Yhteistyö koronaviruslääkkeen löytämiseksi

Novartis Institutes for BioMedical Research (NIBR) on kansainvälinen tutkijatiimi, joka tutkii lääkkeitä, joita voidaan käyttää tauteja vastaan ja sairauksien lieventämiseen. Tällä hetkellä tiimi pyrkii ratkaisemaan joitakin maailman suurimmista julkiseen terveydenhuoltoon liittyvistä haasteista. Se etsii lääkkeitä koronavirusta ja sen tulevia muunnoksia vastaan, jotka voisivat aiheuttaa seuraavan pandemian.

Lääketutkimus on kallista ja aikaa vievää – uuden lääkkeen tuominen markkinoille kestää noin kymmenen vuotta. Wilian Cortopassi, datatieteen Senior Expert I NIBR Emeryvillessä tutkii tietokonetyökalujen avulla, miten mahdolliset lääkkeet voivat vaikuttaa ihmiskehon kriittisiin proteiinirakenteisiin.

Parantaakseen tuottavuutta ja löytääkseen tehokkaita lääkkeitä tiimi analysoi monimutkaisia, kolmiulotteisia molekulaarisia tietoja ja kehittää testattavia hypoteesejä. ”Jotta voimme analysoida tuloksia kentällä, meidän täytyy käyttää viimeisintä teknologiaa hyödyntäviä työkaluja, jotka on suunniteltu monimutkaisten kolmiulotteisten objektien katseluun ja niiden kanssa vuorovaikutuksessa olemiseen”, hän sanoi.

Varhaisen vaiheen lääketutkijat ovat perinteisesti joutuneet esittämään kolmiulotteisia molekyylejä kaksiulotteista esitystapaa käyttämällä, kun he tekevät työtään ja kertovat hypoteeseistään kollegoilleen, joista monilla, kuten lääkekemisteillä ja biologeilla, ei ole yhtä vankkaa osaamista monimutkaisten molekulaaristen rakenteiden tarkastelussa. Tutkijat, kuten Cortopassi, ovat tehneet PowerPoint-esityksiä, joiden avulla he ovat esitelleet erilaisia molekyylirakenteita tai näyttäneet kolmiulotteisia proteiineja kaksiulotteisilla tietokonenäytöillä.

Tilanne alkoi muuttua vuonna 2016, kun La Jollassa sijaitsevan NIBR-tutkimusinstituuttiin kuuluvan Novartis-tutkimussäätiön genomiikkainstituutin (GNF) rakennebiologian johtaja, Glen Spraggon, laittoi Oculus-virtuaalilasit päähänsä ja kokeili Nanomen VR-ohjelmiston demoa auttaakseen tiiminsä jäseniä ymmärtämään paremmin kolmiulotteisen proteiinin rakennetta ja sitä, missä lääkkeet muodostavat sidoksia ja aktivoivat tai deaktivoivat proteiinikohteita ja siten muuntavat tautia. Pian sen jälkeen NIBR ja Nanome alkoivat tehdä töitä yhdessä kehittääkseen Nanomen ratkaisua.

Viktor Hornak, NIBR Cambridgen apulaisjohtaja, sanoo: ”Rakennebiologian edistysaskeleiden avulla voimme ratkaista suurempia ja monimutkaisempia biomolekulaarisia rakenteita.

Tämänkaltaisia kolmiulotteisia rakenteita on vaikea analysoida litteillä 2D-näytöillä. Virtuaalitodellisuudessa näitä rakenteita voidaan tarkastella todellisina 3D-objekteina. Immersio on uskomaton – käyttäjä voi jopa astua molekyylin sisään ja katsoa sitä sisäpuolelta, mikä on ollut täysin mahdotonta vanhempia 3D-visualisointiteknologioitamme käyttämällä. Lisäksi VR:ssä tietokoneen näytöstä tulee sinua ympäröivä tila. Voimme käyttää tätä tilaa monien erilaisten tietojen visualisointiin tutkimuksissamme, mikä on todella hyödyllistä, kun tavoitteena on löytää kaavoja ja suhteita sellaisissa kompleksisissa ja monimutkaisissa tiedoissa, jollaisten kanssa nykyään teemme töitä.”

Glen Spraggon lisää, että VR antaa NIBR:lle mahdollisuuden tutustua useampiin eri tutkijoiden ideoihin. Kun hänen tiiminsä jäsenet ensimmäisen kerran laittoivat Oculus-virtuaalilasit päähänsä ja kokeilivat Nanomen konseptitodistusta, hän sanoo, että: ”Yhdessä kohdassa he tarttuivat proteiiniin ja venyttivät sitä ja kurkkasivat sen sisään. Se oli käänteentekevää. Huomasimme, että VR on erinomainen tapa muuttaa ihmiset passiivisista katselijoista vuorovaikutuksessa oleviksi osallistujiksi.”