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LifeArc e la VR: come i ricercatori in ambito medico stanno potenziando la progettazione di farmaci con la VR basata sui dati

Scopri come creare modelli molecolari in 3D con la VR ha migliorato drasticamente la progettazione di medicinali per i ricercatori medici di LifeArc.

La sfida

La progettazione tradizionale di farmaci e la collaborazione tra chimici si svolge generalmente con discussioni in presenza e sessioni frontali davanti a uno schermo o una lavagna. Questo è un grosso limite data la natura tridimensionale di questa attività.

La comprensione delle interazioni 3D essenziali tra farmaci in via di sviluppo e le loro proteine target, oltre ai dati complessi ma fondamentali per guidare la procedura di sviluppo, spesso sono limitati o inaccessibili in fase di ideazione, il che significa che i chimici devono basarsi sulle loro intuizioni e sulla memoria.

Per far fronte a questa difficoltà, i chimici per molto tempo si sono affidati a schemi con rappresentazioni in prospettiva 3D o persino a modellini di molecole veri e propri, simili a giocattoli. I chimici computazionali hanno anche sviluppato software per visualizzare e creare rappresentazioni grafiche di idee in 3D sullo schermo di un computer, integrando dati rilevanti sulle molecole per generare modelli dinamici.

Nonostante questi tentativi, comunicare informazioni complesse in 3D su schermi in 2D rimane una grande sfida. Non solo è difficile per i chimici visualizzare la molecola finita, ma anche capire i parametri che influenzano le prestazioni del farmaco. Di conseguenza, spesso ci si ritrova a investire risorse e tempo preziosi per creare modelli che possono, di fatto, rivelarsi inadatti.

Per semplificare la procedura di progettazione dei farmaci e migliorarne l'efficacia, LifeArc ha intrapreso un percorso diverso: un percorso che incoraggia tutti i chimici a comprendere, progettare e incorporare concetti 3D e dati fin dalle primissime fasi della procedura di ideazione.

Informazioni sull'azienda

LiFeArc è un'organizzazione benefica con sede a Londra che si dedica alla ricerca medica. Il suo obiettivo è trasformare ricerche promettenti in nuovi esperimenti, cure e dispositivi che cambiano la vita dei pazienti.

Settore

Sanità, organizzazioni no profit

PERCHÉ LA VR

Perché la VR?

LifeArc è costantemente alla ricerca di strumenti per ottimizzare i modi in cui lavoriamo e, con il lockdown del 2020, la necessità di migliorare la collaborazione da remoto è diventata ancora più impellente. La scelta è naturalmente ricaduta sulla VR, ma la decisione di affidarsi a Meta Quest era basata su tre fattori:

Facilità di utilizzo: i controlli intuitivi di Meta Quest sono stati un elemento fondamentale per incoraggiare il personale ad adottare la VR in fase di sviluppo e studio dei modelli 3D.
Potenza di elaborazione: Quest 2 era il primo visore VR portatile e dotato di una potenza sufficiente per visualizzare più strutture proteiche nello stesso ambiente.
Integrazione: il software provider Nanome ha integrato i visori Quest con l'infrastruttura di dati e i modelli generati da esperti di LifeArc senza alcuna difficoltà. Ciò ha permesso uno scambio di dati ottimale durante le sessioni di progettazione e, di conseguenza, ha consentito di prendere decisioni più informate.

Scopri di più

Chido Mpamhanga,
Former Principal Scientist at LifeArc

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La VR è una piattaforma che probabilmente cambierà non solo il modo in cui effettuiamo esperimenti, ma la natura vera e propria del nostro lavoro.

La soluzione

Chido Mpamhanga, un ex chimico computazionale che ha guidato il settore dati e informatica di LifeArc, ha unito le forze con Timur Akviran, scienziato principale, al fine di organizzare delle sessioni aperte in cui hanno invitato i loro colleghi a provare un visore per la prima volta. Le sessioni si sono trasformate in uno spazio di discussione in cui le persone si confrontavano sul tipo di attività che avrebbero potuto svolgere con questo nuovo strumento.

I chimici farmaceutici hanno cominciato a usare Nanome sui visori nelle fasi iniziali del processo di ideazione. Dopo soli 20 minuti di orientamento, i controlli intuitivi permettevano ai team di progettazione di creare molecole immersive in totale autonomia.

Grazie agli API tra il software e l'infrastruttura esistente, i progettisti erano in grado di disegnare i loro modelli 3D e ricevere feedback basati su dati e in tempo reale sulle loro molecole. Poiché Nanome presentava le informazioni in modo facile da capire, non era più così necessario ricorrere alle spiegazioni dei chimici computazionali per comprendere le complesse equazioni utilizzate.

Non soltanto i disegni diventavano immersivi, ma anche la loro condivisione. Timur ha commentato così: "Con Nanome e la VR, una persona può gestire le attività in autonomia, ma allo stesso tempo avere 10 colleghi al suo fianco. Puoi teletrasportarli virtualmente accanto a te, così si mettono nei tuoi panni, condividendo il tuo stesso punto di vista."

Queste sessioni di progettazione in VR hanno portato da 5 a 10 persone a lavorare contemporaneamente sulla progettazione di un farmaco. "Il livello d'interesse è cambiato quando le persone hanno visto con quale velocità si possono ideare e generare nuove idee, e poi quanto è rapido condividerle con altre persone", spiega Chido.

I risultati

La VR ha trasformato il processo di progettazione dei farmaci di LifeArc. La tecnologia ha aiutato i chimici a migliorare la loro consapevolezza dello spazio tra le molecole e i loro target, permettendo loro di creare medicinali "migliori".

I visori Quest sono stati usati in almeno cinque progetti che riguardavano, ad esempio, l'esplorazione della degradazione delle proteine, lo sviluppo di nuovo materiale chimico per contrastare l'attività di composti antimicrobici, ma hanno anche giocato un ruolo fondamentale in un progetto sulla lotta contro il cancro.

Da quando ha iniziato a usare la VR, l'organizzazione ha:

permesso ai chimici di collaborare da luoghi molto lontani, da Londra alla Lituania;
consentito ai chimici di creare molecole in 3D;
migliorato l'accesso a modelli di dati;
comunicato dati 3D in modo più veloce e intuitivo;
sviluppato modelli di farmaci più accurati durante la fase di ideazione.

INFORMAZIONI SU ISV

Nanome

Nanome è un'app VR che trasforma modelli molecolari in ambienti immersivi. I suoi controlli intuitivi hanno permesso al personale di LifeArc di interagire con i modelli durante la procedura di ideazione, senza bisogno di una formazione approfondita.

Per Timur, il software si è dimostrato una piattaforma entusiasmante da esplorare, che ha aiutato a migliorare la procedura di progettazione dei farmaci e la loro qualità finale.

"Il software Nanome consente di ritrovarsi nella stessa stanza virtuale, condividere tutti lo stesso punto di vista, praticamente mettendosi nei panni gli uni degli altri", spiega Timur. "Consente di comunicare idee relative a complesse strutture 3D in modo molto più semplice."

Timur Avkiran,
Principal Scientist at LifeArc

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Per uno scienziato, è fantastico vedere ciò su cui hai passato gli ultimi due anni apparire e fluttuare nell'aria davanti ai tuoi occhi, così puoi semplicemente allungare un braccio e "toccarlo" con le tue mani.