牛津大学的研究人员一直在使用虚拟现实软件汇编遗传数据,以创建模型,解释基因是如何在自然染色体环境中控制的。
来自MRC Weatherall分子医学研究所(WIMM)的团队一直在与那不勒斯大学的物理学家、伦敦大学金史史密斯学院的软件开发人员和艺术家合作,以交互形式可视化基因及其调控元件之间的复杂相互作用。
这些模拟是由基因组测序,DNA相互作用的数据,以及显微镜下的数据。当结合在一起时,它提供了一个相互作用的三维图像,显示了基因组的不同区域相对于其他区域的位置,以及它们如何相互作用。
MRC WIMM计算生物学研究小组的负责人Stephen Taylor说:“将这些数据可视化是很重要的,因为人类的大脑非常擅长模式识别——我们倾向于视觉化思考。”
“这始于2014年的一次会议,当时我们看到Goldsmiths的研究人员进行了演示,他们使用名为CSynth的软件对蛋白质进行了三维建模。我们开始与他们合作,从人类α珠蛋白基因簇的研究中获取看似难以理解的信息,我们惊讶地发现,我们在屏幕上看到的是立即被识别的模型。”
一般成年人体内约有37万亿个细胞,每个细胞都含有两米长的DNA,紧密地排列在细胞核内。虽然基因组测序技术已经很成熟,但已经证明DNA在每个细胞内折叠的方式会影响基因的表达方式。了解基因和它们的调控元件之间的相互作用,在理解基因的基础上变得越来越重要人类遗传疾病.
牛津大学基因组生物学副教授吉姆·休斯教授说:“人类基因组中有超过30亿个碱基对,其中一个碱基对的改变就会引发问题。”作为一个模型,我们一直在研究人类的α -珠蛋白基因簇,以了解基因变异及其调控元件如何导致人类遗传疾病。
将这一方法应用于其他疾病就比较困难了,因为很难将一个有缺陷的开关与它所控制的基因联系起来。通过将基因组序列数据与基因相互作用数据相结合,我们可以创建一个3d模型,显示调控元件及其所控制的基因之间的相对位置,从而更容易理解活细胞内发生的过程。
该团队正将这些技术应用于糖尿病、癌症和多发性硬化症等遗传疾病的研究。WIMM的首席研究员道格·希格斯教授补充道:“几十年来,我们在这一领域的研究已经取得了很大的进展,我们正在使用越来越复杂的技术来检查我们的DNA,它是如何包装的,以及它与基因表达的调节之间的关系。”
“我们在这一领域的最终目标是纠正错误的基因或其调节元素,并能够将纠正后的细胞重新引入患者的骨髓中:为了完善这一过程,我们必须完全了解如何做到这一点。基因和他们的监管元素相互作用。
“有了这样的虚拟现实工具,研究人员可以有效地整合他们的数据,从而对基因组组织的影响有更广泛的了解。基因表达以及突变和变异如何影响这种相互作用。”
了下:M2M(机器对机器),虚拟现实




