LIFEARC

LifeArc i VR: Jak naukowcy zajmujący się medycyną przyspieszają projektowanie leków w rzeczywistości wirtualnej opartej na danych

Odkryj, w jaki sposób tworzenie trójwymiarowych modeli molekularnych w VR doprowadziło do radykalnej poprawy projektowania leków przez organizację badawczą LifeArc.

Wyzwanie

Tradycyjne projektowanie leków i współpraca między chemikami w formie osobistych dyskusji i sesji przy tablicy napotyka na znaczne ograniczenia ze względu na swój trójwymiarowy charakter.

Zrozumienie istotnych interakcji w 3D między potencjalnymi lekami a ich celami w postaci białek, wraz ze złożonymi danymi o kluczowym znaczeniu dla kierowania procesem projektowania, jest często ograniczone i niedostępne w momencie tworzenia koncepcji, sprawiając, że chemicy pozostają zdani na intuicję i pamięć.

Aby sprostać temu wyzwaniu, chemicy od dawna stosują wykresy w perspektywie 3D, a nawet korzystają z fizycznych modeli cząsteczek. Chemicy obliczeniowi opracowali również oprogramowanie do wizualizacji i renderowania pomysłów w 3D na ekranach komputerów, integrując odpowiednie dane cząsteczek w celu generowania dynamicznych modeli.

Pomimo tych działań posługiwanie się ekranami 2D do przekazywania złożonych informacji w formacie 3D pozostaje poważnym wyzwaniem. Chemikom trudno jest nie tylko zwizualizować gotową cząsteczkę, ale także zrozumieć parametry wpływające na działanie leku. W ten sposób cenny czas i zasoby mogą zostać wykorzystane na opracowywanie koncepcji projektów, które być może okażą się niezgodne z założonym celem.

Aby usprawnić proces projektowania leków i zwiększyć wydajność, organizacja LifeArc obrała inną drogę, starając się zachęcić wszystkich chemików do zrozumienia, projektowania i uwzględniania konceptów i danych 3D od najwcześniejszego etapu opracowywania koncepcji.

Informacje o firmie

LifeArc to organizacja dobroczynna zajmująca się badaniami medycznymi z siedzibą w Londynie. W swojej działalności skupia się na przekształcaniu obiecujących wyników badań w nowe testy, metody leczenia i urządzenia, które odmieniają życie pacjentów.

Branża

Ochrona zdrowia, organizacje non profit

DLACZEGO WŁAŚNIE VR?

Dlaczego właśnie VR?

LifeArc zawsze dąży do optymalizacji sposobów pracy. Wraz z nadejściem lockdownu w 2020 r. potrzeba usprawnienia zdalnej współpracy stała się jeszcze większa. Naturalnym wyborem był wymiar VR, ale o korzystaniu z Meta Quest zadecydowały trzy czynniki:

Łatwość obsługi – intuicyjne narzędzia Meta Quest do sterowania odegrały kluczową rolę w zachęceniu pracowników, aby do celów opracowywania i analizy projektów w 3D korzystali z VR.
Moc obliczeniowa – Quest 2* to pierwsze gogle VR, które były przenośne i wystarczająco wydajne, aby umożliwić wizualizację wielu struktur białkowych w tym samym środowisku.
Możliwość podłączenia – dostawca oprogramowania Nanome bezproblemowo zintegrował gogle Quest z infrastrukturą danych LifeArc i modelami generowanymi przez ekspertów. Takie rozwiązanie umożliwiło płynną wymianę danych podczas sesji projektowych i podejmowanie bardziej przemyślanych decyzji.

Dowiedz się więcej

Chido Mpamhanga,
Former Principal Scientist at LifeArc

“

VR to platforma, która prawdopodobnie zmieni nie tylko sposób przeprowadzania eksperymentów, ale także sam charakter pracy.

Rozwiązanie

Chido Mpamhanga, były chemik obliczeniowy, który kierował działem danych i informatyki LifeArc, połączył siły z głównym naukowcem Timurem Avkiranem, i razem zaczęli przeprowadzać otwarte sesje, zapraszając współpracowników do wypróbowania gogli po raz pierwszy. Sesje stały się forum, podczas którego użytkownicy mogli dyskutować o typach zadań, jakie mogliby wykonywać przy użyciu nowego sprzętu.

Chemicy medyczni zaczęli używać Nanome w goglach na początku procesu tworzenia koncepcji. Intuicyjność narzędzi do sterowania sprawiła, że po 20 minutach wdrażania członkowie zespołów projektowych mogli samodzielnie budować immersyjne cząsteczki.

Dzięki interfejsom API łączącym oprogramowanie z istniejącą infrastrukturą projektanci mogli tworzyć projekty w 3D i w czasie rzeczywistym otrzymywać oparte na danych informacje zwrotne na temat tworzonych cząsteczek. Potrzeba wyjaśniania przez chemików obliczeniowych złożonych równań została zminimalizowana, ponieważ informacje przedstawione w Nanome były łatwe do zrozumienia.

Immersyjne stały się nie tylko rysunki, ale także ich udostępnianie. Jak wyjaśnia Timur: „W Nanome i VR osobie prowadzącej spotkanie może towarzyszyć 10 innych osób. Teleportując poszczególne osoby, sprawiamy, że mają identyczną perspektywę i punkt widzenia co my”.

W sesjach projektowych w VR brało udział od pięciu do dziesięciu osób, które jednocześnie pracowały nad projektami leków. „Zainteresowanie uległo zmianie, gdy okazało się, jak szybko można opracowywać i generować nowe koncepcje oraz dzielić się nimi z innymi” – mówi Chido.

Wyniki

VR zmienia proces projektowania leków w LifeArc. Technologia ta pomogła poprawić świadomość przestrzenną chemików dotyczącą cząsteczek i ich celów, pozwalając tworzyć „lepsze” leki.

Gogle Quest wykorzystano w co najmniej pięciu projektach, w tym do badania degradacji białek i opracowywania nowych substancji chemicznych w celu pobudzania związków przeciwdrobnoustrojowych. Odegrały one także kluczową rolę w realizacji projektu zwalczania nowotworu.

Od momentu wdrożenia VR organizacja:

Połączyła chemików od Londynu po Litwę
Umożliwiła chemikom projektowanie cząsteczek w 3D
Polepszyła dostęp do modeli danych
Przekazuje dane w formacie 3D szybciej i bardziej intuicyjnie
Opracowała bardziej zaawansowane projekty leków już na etapie koncepcyjnym

RAPORT O ZEWNĘTRZNYM DOSTAWCY OPROGRAMOWANIA

Nanome

Nanome to aplikacja VR, która zamienia modele cząsteczkowe w immersyjne środowisko. Jej intuicyjne narzędzia do sterowania pozwoliły LifeArc projektować już na etapie opracowywania koncepcji przy minimalnym przeszkoleniu.

Dla Timura poznawanie oprogramowania, które pomogło usprawnić proces projektowania leków i poprawić ich jakość, było ekscytującą przygodą.

„Dzięki oprogramowaniu Nanome wszyscy mogą znajdować się w tym samym wirtualnym pokoju i dzielić tę samą perspektywę, dosłownie patrzeć czyimiś oczami” – mówi Timur. „Dzięki temu przekazywanie pomysłów dotyczących złożonych struktur 3D jest o wiele łatwiejsze”.

Timur Avkiran,
Principal Scientist at LifeArc

“

Jako naukowiec czuję się wspaniale, widząc, jak efekt mojej dwuletniej pracy unosi się przede mną, a ja mogę wirtualnie wyciągnąć rękę i go chwycić.

* To urządzenie nie jest już dostępne. Zobacz najnowsze modele Meta Quest, które zapewniają najlepsze wrażenia w rzeczywistości mieszanej i najwyższy komfort.