[ad_1]
Геномика производит революцию в медицине и науке, но нынешние методы все еще не могут охватить всю широту генетического разнообразия человека. Пангеномы, содержащие ДНК многих людей, могут быть ответом, и новый проект полагает, что квантовые компьютеры станут ключевым фактором.
Когда в 2001 году проект «Геном человека» опубликовал свой первый эталонный геном, он был основан на ДНК лишь горстки людей. Хотя наша ДНК варьируется менее чем на один процент от человека к человеку, это по-прежнему оставляет важные пробелы и ограничивает то, что мы можем узнать из анализа генома.
Вот почему концепция пангенома становится все более популярной. Это относится к коллекции последовательностей генома множества разных людей, которые были объединены, чтобы охватить более широкий спектр генетических возможностей человека.
Однако собрать все эти геномы непросто, а их размер и сложность затрудняют их вычислительный анализ. Вот почему Кембриджский университет, Институт Уэлкома Сэнгера и Европейский институт биоинформатики при Европейской лаборатории молекулярной биологии объединили усилия, чтобы выяснить, могут ли помочь квантовые компьютеры.
«Мы только прикоснулись к квантовым вычислениям и пангеномике», — говорит Дэвид Холланд из Wellcome Sanger Institute. сказано в пресс-релизе. «Поэтому очень интересно объединить эти два мира. Мы не знаем, что произойдет дальше, но мы видим огромные возможности для новых значительных достижений.
Пангеном может быть жизненно важно для открытия Как различные генетические вариации влияют на биологию человека или биологию других видов. Современные эталонные геномы используются в качестве руководства для сборки генетических последовательностей, но из-за изменчивости человеческого генома часто возникают большие несоответствия ДНК. Пангеномы охватят больше разнообразия, что облегчит соединение точек и даст нам более полную картину возможного человеческого генома.
Хотя пангеном является мощным инструментом, его сложно использовать. В то время как геном отдельного человека представляет собой всего лишь линейную последовательность генетических данных, пангеном представляет собой сложную сеть, которая пытается уловить все способы, которыми его составляющие геномы перекрываются и не перекрываются.
Эти так называемые «диаграммы последовательности» трудно построить и еще труднее анализировать. и потребуются высокие уровни вычислительной мощности и новейшие технологии, чтобы использовать богатые проявления человеческого разнообразия, заключенные в нем.
Именно здесь на помощь в рамках новой инициативы приходят квантовые компьютеры. Опираясь на особенности квантовой механики, они могут решать определенные вычислительные задачи, которые практически невозможно решить классическим компьютерам.
Хотя остается значительная неопределенность относительно того, какие типы вычислений на самом деле смогут выполнять квантовые компьютеры, многие надеются, что они значительно улучшат нашу способность решать проблемы, связанные со сложными системами с большим количеством переменных. Новый проект направлен на разработку квантовых алгоритмов для ускорения создания и анализа пангеномов, хотя исследователи признают, что это еще только начало.
«Мы начинаем с нуля, потому что пока даже не знаем, как представлять пангеномы в среде квантовых вычислений», — заявил в пресс-релизе Дэвид Юань из Европейского института биоинформатики. «Если сравнить это с первой луной. приземления. Этот проект эквивалентен проектированию ракет и подготовке космонавтов».
Проект, получивший 3,5 миллиона долларов, будет использован для разработки новых алгоритмов, а затем их тестирования на моделируемом квантовом оборудовании с использованием суперкомпьютеров. Исследователи полагают, что разработанный ими инструмент может привести к крупным прорывам в персонализированной медицине. Их также можно применять ко всем геномам вирусов и бактерий, улучшая нашу способность отслеживать и контролировать вспышки заболеваний.
Учитывая его исследовательский характер и сложность заставить квантовые компьютеры делать что-либо практическое, реализация проекта может занять некоторое время. Но если им это удастся, исследователи смогут значительно улучшить нашу способность понимать гены, которые формируют нашу жизнь.
Источник изображения: Герд Альтманн / Пиксар
[ad_2]