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LifeArc 和 VR：醫療研究人員如何利用資料支援的 VR 來加強藥物設計能力

探索在 VR 中建立 3D 分子模型如何大幅改善健康研究機構 LifeArc 的藥物設計。

挑戰

傳統的藥物設計和化學家之間的協作，通常是透過面對面討論和白板會議進行，然而，由於藥物結構的 3D 特性，這種方式面對著重大限制。

在對於藥物候選物與其蛋白質靶標之間的重要 3D 交互作用的理解，以及設計過程中關鍵資料的複雜性，往往在構思階段受到限制且難以取得，使得化學家們不得不依賴直覺和記憶進行設計。

為了解決這項挑戰，化學家長期以來一直在探索使用 3D 透視圖，甚至使用實體「玩具」分子模型。計算化學家也開發了軟體，可以在電腦螢幕上以 3D 視覺化方式呈現想法，整合相關分子資料以產生動態模型。

儘管做出這些努力，使用 2D 螢幕傳達複雜的 3D 資訊仍然是一項重大挑戰。化學家不僅難以視覺化最終的分子，也很難理解影響藥性的參數。這表示寶貴的時間和資源可能會浪費在構思那些不符合用途的設計上。

為了簡化藥物設計過程並提高效率，LifeArc 採取了不同的方法：鼓勵所有化學家在構思過程最初期理解、設計和整合 3D 概念和資料。

LifeArc 總部位於倫敦，是一家醫學研究慈善機構，致力於將具有前景的研究轉變為改變患者生活的新測試、治療方法和裝置。

醫療、非營利組織

為何使用 VR

LifeArc 致力於持續改善工作流程。2020 年疫情封鎖期間，遠端協作的需求日益增加。VR 自然成為選擇，而 LifeArc 選擇 Meta Quest 主要考慮這三個因素：

簡單易用：Meta Quest 直覺的操作方式，是鼓勵員工採用 VR 來開發和研究 3D 設計的關鍵。
處理能力：Quest 2 是第一款攜帶方便且功能強大的 VR 頭戴式裝置，足以在同一環境中以視覺化方式呈現多個蛋白質結構。
靈活整合：軟體供應商 Nanome 透過無縫整合 Quest 頭戴式裝置與 LifeArc 的資料基礎架構和專家生成的模型，這讓設計連線階段的資料交換更加順暢，進而實現更明智的決策。

Chido Mpamhanga,
Former Principal Scientist at LifeArc

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VR 不只會改變我們的實驗方式，就連工作性質都可能被翻轉。

領導 LifeArc 資料與資訊功能的前計算化學家 Chido Mpamhanga 與首席科學家 Timur Avkiran 合作，一起舉辦公開會議，邀請同事首次體驗頭戴式裝置。這些會議成為人們討論如何使用新設備執行各種任務的論壇。

藥物化學家在藥物構思初期即在頭戴式裝置採用 Nanome，直覺的控制方式讓設計團隊能在 20 分鐘內熟練操作，便能自行建立沉浸式的分子模型。

透過軟體與現有基礎架構之間的 API，設計人員能夠以 3D 方式繪製設計，並即時獲得與分子相關的資料回饋。由於 Nanome 以易於理解的方式呈現資訊，因此計算化學家解釋複雜方程式的需求大幅減少。

不僅是繪圖體驗變得沉浸感十足，分享這些內容也是如此。正如 Timur 所解釋：「有了 Nanome 和 VR，一個人便可輕鬆主導，並讓 10 個人加入你的行列。你能夠以虛擬方式將他們瞬間移動，讓他們站在你的視角，以完全相同的角度觀看。」

這些 VR 設計會議將 5 到 10 人聚集在一起，同時進行藥物設計。Chido 說：「當人們看到你可以快速構思和產生新想法，以及快速與他人分享這些想法時，他們便會產生興趣。」

VR 改變了 LifeArc 的藥物設計流程。該技術有助於改善化學家對分子及其靶點之間空間關係的理解，進而創造出「更好」的藥物。

Quest 頭戴式裝置已應用於至少五項專案，包括蛋白質降解的探索、新型抗微生物化合物的開發，以及在抗癌專案中發揮了關鍵作用。

自從使用 VR 以來，該組織已實現：

ISV 事實檔案

Nanome 是一款 VR 應用程式，可將分子模型轉變為沉浸式環境。直覺的操控方式讓 LifeArc 在整個構思過程中，只需最少的訓練就能與設計項目互動。

對於 Timur 來說，這個軟體是一個令人興奮的探索平台，有助於改善藥物設計過程和設計藥物的品質。

Timur 說道：「Nanome 軟體讓大家能夠在同一個虛擬空間裡，從相同的視角看東西，而且是實際上站在彼此的角度觀看。這讓傳達有關複雜 3D 結構的想法變得更加容易。」

Timur Avkiran,
Principal Scientist at LifeArc

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身為科學家，看到自己花了過去兩年時間研究的成果漂浮在眼前，還能伸手觸及，感覺真的很棒。