يُحدث علم الجينوم ثورة في الطب والعلوم، لكن الأساليب الحالية لا تزال تناضل من أجل فهم مدى اتساع التنوع الجيني البشري. الجينومات يمكن أن يكون الحل الذي يتضمن الحمض النووي للعديد من الأشخاص، ويعتقد مشروع جديد أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية ستكون عامل تمكين رئيسي.
عندما نشر مشروع الجينوم البشري أول جينوم مرجعي له في عام 2001، كان يعتمد على الحمض النووي المأخوذ من حفنة من البشر فقط. في حين أن أقل من واحد بالمائة من الحمض النووي لدينا يختلف من شخص لآخر، إلا أن هذا لا يزال يترك فجوات مهمة ويحد مما يمكننا تعلمه من التحليلات الجينومية.
ولهذا السبب أصبح مفهوم الباجينوم شائعًا بشكل متزايد. يشير هذا إلى مجموعة من التسلسلات الجينومية للعديد من الأشخاص المختلفين والتي تم دمجها لتغطية نطاق أكبر بكثير من الإمكانيات الجينية البشرية.
ومع ذلك، فإن تجميع هذه الجينومات أمر صعب، كما أن حجمها وتعقيدها يجعل إجراء التحليلات الحسابية عليها أمرًا شاقًا. ولهذا السبب تعاونت جامعة كامبريدج، ومعهد ويلكوم سانجر، والمعهد الأوروبي للمعلوماتية الحيوية التابع لمختبر البيولوجيا الجزيئية الأوروبي، لمعرفة ما إذا كانت أجهزة الكمبيوتر الكمومية يمكن أن تساعد.
"لقد خدشنا للتو سطح كل من الحوسبة الكمومية وعلم الجينوم" ديفيد هولاند من معهد ويلكوم سانجر وقال في بيان صحفي. "لذا فإن الجمع بين هذين العالمين هو أمر مثير للغاية. لا نعرف بالضبط ما هو قادم، ولكننا نرى فرصًا كبيرة لتحقيق تقدم جديد كبير."
يمكن أن تكون البانجينومات حاسمة للاكتشاف كيف تؤثر المتغيرات الجينية المختلفة على بيولوجيا الإنسان، أو بيولوجيا الأنواع الأخرى. يُستخدم الجينوم المرجعي الحالي كدليل لتجميع التسلسلات الجينية، ولكن نظرًا لتنوع الجينوم البشري، غالبًا ما تكون هناك أجزاء كبيرة من الحمض النووي غير متطابقة. من شأن الباجينوم أن يلتقط الكثير من هذا التنوع، مما يسهل ربط النقاط ويمنحنا رؤية أكثر اكتمالاً للجينومات البشرية المحتملة.
على الرغم من قوتها، يصعب التعامل مع الباجينومات. في حين أن جينوم شخص واحد هو مجرد تسلسل خطي من البيانات الجينية، فإن الباجينوم عبارة عن شبكة معقدة تحاول التقاط جميع الطرق التي تتداخل بها الجينومات المكونة لها أو لا تتداخل.
يمثل ما يسمى بـ "الرسوم البيانية التسلسلية" تحديًا في البناء، بل وأكثر صعوبة في التحليل. وسوف يتطلب الأمر مستويات عالية من القوة الحسابية والتقنيات الجديدة للاستفادة من التمثيل الغني للتنوع البشري الموجود فيه.
هذا هو المكان الذي يرى فيه هذا المشروع الجديد أن أجهزة الكمبيوتر الكمومية تقدم المساعدة. وبالاعتماد على مراوغات ميكانيكا الكم، يمكنهم معالجة بعض المشكلات الحسابية التي تكاد تكون مستحيلة بالنسبة لأجهزة الكمبيوتر الكلاسيكية.
في حين أنه لا يزال هناك قدر كبير من عدم اليقين بشأن أنواع الحسابات التي ستتمكن أجهزة الكمبيوتر الكمومية من إجرائها فعليًا، يأمل الكثيرون أن تحسن بشكل كبير قدرتنا على حل المشكلات المتعلقة بالأنظمة المعقدة التي تحتوي على أعداد كبيرة من المتغيرات. يهدف هذا المشروع الجديد إلى تطوير خوارزميات كمومية تعمل على تسريع إنتاج وتحليل الباجينومات، على الرغم من اعتراف الباحثين بأن الوقت لا يزال في بداياته.
وقال ديفيد يوان من المعهد الأوروبي للمعلوماتية الحيوية في البيان الصحفي: "لقد بدأنا من الصفر لأننا لا نعرف حتى الآن كيفية تمثيل الباجينوم في بيئة الحوسبة الكمومية". "إذا قارنته بالهبوط الأول على سطح القمر، فإن هذا المشروع يعادل تصميم صاروخ وتدريب رواد الفضاء."
وقد حصل المشروع على 3.5 مليون دولار، والتي سيتم استخدامها لتطوير خوارزميات جديدة ومن ثم اختبارها على أجهزة كمومية محاكاة باستخدام أجهزة الكمبيوتر العملاقة. ويعتقد الباحثون أن الأدوات التي يطورونها يمكن أن تؤدي إلى اختراقات كبيرة في الطب الشخصي. ويمكن أيضًا تطبيقها على جينومات الفيروسات والبكتيريا، مما يحسن قدرتنا على تتبع وإدارة تفشي الأمراض.
نظرا لطبيعتها الاستكشافية و صعوبة الحصول على أجهزة الكمبيوتر الكمومية للقيام بأي شيء عملي، قد يستغرق الأمر بعض الوقت قبل أن يؤتي المشروع ثماره. ولكن إذا نجحوا، فيمكن للباحثين توسيع قدرتنا بشكل كبير على فهم الجينات التي تشكل حياتنا.
الصورة الائتمان: جيرد التمان / Pixabay
- 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://singularityhub.com/2024/04/26/how-quantum-computers-could-illuminate-the-full-range-of-human-genetic-diversity/
