دانشمندان آزمایشگاه ملی اوک‌ریج درایالت تنسی آمریکا، به‌تازگی بااستفاده از زیست‌شناسی کوانتومی، هوش مصنوعی ومهندسی زیستی توانسته‌اند عملکرد ابزار ویرایش ژنوم را بهبودببخشند وبسیاری ازنقایص آن را برطرف کنند. آنها با استفاده ازاین ابزارجدید، ژنوم ارگانیسم‌های میکروبی راتغییر دادند تاازآنها برای تولیدسوخت‌های تجدیدپذیر ومواد شیمیایی استفاده شود. به‌منظور بهبود عملکرد این فناوری‌ها، لازم است که دانشمندان به درک بهتری نسبت به آنچه که در ابتدایی‌ترین سطح هسته‌های سلولی رخ می‌دهد دست یابند تا مدل‌سازی و طراحی آران‌ای راهنما که از آن به عنوان الگویی برای ترمیم نقایص ژنتیکی یاد می‌شود، بدون نقص صورت بگیرد. به همین دلیل آنها به زیست‌شناسی کوانتومی روی آوردند؛ رشته‌ای که با پیوند زیست‌شناسی مولکولی و شیمی و فیزیک کوانتومی، ابزار قدرتمندی را برای کنکاش در بنیادی‌ترین سطوح و لایه‌های اتمی فراهم می‌کند و منجر به این می‌شود که میزان اثرگذاری ساختار الکترونیکی بر خواص شیمیایی و برهمکنش‌های نوکلئوتیدها که بلوک‌های سازنده دی‌ان‌ای و آر‌ان‌ای را تشکیل می‌دهند، به‌خوبی مورد بررسی قرار بگیرد.به همین دلیل دانشمندان یک مدل هوش مصنوعی به نام جنگل تصادفی را توسعه دادند و تلاش کردند با استفاده از الگوریتم یادگیری ماشین، آن را جوری تربیت کنند تا ژن خاص از یک باکتری را شناسایی کند و مورد هدف قرار بدهد و آن را با استفاده از ویژگی‌های شیمیایی کوانتومی و نیز مقدار غلظت نوکلئیک‌اسیدها از سایر ژنوم متمایز در‌نظر بگیرد. این مدل به دانشمندان کمک کرد تا سرنخ‌هایی را در مورد مکانیسم‌های مولکولی که اساسا عملکرد آران‌ای‌های راهنما به آنها وابسته بود‌، شناسایی کنند و از این مسیر بانکی برای ذخیره‌سازی و کتابخانه‌ای غنی از اطلاعات مولکولی فراهم کنند تا به آنها در بهبود فناوری اصلاح ژنتیکی یاری برساند.

منبع: EurekAlert