By Kenna Hughes-Castleberry geplaatst op 11 nov 2022
De gezondheidszorg is misschien wel een van de meest lucratieve industrieën ter wereld, aangezien er meer nodig is dan 10% van het BBP van de meeste ontwikkelde landen. Van het ontwikkelen van nieuwe medicijnen tot het toewijzen van patiëntenzorg, er zijn veel verschillende gebieden binnen de gezondheidszorg die aanzienlijk kunnen profiteren van quantum computing. Met grote hoeveelheden patiëntgegevens en zorgen over beveiliging en patiëntprivacy kunnen use cases in de gezondheidszorg al worden verwerkt met de huidige ontwikkelingen in kwantumcomputers. “Kwantumgloeien is het oplossen van problemen die optimalisatieproblemen zijn, zoals toeleveringsketen optimalisatie, het vinden van betere medicijnen en natuurlijk nadenken over hoe we in betere klinische onderzoeken kunnen komen”, legt CEO en oprichter van Polarisqb, Shahar Keinan. Polaris is een van de toonaangevende bedrijven die kwantumcomputing gebruikt om te optimaliseren medicijn ontwerp, slechts een van de vele subsectoren binnen de gezondheidszorg.
Gezondheidszorg en medicijnen
Geneesmiddelen en het ontwerpen van geneesmiddelen zijn slechts twee factoren binnen de gezondheidszorg die helpen bij het welzijn van de patiënt. "We beginnen dit nu echt pas te evalueren," voegde Keinan eraan toe. “Want als je medicijnen kunt ontwerpen die beter worden, zijn ze efficiënter met minder bijwerkingen, toch? Veiliger medicijnen betekent dat de rest van het ontwikkelingsproces van geneesmiddelen sneller en goedkoper zal zijn. En dat betekent dat de kosten van medicijnen gaan dalen, wat betekent dat je medicijnen kunt ontwikkelen voor kleinere patiëntenpopulaties.” In beide wordt kwantumtechnologie gebruikt chemische simulaties en optimalisaties voor medicijnontwikkeling, kan dit de productiekosten voor deze medicijnen aanzienlijk verlagen. Zoals Keinan zei, maakt dit farmaceutische bedrijven vrij om behandelingen voor meer specifieke aandoeningen na te streven. Terwijl de huidige farmaceutische bedrijven zich voornamelijk richten op grotere zieke populaties, omdat er een hogere winst is, kan quantum computing de beperking verminderen en nieuw geneesmiddelenonderzoek naar andere ziekten mogelijk maken.
Een specifieke manier waarop kwantumcomputing kan helpen bij het ontwerpen van geneesmiddelen, is door eiwitvouwing te bestuderen. Niet alleen zou het simuleren en analyseren van het vouwproces helpen medicijn ontdekking, maar het heeft ook bredere implicaties voor andere subsectoren zoals voeding, oncologie en andere. Volgens een recent artikel van Booz Allen: "Met behulp van een kwantumalgoritme, Variational Quantum Eigen-solver genaamd, is het mogelijk om een statistische weergave te maken van mogelijke vouwen in een aminozuurketen, met als resultaat een voorspelling voor de eiwitconfiguratie die we in de natuur zouden waarnemen." Polaris gaat nog een stap verder in dit proces door te kijken naar de potentiële toxiciteit van de moleculen wanneer ze door de bloed-hersenbarrière van de hersenen gaan. "We vinden moleculen die zich binden aan het eiwit dat de hersenen binnenkomt en minder toxisch zijn, in een enkele optimalisatie, niet in drie verschillende stappen", aldus Keinan. “Zo maken we de tijdlijn korter.”
Kwantum en diagnose
Naast het ontdekken van geneesmiddelen kan quantum computing ook aanzienlijk helpen ziekte diagnose. Ziekenhuizen en klinieken maken al gebruik van AI en machine learning om mogelijke ziekten of tumoren te helpen detecteren in testresultaten en afbeeldingen van patiënten. "Dus alles wat met machine learning te maken heeft, heeft het potentieel om te worden versneld met kwantum, vooral als het om grote hoeveelheden gegevens gaat", legt uit Amir Naveh, Mede-oprichter en Chief Product Officer (CPO) van Classiq-technologieën, een toonaangevend kwantumcomputingbedrijf. Nu AI aanzienlijke vooruitgang boekt bij het versnellen van ziektedetectie, lijkt het erop dat quantumcomputing, in combinatie met AI, voor aanzienlijke verschuivingen in de gezondheidszorg zal zorgen. AI-ondernemer Gary Fowler werkte deze voorspellingen uit in een 2021 Forbes dit artikel, schrijvend "Quantumcomputing zal een ander nuttig hulpmiddel zijn om antwoorden te vinden op ziekten zoals Parkinson, kanker en andere aandoeningen die elke dag zoveel levens kosten." Zoals experts waarschuwen voor de toenemende dreiging van niet-gediagnosticeerde ziekten zoals colorectale kanker in jongere generaties kan kwantumcomputing een eerder waarschuwingssysteem creëren, waardoor vroege screening gemakkelijker en toegankelijker wordt voor een breder publiek.
Quantum computing en patiëntenzorg in zorginstellingen
Nu virussen zoals COVID-19 de ziekenhuissystemen overweldigen, kijken veel experts naar kwantumcomputing om het hoofd te bieden aan de knelpunten van meer patiënten dan artsen of ziekenhuisbedden. De tijd om deze knelpunten op te lossen is duidelijker dan ooit, zoals de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) dat voorspelt 2030, Zal er een tekort van bijna 10 miljoen zorgverleners, waaronder artsen en verpleegkundigen. Dit knelpunt kan alleen maar erger worden als er weer een wereldwijde pandemie toeslaat, waardoor er een dringende behoefte ontstaat om kwantumtechnologie te gebruiken om deze problemen op te lossen. Omdat veel van deze knelpunten kunnen worden opgelost met behulp van optimalisatie-algoritmen, kan kwantumcomputing helpen om efficiëntere zorgprocessen te creëren, evenals een betere toewijzing van middelen zoals medicijnen of ziekenhuisbedden. "Quantum kan dit hele domein helpen", voegde Naveh eraan toe. “De daadwerkelijke zorg voor patiënten, dat is alles van het optimaal kunnen ondersteunen van patiënten tot het kunnen zorgen dat er fraude wordt opgespoord in deze faciliteiten.” Met medische dossiers die gevoelige patiëntinformatie bevatten, kan quantum computing een extra beveiligingsniveau bieden via encryptie processen. Aangezien kwantumcomputing wordt geprezen als een bedreiging voor de huidige niveaus van cyberbeveiliging, kan het de weg vrijmaken voor nieuwere niveaus van digitale veiligheid, met name voor patiëntendossiers en andere soorten gevoelige informatie.
Met zijn vele verschillende voordelen is het geen verrassing dat kwantumtechnologie al wordt toegepast in de gezondheidszorg en de sector in de toekomst zal blijven transformeren. Zoals Fowler zei in een interview met Binnen Quantum Technologie, “De wereld is fundamenteel veranderd voor ons allemaal. Het gebruik van kwantumcomputers die 100 miljoen keer sneller zijn dan de snelste supercomputers, stelt ons in staat om in 10,000 seconden te doen wat 200 jaar zou duren. Stel je de mogelijkheid voor voor het ontdekken van medicijnen en andere gebieden van gezondheidstechnologie die van invloed zijn op ons leven.
Kenna Hughes-Castleberry is een stafschrijver bij Inside Quantum Technology en de Science Communicator bij JILA (een samenwerking tussen de University of Colorado Boulder en NIST). Haar schrijfritmes omvatten deep tech, de metaverse en kwantumtechnologie.
