Prima dată: un computer cuantic a citit și analizat genomul virusului hepatitei D
Cercetătorii de la Wellcome Sanger Institute au codificat și analizat genomul virusului hepatitei D pe un computer cuantic IBM Heron, un pas important pentru aplicarea tehnologiei cuantice în biologie.
Pentru prima dată, cercetătorii au reușit să încarce un genom real pe un computer cuantic, marcând un pas important în aplicarea acestei tehnologii emergente în biologie. Echipa de la Wellcome Sanger Institute a codificat întregul genom al virusului hepatitei D (HDV) într-un sistem bazat pe procesorul cuantic IBM Heron, cu 156 de qubiți. Experimentul a avut loc în cadrul competiției internaționale Quantum for Bio (Q4Bio), un program dedicat accelerării aplicațiilor calculului cuantic în domeniul sănătății.
Transformarea informației genetice în format cuantic
Un genom este în mod natural o secvență lungă de litere genetice (A, C, G și T/U), în timp ce un computer cuantic funcționează pe baza unor stări cuantice reprezentate de qubiți. Din acest motiv, informația genetică nu poate fi pur și simplu „copiată”, ci trebuie transformată într-un format compatibil cu procesarea cuantică. Echipa a convertit genomul HDV într-o formă care poate fi utilizată de algoritmi cuantici, permițând analizarea datelor genetice într-un mod diferit de calculul clasic.
Avantaje pentru genomuri complexe
Potrivit cercetătorilor, acest tip de abordare ar putea fi util mai ales pentru genomuri complexe, unde metodele tradiționale, inclusiv Inteligența Artificială, întâmpină limitări. „Când lucrăm cu pangenomuri, informația seamănă cu un labirint complicat, iar noi dezvoltăm algoritmi cuantici care pot găsi mai eficient traseele optime acolo unde computerele clasice se blochează”, a explicat coordonatorul echipei, Sergii Strelchuk, de la Universitatea Oxford.
În cadrul aceluiași proiect, cercetătorii au demonstrat mai multe funcții genomice pe hardware cuantic real, inclusiv codificarea secvențelor ADN, alinierea fragmentelor genetice, asamblarea pangenomurilor și construirea arborilor filogenetici pentru a analiza relațiile evolutive.
De ce virusul hepatitei D
Genomul virusului HDV a fost ales pentru că este mic, dar relevant din punct de vedere medical. Are aproximativ 1.700 de nucleotide de ARN circular și provoacă infecții hepatice severe transmise prin sânge sau fluide infectate. În același timp, structura sa complexă îl face un test potrivit pentru tehnologia cuantică.
Perspective viitoare
Cercetătorii cred că pangenomurile (baze de date care includ variațiile genetice ale mai multor indivizi) ar putea reprezenta domeniul în care calculul cuantic are cel mai mare potențial, deoarece complexitatea lor crește rapid odată cu adăugarea de noi date. Pe termen lung, astfel de tehnologii ar putea ajuta la monitorizarea mai rapidă a bolilor infecțioase, la identificarea mutațiilor genetice și la înțelegerea bolilor rare. Totuși, specialiștii recunosc că aplicațiile practice sunt la mai mulți ani distanță, iar scopul actual este dezvoltarea unor platforme care să le permită cercetătorilor să folosească atât calculul clasic, cât și pe cel cuantic pentru probleme biologice complexe.
