Підпишіться на нас в Google
Дослідники перенесли цілий вірусний геном. Вчені заявляють, що вперше їм вдалося завантажити реальний геном на квантовий комп’ютер – важливий крок у спробі застосувати цю перспективну технологію в біології.
Дослідники закодували повний геном вірусу гепатиту D (HDV) у систему на основі квантового процесора IBM Heron із 156 кубітами, пише Descopera. Експеримент відбувався в рамках міжнародного конкурсу Quantum for Bio (Q4Bio) – програми, створеної для прискорення застосування квантових обчислень у сфері охорони здоров’я.
Геном – це за своєю природою довга послідовність генетичних літер (A, C, G і T/U), тоді як квантовий комп’ютер працює на основі квантових станів, представлених кубітами. Саме тому генетичну інформацію не можна просто "скопіювати" – її необхідно перетворити у формат, сумісний із квантовою обробкою.
Чому було обрано саме такий підхід
Команда з Інституту Wellcome Sanger перетворила геном HDV у форму, придатну для використання квантовими алгоритмами, що дозволяє аналізувати генетичні дані інакше, ніж під час класичних обчислень.
За словами дослідників, такий підхід може виявитися особливо корисним для складних геномів, де традиційні методи, включаючи штучний інтелект, стикаються з обмеженнями.
"Коли ми працюємо з пангеномами, інформація нагадує складний лабіринт, і ми розробляємо квантові алгоритми, здатні ефективніше знаходити оптимальні шляхи там, де класичні комп’ютери застрягають", – пояснив керівник команди Сергій Стрелчук з Оксфордського університету.
У рамках того ж проєкту дослідники продемонстрували кілька геномних функцій на реальному квантовому обладнанні, зокрема кодування послідовностей ДНК, вирівнювання генетичних фрагментів, збірку пангеномів та побудову філогенетичних дерев для аналізу еволюційних зв’язків.
Чому було обрано геном гепатиту D
Геном вірусу HDV було обрано тому, що він невеликий, але має медичне значення. Він містить близько 1 700 нуклеотидів кільцевої РНК і викликає тяжкі інфекції печінки, що передаються через кров або інфіковані рідини.
При цьому його складна структура робить його підходящим об’єктом для випробування квантових технологій.
Дослідники вважають, що пангеноми – бази даних, що містять генетичні варіації безлічі індивідуумів, – можуть стати сферою, де квантові обчислення мають найбільший потенціал, оскільки їхня складність швидко зростає з додаванням нових даних.
У довгостроковій перспективі подібні технології можуть допомогти в більш оперативному моніторингу інфекційних захворювань, виявленні генетичних мутацій та розумінні рідкісних хвороб.
Проте фахівці визнають, що до практичного застосування ще кілька років, а нинішня мета – розробка платформ, які дозволять дослідникам використовувати як класичні, так і квантові обчислення для вирішення складних біологічних завдань.
Раніше УНІАН повідомляв, що дослідники проникли в печеру, яка була ізольована 5 мільйонів років.
