Az új technológia, mely a hordozható objektumokat a kifinomult számítógépes kijelzőkkel ötvözi, a Kézzelfogható Interfészek Szerkezeti Molekuláris Biológia számára nevet kapta, tervezői szerint mind oktatási célra, mind tudományos kutatásra alkalmas.

Art Olson professzor szerint a komplex szerkezeteket a kutatók régóta szeretnék megérteni, kommunikálni azokkal és interakcióba lépni velük. Minél könnyebben tartja az ember kezében az érintett molekulát, annál könnyebb kitalálni, mi is zajlik az emberi testben.

A korszakalkotó, háromdimenziós képet alkotó nyomtatók több ezer műanyag laprétegből hozzák létre az objektumokat. A csapat ezen a módon proteineket, DNS-t és egyéb, apró biológiai molekulákat képes kézzel fogható állapotba hozni. Ezeket a modelleket aztán meg lehet érinteni, forgatni, hajlítani és egyik embertől a másikig lökni.

Egy egyszerű videokamerával aztán ezen objektumokról képeket készítenek, így a csoport képes mesterséges környezetet létrehozni, melyben a számítógép "kapcsolatba lép" az objektummal a bővített realitás technológia révén. A molekuláris modell a számítógép képernyőjén jelenik meg, valós időben bukfencezve és forogva, ahogyan az ember éppen manipulálja az objektumot. A Scripps által tervezett szoftver lehetővé teszi, hogy a számítógép a képernyőn egymásra vetítse a tudományos információkat a molekuláról.

A DNS-ről és a proteinekről készített fizikai modellek első pillantásra visszalépésnek tűnhetnek, hiszen évek óta a kutatókat nagyban segítik a számítógépekkel részletezett molekuláris szerkezetek. 1975-ben, amikor még a számítógépek nem álltak éppen a molekuláris megjelenítés csúcsán, Olson éppen befejezte a Berkeley egyetemet, és egyszerűen sehogyan máshogy nem tudott kapcsolatba kerülni a molekulákkal, minthogy azok nagyított modelljét a kezébe fogta.

Ez pedig igen fáradtságos feladat volt, néha hónapokig tartott, mire összeragasztották a balsafa és számos műanyag darabkát a modell létrehozásához. Amint elkészültek, ezen modellek olyan törékenyek voltak, hogy támaszokra volt szükség, vagy pedig üvegkalitkába kellett azokat tenni, nehogy szétessenek.

Olson még emlékszik, hogyan építette meg első protein szerkezetét egy játék segítségével. A nyolcvanas években a számítógép processzorok sebessége nőtt, míg áruk csökkent. Az évtized közepére a készülékek elég nagy teljesítményűek voltak ahhoz, hogy molekulákat tudjanak megjeleníteni. Ezek a gépek két nagy sikert könyvelhettek el a molekuláris biológiában. Az egyik, hogy igen sok időt takarítottak meg. A másik, hogy kiterjesztették a kutatók azon képességét, hogy a proteinek és egyéb biológiai molekulák szerkezeteiből még több információt nyerjenek ki.

Olson az egyik vezető kutatója volt a számítógépes molekuláris biológiának. Ő és csapata a nyolcvanas években írta meg AutoDock programját, mely ma is ipari szabványként működik a proteinszerkezetek és egyéb célpontok, valamint a fejlesztési fázisban lévő gyógykészítmények kölcsönhatásainak vizsgálatában. A kilencvenes években aztán a számítógépek teljesen leváltották a fizikai modelleket, és a fiatal kutatók már nem tudták kézzelfogható állapotban megvizsgálni ezeket a szerkezeteket, inkább órákon át tanulmányozták a monitort. A szoftverek nagy részét pedig igen nehéz kezelni. Egész kurzusokat szenteltek egyetlen szoftverszegmens elsajátítására.

Néhány évvel ezelőtt aztán Olson ismét érdeklődni kezdett a korai módszerek iránt. Így a számítógép és a lapos képernyők helyett fizikai modellek létrehozása felé irányult figyelme. Tudta, hogy az ilyen modellek még nagyobb segítséget jelenthetnek a kutatóknak. Szerencsére a technika már adva volt, hiszen az új "háromdimenziós" nyomtatók lehetővé teszik a modellek egyszerű elkészítését.

Olson és csapata innovatív módszereket fejlesztette ki ezen szerkezetek összeillesztésére.
Hibrid modellekkel kísérleteztek úgy, hogy mágnes segítségével próbálták meg a modell két darabját összefogni. Olson be is mutatta az új nyomtatókat. Az ő névjegykártyája egy gömb alakú vírus, dióméretű modellje, mely felnyitva egy műanyag bon-bont tartalmaz, mely igen cukrosnak néz ki, és laborjának címét, valamint weboldalát mutatja a gömb alakú felszínen. És ez még csak a kezdet.

Az automatikus összeállítás demonstrálására - egy általános folyamat, melynek során az olyan apró objektumok, mint a vírusok apró alegységekből kompakt szerkezetté alakítják magukat - Olson legóhoz hasonlatos műanyag darabkákat helyezett egy dobozba, majd jól összerázta azt. A darabkák a proteinmolekulákat reprezentálják, melyek összeállnak, hogy vírusrészecskéket hozzanak létre, és a bennük lévő apró mágnesek segítik a megfelelő irányú összeállást. Némi erőteljesebb rázás után a dobozból előkerül a vírus modellje.

Igen csinos trükk, de a következő még izgalmasabb, ezen kézzelfogható modelleket számítógépes interfészként is lehet alkalmazni. A számítógéphez visszatérve és a bővített realitás szoftvert alkalmazva a kutató képes volt a valós objektumokat számítógéppel generált grafikával ötvözni. Mindezt egy proteinmodellel mutatta be, a modellt kézbe fogva és annak két végét egymáshoz közelítve a szoftver kék és piros "felhőkkel" jelezte az előnyös és előnytelen kapcsolatokat.
Ezzel a módszerrel Olson szerint előre lehet vetíteni a molekuláris kapcsolatokat, így nagy segítséget jelenthet a kutatások során.




Forrás: Hiradó.hu
http://www.hirado.hu/cikk.php?id=31056