling van gegevens tijdens ontwerpsessies en beter onderbouwde besluitvorming.

Meer informatie

Chido Mpamhanga,
Former Principal Scientist at LifeArc

“

VR is een platform dat mogelijk niet alleen zal veranderen hoe we experimenten uitvoeren, maar ook de aard van het werk zelf.

De oplossing

Chido Mpamhanga, een voormalige computationeel chemicus die de leiding heeft over het gegevens- en informaticateam bij LifeArc, begon samen met hoofdwetenschapper Timur Avkiran open sessies te organiseren waarin ze hun collega's uitnodigden om voor het eerst een headset uit te proberen. De sessies groeiden uit tot een plek waar mensen konden discussiëren over de soorten taken die ze konden uitvoeren met de nieuwe apparatuur.

Medische chemici begonnen Nanome op headsets te gebruiken aan het begin van hun ideeënvormingsproces. Dankzij de intuïtieve bedieningselementen waren de ontwerpteams na slechts 20 minuten van oriëntatie zelf al meeslepende moleculen aan het bouwen.

Dankzij API's tussen de software en de bestaande infrastructuur konden ontwerpers hun ontwerpen in 3D tekenen en in realtime gegevensgestuurde feedback ontvangen over hun moleculen. De noodzaak voor computationeel chemici om complexe formules uit te leggen werd geminimaliseerd, omdat Nanome informatie op een eenvoudige en begrijpelijke manier presenteerde.

Niet alleen de tekeningen werden meeslepend, ook het delen ervan. Timur legt uit: ''Met Nanome en VR kan één persoon gemakkelijk de controle nemen en kun je met 10 mensen tegelijk in de virtuele ruimte zijn. Je kunt ze virtueel teleporteren, zodat ze in jouw schoenen staan en vanuit hetzelfde perspectief naar iets kijken als jij.''

Deze VR-ontwerpsessies brachten tussen de 5 en 10 mensen samen om gelijktijdig aan geneesmiddelenontwerpen te werken. "Er veranderde iets in de mate van interesse toen mensen zagen hoe snel je nieuwe ideeën kunt bedenken en genereren en hoe snel je die ideeën met anderen kunt delen", zegt Chido.

De resultaten

VR heeft het ontwerpproces voor geneesmiddelen bij LifeArc getransformeerd. De technologie heeft geholpen de ruimtelijke bewustwording van chemici tussen moleculen en hun doelwitten te verbeteren, wat heeft geleid tot de ontwikkeling van 'betere' geneesmiddelen.

Quest-headsets zijn gebruikt in ten minste 5 projecten, waaronder het verkennen van eiwitafbraak en de ontwikkeling van nieuwe chemische stoffen om antimicrobiële verbindingen te testen. Ze hebben ook een cruciale rol gespeeld in een project tegen kanker.

Dankzij het gebruik van VR heeft de organisatie het volgende kunnen bereiken:

Chemici kunnen bijeenkomen, van Londen tot Litouwen
Chemici kunnen moleculen in 3D ontwerpen
De toegang tot gegevensmodellen is verbeterd
3D-gegevens worden sneller en intuïtiever gecommuniceerd
Er worden meer geneesmiddelachtige ontwerpen ontwikkeld tijdens de ideeënvorming

ISV FEITENBESTAND

Nanome

Nanome is een VR-app die moleculaire modellen transformeert naar meeslepende omgevingen. Dankzij de intuïtieve bedieningselementen kan LifeArc zich gedurende het hele ideeënvormingsproces met ontwerpen bezighouden, met minimale training.

Voor Timur was de software een opwindend platform om te verkennen. Het hielp om het ontwerpproces voor geneesmiddelen en de kwaliteit van de geneesmiddelen te verbeteren.

"Nanome-software stelt je in staat om allemaal in dezelfde virtuele ruimte te zijn, vanuit hetzelfde gezichtspunt te kijken en letterlijk in elkaars schoenen te staan", zegt Timur. "Het maakt het bespreken van ideeën rond complexe 3D-structuren veel makkelijker."

Timur Avkiran,
Principal Scientist at LifeArc

“

Als wetenschapper zijnde voelt het gewoon geweldig om iets dat je de afgelopen 2 jaar hebt ontwikkeld zwevend in de lucht te zien, zodat je het kunt aanraken en vastpakken.