הגנומיקה מחוללת מהפכה ברפואה ובמדע, אך הגישות הנוכחיות עדיין נאבקות לתפוס את רוחב המגוון הגנטי האנושי. פנגנומים שמשלבים DNA של אנשים רבים יכול להיות התשובה, ופרויקט חדש חושב שמחשבים קוונטיים יהיו גורם מפתח.
כאשר פרויקט הגנום האנושי פרסם את גנום ההתייחסות הראשון שלו בשנת 2001, הוא התבסס על DNA של קומץ בני אדם בלבד. בעוד שפחות מאחוז אחד מה-DNA שלנו משתנה מאדם לאדם, זה עדיין יכול להשאיר פערים חשובים ולהגביל את מה שאנחנו יכולים ללמוד מניתוחים גנומיים.
זו הסיבה שהמושג של פנגנום הפך יותר ויותר פופולרי. זה מתייחס לאוסף של רצפים גנומיים מאנשים רבים ושונים שאוחדו כדי לכסות מגוון גדול בהרבה של אפשרויות גנטיות אנושיות.
עם זאת, הרכבת הפנגנומים הללו היא מסובכת, וגודלם ומורכבותם הופכים את ביצוע ניתוחים חישוביים עליהם מרתיע. זו הסיבה שאוניברסיטת קיימברידג', מכון Wellcome Sanger והמכון האירופי לביואינפורמטיקה של המעבדה המולקולרית של המעבדה האירופית לביולוגיה, חברו יחד כדי לראות אם מחשבים קוונטיים יכולים לעזור.
"רק עכשיו שרטנו את פני השטח הן של מחשוב קוונטי והן של פנגנומיקה", דיוויד הולנד ממכון Wellcome Sanger אמר בהודעה לעיתונות. "אז להפגיש את שני העולמות האלה זה מרגש להפליא. אנחנו לא יודעים בדיוק מה מגיע, אבל אנחנו רואים הזדמנויות גדולות להתקדמות חדשה גדולה".
פנגנומים יכולים להיות חיוני לגילוי כיצד וריאנטים גנטיים שונים משפיעים על הביולוגיה האנושית, או על זו של מינים אחרים. גנום ההתייחסות הנוכחי משמש כמדריך להרכבת רצפים גנטיים, אך בשל השונות של הגנום האנושי יש לעתים קרובות נתחי DNA משמעותיים שאינם תואמים. פנגנום ילכד הרבה יותר מהמגוון הזה, יקל על חיבור הנקודות ויעניק לנו תצוגה מלאה יותר של גנומים אנושיים אפשריים.
למרות כוחם, קשה לעבוד עם פנגנומים. בעוד שהגנום של אדם בודד הוא רק רצף ליניארי של נתונים גנטיים, פנגנום הוא רשת מורכבת שמנסה ללכוד את כל הדרכים שבהן הגנומים המרכיבים שלה עושים ואינם חופפים.
מה שמכונה "גרפי רצף" אלה מאתגרים לבנייה ומאתגרים אף יותר לניתוח. וזה ידרוש רמות גבוהות של כוח חישוב וטכניקות חדשות כדי לעשות שימוש בייצוג העשיר של המגוון האנושי הכלול בתוכו.
זה המקום שבו הפרויקט החדש הזה רואה מחשבים קוונטיים נותנים יד. בהסתמך על המוזרויות של מכניקת הקוונטים, הם יכולים להתמודד עם בעיות חישוביות מסוימות שכמעט בלתי אפשריות עבור מחשבים קלאסיים.
למרות שעדיין קיימת אי ודאות ניכרת לגבי סוגי החישובים שמחשבים קוונטיים באמת יוכלו להריץ, רבים מקווים שהם ישפרו באופן דרמטי את היכולת שלנו לפתור בעיות הקשורות למערכות מורכבות עם מספר רב של משתנים. הפרויקט החדש הזה נועד לפיתוח אלגוריתמים קוונטיים שמאיצים הן את הייצור והן את הניתוח של פנגנומים, אם כי החוקרים מודים שזה הימים הראשונים.
"אנחנו מתחילים מאפס כי אנחנו אפילו לא יודעים עדיין איך לייצג פנגנום בסביבת מחשוב קוונטי", אמר דייוויד יואן מהמכון האירופי לביואינפורמטיקה בהודעה לעיתונות. "אם אתה משווה את זה לנחיתות הירח הראשונות, הפרויקט הזה שווה ערך לתכנון רקטה ואימון האסטרונאוטים".
הפרויקט זכה ב-3.5 מיליון דולר, אשר ישמשו לפיתוח אלגוריתמים חדשים ולאחר מכן לבחון אותם על חומרה קוונטית מדומה באמצעות מחשבי על. החוקרים חושבים שהכלים שהם מפתחים יכולים להוביל לפריצות דרך משמעותיות ברפואה מותאמת אישית. הם יכולים להיות מיושמים גם על פנגנומים של וירוסים וחיידקים, ולשפר את היכולת שלנו לעקוב ולנהל התפרצויות מחלות.
בהתחשב באופיו החקרני וב קושי לגרום למחשבים קוונטיים לעשות כל דבר מעשי, יכול לחלוף זמן מה עד שהפרויקט ישא פרי. אבל אם הם יצליחו, החוקרים יוכלו להרחיב משמעותית את היכולת שלנו להבין את הגנים שמעצבים את חיינו.
תמונת אשראי: גרד אלטמן / pixabay
- הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
- PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
- PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
- מקור: https://singularityhub.com/2024/04/26/how-quantum-computers-could-illuminate-the-full-range-of-human-genetic-diversity/