基因组学正在彻底改变医学和科学，但目前的方法仍然难以捕捉人类遗传多样性的广度。 泛基因组 融合许多人的 DNA 可能是答案，一个新项目认为量子计算机将成为关键推动者。
当人类基因组计划于 2001 年发布其第一个参考基因组时，它仅基于少数人类的 DNA。虽然我们的 DNA 因人而异的差异不到百分之一，但这仍然会留下重要的空白并限制我们从基因组分析中学到的东西。
这就是为什么泛基因组的概念变得越来越流行。这是指来自许多不同人的基因组序列的集合，这些序列已被合并以涵盖更大范围的人类遗传可能性。
然而，组装这些全基因组是很棘手的，它们的大小和复杂性使得对它们进行计算分析变得令人畏惧。这就是为什么剑桥大学、威康桑格研究所和欧洲分子生物学实验室的欧洲生物信息学研究所联手研究量子计算机是否能提供帮助。
“我们仅仅触及了量子计算和泛基因组学的表面，”威康桑格研究所的 David Holland 在一份新闻稿中说：。 “因此，将这两个世界结合在一起是非常令人兴奋的。我们不知道接下来会发生什么，但我们看到了重大新进展的巨大机遇。”
泛基因组可能是 对于发现至关重要 不同的遗传变异如何影响人类生物学或其他物种的生物学。目前的参考基因组被用作组装基因序列的指南，但由于人类基因组的变异性，经常会有大量的 DNA 不匹配。泛基因组将捕获更多的多样性，使人们更容易将各个点连接起来，并让我们对可能的人类基因组有更全面的了解。
尽管泛基因组很强大，但它却很难使用。虽然单个人的基因组只是遗传数据的线性序列，但泛基因组是一个复杂的网络，试图捕获其组成基因组重叠和不重叠的所有方式。
这些所谓的“序列图”构建起来具有挑战性，分析起来更具有挑战性。并且需要高水平的计算能力和新颖的技术来利用其中包含的人类多样性的丰富表现。
这就是这个新项目看到量子计算机伸出援手的地方。依靠量子力学的怪癖，它们可以解决经典计算机几乎不可能解决的某些计算问题。
虽然量子计算机实际上能够运行哪些类型的计算仍然存在很大的不确定性，但许多人希望它们能够极大地提高我们解决与具有大量变量的复杂系统相关的问题的能力。这个新项目旨在开发量子算法，加速泛基因组的产生和分析，尽管研究人员承认现在还处于早期阶段。
欧洲生物信息学研究所的 David Yuan 在新闻稿中表示：“我们从头开始，因为我们甚至还不知道如何在量子计算环境中表示泛基因组。” “如果你把它比作第一次登月，这个项目就相当于设计火箭和训练宇航员。”
该项目已获得 3.5 万美元，将用于开发新算法，然后使用超级计算机在模拟量子硬件上对其进行测试。研究人员认为他们开发的工具可能会在个性化医疗方面带来重大突破。它们还可以应用于病毒和细菌的全基因组，提高我们跟踪和管理疾病爆发的能力。
鉴于其探索性和 让量子计算机做任何实际的事情很困难，该项目可能需要一段时间才能取得成果。但如果他们成功了，研究人员就可以显着提高我们理解塑造我们生活的基因的能力。