ಎಐ & ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್ ಕ್ಯಾನ್ಸರ್ ಅನ್ನು ಗುಣಪಡಿಸಬಹುದೇ?

ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ವಲಯದಲ್ಲಿ ಕೃತಕ ಬುದ್ದಿಮತ್ತೆ ಕ್ರಾಂತಿಕಾರಿ ಸುಧಾರಣೆಗಳನ್ನು ತಂದಿದೆ. ಎಲ್ಲಾ ವಲಯಗಳಲ್ಲೂ ತನ್ನ ಮಹತ್ವವನ್ನು ಸಾಬೀತುಪಡಿಸಿದೆ. ಪ್ರಸ್ತುತ ದಿನಮಾನಗಳಲ್ಲಿ ಆರೋಗ್ಯ ವಲಯದಲ್ಲಿ ಎಐ ಸಂಶೋಧನೆಗಳು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತಿವೆ. ಇತ್ತೀಚೆಗೆ ಜಗತ್ತಿನಲ್ಲೇ ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ ಎಐ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ ವ್ಯಾಕ್ಸಿನ್ ಅನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಲಾಯಿತು. ಆರೋಗ್ಯ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಇದು ಕ್ರಾಂತಿಕಾರಿ ಬೆಳವಣಿಗೆಯಾಗಿದೆ. ಅಂತೆಯೇ ಈಗ ವೈದ್ಯರಂಗ ಮತ್ತೊಂದು ಸಾಹಸಕ್ಕೆ ಮುಂದಾಗಿದೆ. ಎಐನಿಂದಲೇ ಕ್ಯಾನ್ಸರ್ ವ್ಯಾಕ್ಸಿನ್ (Cancer Vaccine) ಅಭಿವೃದ್ಧಿಗೆ ಮುಂದಾಗಿದೆ. ಕ್ಯಾನ್ಸರ್ ಚಿಕಿತ್ಸೆಯಲ್ಲಿ ಮುಂದಿನ ಪ್ರಗತಿಯು ಕೃತಕ ಬುದ್ಧಿಮತ್ತೆ (Artificial Intelligence) ಅನ್ನು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸುವುದರಿಂದ ಬರಬಹುದೇ? ಡೆನ್ಮಾರ್ಕ್‌ನ ತಾಂತ್ರಿಕ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದ (DTU) ಸಂಶೋಧಕರು ಫೋಟೊನಿಕ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು AI ಮಾದರಿಯು ಪೆಪ್ಟೈಡ್‌ಗಳನ್ನು ಹೇಗೆ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ ಸಂಶೋಧನೆಯಲ್ಲಿ ಆರಂಭಿಕ ಹೆಜ್ಜೆ ಇಟ್ಟಿದ್ದಾರೆ. ಇದು ರೋಗನಿರೋಧಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ರೋಗಪೀಡಿತ ಅಥವಾ ಸೋಂಕಿತ ಕೋಶಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಏನಿದು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟಿಂಗ್, ಹೇಗೆ ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತದೆ?
ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ (Quantum Computing) ಎನ್ನುವುದು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ ತತ್ವಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಅತಿ ಸಂಕೀರ್ಣ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ಗಳಿಗಿಂತ ಅತ್ಯಂತ ವೇಗವಾಗಿ ಪರಿಹರಿಸುವ ಅತ್ಯಾಧುನಿಕ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವಾಗಿದೆ. ಇದು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಬಿಟ್‌ಗಳ (0 ಅಥವಾ 1 ಬಿಟ್‌ಗಳು) ಬದಲಿಗೆ ‘ಕ್ವಿಟ್‌ಗಳನ್ನು’ (Qubits) ಬಳಸುತ್ತದೆ. ಸೂಪರ್‌ಪೊಸಿಷನ್ (ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ಅನೇಕ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳನ್ನು ಮಾಡಬಲ್ಲ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ) ಹಾಗೂ ಎಂಟ್ಯಾಂಗಲ್ಮೆಂಟ್ (ಕ್ವಿಟ್‌ಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಬಲವಾಗಿ ಸಂಪರ್ಕಗೊಂಡು ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ವೇಗವಾಗಿ ಹಂಚಿಕೊಳ್ಳುವುದು) ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಇದನ್ನೂ ಓದಿ: ಎಐ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ ಲಸಿಕೆ; ಭವಿಷ್ಯದ ಸಾಂಕ್ರಾಮಿಕ ರೋಗಗಳಿಂದ ನಮ್ಮನ್ನು ರಕ್ಷಿಸಬಹುದೇ?

ಪ್ರಯೋಗಾಲಯ ಪರೀಕ್ಷೆಗಳ ಮೂಲಕ AI-ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಿದ ಪೆಪ್ಟೈಡ್‌ಗಳು, ಜೀವಕೋಶದ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿರುವ ಮಾನವ ಲ್ಯುಕೋಸೈಟ್ ಪ್ರತಿಜನಕ (Human Leukocyte Antigen – HLA) ಅಣುಗಳಿಗೆ ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿ ಬಂಧಿಯಾಗಲಿದೆ ಎಂದು ದೃಢಪಟ್ಟಿದೆ. ಇದು ಪ್ರತಿರಕ್ಷಣಾ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಪ್ರಚೋದಿಸುವಲ್ಲಿ ನಿರ್ಣಾಯಕ ಪಾತ್ರ ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಇನ್ನೂ ಕ್ಲಿನಿಕಲ್ ಬಳಕೆಗೆ ಲಭ್ಯವಾಗಿಲ್ಲ. ಕ್ಯಾನ್ಸರ್ ಲಸಿಕೆಗಳು ಮತ್ತು ಇತರ ರೋಗನಿರೋಧಕ-ಆಧಾರಿತ ಚಿಕಿತ್ಸೆಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲು ಇದು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಎಂದು ತಜ್ಞರು ತಿಳಿಸಿದ್ದಾರೆ.

ಪೆಪ್ಟೈಡ್‌ಗಳು ಎಂದರೇನು?
ಪೆಪ್ಟೈಡ್‌ಗಳು ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳ ಸಣ್ಣ ಸರಪಳಿಗಳಾಗಿವೆ. ಇವು ಪ್ರೋಟೀನ್‌ಗಳ ಬಿಲ್ಡಿಂಗ್ ಬ್ಲಾಕ್‌ಗಳು. ಜೀವಕೋಶಗಳು ಅವುಗಳ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಪೆಪ್ಟೈಡ್‌ಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ. ಹೀಗಾಗಿ, ಅವು ಮುಖ್ಯವಾಗುತ್ತವೆ ಎಂದು ರೋಗನಿರೋಧಕ ಶಾಸ್ತ್ರ ತಿಳಿಸುತ್ತದೆ. ನಿಮ್ಮ ಪ್ರತಿರಕ್ಷಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಅವುಗಳನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲು ಹಾಗೂ ಯಾವುದು ನಮ್ಮ ದೇಹಕ್ಕೆ ಸ್ವಂತ ಮತ್ತು ಯಾವುದು ಪರಕೀಯ (ಹೊರಗಿನ ರೋಗಾಣು) ಎಂಬುದನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ಅನೇಕ ಲಸಿಕೆಗಳು ಪ್ರತಿರಕ್ಷಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗೆ ಸರಿಯಾದ ಪೆಪ್ಟೈಡ್ ಅನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ. ಜೊತೆಗೆ ಅದಕ್ಕೆ ತರಬೇತಿ ನೀಡುವ ಮೂಲಕ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ.

ನಿಮ್ಮ ಬಹುತೇಕ ಎಲ್ಲಾ ಜೀವಕೋಶಗಳ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿರುವ ಮಾನವ ಲ್ಯುಕೋಸೈಟ್ ಪ್ರತಿಜನಕ (HLA) ಪ್ರೋಟೀನ್‌ಗಳು ರೋಗನಿರೋಧಕ ಅಣುಗಳಾಗಿವೆ. ಅವು ಪ್ರದರ್ಶನ ಶೆಲ್ಫ್‌ನಂತೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ. ಜೀವಕೋಶದ ಒಳಗಿನಿಂದ ಸಣ್ಣ ಪೆಪ್ಟೈಡ್‌ಗಳನ್ನು ತಂದು ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಹಿಡಿದಿಟ್ಟುಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಇದರಿಂದಾಗಿ ಗಸ್ತು ತಿರುಗುವ ಪ್ರತಿರಕ್ಷಣಾ ಕೋಶಗಳು ಅವುಗಳನ್ನು ಪರಿಶೀಲಿಸಬಹುದು. HLA ಅಣುವಿನಲ್ಲಿ ಬಂಧಿಸಲು ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರವಾಗಿ ಕುಳಿತುಕೊಳ್ಳಲು ಸಾಧ್ಯವಾದರೆ ಮಾತ್ರ ಪೆಪ್ಟೈಡ್ ಅನ್ನು ಪ್ರತಿರಕ್ಷಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗೆ ಪ್ರದರ್ಶಿಸಬಹುದು. ನಿರ್ದಿಷ್ಟ HLA ಅನ್ನು ಬಂಧಿಸುವ ಪೆಪ್ಟೈಡ್ ಅನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸುವುದು. ಅಂತಹ ಲಸಿಕೆಗಳು ಅಥವಾ ರೋಗನಿರೋಧಕ ಚಿಕಿತ್ಸೆಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವಲ್ಲಿ ಇದು ಮೊದಲ ಹಂತವಾಗಿದೆ. ಇದನ್ನೂ ಓದಿ: Diabetes: ಪ್ರತಿದಿನ ಬೇಡ ಇನ್ಮುಂದೆ ವಾರಕ್ಕೊಮ್ಮೆ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಿ ಇನ್ಸುಲಿನ್‌

ಏನಿದು ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ?
ಇದು ಕ್ವಾಂಟಮ್-AI ಹೈಬ್ರಿಡ್ ವಿಧಾನವಾಗಿದ್ದು, ಇದರಲ್ಲಿ ಫೋಟೊನಿಕ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ರಚನಾತ್ಮಕ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಯಾದೃಚ್ಛಿಕತೆಯನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಇದು ಕ್ಯಾನ್ಸರ್ ಲಸಿಕೆಗಳಿಗೆ ಪ್ರತಿರಕ್ಷಣಾ ಪೆಪ್ಟೈಡ್‌ಗಳನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸುವ AI ಮಾದರಿಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ಪೆಪ್ಟೈಡ್ ಅನ್ವೇಷಣೆಯನ್ನು ಸುಧಾರಿಸುವ ಗುರಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ವಿಶೇಷವಾಗಿ ವೈಯಕ್ತಿಕಗೊಳಿಸಿದ ಇಮ್ಯುನೊಥೆರಪಿಯಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಅಪರೂಪದ ಮಾನವ ಲ್ಯುಕೋಸೈಟ್ ಪ್ರತಿಜನಕ (HLA) ಪ್ರಕಾರಗಳಿಗೆ ಅನ್ವೇಷಣೆ ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ.

ಡೇಟಾ ಮತ್ತು HLA ಪ್ರಕಾರಗಳು
ಮಾನವನ ಜೀನೋಮ್‌ನಲ್ಲಿ HLA ಜೀನ್‌ಗಳು ತುಂಬಾ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳಿಂದ ಕೂಡಿರುತ್ತವೆ. ಇವುಗಳಲ್ಲಿ ಸಾವಿರಾರು ಆವೃತ್ತಿಗಳಿವೆ. ನೀವು ನಿಮ್ಮ ಪೋಷಕರಿಂದ ನಿಮ್ಮ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಗುಂಪನ್ನು ಆನುವಂಶಿಕವಾಗಿ ಪಡೆಯುತ್ತೀರಿ. ಅದು ನಿಮ್ಮ HLA ಪ್ರಕಾರವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ. ಇವು ವ್ಯಕ್ತಿಗಳ ನಡುವೆ ಮತ್ತು ಜನಸಂಖ್ಯೆಯ ನಡುವೆ ಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಆದ್ದರಿಂದ ಇಬ್ಬರು ವ್ಯಕ್ತಿಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದೇ ವೈರಸ್‌ನಿಂದ ಸಾಕಷ್ಟು ವಿಭಿನ್ನ ಪೆಪ್ಟೈಡ್‌ಗಳು ಪ್ರದರ್ಶನಗೊಳ್ಳಬಹುದು. ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸೋಂಕು ಅಥವಾ ಲಸಿಕೆ ಕೆಲವರಲ್ಲಿ ಉತ್ತಮ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಇದು ತಿಳಿಸುತ್ತದೆ. ಕೆಲವು HLA ಪ್ರಕಾರಗಳು ಚೆನ್ನಾಗಿ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ. ಅವುಗಳ ಡೇಟಾ ಕೂಡ ಸಮೃದ್ಧವಾಗಿವೆ. ಆದರೆ ಇತರವುಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಪ್ರಾತಿನಿಧ್ಯ ಹೊಂದಿರುವ ಜನಸಂಖ್ಯೆಯಲ್ಲಿ ಇರುತ್ತವೆ. ಅವುಗಳು ಕಡಿಮೆ ಡೇಟಾವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ.

ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್‌ನಿಂದ ಸಹಕಾರ
ಪ್ರಸ್ತುತ ಎಐ ಉಪಕರಣಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯ HLA ಪ್ರಕಾರಗಳಿಗೆ ಉತ್ತಮವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ. ಏಕೆಂದರೆ ಕಲಿಯಲು ಸಾಕಷ್ಟು ಡೇಟಾ ಇದೆ. ಕಡಿಮೆ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲಾದ ರೋಗನಿರೋಧಕ ಪ್ರೊಫೈಲ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಜನರು, AI-ಚಾಲಿತ ವಿನ್ಯಾಸದಿಂದ ಅನುಕೂಲ ಪಡೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತಿದ್ದಾರೆ. ಈ ಅಪರೂಪದ HLA ಪ್ರಕಾರಗಳಿಗೆ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ಉತ್ತಮವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಿದೆ. ಆ ಮಾದರಿಯು ಮುಂದುವರಿದರೆ, ಕಡಿಮೆ ಪ್ರಾತಿನಿಧ್ಯ ಹೊಂದಿರುವ ಜನಸಂಖ್ಯೆ ಮತ್ತು ವೈಯಕ್ತಿಕಗೊಳಿಸಿದ ಕ್ಯಾನ್ಸರ್ ಲಸಿಕೆಗಳಂತಹ (ನಿಯೋಆಂಟಿಜೆನ್ ಲಸಿಕೆ) ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗೆ ಪೆಪ್ಟೈಡ್ ವಿನ್ಯಾಸವನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಸುಧಾರಿಸಬಹುದು. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಪ್ರಯೋಜನ ಎಂದರೆ, ಯಾವುದೇ ವಾಸ್ತವಿಕ ಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ನಿಗದಿತ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಮಾಡಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗದ ಕೆಲಸವನ್ನು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ಮಾಡುತ್ತಿದೆ. ಇದನ್ನೂ ಓದಿ: ಆರೋಗ್ಯಕರ ಜೀವಕೋಶಗಳಿಗೆ ಹಾನಿಯಾಗದಂತೆ ಬಾಯಿಯ ಕ್ಯಾನ್ಸರ್‌ ಕೋಶಗಳನ್ನ ಹುಡುಕಿ ಕೊಲ್ಲುತ್ತೆ – ಏನಿದು ತಂತ್ರಾಂಶ?

ಕ್ಯಾನ್ಸರ್ ಲಸಿಕೆ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸುವಲ್ಲಿ ಕ್ವಾಂಟಮ್ AI ಪಾತ್ರ ಏನು?
ಪೆಪ್ಟೈಡ್‌ಗಳು ನೂರಾರು ಶತಕೋಟಿ ಸಂಯೋಜನೆಗಳೊಂದಿಗೆ ಅಮೈನೋ ಆಮ್ಲಗಳ ಸಣ್ಣ ಸರಪಳಿಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತವೆ. ಕ್ವಾಂಟಮ್ AI ಈ ಹುಡುಕಾಟ ಸ್ಥಳವನ್ನು ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಸಂಕುಚಿತಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಅಪರೂಪದ ಮತ್ತು ಅಂಡರ್ಸ್ಟಡಿಡ್ HLA ಅಲೀಲ್‌ಗಳನ್ನು ಅನ್ಲಾಕ್ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಪೆಪ್ಟೈಡ್-HLA ಬೈಂಡಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ವೈಯಕ್ತಿಕಗೊಳಿಸಿದ ನಿಯೋಆಂಟಿಜೆನ್ ಲಸಿಕೆಗಳನ್ನು ವೇಗಗೊಳಿಸುವುದು.

ಪ್ರಯೋಗಾಲಯದ ದೃಢೀಕರಣ ಏಕೆ ಮುಖ್ಯ?
ಹೆಚ್ಚು ಕಾಳಜಿ ವಹಿಸುವ ಅಪರೂಪದ ರೋಗನಿರೋಧಕ ಪ್ರಕಾರಗಳಿಗೆ ಮುನ್ಸೂಚಕ ಸಾಧನಗಳು ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹವಾಗಿರುವುದಿಲ್ಲ. ಆದ್ದರಿಂದ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಕಂಪ್ಯೂಟೇಶನಲ್ ಫಲಿತಾಂಶ ಮನವರಿಕೆಯಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಆದರೆ, ಉನ್ನತ ಕ್ವಾಂಟಮ್-ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಿದ ಪೆಪ್ಟೈಡ್‌ಗಳನ್ನು ಸಂಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗಿದೆ. ಅವು ಪ್ರಯೋಗಾಲಯದಲ್ಲಿ ರೋಗನಿರೋಧಕ ಸಂಕೀರ್ಣವನ್ನು ನಿಜವಾಗಿಯೂ ಸ್ಥಿರಗೊಳಿಸುತ್ತವೆಯೇ ಎಂಬುದನ್ನೂ ಪರೀಕ್ಷಿಸಲಾಗಿದೆ.