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LifeArc y VR: Cómo los investigadores en medicina potencian el diseño de medicamentos con tecnología de VR basada en datos
Descubre cómo crear modelos moleculares 3D en VR mejoró significativamente el diseño de medicamentos de la organización de investigación del área de salud LifeArc.
El desafío
Tradicionalmente, el diseño de medicamentos y la colaboración entre químicos, que se llevan a cabo mediante discusiones presenciales y sesiones con pizarras, conllevan limitaciones significativas debido a su naturaleza tridimensional.
La comprensión de las interacciones 3D esenciales entre los fármacos candidatos y sus proteínas objetivo, junto con los datos complejos fundamentales para guiar el proceso de diseño, con frecuencia es limitada e inaccesible en la etapa de ideación, lo que obliga a los químicos a depender de su intuición y memoria.
Para resolver este problema, los químicos utilizan desde hace mucho tiempo diagramas de perspectiva 3D e incluso recurren a modelos físicos de moléculas "de juguete". Los químicos computacionales también desarrollan software para visualizar y representar ideas en 3D en las pantallas de computadoras. A tal fin, integran datos moleculares relevantes para generar modelos dinámicos.
A pesar de eso, la comunicación de información 3D compleja mediante pantallas 2D sigue representando un gran desafío. No solo es difícil para los químicos visualizar la molécula terminada, sino que también es complicado entender los parámetros que afectan el rendimiento del fármaco. Esto quiere decir que se corre el riesgo de invertir tiempo y recursos valiosos en la conceptualización de diseños que tal vez no se adecúen a la finalidad que se espera.
Para optimizar el proceso de diseño de medicamentos y mejorar la eficiencia, LifeArc optó por un enfoque diferente, que alienta a todos los químicos a entender, diseñar e incorporar conceptos y datos 3D en el comienzo del proceso de ideación.
Acerca de la empresa
Con sede en Londres, LifeArc es una organización benéfica dedicada a la investigación en el campo de la medicina que convierte investigaciones prometedoras en pruebas, tratamientos y dispositivos nuevos que pueden cambiar la vida de los pacientes.
Sector
¿POR QUÉ USAR VR?
¿POR QUÉ USAR VR?
LifeArc siempre busca optimizar las maneras de trabajar. Cuando se implementó el confinamiento en 2020, se acentuó la necesidad de mejorar la colaboración remota. Utilizar VR era una opción natural, pero la decisión de elegir Meta Quest se basó en tres motivos:
Facilidad de uso: los controles intuitivos de Meta Quest fueron el factor clave que animó al personal a adoptar la tecnología de VR para desarrollar y estudiar sus diseños 3D.
Capacidad de procesamiento: Quest 2 fue el primer visor de VR suficientemente portátil y potente como para visualizar varias estructuras de proteínas en el mismo entorno.
Conectividad: el proveedor de software Nanome integró a la perfección los visores Quest a la infraestructura de datos y los modelos generados por especialistas de LifeArc. Esto habilitó un intercambio fluido de datos durante las sesiones de diseño y que las decisiones estuvieran mejor fundamentadas.
Chido Mpamhanga,
Former Principal Scientist at LifeArc
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La tecnología de VR es una plataforma que posiblemente cambiará no solo cómo realizamos experimentos, sino también la naturaleza misma del trabajo.
La solución
Chido Mpamhanga, un ex químico computacional que dirigía la oficina de datos e informática de LifeArc, trabajó junto al científico principal Timur Avkiran para organizar sesiones abiertas e invitar a sus colegas a probar el visor por primera vez. Las sesiones se convirtieron en un foro donde las personas podían hablar sobre las distintas tareas que podrían realizar con el equipo nuevo.
Los químicos especializados en medicina comenzaron a utilizar Nanome en los visores al inicio de los procesos de ideación. Los controles intuitivos permitieron que, luego de 20 minutos de capacitación, los equipos de diseño comenzaran a crear moléculas envolventes por sí mismos.
Gracias a las API implementadas entre el software y la infraestructura preexistente, los diseñadores fueron capaces de dibujar diseños en 3D y obtener comentarios basados en datos sobre sus moléculas en tiempo real. Se minimizó la necesidad de que los químicos computacionales explicaran las ecuaciones complejas empleadas, ya que Nanome presenta la información de una manera fácil de entender.
No solo los dibujos se volvieron envolventes: lo mismo ocurrió con la manera de compartirlos. Como explica Timur: "Con Nanome y la tecnología de VR, una persona puede dirigir fácilmente, y puede tener a diez personas más con ella. Puedes teletransportarlos de manera virtual, a fin de que se pongan en tus zapatos y vean exactamente desde tu mismo punto de vista".
Estas sesiones de diseño de VR reunieron a grupos de entre cinco y diez personas para que trabajen simultáneamente en diseños de medicamentos. "Se generó un cambio en el interés cuando las personas advirtieron lo rápido que podían idear y generar nuevas ideas, y lo rápido que podían compartir esas ideas con otras personas", comenta Chido.
Los resultados
La tecnología de VR transformó el proceso de diseño de medicamentos de LifeArc. Esta tecnología ayudó a mejorar la percepción espacial de los químicos entre las moléculas y sus objetivos a fin de crear "mejores" medicamentos.
Los visores Quest se utilizaron en al menos cinco proyectos, incluida la exploración de la degradación de proteínas y el desarrollo de materia química nueva para probar compuestos antimicrobianos, además de cumplir un papel clave en un proyecto contra el cáncer.
Desde que comenzó a utilizar tecnología de VR, la organización realizó lo siguiente:
- Reunió a científicos desde Londres a Lituania
- Proporcionó herramientas a químicos para que diseñen moléculas en 3D
- Mejoró el acceso a modelos de datos
- Comunicó datos 3D con mayor rapidez y de forma más intuitiva
- Desarrolló diseños más similares a medicamentos durante la etapa de ideación
HOJA INFORMATIVA DEL PROVEEDOR DE SOFTWARE INDEPENDIENTE
Nanome
Nanome es una app de VR que convierte modelos moleculares en entornos envolventes. Los controles intuitivos permitieron que los miembros de LifeArc interactuaran con los diseños durante el proceso de ideación con una capacitación mínima.
Según Timur, el software resultó ser una plataforma muy interesante de explorar y ayudó a mejorar el proceso del diseño de medicamentos y la calidad de los medicamentos diseñados.
"El software Nanome permite que todas las personas estén en la misma sala virtual, vean desde el mismo punto de vista y se pongan en los zapatos de los demás literalmente", indica Timur. "Esto permite que comunicar ideas sobre estructuras 3D complejas sea mucho más sencillo".
Timur Avkiran,
Principal Scientist at LifeArc
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Como científico, es sencillamente asombroso ver algo en lo que has trabajado por dos años flotando en el cielo frente a ti de una manera que te permite estirar el brazo y tomarlo.
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