VR能用來(lái)干什么？打游戲嗎？如果你這樣想，就未免太狹隘了。

現(xiàn)在，科學(xué)家們已經(jīng)可以用VR來(lái)研發(fā)各種提升人類生命質(zhì)量的藥物。

有這么一家藥物發(fā)現(xiàn)公司C4X Discovery，它開發(fā)的VR工具4Sight能幫助化學(xué)家將復(fù)雜分子的結(jié)構(gòu)可視化，用以研發(fā)與癌癥、慢性成癮等疾病相關(guān)的新藥。

VR使藥物發(fā)現(xiàn)“看得見(jiàn)、摸得著”

想象一下這種場(chǎng)景：藍(lán)天，白云，腳下是無(wú)邊無(wú)際的格網(wǎng)，還有一個(gè)很大的分子。這就是藥物發(fā)現(xiàn)的虛擬世界。在這里，科學(xué)家第一次近距離地親眼觀察他們?cè)O(shè)計(jì)的藥物，而且可以使用兩只揮舞光劍的爪狀手抓住懸浮在他們面前的虛擬分子，跟分子結(jié)構(gòu)親密來(lái)一次接觸。

C4XD的生物化學(xué)家正在利用這一VR技術(shù)，研發(fā)治療呼吸系統(tǒng)疾病以及帕金森和癡呆等神經(jīng)變性疾病的藥物。該公司在藥物研發(fā)過(guò)程中使用了其異常詳盡的專有數(shù)據(jù)庫(kù)，并跟制藥企業(yè)Invidior合作研發(fā)一款成癮治療藥物。這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)記錄了每種藥物分子的詳細(xì)信息、采取的不同結(jié)構(gòu)和采取各個(gè)結(jié)構(gòu)的頻率。

“使用VR具有革命意義，因?yàn)樵谕蝗恢g，分子成為我的世界的一部分，我能在我面前的空中操縱它們，就像比較兩個(gè)橘子和兩個(gè)蘋果，”C4XD的藥物化學(xué)家托爾斯滕·諾瓦克說(shuō)。這個(gè)VR平臺(tái)使藥物發(fā)現(xiàn)“看得見(jiàn)、摸得著”。

諾瓦克說(shuō)，化學(xué)家往往是以視覺(jué)為導(dǎo)向的人，但他們作為科學(xué)家的想象力受到了限制，因?yàn)樗麄儾荒軐⒎肿右苑浅＞?xì)的程度進(jìn)行可視化呈現(xiàn)。

以前，和其他科學(xué)家一樣，化學(xué)家會(huì)使用塑料的“球棍”模型來(lái)代表藥物，但這些模型是靜態(tài)的?，F(xiàn)在，依靠VR技術(shù)，他們能看到分子就在他們眼前，以及分子結(jié)構(gòu)的變化范圍。他們?cè)诹鶄€(gè)月前開始利用4Sight來(lái)比較藥物分子，這激發(fā)了設(shè)計(jì)藥物所必需的視覺(jué)想象力。

“看電視的時(shí)候，你能看見(jiàn)所有的畫面，但你永遠(yuǎn)不可能身在其中，”諾瓦克說(shuō)，“而VR使分子成為你的世界的一部分，就好像你直接參與其中。你能操縱它們，仿佛它們是你身邊的物體一樣?！?/p>

VR技術(shù)對(duì)C4XD的生物醫(yī)學(xué)團(tuán)隊(duì)越來(lái)越重要。因?yàn)槟塬@得關(guān)于分子的更多信息，科學(xué)家們備受鼓舞。他們決定加大對(duì)這些信息的利用，在VR中建模，以便可以看到分子的結(jié)構(gòu)，且精度超過(guò)二維模型。C4XD希望借此研發(fā)更好的藥物。

“鎖”和“鑰匙”

分子的結(jié)構(gòu)一直在變。在藥物發(fā)現(xiàn)中，你尋找的是在盡可能多的時(shí)候擁有恰當(dāng)結(jié)構(gòu)的分子。擁有“恰當(dāng)結(jié)構(gòu)”意味著它不僅更有可能與所涉及的蛋白質(zhì)相結(jié)合，而且副作用最少。雖然分子的結(jié)構(gòu)一直在變，但有些分子比其他分子在更多的時(shí)候擁有恰當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)，你要找的就是這樣的分子。

C4XD首席科學(xué)官克雷格·?？怂褂谩版i和鑰匙”來(lái)做比喻：“你的體內(nèi)有一把鎖，也就是被藥物瞄準(zhǔn)的蛋白質(zhì)。藥物通常會(huì)瞄準(zhǔn)體內(nèi)的一種蛋白質(zhì)?！蹦阍噲D找到最好的鑰匙，與那種蛋白質(zhì)相結(jié)合。于是，你弄清楚那種蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，看看“已知的鑰匙”是否成功地與之結(jié)合，產(chǎn)生療效。這些已知的鑰匙可能不是很好，但并非全無(wú)作用。這是你的起點(diǎn)，然后改進(jìn)。

通過(guò)這些不精確的模型，你可以設(shè)想在一個(gè)理想的世界中，可能是什么構(gòu)成最好的“鑰匙”，更準(zhǔn)確地治療疾病，副作用更少。就食欲素而言，你希望找到一種能節(jié)制食欲但不會(huì)導(dǎo)致失眠的藥物?；瘜W(xué)家們相信，分子的一個(gè)特定結(jié)構(gòu)被稱為‘構(gòu)象’，即分子中的原子圍繞一個(gè)化學(xué)鍵旋轉(zhuǎn)，形成略微不同的結(jié)構(gòu)，它可以做到與受體相結(jié)合，但不干擾其他功能。

這是個(gè)試錯(cuò)的過(guò)程，以尋找最適合的分子。C4XD說(shuō)，他們的VR技術(shù)，再加上他們擁有的關(guān)于每種分子及其結(jié)構(gòu)的更詳細(xì)信息，可以縮小他們?cè)谒幬锇l(fā)現(xiàn)過(guò)程中相應(yīng)階段的誤差范圍，也就是藥物進(jìn)行人體試驗(yàn)之前的實(shí)驗(yàn)階段。

4Sight的首席開發(fā)人員菲利普·穆萬(wàn)加曾在Ninjar Studios和Pixelbomb Games做游戲設(shè)計(jì)，但希望從事于幫助他人的工作。他不得不參加速成班，學(xué)習(xí)藥物發(fā)現(xiàn)的復(fù)雜科學(xué)，以便創(chuàng)造出對(duì)C4XD科學(xué)家有用的東西。

為期望的完美分子建好模型后，科學(xué)家可以“進(jìn)入蛋白質(zhì)口袋”，也就是與藥物分子相結(jié)合的分子受體。在VR中，受體被描繪成圓球的一個(gè)復(fù)雜排列，而藥物分子的結(jié)構(gòu)更加細(xì)長(zhǎng)?；瘜W(xué)家可以放大受體，甚至能站在受體里，把分子映射到受體的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行比較，以找到恰當(dāng)?shù)姆肿印?/p>

4Sight開發(fā)團(tuán)隊(duì)正在努力實(shí)現(xiàn)“分子發(fā)聲”，為分子建模過(guò)程添加聲效，使藥物發(fā)現(xiàn)變得更像游戲。穆萬(wàn)加說(shuō)，雖然微軟Hololens現(xiàn)在還不夠先進(jìn)，但藥物發(fā)現(xiàn)過(guò)程在AR中進(jìn)行會(huì)更加理想，這樣的話，科學(xué)家可以合力設(shè)計(jì)新藥。

本文由微信公眾號(hào)“造就”編譯，稿源Wired，翻譯于波，校對(duì)其奇。文章為作者獨(dú)立觀點(diǎn)，不代表芥末堆立場(chǎng)。