布里斯托尔大学的研究人员正在率先使用虚拟现实(VR)作为设计下一代药物疗法的工具。

这一发现发表在《PLOS One》杂志上，描述了研究人员如何利用VR在分子水平上理解常见药物的作用。

很多药物都是小分子，新药的发现涉及到与蛋白质等生物靶标结合的分子的发现。

在这项研究中，用户可以在VR(iMD-VR)中使用交互式分子动力学模拟，使用VR“踏入”蛋白质并对其进行操作，并将药物的细节与原子结合起来。

利用这种iMD-VR方法，研究人员可以将药物分子“塞进”蛋白质中，并能准确预测药物的组合方式。在研究的系统中，有治疗流感和艾滋病毒的药物。

这项研究的共同领导者，布里斯托尔大学计算化学中心的阿德里安穆兰德教授说：“许多药物通过与蛋白质结合并阻止它们发挥作用来发挥作用。例如，通过与特定的病毒蛋白结合，药物可以阻止病毒繁殖。

为了很好地结合，小分子药物需要粘附在蛋白质上。药物发现的一个重要环节是寻找与特定蛋白质紧密结合的小分子，并了解使其紧密结合的原因，这有助于设计更好的药物。

“为了设计新的疗法，研究人员需要了解药物分子是如何适应其生物靶标的。为此，我们使用VR将它们表示为完全三维的对象。然后，用户可以将药物放在蛋白质结合位点的“钥匙孔”中，找出它们是如何结合在一起的。”

在这项研究中，用户的任务是将药物与蛋白质靶点结合，如流感神经氨酸酶和艾滋病毒蛋白酶。

测试表明，用户可以正确预测药物将如何结合到他们的蛋白质目标。通过将药物拉成蛋白质，他们可以构建一个与实验中发现的药物复合物非常相似的结构。

即使是非专家也能有效地将药物与蛋白质相匹配。这表明交互式虚拟现实可以用来准确预测新的潜在药物将如何与它们的靶点结合。

研究表明，即使是非专家，虚拟现实也能有效地用于基于结构的药物设计。它使用现成的VR设备和开源软件框架，所以任何人都可以使用。

Mulholland教授补充说：“这项工作的一个重要方面是，药物及其蛋白质靶标具有完全的灵活性：我们对它们的结构变化和动力学进行建模，用户可以交互式地操纵它们，以发现药物如何与其生物靶标相互作用。这是一个真正令人兴奋和强大的方式来模拟药物组合。我们在这项工作中已经表明，它可以提供准确的结果。这些工具将有助于新药的设计和开发。”

英国皇家学会化学学院和布里斯托尔计算机科学系的高级研究员大卫格洛瓦契基博士说：“我们的研究结果表明，从蛋白质靶标的模拟时间尺度上解除绑定和重新绑定是可能的，这比非交互式分子动力学引擎观察到的类似事件的时间尺度要短得多。

“同样重要的是要注意，iMD-VR生成的完整解绑定和重新绑定事件是由用户在不到五分钟的时间内实时实现的。

“在非专家用户有痕迹原子的情况下，当向他们展示正确的姿势时，所有参与者都可以建立一个对接姿势，这个姿势与初始结构足够接近，所以科学上认为是对接。

“在没有任何痕量原子的情况下，可以理解为结合姿势变化较多，但用户仍然可以在所有三个系统的可接受结合位置的相同范围内。这些结果是通过对每个参与者进行一个小时的培训获得的，这证明了虚拟现实框架的可用性。”