虚拟现实头显尚未普及，但它们已经有可能彻底改变我们生活的许多方面——我们如何看待电影和视频游戏等娱乐，我们如何看待世界，甚至我们如何进行科学研究。
现在，纽约市威尔康奈尔医学院的研究人员已经开始利用这项技术来更好地理解驱动癌症的基因突变。他们为 Oculus Rift VR 头显开发了一个新程序，用户可以查看和交互 3D 结构的微观蛋白质模型。该程序名为“IPM VR”，是“精准医学研究所 VR”的缩写，旨在让研究人员更容易精确地定位人体 DNA 发生突变导致癌症的位置和方式。他们的目标是帮助全国各地的医生更好地理解突变，以便快速找到最佳治疗方法来控制这种疾病。
我们《大众科学》的几位同事最近有机会亲自测试了 IPM VR，并从开发该程序的研人员那里了解到更多关于该程序的信息。以下是我们的发现。
为什么我们需要关注蛋白质？
要理解 IPM VR 在抗击癌症方面的价值，首先需要了解癌症在体内的形成方式。这一切都追溯到 DNA，它是你身体以及地球上所有生物体制造蛋白质的蓝图。
每个人都有一些 DNA 突变。有些是遗传的，有些是从吸烟或阳光等环境因素获得的，还有一些是在新细胞形成时自发发生的。大多数突变是良性的，但错误的突变组合有时会导致特定器官或区域的细胞失控生长，最终可能抑制身体的正常功能。这种失控的生长过程就是癌症，以其各种形式存在。
肿瘤通常含有大约一千个基因突变，但只有少数突变驱动癌症生长并在全身扩散。弄清楚哪些突变是特定癌症的驱动因素，在基因层面来说就像大海捞针。但如果医生能够做到这一点，他们就可以只针对具有特定突变的细胞，让健康细胞继续发挥作用——这对于患者来说总体结果更好。这就是精准医疗的领域。
威尔康奈尔医学院梅耶癌症中心精准医疗专家Olivier Elemento表示，只有通过观察蛋白质——由我们 DNA 中的基因指令产生的身体的分子构成单元——基因突变才能显现出来。“DNA 级别的突变没有任何作用——只有当基因被转录并转化为蛋白质时，突变才会表达出来，突变的功能才变得重要，”他说。
蛋白质是三维结构，但它们经常在纸上以平面形式呈现。Elemento 说，如果临床医生看不到蛋白质的 3D 模型，他们就无法完全理解突变的作用。当临床医生试图确定新的突变是否可能导致癌症时，他们会检查它是否接近一个热点，即基因突变的集中区域，这表明这种错误在患有相同类型癌症的其他患者中很常见。
“在蛋白质的一维表示中，如果一个突变落在了热点上，那是不言而喻的——它很重要，”Elemento 说。但由于蛋白质会折叠，一个在二维表示中看起来很远的突变，实际上在三维蛋白质中可能非常靠近一个热点。
这听起来可能是一个微小的差异，但对患者来说意义可能非常重大：它向临床医生表明，该突变可能正在驱动癌症，而这种知识可能有助于他们选择一种可以靶向该突变的药物。毫不夸张地说，这些信息可能会成为患者生与死的区别。
利用虚拟现实寻找致癌突变
康奈尔大学的科学家们使用 Oculus Rift VR 头显和游戏软件的早期开发者版本开发了 IPM VR，为研究人员和临床医生提供了一种沉浸式的方式来探索患者独特的基因突变。
Oculus Rift VR 头显配备了运动传感器，可以检测你看向的方向。IPM VR 还依赖于一些未包含在头显中的外部摄像头，这些摄像头可以进一步追踪你的身体和手部运动。
在研究人员对患者肿瘤中的所有基因进行测序后，该软件会将所有突变投射到特定的蛋白质上，其形状是从蛋白质数据库（一个 3D 蛋白质形状的数字档案）下载的。
佩戴头显的临床医生可以通过手势和臂势在模拟蛋白质中导航，更改视图以仅查看突变热点或仅查看有问题突变。为了获取更多信息，临床医生可以调出与患者相关的二维“文档”——关于癌症类型的报告，或电子病历中患者的病史。
在我短暂使用它的过程中，它是一款非常令人印象深刻的软件。这是我第一次使用 Oculus VR 头显，我在蛋白质中笨拙地摸索着移动，而我更有 VR 经验的同事 Dave Gershgorn 则更快地适应了。他轻松地找到了突变热点。你可以在本文底部的视频中观看我们的体验。
如果我的笨拙是任何指示，临床医生需要一段时间才能习惯 IPM VR 和更广泛的 Oculus Rift 头显。该软件背后的研究人员仍在调整一些功能，以找出最适合临床医生需求的功能，威尔康奈尔医学院计算生物医学研究员Alexandros Sigaras说。尽管全国许多研究人员都在从事精准医疗的不同方面的工作，但 Sigaras 和 Elemento 认为，他们的研究是唯一将患者信息整合到虚拟现实中的。
VR 如何成为医疗治疗的“游戏规则改变者”
Sigaras 说，目前这个工具主要用于研究，但康奈尔团队希望它很快能进入全国各地的临床医生手中。“使用 Oculus 的想法不是要取代每一台电脑——而是要增强那些原本很难获得的信息，”Sigaras 说。
他的目标是让基因突变和蛋白质形状的复杂信息对临床医生来说立即直观，他们不必学习使用他们电脑上的另一款软件。此外，临床医生还可以更无缝地协作——使用他们自己的头显，不同学科的专家可以看到相同的信息来讨论一个特定的病例。
理想情况下，Sigaras 希望该软件包含患者的所有信息，以便临床医生在没有电脑带来的干扰和技术要求的情况下进行分析。这对于精准医疗尤为重要，因为海量的基因和健康数据很容易让医生在寻找最佳治疗方案时感到不堪重负。
当然，大多数医生还没有虚拟现实头显。但 Sigaras、Elemento 和他们的团队坚信，这些平台很快就会普及。“这些 Oculus 设备将很快普及，”Elemento 说。
他表示，即使是最近发布的 Oculus Rift 消费者版的售价为 599 美元，再加上运行它们所需的高性能显卡 PC，其设置与其它医疗设备相比也并不昂贵。他和其他人认为，随着更多竞争对手进入 VR 领域，价格肯定会下降（尽管 HTC 即将推出的Vive Pre VR 头显实际上价格略高，为 699 美元）。
“我认为，也许在五年、十年内，每个临床医生都会拥有一个，”Elemento 补充道。他希望他的团队的软件能成为让虚拟现实对医生有吸引力的第一批先驱之一。
然而，Sigaras 表示，要实现这一点，精准医疗软件必须为临床医生提供明显的优势。他们仍在弄清楚医生希望在虚拟现实中看到哪些类型的信息，以及他们更喜欢在电脑上或甚至在纸质副本中看到什么。
对于这个团队来说，Oculus Rift VR 头显仅仅是达到目的的手段，他们似乎在某种程度上是平台无关的。Sigaras 已经在包括 Google Glass 在内的其它虚拟现实和增强现实平台上测试过类似的软件，甚至还包括像 Google Cardboard 这样的智能手机驱动的 VR 头显。他还试图微软 HoloLens 来尝试他的软件在增强现实中的应用。
最终，Sigaras 和 Elemento 最关心的是更快、更直观地向临床医生提供更多信息。“真正的问题是：你如何让你的临床医生更有效率？”Sigaras 说。“我们希望使临床医生能够以更快的速度处理大量信息。”他补充说，对抗癌症往往是一场与时间的赛跑，如果虚拟现实工具能让医生在更快地找到正确治疗方法方面获得优势，患者就能从中受益。
