Polarisqb använder kvantberäkningar för att optimera sojamjöl och förbättra livsmedelssäkerheten

Som runt 345.2 miljoner människor över hela världen förutspås vara matosäkra i år, många forskare, företag och organisationer försöker hitta sätt att ta itu med detta problem. Ett av företagen som arbetar med detta problem är Polaris^qb, ett kvantkemiföretag. Använder kvantberäkningsalgoritmer, Polaris^qbs team optimerar matproteiner i sojamjöl för att göra maten mer näringsrik för grödor och människor. Deras arbete har hjälpt dem att bli en finalist för 2023 Soy Innovation Challenge, en bioteknik acceleratorprogram tittar på sojaprotein som förvaltas av United Soybean Board och The Yield Lab Institute.

Designa peptider

Medan Polaris^qb forskar också om molekyler för läkemedelsdesign, insåg de nyligen att de kunde använda sin teknik för andra viktiga applikationer. "För ungefär ett och ett halvt år sedan insåg vår ledande kemist, Dr. Kendall Byler, att samma system som vi använder för att designa dessa små molekyler, kan vi också använda för att designa nya peptider," förklarade vi. Maurice Benson, Polaris^qb, huvudansvarig mjukvaruingenjör.

Kvantberäkning kan hjälpa till att optimera fodertillsatser för att göra proteiner mer smältbara genom att använda kvantalgoritmer för att optimera beteendet hos dessa tillsatser på molekylär nivå. Dessa simuleringar kan ge insikter i hur olika variabler påverkar egenskaperna hos tillsatserna, vilket gör det möjligt för forskare att utforma bättre processer för att producera dem. Till exempel kan kvantoptimeringar hjälpa till att identifiera den mest effektiva tillsatsen för att minska avfallet vid produktion av växtbaserade proteiner, vilket kan bidra till att minska miljöpåverkan från livsmedelsproduktion och öka tillgången på näringsrik mat. Benson tillade: "För att förstå den applikationen började vi leta efter olika vägar där Polaris^qb  skulle kunna introducera kvantdesignade peptider."

Tittar på Plant Defense

En av dessa vertikaler kom i form av Soy Innovation Challenge, som fokuserade på att upptäcka nya idéer som ökar värdet av sojamjöl. Sojamjöl har många användningsområden och är vanligt i djurfoder för svin, fjäderfä, nötkreatur och fisk. Benson och hans team insåg att de kunde använda sitt nya nya peptiddesignsystem för att göra sojamjöl mer näringsrikt genom att öka smältbarheten för dessa djur. Som Benson förklarade har sojaväxter utvecklat en försvarsmekanism av ett protein som kallas trypsin-hämmare, som förhindrar nedbrytning av sojamjölet i djurets mage. För att övervinna detta använde Benson och hans team kvantalgoritmer för att designa en peptid som skulle inaktivera dessa försvarsmekanismer, blockera trypsinhämmarna och låta växten vara smältbar igen. "Denna forskning har varit ett bra proof of concept för att hjälpa oss att avgöra om vårt system kan öka näringen genom att arbeta med dessa peptider," tillade Benson. "Detta är också ett mycket viktigt användningsfall, eftersom vi globalt börjar titta på livsmedelssäkerhet och olika sätt att mata världen."

Hjälper miljön med sojamjöl

Denna nya peptid hjälper inte bara till att öka näringen av sojamjölet, Polaris^qb teamet tror att det kan hjälpa till att sänka miljömässigt kostnaden för foderproduktion, vilket också hjälper det övergripande klimatet. "Ganska många företag använder några ganska hårda lösningsmedel," tillade Benson. "Jag vet att hexan är ett lösningsmedel som används för att ta bort trypsinhämmarna. Den här typen av lösningsmedel måste transporteras och hanteras varsamt eftersom varje olycka kan vara en miljöfråga.” Benson tror att miljöpåverkan av att använda hårda lösningsmedel kan minskas genom att använda denna peptidtillsats.

En annan aveny Polaris^qb håller på att designa peptider för att ersätta syntetiska bekämpningsmedel. "När du sprutar ditt fält med kemikalier, är det inte slutkonsumenten som kommer att påverkas av den kemikalien," sa han. ”Det är bonden som sprejar fältet. Bondens barn och människorna i det samhället påverkas också av dessa kemikalier.”

Andra, som Polaris^qbVD Shahar Keinan, se peptidbekämpningsmedlen som något som miljön lätt kan återvinna. "Peptiderna är biologiskt nedbrytbara," sa hon. ”Så, om du tillsätter syntetiska kemikalier till fältet eller fodret måste du testa för oönskade biprodukter i köttet, i restprodukten och vara medveten om miljöpåverkan. Peptider är biologiskt nedbrytbara, de kommer inte in i köttet och även om de ingår i avfallsprodukterna är de smältbara. Miljöpåverkan är en av anledningarna till att vi tror att peptider växer i popularitet på jordbruksmarknaden."

Medan Polaris^qbs föreslagna sojamjöl-peptidtillsats är fortfarande i sin designfas, teamet är glada över att se dess stora konsekvenser för miljön och livsmedelssäkerheten. När andra letar efter sätt att lösa dessa problem kan de ta Polaris^qb, arbeta som ett exempel på ett sätt att använda nästa generations teknik som för närvarande utvecklas för att förbättra vår framtid.

Kenna Hughes-Castleberry är personalskribent på Inside Quantum Technology och Science Communicator vid JILA (ett partnerskap mellan University of Colorado Boulder och NIST). Hennes skrivbeats inkluderar djupteknik, kvantberäkning och AI. Hennes arbete har visats i Scientific American, Discover Magazine, Ars Technica och mer.

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• PlatoAiStream. Web3 Data Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Minting the Future med Adryenn Ashley. Tillgång här.
• Köp och sälj aktier i PRE-IPO-företag med PREIPO®. Tillgång här.
• Källa: https://www.insidequantumtechnology.com/news-archive/polarisqb-uses-quantum-computing-to-optimize-soymeal-improving-food-security/