Development of a molecular visualization system with virtual reality and haptic technologies

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K11520
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 西 羽美 東北大学, 情報科学研究科, 准教授 (40745121)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: バーチャルリアリティ / ハプティクス / 分子ドッキング / フォールディング

Outline of Annual Research Achievements

生命科学において生体分子の理解は必要不可欠であるが、既存の分子ビューアによる操作は必ずしも直感的でない。さらに、タンパク質のフォールディングやタンパク質間・タンパク質－低分子間の相互作用などの理解においては原子や分子間に働く力を考えることが必要だが、こうした力を既存のビューアで可視化し科学的理解につなげることはある程度の訓練を必要とする場合が多い。このような現状を踏まえ、本研究ではバーチャルリアリティを用いた分子の提示と合わせ、力覚提示装置を用いた分子間・分子内相互作用の直接的提示を目指している。本年度は引き続き力覚発生装置であるアラクノフォース社のSPIDAR-IIを用いて、力覚提示システムの構築に取り組んだ。昨年度でタンパク質－低分子間の分子ドッキングシステムの構築には一定の成果を得たため、その結果を踏まえ本年度は分子シミュレーションでの力覚提示に焦点を当てた。ただし、現在の開発環境であるUnity内で分子シミュレーションを実装するにあたっては、多くのタンパク質分子はそのままでは原子数が多すぎるため、一アミノ酸を数個の粒子として表示する粗視化モデルのシミュレーションを想定したシステムを構築することを目指した。Unity内で粗視化粒子を再現・表示できる仕組みを構築したほか、既存の粗視化シミュレーション力場を実装中である。また、本年度は情報収集としてオンライン開催の日本バーチャルリアリティ学会に参加した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本年度は、海外研究者（VR空間内で低分子を表示、および簡易なシミュレーションを実施できる教育用ソフトウェアを開発）とのディスカッション及び力覚に関して共同研究を実施する予定でいたが、パンデミックによる渡航制限により不可能となったため。

Strategy for Future Research Activity

本年度取り組んだ分子シミュレーションシステムを完成させ、昨年度の分子ドッキングの成果と合わせることで統合分子提示システムを構築する。

Causes of Carryover

本研究費を利用した海外渡航（国際学会参加、海外研究者との議論及び共同研究）を予定していたが、感染症の流行のため渡航が制限されたため。