Инженер из Кривого Рога Юрий Свидиненко работал над одной из первых 3D-визуализацией коронавируса
Криворожанин Юрий Свидиненко, поработав в металлургии, заинтересовался биотехнологиями и 3D-визуализациями медицинских процессов и объектов, основал компанию «Nanobot Medical» и переехал в Калифорнию (США). Зимой 2020 года его команда участвовала в создании одной из первых детальных и научно-достоверных 3D-визуализаций коронавируса SARS-CoV-2.
Интервью с ним опубликовал AIN.UA.
«В январе 2020 года мы познакомились со стартапом Turn Therapeutics из Y Combinator, и с командой из института Скриппса в Сан-Диего. Стартап прошел в Y Combinator с идеей препарата, который будет останавливать коронавирус на ранних стадиях.
Про сам вирус SARS-CoV-2 тогда очень мало знали, знали, что он бушует в Китае, и на этом все. Этот стартап предложил нам нарисовать коронавирус, показать, как он поражает клетки. У них на руках были публикации ученых из Уханя, а у нас — возможности визуализации и кристаллография от ученых из Скриппса. Мы решили собрать это все в одну кучу, исследовать механизм действия коронавируса, и показать, как он выглядит.
Все это — и видео, и картинки — мы сделали за несколько месяцев. Закончили работу как раз, когда Трамп объявил локдаун. Стартапу мы сделали большой дискаунт, потому что было очень интересно работать над этим проектом. И было ощущение, что ты делаешь что-то важное и полезное для всего мира.
Мы за месяц сделали фото и структурную визуализацию самого вируса, и потом еще два месяца делали само видео. Постоянно проверяли достоверность, запрашивая фидбек у ученых.
У нас на руках было много данных по микроскопии вируса от самого стартапа и от команды из института Скриппса, и мне кажется, вирус получился довольно достоверным. К примеру, многие рисуют коронавирус с симметричными шипами и гладкой формы, но это не так. На самом деле, эти «шипы» (спайк-белки) довольно часто имеют нерегулярную структуру. И их количество разнится от 30 до 120.
Данные о том, как выглядит вирус на поверхности, получили с помощью сканирующего электронного микроскопа. Для этого готовится культура из вируса, его высушивают в вакууме, затем опыляют очень тонким слоем атомов серебра. Они хорошо проводят электричество и с их помощью можно измерить туннельный эффект. В результате ученые на изображениях видят «рельеф» вируса с разным значением тока туннелирования. После этого изображения разбивают на небольшие фрагменты и изучают.
Известно, что оболочка вируса состоит из липидов («кирпичей» любой клеточной стенки) — они давно изучены и их не надо было воссоздавать. Нашей основной целью было изучение спайк-белков: было мало известно о том, как они на самом деле выглядят.
Поэтому параллельно мы изучали данные, полученные на ренгтен-микроскопе: ренгтен-кристаллографию вируса. Ведь длина волны гамма-лучей сопоставима с размерами отдельных атомов, и поэтому можно восстановить структуру вирусного белка поатомно. Затем эту информацию записали в специальный структурный PDB-файл.
Все эти данные мы перевели в 3D в виде полигонов и точек, а затем собрали в Cinema4D. Анимацию и рендеринг делали с помощью Redshift 3D+AE: на видео мы показали, как вирус проникает в клетку.
Условно говоря: у нас на руках были готовые чертежи, а нашей задачей было на их основе собрать реалистичную симуляцию, и проверить ее. И придумать, в какой цвет покрасить вирус.
Конечно, при таких размерах про настоящий цвет речь уже не идет, поэтому окраску мы выбирали по вкусу. Сначала мы его покрасили в голубой и оранжевый, потом поняли, что вирус в такой расцветке недостаточно агрессивно выглядит. И выбрали более тревожную гамму: красный, розовый, фиолетовый. Нам хотелось показать, что вирус ничего хорошего, конечно, не несет, но в нем есть своя красота и симметрия.
Мы хотели привлечь к нему внимание. Хотели, чтобы картинка как бы говорила зрителю: я — опасный вирус, запомните меня хорошенько, ведь нам еще более 100 лет существовать вместе.
Это была первая визуализация вируса?
Параллельно над этим работало много команд, например, знаю о команде из Индии, которые сделали очень известный ролик по коронавирусу. Есть команда Visual Science, они подготовили качественную модель, но позже нас, в ней очень детально показана упаковка ДНК вируса.
Нужно учитывать, что коронавирус можно изобразить разными методами, и каждый рисунок, при условии научной достоверности, будет правильным. Также, как и человека, вирус можно нарисовать схематически, а можно — фотореалистично.
Наша детализация — где-то посреди между фотореалистичным фото и карандашным наброском. У нас очень точно показаны спайк-белки, но менее точно — липиды его мембраны (но они и не очень важны, поскольку давно изучены).
Можно сказать, мы были одни из первых. Мы сделали 3D-визуализацию еще зимой 2020 года, но из-за NDA долго не могли ее показывать. А когда весной смогли опубликовать, подобных визуализаций было уже много. Но могу сказать, наша была хорошо известна в профессиональной среде ученых и визуализаторов.
Для чего нужна такая визуализация?
Во-первых, она — научно-корректная, спайк-белки там — именно такие, как они и выглядят в природе. Она важна для врачей, чтобы они понимали, как это все работает. Ведь, к примеру, не все представляют, какого размера антитело и какого — вирус. А в нашем видео хорошо показано, какие размеры антител, куда они пристыковываются к вирусу, почему не происходит инкапсулирование вируса клеткой и т.д.
Для ученых такие визуализации — это подсказки о структуре и активных компонентах вируса. Плюс, с помощью 3D-модели можно проводить симуляции. К примеру, если исследователь изучает компаунды (молекулы, которые соединяются с мишенями — таргетами) для коронавируса, с помощью симуляции можно посмотреть, как будет работать их решение.
Наши визуализации показывают ученым то, что нельзя увидеть своими глазами, на основе данных микроскопии. Мы получаем модели, с помощью которых можно проверять гипотезы, на которых можно проводить симуляции. И которые показывают, как все на самом деле устроено», - рассказал инженер.
Фото: предоставлены Юрием Свидиненко
Читайте также: В Украине начнут производить боевых роботов;
«Днепровагонремстрой» разработал капсульный плацкартный вагон для «Укрзалізниці»;
Администрация речных портов продала 3 списанных теплохода в Запорожье и в Днепре;
«Мотор Січ» поставит 30 комплектов для двигателей беспилотников Bayraktar Akinci.
