가상현실 세포 안을 걸으며 세포 분석

▲ vLUME 작업 공간에서 성숙한 뉴런의 DBScan 분석. [출처: Lume VR]

3차원 세포 안을 걸어 다니며 개별 세포를 분석할 수 있는 가상현실 소프트웨어가 개발됐다. 이는 생물학의 근본적인 문제를 이해하고 질병에 대한 새로운 치료법을 개발하는 데 사용될 수 있다.

케임브리지대학 과학자들과 3D 이미지 분석 소프트웨어 회사인 ‘Lume VR’이 공동으로 개발한 소프트웨어 ‘vLUME’는 개별 단백질부터 전체 세포까지 초고해상도 현미경 데이터를 가상현실에서 시각화하고 분석할 수 있다, 

연구 결과(vLUME: 3D virtual reality for single-molecule localization microscopy)는 Nature Methods 저널에 10월 12일(현지시각) 실렸다.

2014년 노벨화학상을 수상한 초고해상 형광 현미경(super-resolved fluorescence microscopy)은 나노 차원을 관찰할 수 있어 가장 미세한 분자 내의 세포들을 연구할 수 있다. 

하지만 문제는 이 데이터를 3차원으로 시각화하고 분석할 수 있는 방법이 부족하다는 것이었다.

생물학은 3D로 발생하지만, 지금까지는 2D 컴퓨터 화면이기 때문에 데이터를 직관적이고 몰입적인 방식으로 상호작용하는 것이 어려웠다. 

연구팀은 가상현실에서 데이터를 보기로 마음먹고 vLUME 프로젝트를 진행했다. 이 소프트웨어는 수백만 개의 데이터 포인트를 가진 여러 데이터셋을 로딩할 수 있다. 또 데이터 포인트의 그룹화 관련 머신러닝 기술인 클러스터링 알고리즘을 사용해 복잡한 데이터에서 패턴을 찾아낸다. 특히 소프트웨어 이미지 및 비디오 기능을 사용해 전 세계 공동 작업자들과 공유할 수 있다.

연구팀은 “초고해상도 현미경 검사에서 생성된 데이터는 매우 복잡하다. 이는 과학자들이 데이터를 분석하는 데 시간이 매우 오래 걸릴 수 있다”며, “그러나 vLUME를 통해 보다 신속한 테스트와 분석을 수행할 수 있다”고 설명했다.

현재 연구팀은 뉴런, 면역세포 또는 암세포와 같은 생물학적 데이터셋을 탐색 분석하는데 vLUME를 주로 사용하고 있다. 

예를 들어 항원 세포가 신체에서 면역 반응을 어떻게 유발하는지 연구하고 있다. 즉 vLUME의 데이터를 세분화하고 보면서 어떤 가설은 배제하고 새로운 가설을 제안할 수 있다는 얘기다. 이제 연구자들은 VR 헤드셋만 있으면 데이터를 탐색, 분석, 세분화, 공유할 수 있다. 

김민중 기자 science@