जीनोमिक्स चिकित्सा और विज्ञान में क्रांति ला रहा है, लेकिन वर्तमान दृष्टिकोण अभी भी मानव आनुवंशिक विविधता की व्यापकता को पकड़ने के लिए संघर्ष कर रहे हैं। पेंजेनोम्स इसमें कई लोगों के डीएनए को शामिल करना इसका उत्तर हो सकता है, और एक नई परियोजना का मानना है कि क्वांटम कंप्यूटर एक प्रमुख प्रवर्तक होगा।
जब मानव जीनोम परियोजना ने 2001 में अपना पहला संदर्भ जीनोम प्रकाशित किया, तो यह केवल मुट्ठी भर मनुष्यों के डीएनए पर आधारित था। जबकि हमारे डीएनए का एक प्रतिशत से भी कम हिस्सा हर व्यक्ति में भिन्न होता है, फिर भी यह महत्वपूर्ण अंतराल छोड़ सकता है और जीनोमिक विश्लेषण से हम जो सीख सकते हैं उसे सीमित कर सकता है।
इसीलिए पैंजेनोम की अवधारणा तेजी से लोकप्रिय हो गई है। यह कई अलग-अलग लोगों के जीनोमिक अनुक्रमों के संग्रह को संदर्भित करता है जिन्हें मानव आनुवंशिक संभावनाओं की एक बड़ी श्रृंखला को कवर करने के लिए विलय कर दिया गया है।
हालाँकि, इन पैन्जेनोम्स को असेंबल करना मुश्किल है, और उनका आकार और जटिलता उन पर कम्प्यूटेशनल विश्लेषण करना कठिन बना देती है। यही कारण है कि कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय, वेलकम सेंगर इंस्टीट्यूट और यूरोपीय आणविक जीवविज्ञान प्रयोगशाला के यूरोपीय जैव सूचना विज्ञान संस्थान ने यह देखने के लिए टीम बनाई है कि क्या क्वांटम कंप्यूटर मदद कर सकते हैं।
वेलकम सेंगर इंस्टीट्यूट के डेविड हॉलैंड ने कहा, "हमने क्वांटम कंप्यूटिंग और पैन्जेनॉमिक्स दोनों की सतह को अभी खंगाला है।" एक प्रेस विज्ञप्ति में कहा. “तो इन दोनों दुनियाओं को एक साथ लाना अविश्वसनीय रूप से रोमांचक है। हम नहीं जानते कि वास्तव में क्या होने वाला है, लेकिन हम प्रमुख नई प्रगति के लिए बेहतरीन अवसर देखते हैं।"
पेंजेनोम्स हो सकते हैं खोजने के लिए महत्वपूर्ण है विभिन्न आनुवंशिक वैरिएंट मानव जीव विज्ञान या अन्य प्रजातियों को कैसे प्रभावित करते हैं। वर्तमान संदर्भ जीनोम का उपयोग आनुवंशिक अनुक्रमों को इकट्ठा करने के लिए एक गाइड के रूप में किया जाता है, लेकिन मानव जीनोम की परिवर्तनशीलता के कारण अक्सर डीएनए के महत्वपूर्ण हिस्से होते हैं जो मेल नहीं खाते हैं। एक पैन्जेनोम उस विविधता का बहुत अधिक हिस्सा कैप्चर करेगा, जिससे बिंदुओं को जोड़ना आसान हो जाएगा और हमें संभावित मानव जीनोम का अधिक संपूर्ण दृश्य मिलेगा।
अपनी शक्ति के बावजूद, पैन्जिनोम के साथ काम करना कठिन है। जबकि एक व्यक्ति का जीनोम आनुवंशिक डेटा का एक रैखिक अनुक्रम है, पैन्जेनोम एक जटिल नेटवर्क है जो उन सभी तरीकों को पकड़ने की कोशिश करता है जिसमें इसके घटक जीनोम ओवरलैप नहीं करते हैं।
इन तथाकथित "अनुक्रम ग्राफ़" का निर्माण करना चुनौतीपूर्ण है और विश्लेषण करना और भी अधिक चुनौतीपूर्ण है। और इसमें निहित मानव विविधता के समृद्ध प्रतिनिधित्व का उपयोग करने के लिए उच्च स्तर की कम्प्यूटेशनल शक्ति और नवीन तकनीकों की आवश्यकता होगी।
यहीं पर इस नए प्रोजेक्ट में क्वांटम कंप्यूटर मदद कर रहे हैं। क्वांटम यांत्रिकी की विचित्रताओं पर भरोसा करते हुए, वे कुछ कम्प्यूटेशनल समस्याओं से निपट सकते हैं जो शास्त्रीय कंप्यूटरों के लिए लगभग असंभव हैं।
हालांकि अभी भी इस बारे में काफी अनिश्चितता है कि क्वांटम कंप्यूटर वास्तव में किस प्रकार की गणना करने में सक्षम होंगे, कई लोगों को उम्मीद है कि वे बड़ी संख्या में चर के साथ जटिल प्रणालियों से संबंधित समस्याओं को हल करने की हमारी क्षमता में नाटकीय रूप से सुधार करेंगे। इस नई परियोजना का उद्देश्य क्वांटम एल्गोरिदम विकसित करना है जो पैंजेनोम के उत्पादन और विश्लेषण दोनों को गति देता है, हालांकि शोधकर्ता मानते हैं कि अभी शुरुआती दिन हैं।
यूरोपीय जैव सूचना विज्ञान संस्थान के डेविड युआन ने प्रेस विज्ञप्ति में कहा, "हम शून्य से शुरुआत कर रहे हैं क्योंकि हम अभी तक यह भी नहीं जानते हैं कि क्वांटम कंप्यूटिंग वातावरण में पैन्जेनोम का प्रतिनिधित्व कैसे किया जाए।" "यदि आप इसकी तुलना पहली चंद्रमा लैंडिंग से करते हैं, तो यह परियोजना एक रॉकेट को डिजाइन करने और अंतरिक्ष यात्रियों को प्रशिक्षित करने के बराबर है।"
इस परियोजना को $3.5 मिलियन का पुरस्कार दिया गया है, जिसका उपयोग नए एल्गोरिदम विकसित करने और फिर सुपर कंप्यूटर का उपयोग करके सिम्युलेटेड क्वांटम हार्डवेयर पर उनका परीक्षण करने के लिए किया जाएगा। शोधकर्ताओं का मानना है कि उनके द्वारा विकसित किए गए उपकरण व्यक्तिगत चिकित्सा में महत्वपूर्ण सफलताएं दिला सकते हैं। इन्हें वायरस और बैक्टीरिया के पैंजेनोम पर भी लागू किया जा सकता है, जिससे बीमारी के प्रकोप को ट्रैक करने और प्रबंधित करने की हमारी क्षमता में सुधार होगा।
इसकी खोजपूर्ण प्रकृति और को देखते हुए क्वांटम कंप्यूटर से कुछ भी व्यावहारिक करने में कठिनाई, परियोजना के फलीभूत होने में कुछ समय लग सकता है। लेकिन अगर वे सफल होते हैं, तो शोधकर्ता हमारे जीवन को आकार देने वाले जीन को समझने की हमारी क्षमता में काफी विस्तार कर सकते हैं।
छवि क्रेडिट: Gerd Altmann / Pixabay
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- स्रोत: https://singularityhub.com/2024/04/26/how-quantum-computers-could-illuminate-the-full-range-of-human-genetic-diversity/