화학자는 실제 현실 대신 가상현실에서 작업하는 것의 이점을 확인한 최초의 연구원 중 하나일 수 있다. VR 소프트웨어 회사인 나노메(Nanome)은 1865년에 만들어진 공과 막대기 모델과 컴퓨터 화면에 분자의 2D 이미지를 생성하는 소프트웨어 모델을 21세기에 대체했다.

 

나노메(Nanome)의 설립자이자 CEO인 스티브 맥클로스키(Steve McCloskey)에 따르면 VR 플랫폼은 이 기술이 성숙하기를 수십 년 동안 기다려온 동시에 모든 것에 회의적인 고학력 연구원들의 마음을 사로잡았다.

 

"이는 과학자들이 보고 있는 데이터에 대한 기초적인 이해를 제공하고 몇 초 만에 완전히 다른 이해를 갖게 된다."고 그는 말했다. "그들은 훨씬 더 많은 정보를 가지고 있다."

 

그는 VR 경험이 특정 분자를 몇 년 동안 응시해 온 사람들에게 원자 대 원자 상호 작용에 대한 완전히 새로운 관점을 제공한다고 말했다.

 

"이것은 연구자들이 더 이상 추상화 없이 이러한 분자에 대한 완전한 입체적 이해를 제공한다."고 그는 말했다.

 

 소프트웨어 회사인 Nanome은 화학자와 다른 연구자들이 가상현실에서 분자를 구축하고 실험하는 데 사용할 수 있는 소프트웨어 플랫폼을 구축했다. 이미지: Nanome

 

Oak Ridge 국립 연구소 중성자 산란 부서의 선임 R&D 과학자인 Andrey Kovalevsky는 Nanome 소프트웨어를 사용하는 것은 컴퓨터 모니터에서 단백질 구조 속으로 들어가 단백질이 보는 것처럼 세상을 보는 것과 같다고 말했다.

 

"저분자 리간드가 표적 단백질과 어떻게 상호작용하는지 거의 느낄 수 있다"고 그는 말했다.

 

Kovalevsky는 단백질 구조의 심층 분석, 구조-활성 관계 연구 설계 및 약물 설계를 위한 테스트 아이디어를 위해 Nanome 소프트웨어를 사용한다.

 

"이 모든 것은 마치 우리가 회의실에 함께 있는 동안 단백질 구조를 보고 조작하는 것처럼 VR 룸 안에 있는 사람들과 함께 수행할 수 있다."고 그는 말했다.

 

그는 VR 소프트웨어를 통해 이전에는 꿈만 꿨던 분석을 수행할 수 있다고 말했다.

 

Kovalevsky는 "VR은 우리 프로젝트 중 두 가지(SARS-CoV-2 주요 프로테아제 억제제 및 유기인산염 억제 인간 아세틸콜린에스테라아제에 대한 해독제)가 가능한 것보다 훨씬 빠른 속도로 진행되도록 도왔다."라고 말했다.

 

Nanome의 COO 케이타 후카나와(Keita Fukanawa)는 VR 플랫폼이 신약 프로토타입을 생성하는 AI 모델 및 양자 컴퓨팅 알고리즘을 보완하는 데 필요한 것으로 보고 있다.

 

그는 “AI가 갑자기 생각해낸 상상의 약이 있어도 3차원 구조의 뉘앙스를 이해하지 못하면 AI를 더 좋게 만들지 못 할 것”이라고 말했다.

 

Nanome은 올해 300만 달러 이상의 자금을 조달했으며 최근에는 생물제약 회사 Roivant Sciences의 연구 부서인 Roivant Discovery와 함께 지금까지 가장 큰 규모의 배치를 발표했다. Roivant의 계산 플랫폼은 사내 및 클라우드 컴퓨팅 리소스의 조합을 사용하여 양자 역학, 분자 역학 및 머신러닝기술을 사용하여 생성되는 단백질 구조의 동적 3차원 특성을 예측한다.

 

McClosky는 AI 및 양자 컴퓨팅에 대한 투자 외에도 직원이 알고리즘의 결과와 권장 사항을 이해하고 비판적으로 평가할 수 있도록 교육에 투자해야 한다고 말했다.

 

"공간적 몰입형 기술은 사람들이 주요 기술 혁신을 따라갈 수 있도록 하는 데 매우 중요하다."라고 그는 말했다.

 

가상현실에서 분자 만들기

 

McClosky는 나노 엔지니어링 학위를 가지고 있으며 2016년에 나노 규모에서 작업하기 위한 실습 도구를 만들겠다는 아이디어로 회사를 시작했다.

 

구조 생물 정보학 단백질 데이터 은행 연구 협력은 큰 생물학적 분자에 대한 3D 구조 데이터를 포함하는 오픈 액세스 디지털 데이터 리소스이다. 단백질, DNA 및 RNA에 대한 PDB 구조는 모든 데이터 소비자에게 무료로 제공된다. Nanome 사용자는 이 PDB 정보를 소프트웨어에 로드하여 실험을 시작한다.

 

연구원들은 Nanome의 MedChem 도구를 사용하여 주기율표에서 원소를 선택하여 소분자를 설계한다. 사용자는 모든 각도에서 분자를 볼 수 있으며 손에 쥘 수 있을 만큼 작은 크기에서 아래에 서 있을 수 있을 만큼 큰 크기까지 분자의 크기를 변경할 수 있다. VR 시뮬레이션은 또한 분자가 어떻게 움직이고 서로 상호 작용하는지 보여준다.

 

"다른 3D 물체와 상호 작용하고 움직이는 복잡한 3D 물체가 하나 있는데 VR이 이에 적합하다."고 그는 말했다. "소프트웨어로 구조를 예측하는 것뿐만 아니라 전체 과정을 볼 수 있다."

 

이 플랫폼에는 분자 및 프로젝트 데이터, 자동 도킹 분자 역학 및 계산된 속성을 위한 워크플로 및 API 통합도 포함된다.

 

후카나와Fukanawa는 회사에 세 가지 유형의 사용자가 있다고 말했다.

-1시간 세션에서 혼자 작업하는 개인(또는 헤드셋 배터리가 방전될 때까지) 

-1~2명이 함께 작업한 후 다른 팀원과 매주 디자인 리뷰를 진행한다.

-비즈니스 및 교육 환경에서 5명에서 30명 사이의 그룹 프레젠테이션 

사용자는 구조, 메뉴, 나중에 재생할 수 있도록 손과 팔의 움직임을 포함하여 작업 공간의 모든 활동을 기록할 수 있다. 사용자는 재생 중에 구조를 일시 중지하고 상호 작용할 수 있으므로 비동기식 협업에 유용하다. McCloskey는 Oakridge 과학자들도 전염병 초기 몇 달 동안 원격 작업을 위해 플랫폼을 사용했다고 말했다.

 

Nanome은 일반 화학 공학에도 유용하다.

 

"또한 우리 소프트웨어를 사용하여 배터리 연구를 수행하는 대학 연구원이 있다."고 그는 말했다.

 

회사에는 도구에 관심이 있는 사람들을 위한 공개 Slack 채널이 있다. 소프트웨어는 개인용으로 무료이다. 연구 및 강의실 사용은 물론 엔터프라이즈 및 클라우드 가격 책정 계층을 위한 단일 사용자 라이선스가 있다.