جديد معلومات كمية الطبيعة ورقة يدرس كيفية تأثير الحوسبة الكمومية على تنظيم الجينات. الشبكات التنظيمية الجينية (GRNs) ضرورية لفهم العلاقات التنظيمية بين الجينات في النظم البيولوجية. تساعد هذه الشبكات في دراسة التنظيم النسخي والأساس الجزيئي للآليات التنظيمية، والتي تعتبر ضرورية لفهم وظائف الجينات في الأنشطة الخلوية. تمثل GRNs، ممثلة في الرسوم البيانية، التفاعلات بين عوامل النسخ وأهدافها. لقد ساهمت تقنيات الخلية الواحدة، وخاصة تسلسل الحمض النووي الريبي (RNA) للخلية الواحدة (scRNA-seq)، في تطوير قدرتنا بشكل كبير على دراسة علم الأحياء على نطاق ودقة غير مسبوقين. تقيس هذه التقنيات التعبير الجيني في آلاف الخلايا، مما يوفر ثروة من البيانات لبناء شبكات GRN أكثر دقة. ومع ذلك، فإن الأساليب الحسابية التقليدية، التي تعتمد على الأساليب الإحصائية مثل الارتباط، والانحدار، والشبكات الافتراضية، لها قيود، خاصة في التقاط الاتصالات المتزامنة والتنظيمية بين جميع الجينات.
الحوسبة الكمومية في علم الأحياء ونمذجة GRN:
تقدم الحوسبة الكمومية، المعترف بها لإمكاناتها في مختلف المجالات، نهجًا جديدًا لنمذجة GRNs. خوارزميات الكم يمكن أن تتفوق على الأساليب الكلاسيكية في حسابات محددة من خلال الاستفادة من ظواهر التراكب والتشابك. إن تقديم طريقة نمذجة GRN أحادية الخلية الكمومية (qscGRN) يؤدي إلى تقدم كبير في هذا المجال. تستخدم هذه الطريقة إطار دائرة كمومية ذات معلمات لاستنتاج GRNs البيولوجية من بيانات scRNA-seq. في نموذج qscGRN، يتم تمثيل كل جين بواسطة كيوبت. يشتمل النموذج على طبقة تشفير تترجم بيانات scRNA-seq إلى ملف حالة التراكبوطبقات التنظيم التي تتشابك مع البتات الكمومية لمحاكاة التفاعلات بين الجينات. من خلال تعيين قيم التعبير الجيني على مساحة هيلبرت كبيرة، يستخدم نموذج qscGRN بشكل فعال المعلومات من الخلايا الفردية لرسم خريطة للعلاقات التنظيمية.
تطبيق وإمكانات نمذجة GRN الكمومية:
يشتمل الإطار الكلاسيكي الكمي المستخدم في هذا النهج على تقنيات التحسين مثل خوارزميات تجانس لابلاس ونسب التدرج لضبط معلمات النموذج. تم تطبيق هذه الطريقة على مجموعات بيانات scRNA-seq الحقيقية، وقد أثبتت قدرتها على نمذجة العلاقات التنظيمية الجينية بشكل فعال، مع إظهار الشبكة المستردة من الدائرة الكمومية الاتساق مع GRNs المنشورة مسبقًا. يوضح التطبيق الناجح لهذا النموذج على الخلايا الليمفاوية البشرية، مع التركيز على الجينات المشاركة في تنظيم المناعة الفطرية، إمكاناته. لم يتنبأ النموذج بالتفاعلات التنظيمية بين الجينات فحسب، بل قام أيضًا بتقدير قوة هذه التفاعلات.
الآثار المستقبلية والاتجاهات البحثية لتنظيم الجينات:
يُظهر دمج الحوسبة الكمومية في علم الأحياء، وتحديدًا في نمذجة GRN، نتائج واعدة في تجاوز قيود الأساليب الإحصائية التقليدية. توفر هذه الطريقة فهمًا أعمق لشبكات GRN أحادية الخلية من خلال التعامل بكفاءة مع علاقات الجينات المترابطة. تشجع النتائج على مزيد من الاستكشاف لإنشاء خوارزميات كمومية باستخدام بيانات الخلية الواحدة، مما يشير إلى حدود جديدة في تقاطع الحوسبة الكمومية وعلم الأحياء. يمهد هذا الاختراق الطريق للبحث المستقبلي ويمكن أن يحدث ثورة في نهجنا لفهم النظم البيولوجية المعقدة على المستوى الجزيئي.
كينا هيوز-كاستلبيري هي مديرة التحرير في Inside Quantum Technology ومسؤولة التواصل العلمي في JILA (شراكة بين جامعة كولورادو بولدر والمعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا). تشمل إيقاعاتها الكتابية التكنولوجيا العميقة والحوسبة الكمومية والذكاء الاصطناعي. وقد ظهرت أعمالها في مجلة Scientific American، وDiscover Magazine، وNew Scientist، وArs Technica، والمزيد.
- محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
- أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
- أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
- أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
- المصدر https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/looking-at-quantum-computing-in-deciphering-gene-regulatory-networks-from-single-cell-data/
- :لديها
- :يكون
- :ليس
- 2023
- 28
- 7
- a
- القدرة
- أنشطة
- متقدم
- السلف
- تتأثر
- AI
- خوارزميات
- الكل
- أيضا
- أمريكي
- an
- و
- تطبيق
- تطبيقي
- نهج
- اقتراب
- تقترب
- هي
- AS
- At
- أساس
- بايزي
- BE
- كان
- ما بين
- علم الاحياء
- اختراق
- لكن
- by
- CAN
- قدرة
- اسر
- خلايا
- كولورادو
- مجمع
- يتألف
- الحسابية
- الحسابات
- الحوسبة
- التواصل
- بناء
- تقليدي
- ارتباط
- استطاع
- خلق
- حاسم
- البيانات
- قواعد البيانات
- عميق
- أعمق
- تظاهر
- اكتشف
- نطاق
- كل
- رئيس التحرير
- على نحو فعال
- بكفاءة
- شجع
- تشابك
- خاصة
- مقدر
- ويبحث
- استكشاف
- التعبير
- العوامل
- عقار مميز
- مجال
- النتائج
- التركيز
- في حالة
- الإطار
- تبدأ من
- حدود
- وظائف
- إضافي
- مستقبل
- الرسوم البيانية
- هارفارد
- يملك
- مساعدة
- لها
- مرتفع
- كيفية
- لكن
- HTTPS
- الانسان
- توضيح
- يوضح
- صورة
- حصانة
- آثار
- in
- تتضمن
- يشمل
- فرد
- معلومات
- فطري
- في الداخل
- داخل تقنية الكم
- التكامل
- التفاعلات
- مترابطة
- تقاطع طرق
- إلى
- إدخال
- المشاركة
- انها
- JPG
- كبير
- طبقة
- طبقات
- مستوى
- الاستفادة من
- مثل
- القيود
- أبحث
- تبدو
- مجلة
- إدارة
- رسم خريطة
- رسم الخرائط
- ماكس العرض
- قياس
- آليات
- طريقة
- طرق
- نموذج
- تصميم
- جزيئي
- الأكثر من ذلك
- الطبيعة
- شبكة
- الشبكات
- جديد
- نيست
- نوفمبر
- رواية
- of
- عروض
- on
- فقط
- على
- التحسين
- لنا
- يتفوق على
- المعلمات
- خاصة
- الشراكة
- حطام
- أفلاطون
- الذكاء افلاطون البيانات
- أفلاطون داتا
- نشر
- محتمل
- يحتمل
- حاجة
- وتوقع
- سابقا
- وعد
- توفير
- نشرت
- كمية
- خوارزميات الكم
- الاحصاء الكمية
- المعلومات الكمية
- تكنولوجيا الكم
- و qubit
- المكدسة
- حقيقي
- المعترف بها
- اللائحة
- المنظمين
- العلاقات
- الاعتماد
- ممثلة
- بحث
- دقة الشاشة
- ثور
- RNA
- حجم
- علوم
- علمي
- عالم
- التسلسل
- يظهر
- بشكل ملحوظ
- الفضاء
- محدد
- على وجه التحديد
- إحصائي
- قوة
- دراسة
- ناجح
- هذه
- تراكب
- متجاوزا
- أنظمة
- الأهداف
- التكنولوجيا
- تقنيات
- التكنولوجيا
- تكنولوجيا
- أن
- •
- المعلومات
- من مشاركة
- تشبه
- الآلاف
- إلى
- تقليدي
- صحيح
- فهم
- جامعة
- غير مسبوق
- مستعمل
- يستخدم
- يستخدم
- استخدام
- القيم
- مختلف
- طريق..
- ثروة
- التي
- مع
- للعمل
- جاري الكتابة
- زفيرنت