Геноміка революціонізує медицину та науку, але сучасні підходи все ще не можуть охопити всю широту генетичного розмаїття людини. Пангеноми які містять ДНК багатьох людей, можуть бути відповіддю, і новий проект вважає, що квантові комп’ютери стануть ключовим фактором.
Коли проект геному людини опублікував свій перший еталонний геном у 2001 році, він базувався на ДНК лише кількох людей. Хоча менше одного відсотка нашої ДНК різниться від людини до людини, це все одно може залишати важливі прогалини та обмежувати те, що ми можемо дізнатися з геномного аналізу.
Ось чому концепція пангенома стає все більш популярною. Це відноситься до колекції геномних послідовностей багатьох різних людей, які були об’єднані, щоб охопити набагато більший діапазон генетичних можливостей людини.
Однак зібрати ці пангеноми складно, а їх розмір і складність ускладнюють проведення обчислювального аналізу. Ось чому Кембриджський університет, Інститут Велкома Сенгера та Європейський інститут біоінформатики Європейської лабораторії молекулярної біології об’єдналися, щоб перевірити, чи можуть квантові комп’ютери допомогти.
«Ми лише торкнулися поверхні як квантових обчислень, так і пангеноміки», — Девід Холланд з Інституту Велкома Сенгера сказав у прес-релізі. «Тож об’єднати ці два світи – це неймовірно захоплююче. Ми точно не знаємо, що нас чекає, але ми бачимо чудові можливості для нових серйозних досягнень».
Пангеноми можуть бути вирішальне значення для відкриття як різні генетичні варіанти впливають на біологію людини чи інших видів. Поточний еталонний геном використовується як орієнтир для збирання генетичних послідовностей, але через мінливість геномів людини часто значні фрагменти ДНК не збігаються. Пангеном міг би охопити набагато більше цього різноманіття, полегшивши з’єднання крапок і давши нам більш повне уявлення про можливі геноми людини.
Незважаючи на їх силу, з пангеномами важко працювати. У той час як геном окремої людини — це просто лінійна послідовність генетичних даних, пангеном — це складна мережа, яка намагається охопити всі способи, якими геноми, що її складові, перекриваються та не перекриваються.
Ці так звані «графи послідовності» складно побудувати і ще складніше проаналізувати. І це вимагатиме високого рівня обчислювальної потужності та нових методів, щоб використати багате представлення людського розмаїття, яке міститься в ньому.
Саме в цьому новому проекті квантові комп’ютери простягають руку. Покладаючись на примхи квантової механіки, вони можуть вирішувати певні обчислювальні проблеми, які майже неможливі для класичних комп’ютерів.
Хоча все ще існує значна невизначеність щодо того, які типи обчислень квантові комп’ютери справді зможуть виконувати, багато хто сподівається, що вони значно покращать нашу здатність вирішувати проблеми, пов’язані зі складними системами з великою кількістю змінних. Цей новий проект спрямований на розробку квантових алгоритмів, які прискорюють як виробництво, так і аналіз пангеномів, хоча дослідники визнають, що це лише зародок.
«Ми починаємо з нуля, тому що ми ще навіть не знаємо, як представити пангеном у квантовому обчислювальному середовищі», — заявив у прес-релізі Девід Юань з Європейського інституту біоінформатики. «Якщо порівняти його з першими висадками на Місяць, то цей проект еквівалентний розробці ракети та навчанню астронавтів».
Проект отримав 3.5 мільйона доларів, які будуть використані для розробки нових алгоритмів, а потім їх тестування на моделюваному квантовому обладнанні за допомогою суперкомп’ютерів. Дослідники вважають, що розроблені ними інструменти можуть призвести до значних проривів у персоналізованій медицині. Їх також можна застосувати до пангеномів вірусів і бактерій, покращуючи нашу здатність відстежувати спалахи захворювань і керувати ними.
З огляду на його дослідницький характер і важко змусити квантові комп’ютери робити щось практичне, може пройти деякий час, перш ніж проект принесе плоди. Але якщо їм це вдасться, дослідники зможуть значно розширити нашу здатність розуміти гени, які формують наше життя.
Зображення Фото: Герд Альтман / Pixabay
- Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
- ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
- PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
- джерело: https://singularityhub.com/2024/04/26/how-quantum-computers-could-illuminate-the-full-range-of-human-genetic-diversity/