Kuidas kvantarvutid võiksid valgustada inimese geneetilise mitmekesisuse kogu ulatust

Taasavaldanud Platon

järgijaid: 0

Kuidas kvantarvutid võiksid valgustada kogu inimese geneetilise mitmekesisuse PlatoBlockchaini andmeintellekti. Vertikaalne otsing. Ai.

Genoomika muudab revolutsiooni meditsiinis ja teaduses, kuid praegused lähenemisviisid näevad endiselt vaeva, et tabada inimese geneetilise mitmekesisuse laiust. Pangenoomid Vastus võiks olla paljude inimeste DNA-d sisaldav lahendus ja uue projekti kohaselt on kvantarvutid võtmetähtsusega tegur.

Kui Human Genome Project avaldas 2001. aastal oma esimese võrdlusgenoomi, põhines see vaid käputäie inimeste DNA-l. Kuigi vähem kui üks protsent meie DNA-st on inimestel erinev, võib see siiski jätta olulisi lünki ja piirata genoomianalüüsidest õppida.

Seetõttu on pangenoomi mõiste muutunud üha populaarsemaks. See viitab paljude erinevate inimeste genoomsete järjestuste kogumile, mis on liidetud, et katta palju suurem hulk inimese geneetilisi võimalusi.

Nende pangenoomide kokkupanek on siiski keeruline ning nende suurus ja keerukus muudavad nende arvutusanalüüside tegemise hirmuäratavaks. Seetõttu on Cambridge'i ülikool, Wellcome Sangeri instituut ja Euroopa Molekulaarbioloogia Labori Euroopa Bioinformaatika Instituut koostööd teinud, et näha, kas kvantarvutid võivad aidata.

"Oleme alles äsja kriimustanud nii kvantarvutite kui ka pangenoomika pinda," ütles David Holland Wellcome Sangeri Instituudist. ütles pressiteates. "Nii et nende kahe maailma kokku viimine on uskumatult põnev. Me ei tea täpselt, mis tulemas on, kuid näeme suuri võimalusi uuteks suurteks edusammudeks.

Pangenoomid võiksid olla avastamiseks ülioluline kuidas erinevad geneetilised variandid mõjutavad inimese või teiste liikide bioloogiat. Praegust võrdlusgenoomi kasutatakse juhendina geneetiliste järjestuste koostamisel, kuid inimese genoomide varieeruvuse tõttu leidub sageli olulisi DNA tükke, mis ei ühti. Pangenoom jäädvustaks sellest mitmekesisusest palju rohkem, muutes punktide ühendamise lihtsamaks ja andes meile täielikuma ülevaate võimalikest inimgenoomidest.

Vaatamata oma jõule on pangenoomidega raske töötada. Kui ühe inimese genoom on vaid lineaarne geneetiliste andmete jada, siis pangenoom on keeruline võrgustik, mis püüab tabada kõiki viise, kuidas selle koostisosad genoomid kattuvad ja ei kattu.

Neid nn järjestusgraafikuid on keeruline koostada ja veelgi keerulisem analüüsida. Ja see nõuab suurt arvutusvõimsust ja uudseid tehnikaid, et kasutada ära inimkonna mitmekesisuse rikkalikku esitust.

See on koht, kus selles uues projektis näevad kvantarvutid abi. Kvantmehaanika veidrustele tuginedes saavad nad lahendada teatud arvutusprobleeme, mis on klassikaliste arvutite jaoks peaaegu võimatud.

Kuigi endiselt on märkimisväärne ebakindlus selles, milliseid arvutusi kvantarvutid tegelikult teha suudavad, loodavad paljud, et need parandavad oluliselt meie võimet lahendada probleeme, mis on seotud paljude muutujatega keerukate süsteemidega. Selle uue projekti eesmärk on arendada kvantalgoritme, mis kiirendavad nii pangenoomide tootmist kui ka analüüsi, kuigi teadlased tunnistavad, et see on algusaeg.

"Alustame nullist, sest me isegi ei tea veel, kuidas kvantarvutuskeskkonnas pangenoomi kujutada," ütles David Yuan Euroopa Bioinformaatika Instituudist pressiteates. "Kui võrrelda seda esimeste Kuule maandumisega, on see projekt samaväärne raketi kavandamise ja astronautide koolitamisega."

Projektile on antud 3.5 miljonit dollarit, mida kasutatakse uute algoritmide väljatöötamiseks ja seejärel superarvutite abil simuleeritud kvantriistvaral testimiseks. Teadlased arvavad, et nende väljatöötatud tööriistad võivad viia märkimisväärsete läbimurdeni personaliseeritud meditsiinis. Neid saab rakendada ka viiruste ja bakterite pangenoomide puhul, parandades meie võimet haiguspuhanguid jälgida ja juhtida.

Arvestades selle uurimuslikku laadi ja raskusi panna kvantarvuteid midagi praktilist tegema, võib kuluda veidi aega, enne kui projekt vilja kannab. Kuid kui neil õnnestub, võivad teadlased oluliselt laiendada meie võimet mõista meie elu kujundavaid geene.

Image Credit: Gerd altmann / Pixabay