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세포 내부를 '둘러보고' 개별 세포를 분석할 수 있는 가상현실 소프트웨어는 생물학의 근본적인 문제를 이해하고 질병에 대한 새로운 치료법을 개발하는 데 사용될 수 있음.

영국의 케임브리지 대학교(University of Cambridge)와 3D 이미지 분석 소프트웨어 회사인 Lume VR Ltd 공동연구팀이 vLUME이라는 소프트웨어를 개발함. 초고해상도 현미경 데이터를 가상현실에서 시각화하고 분석 할 수 있으며 개개의 단백질로부터 세포 전체를 연구하는 데 사용할 수 있음.

2014 년 노벨 화학상을 수상한 초고해상도 현미경은 빛의 회절로 인한 한계를 극복하기 위해 교묘한 물리학 기법을 사용하여 나노 스케일의 이미지를 얻을 수 있음. 이를 통해 연구자들은 분자 거동을 관찰할 수 있었음. 그러나 문제는 이 데이터를 3 차원으로 시각화하고 분석하는 방법이 없다는 것임. 생물학은 3D로 발생하지만 지금까지의 2D 컴퓨터 화면의 데이터로는 직관적이고 몰입감 있는 방식으로 상호작용하는 것은 어려웠음. 가상현실에서 데이터를 보기 시작함으로써 모든 것이 제자리에 고정되었음.

vLUME 프로젝트는 Lee와 그의 그룹이 런던의 과학박물관에서 열린 공개 참여 이벤트에서 Lume VR 설립자와 만났을 때 시작되었음. Lee의 그룹은 초고해상도 현미경에 대한 전문 지식을 가지고 있었지만 Lume의 팀은 공간 컴퓨팅 및 데이터 분석을 전문으로 하였음. 이들이 함께 하여 vLUME를 가상현실에서 복잡한 데이터 세트를 탐색하기 위한 강력한 새 도구로 개발할 수 있었음. vLUME은 인간을 나노 스케일로 끌어들이는 혁신적인 이미징 소프트웨어임. 이를 통해 과학자들은 가상현실 환경에서 실시간으로 3D 생물학적 데이터를 시각화하고 질문하고 상호 작용하여 생물학적 질문에 대한 답을 더 빠르게 찾을 수 있음. 이러한 방식으로 데이터를 보는 것은 새로운 이니셔티브와 아이디어를 자극 할 수 있음. 예를 들어 이 소프트웨어를 사용하여 자신의 혈액에서 추출한 면역 세포를 이미지화 한 다음 가상현실에서 자신의 세포 안을 둘러볼 수 있음. 이 소프트웨어를 사용하면 수백만 개의 데이터 포인트가 있는 여러 데이터 세트를 로드할 수 있으며 내장된 클러스터링 알고리즘을 사용하여 복잡한 데이터에서 패턴을 찾음. 이러한 결과는 소프트웨어의 이미지 및 비디오 기능을 사용하여 전 세계 공동 작업자와 공유할 수 있음. 초고해상도 현미경으로 생성된 데이터는 매우 복잡함. 이 데이터에 대한 분석을 실행하는 데 시간이 많이 걸릴 수 있음. vLUME를 사용하여 대기 시간을 대폭 단축하여 보다 신속한 테스트 및 분석이 가능함. 연구팀은 주로 뉴런, 면역 세포 또는 암 세포와 같은 생물학적 데이터 세트와 함께 vLUME를 사용하고 있음. 예를 들어, Lee의 그룹은 항원 세포가 신체에서 면역 반응을 유발하는 방법을 연구하고 있음. vLUME에서 데이터를 세분화하고 확인함으로써 특정 가설을 빠르게 배제하고 새로운 가설을 제안 할 수 있었음. 이 소프트웨어를 통해 연구원은 새로운 방식으로 데이터를 탐색, 분석, 분류 및 공유 할 수 있음.

본 연구 성과는 ‘Nature Methods’ ("vLUME: 3D virtual reality for single-molecule localization microscopy") 지에 게재됨.