Przyszłe badania nad genetyką aspergilozy będą (i są) prowadzone przy użyciu ogromnych komputerów, które analizują całe genomy i generują ogromne ilości danych z informacji zebranych podczas sekwencjonowania robotów odczytujących całe genomy złożonych organizmów żywych – Aspergillus lub człowieka. Genom ludzki zawiera około 3 miliardy par zasad, które razem tworzą złożony zbiór 20-25,000 XNUMX genów.
Każdy z tych genów może być włączany lub wyłączany w nieskończonej liczbie ekspresji genów, która nie tylko sprawia, że organizm jest tym, czym jest, ale także reguluje reakcję organizmu ludzkiego na zdarzenia zewnętrzne, takie jak infekcja. Jest prawdopodobne, że błędy w sposobie ekspresji niektórych z tych genów lub ich funkcjonowaniu przyczyniają się do tego, że niektórzy z nas są podatni na infekcje grzybicze, takie jak aspergiloza, podczas gdy większość z nas nie.
Ustalenie, który z tej ogromnej liczby genów jest odpowiedzialny za umożliwienie infekcji grzybiczej, jest oczywiście ogromnym zadaniem, ale jest bardziej skomplikowane. Gdybyśmy mieli zsekwencjonować genom jednej osoby, otrzymalibyśmy bardzo ograniczone informacje o tym, które z jej genów są genami podatności na infekcje grzybicze. Może w grę wchodzi więcej niż jeden gen? W konsekwencji musimy zsekwencjonować genomy znacznie większej liczby osób cierpiących na aspergilozę, aby uzyskać dokładniejszy obraz liczby zaangażowanych genów oraz tego, które geny są zaangażowane w umożliwienie infekcji grzybiczej.
Musimy również zsekwencjonować genomy osób, które nie mają aspergilozy, aby mieć z czym porównać osoby testowane. Podsumowując, będziemy musieli zsekwencjonować dziesiątki osób, aby dojść do wiarygodnych wniosków. Osiągnięcie tego zajmuje wiele miesięcy.
Moc komputera
Nawet z naszym najpotężniejsze komputery na Uniwersytecie w Manchesterze to nadal zajmuje dużo czasu. Inwestycje w wykorzystanie zasobów obliczeniowych genomu Edynburga najnowocześniejsza moc komputera, która jest 5 razy szybsza niż jego poprzednik, ale jest to raczej postęp liniowy, a nie dramatyczna, skokowa zmiana wydajności, która może radykalnie przyspieszyć prace nad genomiką.
Dodatkowo, niezależnie od tego, jak szybkie są te komputery, tempo postępu w szybkości obliczeniowej zostanie zmuszone do spowolnienia, ponieważ obecna technologia wkrótce osiągnie swoje podstawowe ograniczenia – na przykład obecne komputery pracują z „bitami”, które reprezentują dwa stany – I i O, więc mamy dużo, dużo mocy, ale tylko możliwość pracy z „tak” lub „nie”. To nie wystarczy, aby przetworzyć nadchodzącą masę przychodzących danych – potrzebujemy całkowitej zmiany sposobu pracy komputerów, aby osiągnąć fundamentalne przyspieszenie.
Google i bity kwantowe
Google oprócz tego, że jest ogromną firmą, która świadczy usługi dla Ciebie i dla mnie, jest również firmą zajmującą się badaniami komputerowymi. Od jakiegoś czasu pracuje nad tym podstawowym ograniczeniem szybkości komputera i właśnie ogłosił udaną konstrukcję komputera, który wykorzystuje cząstki kwantowe zamiast „bitów”. Bity kwantowe mogą działać w znacznie większej liczbie stanów w porównaniu z „bitami”, więc możesz sobie wyobrazić, jak może to nieco przyspieszyć. Zamiast „tak” lub „nie” każda cząstka może również przechowywać „być może”, „tak i nie” i wiele innych – każdy z tych nowych stanów wymagałby wielu bieżących bitów, aby osiągnąć ten sam cel.
Możemy naprawdę docenić ogromną poprawę szybkości, jaką zapewnia to ustawienie tego nowego komputera na naprawdę trudny problem do rozwiązania – taki, o którym wiemy, że zajmie komputerowi korzystającemu z obecnej technologii dużo czasu. Google twierdzi, że kiedy ustawili bieżący komputer na konkretny problem testowy, jego rozwiązanie zajęłoby 10,000 XNUMX lat – przypuszczam, że tak naprawdę nie przetestowali tego w czasie rzeczywistym!
Supremacja kwantowa
Jak długo komputer używający bitów kwantowych zajął się rozwiązaniem tego samego problemu? Byłoby naprawdę niesamowite, gdyby mogło to zrobić w 100 lat, niesamowite, gdyby mogło to zrobić w 10 lat. W rzeczywistości Google twierdzi, że zajęło to zaledwie 200 sekund – to naprawdę skokowa zmiana mocy komputera w genomice aspergilozy.
Jeśli będziemy w stanie wykorzystać ten rodzaj mocy komputerowej do pracy z genomiką w przyszłości, uzyskalibyśmy wyniki w ułamkach sekundy, przyspieszając prace nad genomiką aspergilozy tysiące razy, co teoretycznie umożliwiałoby przeprowadzanie pełnych kontroli genomu w w przyszłości jedna wizyta w klinice.