Minecraft玩家现在可以探索整个细胞及其内容

科学家们在《我的世界》（Minecraft）中将纳米级实验和计算数据转化为细菌、酵母和人类上皮、乳腺和乳腺癌症细胞的精确3D表示，这是一款允许玩家探索、构建和操纵三维结构的电子游戏

这项创新将允许所有年龄段的研究人员和学生导航生物细胞，刺穿细胞器的膜以查看其内部，或在细胞质中漫游以查看各种结构在细胞内的分布

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校化学和物理学教授Zaida（Zan）Luthey Schulten表示，“CraftCells:生物细胞之窗”是第一个广泛使用的工具，允许用户在3D中获得整个细胞的准确图像。他与伊利诺伊州生物工程教授Stephen Boppart和Rohit Bhargava、研究生Kevin Tan、博士后研究员Zane Thornburg和Seth Kenkel以及研究主要作者、伊利诺伊大学生物物理学研究生Tianyu Wu共同领导了这项工作。他们的工作发表在《生物物理学家》杂志上

Luthey Schulten说：“在我生命的最后10年里，我致力于在细胞的模型和4D模拟中开发空间加时间的三维表示。”。“我认为，从教科书中看到的2D图像转向3D世界，看看这些细胞是如何组织的，这一点至关重要。”

科学界的一些成员可以获得更复杂的分子数据3D可视化。NAMD和VMD等程序是美国开发的开源软件平台，可以模拟和可视化涉及数百万个原子的大型生物系统的行为。谭说，虽然这些模拟为分子相互作用提供了非凡的见解，但它们需要巨大的计算能力，使大多数人无法访问

他说：“目前，公众还没有真正的方法来实现生物细胞的三维可视化。即使在科学界，这种易于使用的3D可视化也并不常见。”

该团队依靠高分辨率的显微数据构建细胞模型，重点关注研究人员和公众特别感兴趣的细胞。他们的第一个3D模型是酵母细胞、癌组织和健康乳腺组织的上皮细胞，以及一个“最低限度存活”的细菌细胞，该细胞被剥夺了所有对生命不重要的基因

这些蜂窝世界可以使用虚拟现实耳机以3D形式观看。玩家从包含感兴趣的细胞类型的Minecraft世界菜单中选择开始探索

细菌细胞与其他细胞不同，因为细菌不含细胞核。DNA在细胞质中自由漂浮，而不是被限制在任何膜结合的细胞器内

乳腺癌症细胞在视觉上与健康细胞不同。乳腺癌症细胞的形状更细长、更尖，细胞核内的核仁比健康细胞大得多

“当癌症细胞变长时，这种棘状形态通常与转移或更具侵袭性的癌症有关，”Tan说。“组织病理学家经常将核仁的大小视为癌症的标志。”

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Luthey Schulten说，CraftCells具有教育性和趣味性。标准的Minecraft工具和武器已经过修改，可以模拟现实世界的细胞事件。例如，玩家可以体验活性氧对组织的破坏作用

在细菌细胞中，玩家可以乘坐过山车，穿过DNA和红色细胞质蛋白的金色丝带。该团队计划开发一种武器，让玩家模仿激光消融的医疗程序，向癌症乳腺细胞射击

许多分子，包括水，都被排除在可视化之外，让玩家可以看到和浏览最突出的细胞结构。蛋白质、DNA或细胞膜等特征可以关闭并再次打开，以专注于细胞的各个部分，并了解它们是如何结合在一起的

研究人员表示，每个3D像素或体素的大小都是为了提供细胞的最佳视图。根据细胞类型，单个体素的大小在1到100纳米之间

研究人员表示，科学家们可能会使用CraftCells来更好地了解他们的研究系统

Thornburg说：“我们从VMD项目中了解到，从三维角度看待你的系统至关重要，以确保一切都有意义。”。吴说：“尽管VMD非常棒，但没有什么能给你这样的规模，让你可以进入并绕过整个细胞，对你的系统进行如此多的检查。CraftCells只是目前没有其他科学工具提供的另一个层次的3D探索。”

未来的细胞迭代可能会让科学家探索不同的细胞状态

他说：“我们可能能够展示一些靶向药物是如何进入人体细胞的，或者看到酵母细胞产生乙醇时发生的变化。”。“CraftCells可以让我们更容易地理解这些生物过程。”

CraftCells是免费提供的，与MineCraft Java、Bedrock和Education版本兼容。要下载该程序，请转到：https://github.com/Luthey-Schulten-Lab/CraftCells

Luthey Schulten、Boppart和Bhargava是贝克曼高级科学技术研究所的教授。Bhargava是伊利诺伊州癌症中心的主任。这项工作是在美国贝克曼研究所的国家科学基金会定量细胞生物学科学技术中心进行的