La realidad virtual ayuda a la Universidad de Sheffield a entender los procesos moleculares

Los biotecnólogos de la Universidad de Sheffield están utilizando un avanzado conjunto de proyectores, computadoras especializadas y un software a medida para crear un sistema de realidad virtual ActiveWall que permite visualizar los datos moleculares e interactuar con ellos en 3D estereoscópico. Se trata de un sistema de visualización en 3D interactivo que sigue los movimientos y permite a los usuarios navegar a través de él y coger y manipular los componentes en tiempo real.

El Krebs Institute Structural Biology Group de la Universidad de Sheffield, dentro del Departamento de Biología Molecular y Biotecnología, ha instalado recientemente un sistema de realidad virtual (VR) ActiveWall y el software de VR para PyMOL de Virtalis, que permite que los datos moleculares puedan ser visualizados e interactuar con ellos en 3D estereoscópico.

El enfoque del Grupo de Biología Estructural es la estructura atómica de las macromoléculas biológicas. Mediante la comprensión de estas estructuras, esperan dilucidar la relación entre estructura y función. El grupo utiliza cuatro técnicas complementarias para explorar las células y las moléculas en detalle atómico – cristalografía de proteína de rayos X, la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (NMR), la microscopía cryo-electrónica (cryoEM), y la bioinformática.

El Dr. Patrick Baker, un investigador en cristalografía de proteínas dentro del grupo, ha explicado: «Las proteínas de nuestras células son realmente máquinas moleculares. También son muy pequeñas, siendo por lo general sólo de 2 a 10 nanómetros de diámetro. Sin embargo, dentro de ese pequeño tamaño, cada molécula de proteína comprende entre 1.500 y 20.000 átomos individuales. El estudio de estas estructuras complejas puede ser alucinante a veces, y, habitualmente, necesitábamos poliestireno de gran tamaño o modelos de madera para representar las estructuras. Hace veinte años, llevaba entre uno y cinco años determinar una estructura. Ahora, podemos tener esa estructura en menos de una semana con la creación del cristal. Los biólogos estructurales han estado durante mucho tiempo a la vanguardia de lo que pueden hacer las computadoras, debido a las enormes exigencias que les imponen los gráficos moleculares. La llegada de la visión 3D estereoscópica ha supuesto un nuevo salto hacia adelante, porque podemos ver mucho más de la estructura sin llegar a ser confuso. »

Visualización molecular 3D

El Virtalis ActiveWall es un sistema de visualización en 3D interactivo, inmersivo, que se basa en la tecnología de visión estereoscópica activa y cuenta con una pantalla personalizada, una computadora especializada, software Virtalis a medida y un proyector Christie Mirage S+6K, un proyector estereoscópico de 3 chips DLP, resolución SXGA+ (1400×1050) y 5.500 lúmenes. Se realiza un seguimiento de los movimientos en el entorno del ActiveWall mediante un sistema de seguimiento. Esta funcionalidad adicional altera el punto de vista de las imágenes de acuerdo a la posición del usuario y la orientación dentro de la escena para dar una sensación natural y precisa de la relación y la escala. El controlador de mano permite mejorar aún más la experiencia de inmersión. El usuario puede navegar a través del mundo virtual, seleccionar y manipular los componentes en tiempo real y tomar decisiones sobre la marcha. A través del trabajo realizado por el Dr. James F. Hinton, profesor de la Universidad de Química y Bioquímica de la Universidad de Arkansas, Virtalis ha desarrollado un software de realidad virtual para PyMOL, el más utilizado en aplicaciones de visualización molecular 3D.

El Dr. Baker ha agregado: «Nuestro ActiveWall nos permite compartir nuestros resultados con los colegas, trabajar con colaboradores y, por supuesto, enseñar. Anteriormente, había usado un monitor 3D, pero el ActiveWall da una visión que no podría conseguir con el monitor, ya que también ha sido ampliado. Ahora puedo acercarme a la pantalla para examinar un área en detalle y el resto de la molécula permanece visible. Es una excelente ayuda para la enseñanza, lo estamos utilizando para ayudar a los estudiantes a entender las complejas estructuras moleculares. Además, esta es una gran herramienta de trabajo colaborativo. Podemos formar un grupo de una docena de personas no especializadas todos mirando la misma cosa, lo que permite discusiones productivas sobre las diferentes estructuras. Estamos trabajando con los químicos para diseñar moléculas que pueden unirse e inhibir las proteínas esenciales en las bacterias lo que dará lugar a nuevos agentes anti-infecciosos para combatir la creciente resistencia a los medicamentos. Colaboramos con las empresas farmacéuticas en la comprensión de la relación entre estructura y función a medida que avanzamos hacia la medicina personalizada. Una vez que empezar a buscar en estas interacciones hay otro salto en la complejidad y realmente necesitamos esa tercera dimensión. «

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