”Jag skulle kalla en tumör för ett ekosystem”, säger professor Greg Hannon, vid Cancer Research UK:s Cambridge Research Institute. Det är en beskrivning som understryker det faktum att cancer inte är en monolitisk tillväxt som ska klämmas, utan en komplex gemenskap av celltyper som interagerar med varandra på sätt som vi ännu inte helt förstår.
På Cancer Research UK:s huvudkontor förklarar Hannon ett projekt som vill använda virtuell verklighet för att hjälpa forskare att förstå hur tumörceller fungerar vid sidan av varandra – ett projekt som just har tilldelats finansiering på upp till 20 miljoner pund, som en del av Cancer Researchs 100 pund. miljoner Grand Challenge-initiativ.
”Tänker på cancercellerna som ett samhälle i utveckling”
”Vad vi försöker göra är att se på det ekosystemet som en helhet”, förklarar Hannon. ”Titta inte bara på värdcelltyperna och inte bara på cancercellerna, utan på cancercellerna som ett utvecklande samhälle.”
Två problem som cancerforskare står inför är hur man fångar de enorma mängder information som finns i en tumörs ekosystem, och hur man förstår det. Hannon och ett interkontinentalt team av forskare, läkare, patienter, astronomer och spelutvecklare siktar på att ta itu med båda dessa frågor.
Syftet är att göra en 3D-modell av en patients tumör, som ett rumsligt, intuitivt sätt för forskare att studera en mängd olika information om provet – både när det gäller enskilda celler och hur de interagerar med grannar och värdceller. För att samla in data kommer specialiserade mikroskop att byggas från grunden, och teamet kommer att samla in genetisk information för var och en av de miljontals celler som finns i en tumör.
Idén om en virtuell verklighetstumör kan låta som en onödig gimmick i kampen mot cancer, men Hannon förklarar att det behövs nya sätt att tänka på hur man förstår information när man har att göra med så stora mängder data.
”Mängden information vi vill skapa är enorm”, säger han. ”Det här är en informationsnivå, givet nuvarande teknik, som är svår för människor att förstå och analysera. Så vi måste uppfinna nya sätt att interagera med denna data. Vårt första pass är att försöka ta de stora datamängderna, från en datorskärm, och presentera dem i virtuell verklighet.”
Virtuella labb
Jag kunde prova en tidig prototyp av projektets virtuella komponent, utvecklad i samarbete med den kreativa studion Deep VR, för HTC Vive. I den svävar en svärm av prickar ovanför ett labbutrymme. Detta är den simulerade tumören, baserad på allmänt tillgängliga data om tumörmikromiljö, genuttryck av olika celltyper och på en matematisk simulering av tumörtillväxt. Med hjälp av Vives kontroller kan jag plocka upp den, hålla den i handen och lägga den åt sidan medan jag sorterar igenom flikar som listar gentyper. Jag svänger runt ringen av labbytor och kan plåstra olika kategorier på plattor som färgkodar och markerar särskilda celler i tumören.
En ”Superman”-inställning på en konsol gav mig möjligheten att bli nedsänkt i tumören, genom att glida igenom dess intrikata arkitektur. Om jag stannade och pekade på en specifik cell skulle en panel visa mig detaljerad information om vad som fanns framför mig. Jag är ingen cancerforskare, så jag kan inte intyga sanningen eller användbarheten av vad data indikerade, men informationens omfattning är utan tvekan imponerande.
”Hur många saker får du plats på en skärm? Utrymmet du har tillgängligt här är 5 x 5 x 5 meter, så du kan bokstavligen omges av data”, säger Dr Dario Bressan, från Cancer Research UK Cambridge Institute. ”Vi är väldigt bra som människor på att tolka färger, eftersom vi har utvecklats för att leta efter frukt på träd, så det är väldigt lätt att upptäcka mönster. Du tittar i huvudsak på sju dimensioner av data, och du känner inte ens det. Att göra det på en datorskärm skulle vara mycket mer utmanande.”
Prototypen är tänkt att vara ett tidigt exempel på projektets potential, men framtida planer inkluderar att tillåta flera användare att arbeta inom samma virtuella utrymme, samt att skapa mixed-reality-upplevelser som möjliggör ett liknande, rumsligt fokuserat tillvägagångssätt för att undersöka tumörer . Och det är inte bara forskare som kan dra nytta av det – Hannon säger att han vill ge läkare, patienter och studenter ett nytt verktyg när de ska fastställa behandlingar eller lära sig om vad cancer är.
Bygga en ”Google Earth” av cancer
De andra tre vinnarna av Cancer Research UK:s första Grand Challenge-tävling omfattar ett projekt som syftar till att bättre förstå en föregångare till bröstcancer; ett sätt att identifiera orsakerna till cancer genom att studera DNA-”fingeravtryck”; och ett sätt att bygga en Google Earth-liknande karta över tumörer.
Det senare projektet, som leds av Dr Josephine Bunch från UK National Physical Laboratory, delar Cambridge Research Institutes fokus på att tillhandahålla verktyg för forskare att visualisera cancer. Bunchs team kommer att använda ett antal nya masspektrometriska avbildningstekniker för att detaljera både stor- och småskalig sammansättning av tumörer. Jämfört med Google Earth är tanken att forskare lätt ska kunna flytta mellan vävnads-, cellulära och molekylära detaljnivåer.
Vart och ett av de vinnande projekten syftar till att ta itu med en av sju utmaningar, inrättade av Cancer Research UK. Organisationen utlovade ursprungligen 100 miljoner pund för initiativet 2015. Planen var att finansiera ett nytt projekt varje år i fem år, där varje projekt skulle få 20 miljoner pund under en femårscykel. Tack vare ett partnerskap med den holländska cancerföreningen och en anonym givare har fyra projekt fått klartecken i år.
”Cancer Research UK inrättade Grand Challenge-priserna för att ge ett förnyat fokus och energi till kampen mot cancer”, säger Sir Harpal Kumar, Cancer Research UK:s vd. ”Vi vill belysa de svåraste frågorna som står i vägen för framsteg.”
Du kan läsa mer om Grand Challenge och de vinnande projekten på Cancer Research UKs hemsida.
