13. toukokuuta 2022
Willy Wriggers, Frank Battenin mekaanisen ilmailutekniikan ja biotekniikan johtaja, kehittää 3D-tietokonemallinnustekniikoita auttaakseen tutkijoita jalostamaan ja rekonstruoimaan elektronimikroskopiakuvia.Sherry DiBari
Nuorena miehenä Willy Wriggers kiehtoi optisia instrumentteja.
Lapsuudelta saadut lahjat, mikroskooppi ja kaukoputki, johtivat rakkauteen tieteeseen, erityisesti tähtitiedettä ja biologiaa kohtaan.
"Aloin tutkia vettä likalammikoissa ulkona ja olin kiinnostunut bakteereista ja myös tähtien katselusta", hän sanoi. "Opin kaikki tähtikuviot, kun olin 8 tai 9."
Lukiossa Wriggers oli aktiivinen lukionsa tähtitieteen kerhossa, toimitti klubin lehteä "Rosa Ursina" ja johti kiertoajeluja ja esityksiä kosmoksesta.
"Tästä kokemuksesta tuli eräänlainen suunnitelma sille, mitä tein myöhemmin tiedemiehenä ja kouluttajana", hän sanoi.
Tänään hän keskittyy elämään molekyylitasolla.
Wriggers, Old Dominion Universityn mekaanisen ilmailu- ja biotekniikan Frank Battenin katedraali, kehittää 3D-tietokonemallinnustekniikoita auttaakseen tutkijoita jalostamaan ja rekonstruoimaan elektronimikroskopia (EM) kuvia.
Wriggers on tehnyt yhteistyötä ODU:n tietojenkäsittelytieteen laitoksen professorin Jing He:n kanssa vuodesta 2015. Hänen panoksensa on syväoppimisen soveltaminen ja ymmärtäminen laskennallisessa ympäristössä.
Työ "auttaa biologisia elektronimikroskooppeja yhdistämään laajan valikoiman resoluutiotasoja atomitasosta elävän organismin tasoon", Wriggers sanoi.
Nämä kuvat voivat auttaa tutkijoita selittämään biomolekyylirakenteita – nukleiinihapoista ja proteiineista koostuvia monimutkaisia kokoonpanoja.
"Näiden rakenteiden atomien yksityiskohtien ymmärtäminen auttaa sinua ymmärtämään biologisen koneen toiminnan - ymmärrät kuinka lihas toimii atomitasolla, tiedät kuinka ATP:n (adenosiinitrifosfaatin, kaikkien "polttoaineen") aineenvaihdunta. elävät olennot) ohjaavat monimutkaisia soluprosesseja", Wriggers selitti tuoreessa haastattelussa. "Kuinka se todella tehdään proteiinien kanssa, on todella kiehtovaa."
Wriggers ja He ovat erikoistuneet mallintamaan aktiinifilamentteja – solun sisällä tai lihaksen sisällä olevan kuituisen, geelimäisen materiaalin, joka on vastuussa solujen liikkeistä ja lihasten supistuksista.
"Olemme yksi viidestä tai kuudesta tutkijasta maailmassa, jotka tekevät tällaista työtä", hän sanoi.
Elektronimikroskoopissa käytetään kiihdytettyjen elektronien sädettä molekyylirakenteiden tarkastelemiseen – mikä ei ole mahdollista perinteisellä valomikroskoopilla.
Jotta näyte ei tuhoutuisi, elektroniannoksen on kuitenkin oltava hyvin pieni. Tämä johtaa matalaresoluutioiseen kuvaan, josta puuttuu täydelliset yksityiskohdat.
Ennen tietokonemallintamista tutkijat asettivat mallin täydellisestä rakenteesta käsin EM-kuvaan - prosessi, joka oli aikaa vievä eikä toistettavissa.
Kaksikymmentäviisi vuotta sitten - kun tietojenkäsittelyn kehitys oli vasta alkamassa - Wriggers näki mahdollisen ratkaisun. "Ajattelin itsekseni: "Miksi kukaan ei yritä käyttää tietokoneita tehdäkseen tätä automaattisesti?"
Vastauksena Wriggers kehitti Situksen, ohjelmistopaketin, joka voi telakoida matalaresoluutioiset EM-kuvat tietokoneella luotuihin 3D-malleihin. Ohjelma auttoi täyttämään puuttuvia esineitä, jotka aiheutuivat elektronimikroskooppien puutteista, ja tarkentamaan Wriggersin "kohinaiseksi" kutsumaa kuvantamista.
"Se nosti minut kartalle melkein 25 vuotta sitten ja ohjasi olennaisesti koko akateemista uraani", hän sanoi.
Johdatus tietokoneisiin
Wriggers' kasvoi Ingolstadtissa Saksassa, Audi-autoyhtiön pääkonttorissa.
Hänen isänsä ja isoisänsä työskentelivät siellä, ja Wriggers, kuten monet teini-ikäiset, työskenteli siellä kesäisin.
Tämä kokemus johtaisi elinikäiseen rakkauteen autoja ja koneita kohtaan.
Oppilaitoksessa Wriggers kiinnosti fysiikkaa ja uusia tietokonetekniikoita.
"Ihmiset olivat vasta alkaneet käyttää tietokoneita, ja tajusin, että tietokoneilla voi olla suuri rooli fysiikassa", hän sanoi.
Vuonna 1992 hän lähti Saksasta vuoden mittaiseen vaihto-ohjelmaan Illinoisin yliopistoon Urbana-Champaignissa." Olen edelleen täällä, koska en vaihtanut takaisin", hän sanoi nauraen.
Wriggersille se oli jännittävää aikaa olla Illinoisissa. Fysiikan osasto oli vain yhden kerroksen alempana National Center for Supercomputing Applications (NCSA) tutkimus- ja kehitysosastosta, ja he olivat kehittämässä Mosaicia, ensimmäistä kaupallisesti saatavilla olevaa Internet-selainta, ja CAVEa, virtuaalitodellisuusympäristöä. .
"Se oli todella kuin maailmankaikkeuden keskus olla Beckman Institutessa tuona aikana", hän sanoi.
Wriggers oli yksi ensimmäisistä tutkijoista, joka otti käyttöön virtuaalitodellisuuden 3D-biologisissa rakenteissa. Se oli innovatiivinen tutkimus henkilölle, jonka ensimmäinen kokemus tietokoneen käytöstä oli 21-vuotiaana.
Hänen väitöskirjansa keskittyi vasta löydettyjen motoristen proteiinien ensimmäiseen simulaatioon. Se kaikki perustui sovellukseen - muut ihmiset kirjoittivat ohjelmiston - mitä myös Wriggers tekisi lopulta.
Wriggers kehitti Situksen jatko-opiskelijana Kalifornian yliopistossa San Diegossa ja sitten apulaisprofessorina The Scripps Research Institutessa samalla kampuksella.
Kodin löytäminen ODU:sta
Kun hän oli 32-vuotias, hän sai 1,2 miljoonan dollarin National Institute of Healthin apurahan. Rahoitus on varmistanut, että Wriggersin työ jatkuu - Kaliforniasta Houstonin Texasin yliopiston terveystieteiden keskukseen, Cornellin yliopiston Weill Medical Collegeen ja nyt ODU:hun. Apurahaa on uusittu jatkuvasti vuodesta 2001 lähtien.
"Wriggersin työ on malli tutkimuksen laadusta, joka yhdistää tekniikan ja lääketieteen täällä Old Dominion -yliopistossa ja College of Engineeringissä", sanoi Khan Iftekharuddin, Batten College of Engineering and Technologyn väliaikainen dekaani. "Arvostamme hänen panoksensa tutkijana, professorina ja ystävänä."
Wriggers jätti yliopistomaailman muutamaksi vuodeksi osallistuakseen Anton-supertietokoneen kehittämiseen D.E. Shaw Research New Yorkissa. Yksityisrahoitteinen tiimi saavutti ensimmäisen millisekunnin pituisen molekyylidynamiikan simulaation vuonna 2010, mikä oli merkittävä läpimurto biomolekyylimallintamisessa.
Myöhemmin, kun hän etsi yliopistoa uudistaakseen oman NIH:n rahoittaman projektinsa ja laboratorion, biomachina.org, elämä johti hänet ODU:hun.
"Kun sain tämän tarjouksen, ajattelin: "Vau, he todella uskovat minuun", hän sanoi. "Olen todella erittäin kiitollinen ODU:lle siitä, että sain jatkaa itsenäistä tutkimustani."
Wriggers piti myös tyytyväisenä ODU:n monialaisia mahdollisuuksia – mukaan lukien mahdollisuus työskennellä ODU Motorsportsin kanssa.
"Ajoin moottoripyörällä. Lensin purjelentokoneita", hän sanoi. "Pidin kaikesta, mikä liikutti."
"Kun tänne tulin ja huomasin, että tässä rakennuksessa oli aktiivinen moottoriurheilulaboratorio", hän sanoi. "Olin siitä todella kiehtonut."
Neuvojana Wriggers työskenteli opiskelijoiden kanssa asentaakseen antureita autoihin ja mitatakseen ajoneuvon parametreja ja dynamiikkaa. "Käytimme sitä parantaaksemme kierrosaikoja ja ymmärtääksemme paremmin ajoneuvojen suorituskykyä", hän sanoi.
Wriggersin seuraavassa projektissa taivas on rajana.
"Toivon, että löydän aikaa palata ilmailu- tai optisen tähtitieteen projektiin, jossa voin käyttää laskennallisia työkalujamme", hän sanoi. "Luulen, että se olisi todella jännittävää.
"Yksi ODU:n suurista eduista on, että tässä ei ole rajoja sen suhteen, mitä voin tehdä."
Pois kampukselta
Wriggers asuu Chic's Beachillä Virginia Beachissä vaimonsa Hilaryn ja kahden poikansa kanssa. Perhe soittaa erilaisia soittimia. Vapaa-ajallaan saatat löytää Wriggersin ja hänen poikansa esiintymässä avoimilla mikrofoneilla ja paikallisella blues jam -piirillä esimerkiksi Froggiesissa tai Jerry's Indian Riverissä.
Aiheeseen liittyviä uutisia
K&V: Holly Gaff jakaa punkkeja ympäröiviä myyttejä ja vinkkejä
ODU:n biologisten tieteiden osaston professori Gaff tarjosi näkemyksiä turvassa pysymisestä ja diagnoosista punkkien levittämät sairaudet ja ilmastonmuutoksen vaikutukset punkkipopulaatioihin. (Lisää)
Tutkimus määrittelee Wayne Talleyn 50-vuotisen uran ODU:ssa
Strome College of Business -professori oli yksi tiedekunnan ja hallintopalvelujen tunnustamislounaalla tunnustetuista.(Lisää)
ODU tunnustaa erinomaiset tiedekunnat, hallintovirkailijat palkintoillallisilla
Peter Schulman, joka nimettiin Eminent Scholariksi, ja Helen Crompton, joka voitti A. Rufus Tonelson -palkinnon, olivat palkittujen joukossa.(Lisää)
