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LifeArc et la VR : des chercheur·ses en médecine optimisent la conception de médicaments grâce à la VR alimentée par des données

Découvrez comment la création de modèles moléculaires 3D en VR a considérablement amélioré la conception de médicaments pour l’organisation caritative de recherche en santé LifeArc.

L’objectif

La méthode classique de conception de médicaments et la collaboration entre chimistes, qui se déroulent via des échanges en présentiel et des sessions durant lesquelles les participant·es utilisent un tableau blanc, se heurtent à d’importantes limites en raison de leur nature tridimensionnelle.

La compréhension des interactions 3D fondamentales entre les médicaments candidats et leurs cibles protéiques, ainsi que des données complexes essentielles pour guider le processus de conception, est souvent limitée et d’accès impossible au moment de l’idéation. Les chimistes se retrouvent donc à devoir s’appuyer sur leur intuition et leur mémoire.

Pour relever ce défi, les chimistes s’essaient depuis longtemps à l’utilisation de diagrammes en perspective 3D, voire à celle de modèles physiques de molécules sous forme de « jouets ». Les spécialistes de la chimie numérique ont également développé des logiciels permettant de visualiser et de restituer des idées en 3D sur des écrans d’ordinateur en intégrant des données moléculaires pertinentes afin de générer des modèles dynamiques.

Malgré ces efforts, la communication d’informations 3D complexes via des écrans 2D continue de constituer un défi de taille. Il est difficile pour les chimistes de visualiser la molécule finie, mais il est également ardu de comprendre les paramètres affectant les performances du médicament. Un temps précieux et des ressources importantes peuvent donc être consacrés à la conceptualisation de conceptions qui peuvent ne pas être adaptées à l’objectif.

Pour rationaliser le processus de conception de médicaments et devenir plus efficace, LifeArc a adopté une approche différente : encourager tous les chimistes à comprendre, concevoir et intégrer des concepts et des données 3D dès le début du processus d’idéation.

À propos de l’organisation

Sise à Londres, LifeArc est une organisation caritative de recherche médicale qui concrétise les pistes de recherche prometteuses sous forme de nouveaux tests, traitements et dispositifs qui changent la vie des patient·es.

Industrie

Santé, organisations à but non lucratif

POURQUOI LA VR ?

LifeArc cherche en permanence à optimiser les méthodes de travail. En 2020, lors du confinement, le besoin d’améliorer la collaboration à distance s’est fait plus fort. La VR constituait un choix naturel, mais la décision d’opter pour Meta Quest s’appuyait sur trois facteurs :

Facilité d’utilisation : les commandes intuitives du Meta Quest ont été déterminantes dans l’adoption de la VR par le personnel pour développer et étudier les conceptions 3D.
Puissance de traitement : le Quest 2 a été le premier casque VR portable et suffisamment puissant pour visualiser plusieurs structures de protéines dans le même environnement.
« Plug and play » : le fournisseur de logiciels Nanome a pu intégrer de manière simple les casques Quest à l’infrastructure de données de LifeArc et aux modèles générés par des spécialistes. Ceci a permis d’échanger les données de manière fluide lors des sessions de conception et une prise de décision plus éclairée.

Chido Mpamhanga,
Former Principal Scientist at LifeArc

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La VR est une plateforme qui va probablement changer la manière dont nous menons nos expériences, mais aussi la nature même du travail.

La solution

Chido Mpamhanga, ancien spécialiste de la chimie numérique qui a dirigé la fonction Données et informatique de LifeArc, a fait équipe avec Timur Avkiran, le scientifique référent, pour organiser des sessions ouvertes où leurs collègues étaient invité·es à essayer un casque pour la première fois. Les séances se sont transformées en un véritable forum permettant aux personnes de discuter des types de tâches qu’elles pourraient effectuer à l’aide de ce nouvel équipement.

Les chimistes médicinaux ont commencé à utiliser Nanome sur les casques au début de leur processus d’idéation. Grâce aux commandes intuitives, 20 minutes de consignes ont suffi pour que les équipes de conception élaborent elles-mêmes des molécules immersives.

Grâce aux API entre le logiciel et l’infrastructure existante, les personnes chargées de la conception ont pu dessiner leurs conceptions en 3D et recevoir en temps réel des retours basés sur des données au sujet de leurs molécules. Le besoin de faire appel à des spécialistes de la chimie numérique pour expliquer les équations complexes en jeu s’est trouvé réduit car Nanome présentait les informations d’une manière facile à comprendre.

Ce ne sont pas seulement les dessins qui sont devenus immersifs : leur partage le fut aussi. Comme l’explique Timur : « Grâce à Nanome et à la VR, quelqu’un peut mener facilement l’activité et vous pouvez être avec dix autres personnes. Vous pouvez les faire se déplacer virtuellement afin qu’elles se tiennent à votre place et regardent exactement du même point de vue que vous. »

Ces sessions de conception en VR ont réuni entre cinq et dix personnes afin de travailler simultanément sur la conception de médicaments. « Quand les personnes ont vu la vitesse à laquelle on pouvait imaginer et générer de nouvelles idées et celle à laquelle on pouvait partager ces idées avec d’autres, cela a suscité leur intérêt », explique Chido.

Les résultats

La VR a transformé le processus de conception de médicaments de LifeArc. Cette technologie a permis aux chimistes d’améliorer leur perception de l’espace entre les molécules et leurs cibles pour créer de « meilleurs » médicaments.

Les casques Quest ont été utilisés dans au moins cinq projets, notamment l’exploration du processus de dégradation des protéines, le développement de nouvelles substances chimiques pour apporter une réponse face aux composés antimicrobiens, et ils ont joué un rôle essentiel dans un projet de lutte contre le cancer.

Depuis qu’elle utilise la VR, l’organisation a :

réuni des chimistes, de Londres à la Lituanie
donné un moyen aux chimistes de concevoir des molécules en 3D
amélioré l’accès aux modèles de données
communiqué des données 3D plus rapidement et de manière plus intuitive
développé des conceptions plus proches de celles des médicaments au cours de l’idéation

FICHE D’INFORMATION POUR LES ÉDITEURS DE LOGICIELS INDÉPENDANTS

Nanome

Nanome est une application VR qui transforme les modèles moléculaires en environnements immersifs. Ses commandes intuitives ont permis à LifeArc de d’interagir avec les conceptions tout au long du processus d’idéation après n’avoir suivi qu’une formation minime.

Pour Timur, le logiciel a été une plateforme passionnante à explorer, qui a contribué à améliorer le processus de conception des médicaments et la qualité des médicaments conçus.

« Le logiciel Nanome permet à tout le monde d’être dans la même pièce virtuelle, de regarder depuis le même point de vue, de vous mettre littéralement à la place d’autrui », explique Timur. « Il devient alors bien plus facile d’échanger des idées concernant des structures 3D complexes. »

Timur Avkiran,
Principal Scientist at LifeArc

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En tant que scientifique, il est absolument formidable de voir quelque chose sur lequel vous avez passé ces deux dernières années à travailler flotter devant vous de sorte que vous pouvez tendre la main et l’attraper.