전문가 칼럼

케빈 할록(Kevin Hallock), 화이자(Pfizer)의 시각화 및 모델링 전문가


20 November 2016

아마도 가벼운 장난이라고 생각할 수 도있다.위사진은화학자와생물 학자,의학자가한공간에모여단 백질을 어떻게 설명할 것인지에 대한 합의 점을 찾으려 애쓰고 있는 장면이다.

그러나 이 공간은 과학자들이 단백질과 인 간의신체생리등을대형3D모델로재현 한환경에몰입할수있도록만들어진화이 자(Pfizer)의 가상현실(VR) 실험실로 여기서 얻어낸 결과물은 절대 장난이 아니다. 과학자들은 복잡한 데이터와 공동 과제를 몰 입형 가상현실 환경에서 더 정확히 이해한 덕분에더효율적으로연구를진행할수있 게 됐다. 상황에 따라 다르지만 가상현실(VR) 을활용하지않았을때보다더빠르게연구 결과를 얻는 경우도 있다. 논리적이지 못한 경우의 수는 배제하는 과정을 반복하다 보면 타당한 결론에 도달할 수 있기 때문이다.

직접 체험을 통해 공동의 이 해도출

예를들어,단백질은신약발견에중대한영 향을미친다.이복잡한3차원분자구조물 에는필수화학반응과정에서표적단백질 의 결합이 이뤄지거나 와해되는 '활성 부위' 라는 영역이 존재하기도 한다.

신약을 개발하는 과정에서 이 활성 부위의 거동을 바꿔보고 싶은 경우가 간혹 있는데, 단백질의 메커니즘을 이해하기가 여간 복잡 한일이아니다.다른전문분야에종사하는 동료와 단백질의 반응에 대해 논의하는 것 도 그에 못지않게 어렵다. 화학자, 생물학자, 의학자가 서로 다른 시각 으로 생각하고 얘기하기 때문이다. 그러나 동료들과 함께 단백질의 모든 부위를 관찰 할수있다면다수의2D이미지와복잡한 설명의 필요성이 최소화되므로 더욱 효율적 으로 결론에 이를 수 있다. 가상현실(VR)을 이용하면 동료들도 새로운 지식을 얻게 되 므로 프로젝트에서 각자가 맡은 업무를 일 사천리로 진행할 수 있다.

몰입형 가상환경은 기존 도구의 활용도도 개선한다. 과학자가 2D 컴퓨터 화면에서 엑 스(X)선 결정학과 분자역학 시뮬레이션으로 구현된 단백질 구조를 확인할 수 있지만 3차원 단백질 구조 전체를 한눈에 확인하는 것은 불가능하다. 그러나 가상현실(VR)에서 는이두가지형식의데이터를동시에확인 할 수 있다. 가상현실(VR)에 몰입해 있는 동안 과학자들 은 자동차만한 크기로 구현된 분자 주변을 걸어다닐 수 있다. 시뮬레이션을 몇 번이고 실행해서 각기 다른 각도에서 살펴보는 것 도가능하다.필요한경우여러개의단백질 구조물을 중첩시켜서 미묘한 차이점을 더 정확히 이해할 수 있다. 또한 시뮬레이션에 함께 몰입해 있는 동료에게 구조물의 특정 부분을 가리키면서 대화를 나눌 수도 있다.

2D정보의미흡한부분해소

과학 연구에 가상현실을 활용해서 효과를 톡톡히거두고있는또다른분야로는신경 해부학을꼽을수있다.인간의뇌구조는 수십억개의뉴런으로구성되어있으며,뉴 런사이에는그보다몇배는더많은연결점 이 존재한다. 자기공명영상(MRI)을 통해 뇌 의구조와기능을확인할수있지만보통은 3차원인 뇌를 2차원 슬라이스로 쪼개서 결 과를 보여준다. 이것을 제대로 이해하려면 여러 개의 2차원 슬라이스를 번갈아 관찰하면서 어디서 어떤 패턴이 발생하는지 머릿속으로 그려보려고 애써야 한다. 설계사나 건축가가 2차원 청사 진만 보고도 머릿속에 3차원 건물을 구상할 수 있듯, 최고의 방사선 전문의라면 그럴 수 있겠지만, 수년 간의 경험과 실전이 쌓여 있 어야 가능한 얘기다.

물론 자동으로 진행되는 것은 아니지만 MRI 를가상현실로변환할수있다.수십년간 경력을 쌓은 신경외과 전문의조차 일단 가 상환경에서뇌를탐구해보면놀라움을금 치 못한다. 가상현실(VR)에 너무 몰입한 나 머지 자신이 벽으로 둘러싸인 실제 공간에 있다는사실을망각한채,관심있는대상을 향해 급하게 발길을 돌리다 벽에 부딪히는 사람도 가끔 있다. 스테레오로 영화를 보는 것과 비슷하지만 관람석에앉아있는것이아니라영화안으 로 직접 들어가 있는 셈이다. 가상현실(VR) 을 이용하면 마치 자신이 2나노미터로 줄어 들었거나 20피트로 커진 것처럼 느끼면서 분자를 관찰할 수 있게 된다. 가상현실(VR) 은 관점을 바꾸고 지식의 깊이를 더하므로 연구원들이 새로운 탐구 영역을 찾는데 유 용하다.

치솟는인기

화이자가 가상현실(VR) 실험실을 건립한 원 래 목적은 가상현실 기술의 유용성을 평가 하는데 있었는데, 물론 경험이라는 소득도 함께 거두기를 원했다. 현재는 가상현실에 대한 여러 분야 전문가들의 관심이 높아지 면서 이를 활용하는 방안을 검토 중이다. 많은 직원들이 몰입형 가상현실(iV)을 접하고 있기때문에협업개선효과도기대해보자. 헤드셋 형태의 HMD 출시가 임박한 시점에 경험이 중요하다는 생각에서 가상현실(VR) 실험실을 건립했으며, 지금까지 여러 시행에 걸쳐본 결과에 아주 만족한다.

가상현실(VR)을 활용하는 기술 기업이 날로 증가하면서 더 많은 소프트웨어 개발사가 가상현실(VR) 지원 애플리케이션을 출시하 면 모두가 한결 더 수월하게 데이터를 시각 화할 수 있을 것으로 기대된다.

그런날이오게되면연구원들이더욱손쉽 고빠르게방대한양의정보를걸러내고,탐 구하며, 이해할 수 있을 것이다. 발견이 중시 되는세계에쉴새없는변화가찾아올텐 데,이와같은전망은비단신약발견뿐아 니라 미래의 교육, 통신, 그리고 인간에 대한 이해에도 해당된다. ◆

Kevin Hallock is Lead Modeling and Visualization Scientist at Pfizer, and a senior manager in the company's Quantitative Medicine line. (Image © Pfizer)

프로필

케빈 할록(Kevin Hallock)은 화이자 QM(Quantitative Medicine) 사업부 선임 관리자로, 모델링 및 시뮬레이션 전문가이자 화이자의 시각화센터 외 다양한 모델링 프로젝트들을 책임지고 있다. 할록은 미시건대학교(University of Michigan)에서 고체 상태의 핵 자기공명 분광법을 이용하여 인위적으로 조성된 지질 이중층에서 자연 발생하는 항균성 펩타이드를 연구한 실적을 인정 받아 물리 화학 및 생물 물리학 박사학위를 받았다. 보스턴 의과대학(Boston University School of Medicine)에서 자기공명 현미경 검사와 자기공명 단층 촬영법에 관한 박사 후 교육 과정을 이수한 할록은 초파리부터 인간에 이르는 다양한 생명체를 조사할 수 있는 자기공명 기법을 개발했다.

화이자의 가상현실(VR) 실험실을 확인해 보세요. :
http://3ds.one/PfizerVR

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