Nowe narzędzie do badania komórek w 3D
Naukowcy mogą już badać wirusy, bakterie i składniki ludzkiego ciała w większych niż dotychczas detalach dzięki oprogramowaniu stworzonym przez The Scripps Research Institute (TSRI).
W badaniach opublikowanych online 1 grudnia przez czasopismo Nature Methods ("cellPACK: a virtual mesoscope to model and visualize structural systems biology"), badacze zademonstrowali sposób, w jaki oprogramowanie zwane cellPACK może być wykorzystane do modelowania wirusów takich jak HIV.
“Naszym celem jest zwiększenie szans na zwalczenie każdej choroby”, mówi Art Olson- profesor i kierownik do spraw badań w TSRI, który jest jednocześnie współautorem badań.
Nowe oprogramowanie generuje edytowalne modele struktur biologicznych takich jak wirus HIV. (Obraz stworzony przez Grahama Johnsona i Ludovica Autina z TSRI).
Testowanie cellPACK
Program cellPACK stanowi rozwiązanie jednego z głównych problemów w biologii strukturalnej. Pomimo, że naukowcy stworzyli już techniki do badania stosunkowo dużych struktur takich jak komórki oraz bardzo małych struktur, na przykład protein, to ciężko było je zwizualizować w średniej skali.
Przy pomocy cellPACK mogą oni szybko i efektywnie przetwarzać dane zebrane z małych struktur i tworzyć modele średnioskalowe. Poprzednio musieli dokonywać tego ręcznie, co zajmowało tygodnie lub nawet miesiące, a w przypadku cellPACK zabiera nie więcej niż kilka godzin.
Jako demonstrację potęgi nowego narzędzia, autorzy badań stworzyli model HIV pokazujący rozmieszczenie zewnętrznych protein na powierzchni niedojrzałego wirusa.
Nowy model zakwestionował dotychczasową hipotezę naukowców badających tę strukturę przy użyciu mikroskopów dużej rozdzielczości, która orzekała, że rozmieszczenie protein na powierzchni jest losowe. Przy użyciu cellPACK do generowania tysięcy modeli i testowania hipotez alternatywnych, badacze odkryli, że rozkład ten nie jest losowy. „Pokazaliśmy, że uprzednia interpretacja dystrybucji nie pasowała do hipotezy”, mówi Olson.
Praca grupowa
Pomysł na oprogramowanie cellPACK pochodzi z pracy dyplomowej studenta TSRI Grahama Johnsona, obecnie pracownika QB3 na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Francisco (UCSF), który nadal wnosi swój wkład w projekt. Johnson posiada ponad piętnastoletnie doświadczenie jako ilustrator medyczny i chciał znaleźć prosty sposób na tworzenie wizualizacji średnioskalowych różnych struktur. cellPACK jest bardziej rozwiniętą wersją programu Johnsona autoPACK, który wyznacza gęstość materiałów (poczynając od betonu a kończąc na czerwonych krwinkach tętniczych).
Badacze traktują cellPACK jako efekt wspólnych wysiłków i nadali obu programom licencję open source. Tysiące ludzi pobrało już oprogramowanie ze strony http://www.autopack.org.
“Tworząc cellPACK, doktor Olson i jego koledzy stanęli naprzeciw wyzwaniu polegającemu na integrowaniu danych biologicznych z różnych źródeł i skal oraz zamienianiu ich w wirtualne modele, mogące symulować istotne molekularne interakcje wewnątrzkomórkowe”, mówi doktor Veersamy Ravichandran z National Institutes of Health's National Institute of General Medical Sciences. placówki częściowo finansującej projekt. “To przyjazne użytkownikom narzędzie stanowi nową platformę do analizy danych i tworzenia symulacji w sposób sprzyjający współpracy między różnymi laboratoriami.”
Obecnie naukowcy z różnych środowisk zapowiadają, że będą ulepszać oprogramowanie, aby modelować nowe kształty. ”Licencja open source tylko czyni program bardziej potężnym”, mówi Olson, ”to z pewnością narzędzie przyszłości”, dodaje.
Źródło: http://www.nanowerk.com/news2/biotech/newsid=38279.php
http://laboratoria.net/technologie/22718.html