By Kenna Hughes-Castleberry posté le 06 oct. 2022
Avec plus de $1.42 billions En termes de revenus aux États-Unis, l’industrie pharmaceutique présente de nombreuses opportunités lucratives pour les sociétés d’informatique quantique. Parce que la conception de médicaments et la création de nouveaux matériaux font l'objet de recherches approfondies. échelle moléculaire, les sujets en question deviennent essentiellement des systèmes quantiques. Cela facilite considérablement l’analyse et la simulation de ces matériaux par les ordinateurs quantiques, car les ordinateurs sont également des systèmes quantiques. Alors que l'informatique classique est déjà appliquée (généralement en combinaison avec l'apprentissage automatique) aux simulations de médicaments, l'informatique quantique peut non seulement rationaliser le processus de découverte, mais également créer un changement de paradigme pour l’ensemble de l’industrie pharmaceutique.
Riverlane, directrice des sciences quantiques, le Dr Nicole Holzmann, discute du rôle de l'informatique quantique dans l'industrie pharmaceutique. (PC Riverlane)
« Le développement est si fondamental que l’industrie pharmaceutique consacre 15 % de son chiffre d’affaires à la R&D », explique un 2021 Article de McKinsey et compagnie. L'informatique quantique peut réduire considérablement ces coûts en utilisant des simulations pour in silico essais cliniques. Ici, les participants et différents traitements médicamenteux seraient simulés, permettant à un ordinateur quantique de tester les protocoles médicamenteux et d’optimiser les solutions de manière moins coûteuse et plus efficace. D’autres simulations quantiques examinent les interactions moléculaires entre protéines afin de prédire le fonctionnement d’un médicament. Récent un article de la société d'informatique quantique Ruelle créé des algorithmes spéciaux utilisant une technique d'intégration pour étudier l'enzyme hydrogénase et la molécule photosensibilisante témoporfine. "Nous voulons trouver un moyen de calculer la partie active d'un médicament dans un environnement protéique sur un ordinateur quantique", a expliqué le directeur des sciences quantiques de Riverlane, le Dr. Nicole Holzmann. « Mais c’est très difficile à réaliser car les systèmes sont très grands. C’est pourquoi nous devons trouver un moyen d’isoler la section active d’une protéine et de la calculer sur un ordinateur quantique.
L'informatique classique a déjà créé des simulations de médicaments via CADD (Découverte de médicaments assistée par ordinateur). Avec CADD, les chercheurs peuvent utiliser l’apprentissage automatique pour créer des simulations d’interactions moléculaires. Cependant, CADD a ses limites, car il examine toutes les données, même les éventuelles molécules « sans issue ». Cette limitation peut créer un goulot d’étranglement pour l’industrie pharmaceutique, car elle limite les molécules pouvant être étudiées. Avec un ordinateur quantique, ce processus peut être rationalisé et plus rapide, permettant un processus de découverte plus accéléré. Étant donné que les essais de médicaments réels ne seront pas remplacés par des simulations de médicaments, ces simulations informatiques peuvent aider à identifier des protocoles de traitement potentiels de manière beaucoup plus rentable. "Si vous regardez le cycle de conception d'un médicament, il faut de très nombreuses années, par exemple 12 ans pour concevoir un médicament", a déclaré Holzmann. « C’est très, très cher. Vous pouvez commencer avec des millions de molécules et au final, vous êtes satisfait si vous avez une poignée de candidats potentiels. Et dans ce long processus, où il y a beaucoup d’étapes expérimentales. L’informatique quantique pourrait non seulement contribuer à réduire considérablement ce processus, mais pourrait également provoquer un changement de paradigme potentiel dans l’industrie pharmaceutique. Avec plus de puissance de calcul, les ordinateurs quantiques peuvent également étendre les types de systèmes moléculaires simulés pour inclure des éléments comme des anticorps ou même des peptides entiers.
La chronologie de l'informatique quantique dans l'industrie pharmaceutique
Bien que les ordinateurs quantiques offrent ces nombreux avantages, il faudra peut-être un certain temps avant qu’ils puissent être pleinement appliqués. L’une des raisons de ce décalage est le manque de cas d’utilisation. Alors que des entreprises comme Riverlane expérimentent des cas d'utilisation possibles (comme dans le cadre de leur partenariat avec les deux Produits pharmaceutiques Astex ainsi que Rigetti Computing), il faudra un certain temps pour développer suffisamment de cas d’utilisation pour utiliser l’informatique quantique. L’autre raison principale de ce retard est le développement matériel. Les ordinateurs quantiques actuels qui sont appliqués à de nouveaux matériaux ou à la découverte de médicaments sont considérés comme NISQ (Noisy Intermediate Scale Quantum), où ils contiennent encore des erreurs et d’autres problèmes. McKinsey and Company estime que des ordinateurs quantiques sans erreur seront disponibles au-delà 2030, et fera de grandes vagues dans l’industrie pharmaceutique. Des entreprises comme Brillance quantique espèrent utiliser un matériel unique, comme des accélérateurs quantiques en diamant, pour surmonter ces défis matériels. Riverlane essaie de la même manière de résoudre ces problèmes. "C'est un autre domaine dans lequel Riverlane déploie beaucoup d'efforts pour corriger les erreurs qui se produisent sur ces machines", a ajouté Holzmann. « Nous avons donc beaucoup de qubits que vous utilisez pour le calcul, et pendant ce calcul, certains d’entre eux se briseront. Cela arrive tout simplement, cela arrivera toujours, même si nous disposons de meilleures machines. Pour rendre ce calcul utile, nous devrons calibrer ces erreurs.
D'autres sociétés quantiques comme quantique tentent déjà de raccourcir le délai. Récemment, Quantinuum a publié DansQuanto, un logiciel de chimie informatique quantique spécialement conçu pour permettre aux chimistes d'utiliser plusieurs algorithmes quantiques sur un ordinateur quantique. « L'informatique quantique ouvre la voie au développement rapide et rentable de nouvelles molécules et de nouveaux matériaux qui pourraient apporter de nouvelles réponses à certains des plus grands défis auxquels nous sommes confrontés », a expliqué Patrick Moorhead, PDG et analyste en chef de Moor Insights and Strategy chez Quantinuum. communiqué de presse. Bien qu'InQuanto soit la première de ce type de plate-forme, ce ne sera sûrement pas la dernière, car d'autres sociétés quantiques espèrent exploiter leur puissance de calcul au niveau local en s'associant à diverses sociétés pharmaceutiques. À mesure que de tels partenariats se multiplient, l’industrie pharmaceutique pourrait être transformée à jamais par la puissance de l’informatique quantique.
Kenna Hughes-Castleberry est rédactrice à Inside Quantum Technology et communicatrice scientifique à JILA (un partenariat entre l'Université du Colorado à Boulder et le NIST). Ses rythmes d'écriture incluent la technologie profonde, le métaverse et la technologie quantique.
