Un equipo de investigación combinado de la Universidad Carnegie Mellon y el Instituto de Investigación Benaroya en Virginia Mason está emparejando una técnica de imágenes a nanoescala con tecnología de realidad virtual (VR) para crear un método que permite a los investigadores "entrar" en sus datos biológicos.

Combinando la técnica, llamado microscopía de expansión, con VR los científicos podrán ampliar, explorar y analizar estructuras celulares mucho más allá de las capacidades de la microscopía óptica tradicional.

El desarrollo de estas tecnologías, un proceso de dos pasos financiado con $ 200, 000 a través de Grandes Desafíos, una iniciativa de la Fundación Bill y Melinda Gates, acelerará la comprensión de los investigadores sobre las enfermedades infecciosas y autoinmunes y mejorará su capacidad para desarrollar métodos de diagnóstico y prevención y tratamiento de enfermedades.

Yongxin (León) Zhao, profesor asistente de ciencias biológicas en la Facultad de Ciencias Mellon de Carnegie Mellon, ha estado desarrollando la técnica de microscopía de expansión para magnificar físicamente una biopsia, permitiendo a los investigadores ver detalles finos en muestras biológicas utilizando microscopios estándar.

Zhao hace que las muestras de biopsia crezcan en tamaño transformándolas químicamente en hidrogeles solubles en agua. Luego aplica un tratamiento que afloja los tejidos y les permite expandirse más de 100 veces en volumen. Los tejidos y moléculas dentro de la muestra se pueden etiquetar, generados y compilados en un conjunto complejo de datos, que se utilizará para estudiar las interacciones entre las células y sus estructuras.

Sin embargo, una limitación de la tecnología es que extrae de dos a tres órdenes de magnitudes más datos de los que las técnicas actuales son capaces de interpretar. Para ayudar a resolver ese problema, la subvención de la Fundación Gates empareja la microscopía de expansión con una técnica de realidad virtual desarrollada en el Instituto de Investigación Benaroya en Virginia Mason (BRI).

A través de la tecnología VR desarrollada específicamente para este propósito, Los investigadores podrán ver y manipular las imágenes de microscopía de expansión originalmente 2-D en 3-D, dándoles una vista de 360 ​​grados de las organizaciones e interacciones de tejidos y proteínas.

"En BRI, prepararemos las muestras vivas de enfermedades infecciosas y autoinmunes, "dijo Caroline Stefani, asociado senior de investigación postdoctoral. "Los enviaremos a Carnegie Mellon, donde ampliarán las muestras y enviarán las imágenes a BRI para verlas en realidad virtual ".

"Este es el futuro de cómo los científicos pueden manejar datos complejos, "Dijo Zhao." Es una experiencia inmersiva, como si estuviera sentado dentro de sus datos. Tiene la libertad de explorar sus datos desde todos los ángulos y desde cualquier lugar ".

La tecnología de realidad virtual fue desarrollada por Tom Skillman, El ex director de tecnología de investigación de BRI, que desde entonces fundó una empresa de realidad virtual, Ciencia inmersiva.

"Mi papel en esta subvención es desarrollar una herramienta de software que permitirá a los científicos que estudian enfermedades una forma de comprender grandes cantidades de datos a través de una técnica computacional llamada 'ciencia inmersiva' '. '", Dijo Skillman." Llevar todos esos datos a la realidad virtual no solo permite al científico ver sus imágenes de microscopio 2-D en 3-D completo, pero para interactuar con los datos, seleccionar canales, ajustando las vistas, colores y contraste, y tomar y rotar las imágenes para identificar rápidamente los aspectos clave de la imagen que están acoplados a la enfermedad en estudio ".

El objetivo final es la herramienta de realidad virtual, llamado ExMicroVR, para ser compartido en plataformas abiertas con otros investigadores junto con la microscopía de expansión para que ellos también puedan ver nuevos detalles de los procesos de la enfermedad y comprender más, conjuntos de datos más complejos.

El sistema para convertir datos de microscopía de expansión en imágenes 3D de realidad virtual será asequible y de fácil acceso para investigadores y médicos de países en desarrollo. También permitirá que hasta seis personas colaboren y vean la misma muestra de forma remota al mismo tiempo.