«Распечатанная 3Д- молекула F-протеина помогла нам рассмотреть вирус РСВ с максимальной детализацией для того, чтобы интуитивно обнаружить, как функционирует вирус. Высокая точность модели особенно важна для исследователей. Поэтому, ничто не сравнится с цветной физической моделью, даже результаты, получаемые с помощью стереоскопического изображения 3Д-модели на мониторе и видеокарт, доступных ранее.»
Доктор Вильям Рэй, Главный исследователь и профессор Центра математической медицины Battelle
В последние годы 3Д-печать использовалась в основном в сферах дизайна и проектирования. Специалисты в этих областях экспериментируют с цветом и формой в концептуальной модели для оценки и усовершенствования финального проекта. Применение новых технических возможностей обусловило резкий рост уровня работ архитекторов, дизайнеров, кинопроизводителей, специалистов обувной промышленности. Но если ваш бизнес не производит физически ощутимых вещей? Что, если вместо этого вам необходимо разрушить нечто неизвестное чтобы исследовать внутренние механизмы вируса и разработать лекарство? Может ли 3Д-принтер помочь в разработке вакцины?
Это именно то, чем занимается главный исследователь и профессор Центра математической медицины Battelle, доктор Вильям Рэй, в рамках работы в исследовательском институте международного детского госпиталя.
Доктор Рэй занимается проблемой респираторно-синцитиального вируса (РСВ), который является основной причиной инфекций нижней части дыхательной системы, жертвами которого чаще всего становятся дети. Ежегодно в мире диагностируется более 64 миллионов случаев заражения этим вирусом и 160 тысяч - со смертным исходом. РСВ является одной из наиболее частых причин бронхиолита и пневмонии в США среди детей до 1 года, каждый год от 75 тыс. до 125 тыс. детей младше 6 месяцев госпитализированы с РСВ инфекцией. Более того, по некоторым оценкам, более 8,5 миллионов взрослых ежегодно поражаются этим вирусом. В США и Европе примерно у 900 тыс. госпитализированных пациентов ежегодно обнаруживают РСВ. Учитывая затраты на госпитализацию, потерянные рабочие дни и смертность, РСВ стоит миллиарды долларов ежегодно. На сегодняшний день не существует проверенной вакцины для предотвращения РСВ.
Значительная проблема, с которой столкнулся доктор Рэй и его коллеги-исследователи – это отсутствие достоверной информации о принципе работы данного вируса. Тем не менее, был выявлен один очевидный аспект, что ответственную роль в жизненном цикле вируса играет молекулярный механизм (F-протеин), который населяет поверхность вируса. Этот белок обеспечивает проникновения вируса в клетки организма. Установка ключа в механизм этой машины позволила бы остановить процесс инфицирования. Однако, поскольку схема работы механизма была неизвестна, в результате прошедших исследований так и не была разработана вакцина.
Для того, чтобы определить правильный цвет этого механизма, доктор Рэй приступил к изучению F-протеина с помощью 3Д-принтера. Благодаря опыту в компьютерной графике доктор Рэй понимал, что полагаясь на двухмерное изображение он не сможет провести глубокий анализ, необходимый для разрешения проблемы РСВ, но доктор был убежден, что распечатанная на цветном 3Д-принтере модель вируса принесет пользу исследованию. Итак, когда центр получил средства на инвестирование в новые технологии для дальнейших исследований, доктор Рэй воспользовался возможностью приобрести цветной ZPrinter от компании 3D Systems.
Вильям и его команда, включая известного вирусолога Марка Пипл, а также жена и давний сотрудник Вильяма, Джоан Рей, смоделировали РСВ с помощью компьютерной графики. Затем они распечатали 3Д-модель F-протеина, то есть они смогли взять в руки и рассмотреть со всех сторон данный молекулярный механизм. Это позволило ученым детально изучить РСВ и продумать варианты функционирования вируса. По словам Вильяма, третье измерение обеспечивает исследователей особенно важной информацией, и никакая компьютерная графика не заменит цветную физическую модель.
Несмотря на то, что до разработки лекарства против РСВ еще далеко, доктор Рэй подчеркивает, доступ к 3Д-модели существенно продвинул исследование и способствовал формированию новых идей по функционированию вируса. 3Д-визуализация также является инструментом разоблачения ранее существующих мифов о вирусе, которые направляли ученых по ложному пути.
В результате, тем не менее, исследовательская команда имеет еще один инструмент, способный помочь в изучении вопроса путем локализации, глубокого анализа и разрушения возбудителей болезни, опасных для нашего организма. Стоимость цветного 3Д-принтера колеблется от $29 000 до $114 000, но для улучшения нашего физического здоровья и развития современной медицины, такие инвестиции оправданы. Кроме того, если картинка стоит тысячи слов, то цветная 3Д модель бесценна.
Оригинал: http://www.3dsystems.com/sites/www.3dsystems.com/files/cs_nationwide_children_us_0.pdf