By kenna hughes-castleberry publicado el 06 de octubre de 2022
Con más de $ 1.42 billones en ingresos en los EE. UU., la industria farmacéutica presenta muchas oportunidades lucrativas para las empresas de computación cuántica. Porque el diseño de fármacos y la creación de nuevos materiales se investigan de forma escala molecular, los sujetos en cuestión se convierten esencialmente en sistemas cuánticos. Esto hace que sea significativamente más fácil para las computadoras cuánticas analizar y simular estos materiales, ya que las computadoras también son sistemas cuánticos. Si bien la computación clásica ya se está aplicando (generalmente en combinación con el aprendizaje automático) a las simulaciones de medicamentos, la computación cuántica no solo puede optimizar el proceso de descubrimiento, sino que también puede crear un cambio de paradigma para toda la industria farmacéutica.
La directora de ciencia cuántica de Riverlane, la Dra. Nicole Holzmann, analiza el papel de la computación cuántica en la industria farmacéutica. (PC Riverlane)
“El desarrollo es tan fundamental que la industria farmacéutica gasta un 15 por ciento de sus propias ventas en I+D”, explicó un 2021 Artículo de McKinsey and Company. La computación cuántica puede reducir significativamente estos costos mediante el uso de simulaciones para in silico ensayos clínicos. Aquí, los participantes y los diferentes tratamientos farmacológicos serían simulados, lo que permitiría que una computadora cuántica pruebe los protocolos farmacológicos y optimice las soluciones de una manera más económica y eficiente. Otras simulaciones cuánticas analizan las interacciones moleculares entre proteínas para predecir cómo podría funcionar un fármaco. Reciente la investigación de la empresa de computación cuántica carril fluvial creó algoritmos especiales usando una técnica de incrustación para estudiar la enzima hidrogenasa y la molécula fotosensibilizante temoporfina. “Queremos encontrar una manera de calcular una parte activa de un fármaco dentro de un entorno proteico en una computadora cuántica”, explicó el Gerente de Ciencia Cuántica de Riverlane, el Dr. Nicole Holzmann. “Pero esto es muy difícil de hacer porque los sistemas son súper grandes. Es por eso que necesitamos encontrar una manera de aislar la sección activa de una proteína y calcular ese poco en una computadora cuántica”.
La computación clásica ya ha estado creando simulaciones de drogas a través de CADD (Descubrimiento de fármacos asistido por computadora). Con CADD, los investigadores pueden utilizar el aprendizaje automático para crear simulaciones de interacciones moleculares. Sin embargo, CADD tiene sus límites, ya que analiza todos los datos, incluso las posibles moléculas "callejón sin salida". Esta limitación puede crear un cuello de botella para la industria farmacéutica, ya que limita qué moléculas se pueden estudiar. Con una computadora cuántica, este proceso puede simplificarse y acelerarse, lo que permite un proceso de descubrimiento más acelerado. Dado que los ensayos reales de medicamentos no serán reemplazados por simulaciones de medicamentos, estas simulaciones por computadora pueden ayudar a identificar posibles protocolos de tratamiento de una manera mucho más rentable. “Si observa el ciclo de diseño de medicamentos, se necesitan muchos, muchos años, como 12 años para diseñar un medicamento”, afirmó Holzmann. “Es muy, muy caro. Puede comenzar con millones de moléculas y, al final, está contento si tiene un puñado de candidatos potenciales. Y en ese largo proceso, donde hay muchos pasos experimentales”. La computación cuántica no solo puede ayudar a reducir significativamente este proceso, sino que también puede causar un posible cambio de paradigma en la industria farmacéutica. Con más poder de cómputo, las computadoras cuánticas también pueden expandir los tipos de sistemas moleculares simulados para incluir cosas como anticuerpos o incluso péptidos completos.
La cronología de la computación cuántica en la industria farmacéutica
Si bien las computadoras cuánticas ofrecen muchos beneficios, puede pasar un tiempo antes de que puedan aplicarse por completo. Una de las razones de este retraso es la falta de casos de uso. Si bien empresas como Riverlane están experimentando con posibles casos de uso (como en su asociación con ambos productos farmacéuticos astex y Rigetti Computing), llevará algún tiempo desarrollar suficientes casos de uso para utilizar la computación cuántica. La otra razón principal de este retraso es el desarrollo del hardware. Las computadoras cuánticas actuales que se están aplicando a nuevos materiales o al descubrimiento de fármacos se consideran NISQ (Noisy Intermediate Scale Quantum), donde todavía contienen errores y otros problemas. McKinsey and Company cree que las computadoras cuánticas sin errores estarán disponibles más allá 2030, y hará grandes olas en la industria farmacéutica. Empresas como Brillo cuántico esperan utilizar hardware único, como aceleradores cuánticos de diamante, para superar estos desafíos de hardware. Riverlane es similar, tratando de resolver estos problemas. “Esa es otra área en la que Riverlane se está esforzando mucho para corregir los errores que ocurren en estas máquinas”, agregó Holzmann. “Entonces, tenemos muchos qubits que usas para el cálculo, y durante ese cálculo, algunos de ellos se romperán. Simplemente sucede, siempre sucederá, incluso si tenemos mejores máquinas. Para que este cálculo sea útil, necesitaremos calibrar estos errores”.
Otras empresas cuánticas como cuántico ya están presionando para tratar de acortar la línea de tiempo. Recientemente, Quantinuum lanzó En Quanto, un software de química computacional cuántica diseñado específicamente para que los químicos utilicen múltiples algoritmos cuánticos en una computadora cuántica. "La computación cuántica ofrece un camino hacia el desarrollo rápido y rentable de nuevas moléculas y materiales que podrían desbloquear respuestas novedosas a algunos de los mayores desafíos que enfrentamos", explicó Patrick Moorhead, director ejecutivo y analista jefe de Moor Insights and Strategy en Quantnuum's. comunicado de prensa. Aunque InQuanto es la primera de este tipo de plataforma, seguramente no será la última, ya que otras compañías cuánticas esperan aprovechar su poder de cómputo a nivel básico asociándose con varias compañías farmacéuticas. A medida que surjan más de estas asociaciones, la industria farmacéutica puede cambiar para siempre por el poder de la computación cuántica.
Kenna Hughes-Castleberry es redactora de Inside Quantum Technology y comunicadora científica en JILA (una asociación entre la Universidad de Colorado Boulder y el NIST). Sus ritmos de escritura incluyen tecnología profunda, metaverso y tecnología cuántica.
