DTU проверил квантово-классическую генеративную модель для дизайна пептидов

Исследователи из Технического университета Дании и партнеры подключили фотонный квантовый процессор ORCA Computing к генеративной модели для поиска MHC-связывающих пептидов. В препринте на bioRxiv они сообщают о росте доли предсказанных сильных связующих кандидатов, особенно для HLA-аллелей с дефицитом данных, и о лабораторной проверке части результатов.

Команда Технического университета Дании (DTU) и партнеры из ORCA Computing, Sparrow Quantum и Poznań Supercomputing and Networking Center описали в препринте на bioRxiv гибридный квантово-классический конвейер для de novo-дизайна MHC-связывающих пептидов. MHC класса I — белки главного комплекса гистосовместимости, через которые иммунная система распознает фрагменты белков; подбор таких пептидов важен для вакцин и персонализированной иммунотерапии.

Вместо стандартного гауссова распределения для генеративной модели исследователи использовали латентные векторы, полученные с реального фотонного квантового процессора ORCA. Схему связали с генеративно-состязательной сетью (GAN); в тестах in silico по 131 HLA-аллелю она повысила выход предсказанных сильных MHC-связующих пептидов, причем наибольший относительный выигрыш был у малоизученных аллелей с дефицитом обучающих данных.

Для трех таких аллелей авторы не ограничились расчетами: кандидаты синтезировали и проверили in vitro ELISA-тестами стабильности пептид–MHC, подтвердив, что полученные через квантово-классическую схему пептиды могут стабилизировать эти комплексы. WIRED пишет, что группа Тимоти Патрика Дженкинса из DTU запускала модель вместе с квантовым компьютером британской ORCA Computing и рассматривает подход как возможный инструмент для задач, где обучающих биомедицинских данных мало.

Ограничения остаются существенными: работа опубликована как препринт и еще не прошла рецензирование; современные квантовые компьютеры пока слишком малы для полноразмерных передовых моделей, а найденный MHC-связывающий пептид — только один этап разработки вакцины или лекарства. Следующий шаг команды — проверка рабочего процесса на более современных моделях и более крупных белках.