A genomika forradalmasítja az orvostudományt és a tudományt, de a jelenlegi megközelítések még mindig küzdenek az emberi genetikai sokféleség széles skálájának megragadásával. Pangenomes A sok ember DNS-ét magában foglaló megoldás lehet, és egy új projekt szerint a kvantumszámítógépek kulcsfontosságúak lesznek.
Amikor a Human Genome Project 2001-ben közzétette első referenciagenomját, az csupán néhány ember DNS-én alapult. Bár DNS-ünk kevesebb, mint egy százaléka személyenként változik, ez még mindig jelentős hiányosságokat hagyhat maga után, és korlátozhatja a genomikai elemzésekből tanulható ismereteket.
Ezért vált egyre népszerűbbé a pangenom fogalma. Ez sok különböző ember genomiális szekvenciáinak gyűjteményére vonatkozik, amelyeket egyesítettek, hogy lefedjék az emberi genetikai lehetőségek sokkal szélesebb körét.
Ezeknek a pangenomoknak az összeállítása azonban bonyolult, méretük és összetettségük pedig ijesztővé teszi a számítási elemzések elvégzését. Ezért fogott össze a Cambridge-i Egyetem, a Wellcome Sanger Institute és az Európai Molekuláris Biológiai Laboratórium Európai Bioinformatikai Intézete, hogy megvizsgálják, segíthetnek-e a kvantumszámítógépek.
David Holland, a Wellcome Sanger Institute munkatársa: „Még csak megkarcoltuk a kvantumszámítás és a pangenomika felszínét. mondta egy sajtóközleményben. „Tehát ezt a két világot összehozni hihetetlenül izgalmas. Nem tudjuk pontosan, mi következik, de nagyszerű lehetőségeket látunk a jelentős új fejlesztésekre.”
Pangenomes lehet döntő fontosságú a felfedezéshez hogyan hatnak a különböző genetikai változatok az emberi vagy más fajok biológiájára. A jelenlegi referenciagenomot útmutatóként használják a genetikai szekvenciák összeállításához, de az emberi genomok változékonysága miatt gyakran előfordulnak jelentős DNS-darabok, amelyek nem egyeznek. Egy pangenom sokkal többet rögzítene ebből a sokféleségből, megkönnyítve a pontok összekapcsolását, és teljesebb képet adna a lehetséges emberi genomokról.
A pangenomokkal erejük ellenére nehéz dolgozni. Míg egyetlen személy genomja csak egy lineáris genetikai adatok sorozata, a pangenom egy összetett hálózat, amely megpróbálja megragadni az összes olyan módot, ahogyan az alkotó genomjai átfedik egymást, és nem.
Ezeket az úgynevezett „szekvenciagráfokat” nehéz megszerkeszteni, és még nagyobb kihívást jelent az elemzésük. Nagy számítási teljesítményre és újszerű technikákra lesz szükség ahhoz, hogy kihasználjuk az emberi sokféleség gazdag reprezentációját.
Ebben az új projektben a kvantumszámítógépek nyújtanak segítséget. A kvantummechanika sajátosságaira támaszkodva képesek megbirkózni bizonyos számítási problémákkal, amelyek a klasszikus számítógépek számára szinte lehetetlenek.
Noha még mindig jelentős a bizonytalanság azzal kapcsolatban, hogy a kvantumszámítógépek valójában milyen típusú számításokat fognak tudni futtatni, sokan azt remélik, hogy jelentősen javítani fogják a nagyszámú változót tartalmazó, összetett rendszerekkel kapcsolatos problémák megoldási képességünket. Ez az új projekt olyan kvantumalgoritmusok kifejlesztését célozza, amelyek felgyorsítják a pangenomok előállítását és elemzését, bár a kutatók elismerik, hogy ez még kezdeti időszak.
„A nulláról kezdjük, mert még azt sem tudjuk, hogyan ábrázoljunk pangenomot kvantumszámítási környezetben” – mondta David Yuan, az Európai Bioinformatikai Intézet munkatársa a sajtóközleményben. "Ha összehasonlítjuk az első holdraszállással, ez a projekt egyenértékű egy rakéta tervezésével és az űrhajósok kiképzésével."
A projekthez 3.5 millió dollárt ítéltek oda, amelyet új algoritmusok kifejlesztésére, majd szuperszámítógépek segítségével szimulált kvantumhardveren történő tesztelésére fordítanak. A kutatók úgy vélik, hogy az általuk kifejlesztett eszközök jelentős áttörésekhez vezethetnek a személyre szabott orvoslásban. Alkalmazhatók vírusok és baktériumok pangenomjaira is, javítva a járványkitörések nyomon követését és kezelését.
Tekintettel annak feltáró jellegére és a nehézségekbe ütközik a kvantumszámítógépek bármilyen gyakorlati tevékenységre való rábálása, eltelhet egy kis idő, mire a projekt meghozza gyümölcsét. De ha sikerül, a kutatók jelentősen bővíthetik azon képességünket, hogy megértsük az életünket alakító géneket.
Kép: Gerd Altmann / pixabay
- SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
- PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
- PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
- Forrás: https://singularityhub.com/2024/04/26/how-quantum-computers-could-illuminate-the-full-range-of-human-genetic-diversity/