仮想現実腫瘍は研究者に癌を研究するまったく新しい方法を提供します

「私は腫瘍を生態系と呼びたいと思います」と英国癌研究所ケンブリッジ研究所のグレッグ・ハノン教授は言います。これは、がんは押しつぶすべき一枚岩の増殖ではなく、まだ完全には理解されていない方法で相互作用する細胞型の複雑なコミュニティであるという事実を強調する説明です。

Cancer Research UK の本社で、ハノン氏は、研究者が腫瘍細胞がどのように相互作用するかを理解するために仮想現実を利用するプロジェクトについて説明します。このプロジェクトは、Cancer Research の 100 ポンドの一部として、最大 2,000 万ポンドの資金提供を獲得したばかりです。ミリオングランドチャレンジイニシアチブ。

「がん細胞を進化するコミュニティとして考える」

「私たちがやろうとしているのは、そのエコシステムを全体として見ることです」とハノン氏は説明します。 「宿主細胞の種類に注目するだけでなく、がん細胞だけを考えるだけでなく、がん細胞を進化するコミュニティとして考えてください。」

がん研究者が直面している 2 つの問題は、腫瘍の生態系が保持する膨大な量の情報をどのように取得するか、そしてそれをどのように理解するかということです。ハノン氏と研究者、医師、患者、天文学者、ゲーム開発者からなる大陸間チームは、これらの問題の両方に対処しようと取り組んでいます。

その目的は、患者の腫瘍の 3D モデルを作成することです。これは、研究者がサンプルに関するさまざまな情報 (個々の細胞の観点から、また隣接細胞や宿主細胞とどのように相互作用するのかという観点から) を研究するための空間的かつ直観的な手段としてです。データを収集するために、特殊な顕微鏡がゼロから構築され、チームは腫瘍内に存在する何百万もの細胞それぞれの遺伝情報を収集します。

7_スーパーマン_グループパネル

仮想現実の腫瘍というアイデアは、がんとの闘いにおいては不必要な仕掛けのように聞こえるかもしれませんが、このような大量のデータを扱う場合には、情報を理解する方法について新しい考え方が必要になるとハノン氏は説明します。

「私たちが作成したい情報の量は膨大です」と彼は言います。 「現在のテクノロジーを考慮すると、これは人間が理解して分析するのが難しいレベルの情報です。したがって、このデータを操作する新しい方法を発明する必要があります。そのための私たちの最初の取り組みは、それらの大規模なデータセットをコンピューター画面から取得して、仮想現実に表示することです。」

私は、クリエイティブ スタジオ Deep VR と協力して開発された、HTC Vive 用のプロジェクトの仮想コンポーネントの初期のプロトタイプを試すことができました。その中で、点の群れが実験室の上に浮かんでいます。これは、腫瘍微小環境、さまざまな細胞型の遺伝子発現に関する公開データ、および腫瘍増殖の数学的シミュレーションに基づいてシミュレートされた腫瘍です。 Vive のコントローラーを使用すると、遺伝子タイプをリストしたタブを並べ替える際に、それを持ち上げたり、手に持ったり、脇に置いたりすることができます。研究室の表面のリングの周りを回転しながら、腫瘍内の特定の細胞を色分けして強調表示するプレート上にさまざまなカテゴリをポンと置くことができます。

あるコンソールの「スーパーマン」設定では、腫瘍の内部に没入し、その複雑な構造を駆け抜けるオプションが与えられました。立ち止まって特定のセルを指さすと、目の前にあるものに関する詳細な情報がパネルに表示されます。私はがんの研究者ではないので、データが示したことの真実性や有用性を証明することはできませんが、情報の規模は間違いなく印象的です。

「画面上にいくつのものを収めることができますか?ここで利用できるスペースは 5 x 5 x 5 メートルなので、文字通りデータに囲まれることができます」と英国癌研究ケンブリッジ研究所のダリオ ブレッサン博士は言います。 「私たちは木の果実を探すように発達してきたため、色の解釈が非常に得意で、パターンを見つけるのは非常に簡単です。本質的には 7 つの次元のデータを見ていることになりますが、それを感じることさえありません。それをコンピュータ画面上で行うのは、はるかに難しいでしょう。」

2_パネル

このプロトタイプは、プロジェクトの可能性を示す初期の例となることを目的としていますが、将来の計画には、複数のユーザーが同じ仮想空間内で作業できるようにすることや、同様の空間に焦点を当てた腫瘍検査アプローチを可能にする複合現実エクスペリエンスの作成が含まれています。 。そして、恩恵を受けるのは研究者だけではありません。ハノン氏は、治療法を決定したり、がんとは何かについて学ぶ際に、医師、患者、学生に新しいツールを提供したいと述べています。

Cancer Research UK の最初の Grand Challenge コンペティションの他の 3 人の受賞者は、乳がんの前兆をより深く理解することを目的としたプロジェクトに取り組んでいます。 DNAの「指紋」を研究することでがんの原因を特定する方法。そして Google Earth に似た腫瘍マップを構築する方法。

後者のプロジェクトは、英国国立物理学研究所のジョセフィン・バンチ博士が主導し、研究者にがんを可視化するツールを提供するというケンブリッジ研究所と同様の取り組みを行っている。バンチ氏のチームは、多数の新しい質量分析イメージング技術を使用して、大規模な腫瘍と小規模な腫瘍の両方の構成を詳細に調べる予定です。 Google Earth に匹敵するこのアイデアは、科学者が組織、細胞、分子レベルの詳細の間を簡単に移動できるようにするというものです。

受賞した各プロジェクトは、Cancer Research UK が設定した 7 つの課題の 1 つに取り組むことを目的としています。この組織は当初、2015 年にこの取り組みに 1 億ポンドを約束しました。計画では、5 年間にわたって毎年 1 つの新しいプロジェクトに資金を提供し、それぞれが 5 年間のサイクルで 2,000 万ポンドを受け取ることになっていました。オランダ癌協会とのパートナーシップと匿名の寄付者のおかげで、今年は 4 つのプロジェクトにゴーサインが与えられました。

「Cancer Research UK は、がんとの闘いに新たな焦点とエネルギーをもたらすために、Grand Challenge Awards を設立しました」と、Cancer Research UK の最高経営責任者であるサー・ハーパル・クマール氏は述べています。 「私たちは進歩の妨げとなる最も困難な問題に光を当てたいと考えています。」

グランド チャレンジと受賞プロジェクトの詳細については、Cancer Research UK の Web サイトでご覧いただけます。