By Kenna Hughes-Castleberry publicado em 06 de outubro de 2022
Com mais $ 1.42 trilhões em receita nos EUA, a indústria farmacêutica apresenta muitas oportunidades lucrativas para empresas de computação quântica. Como o design de medicamentos e a criação de novos materiais são pesquisados escala molecular, os assuntos em questão tornam-se essencialmente sistemas quânticos. Isso torna significativamente mais fácil para os computadores quânticos analisarem e simularem esses materiais, pois os computadores também são sistemas quânticos. Embora a computação clássica já esteja sendo aplicada (geralmente em combinação com aprendizado de máquina) a simulações de medicamentos, a computação quântica pode não apenas agilizar o processo de descoberta, mas também criar um mudança de paradigma para toda a indústria farmacêutica.
A gerente de ciência quântica da Riverlane, Dra. Nicole Holzmann, discute o papel da computação quântica na indústria farmacêutica. (PC Riverlane)
“O desenvolvimento é tão fundamental que o setor farmacêutico gasta 15% de suas próprias vendas em pesquisa e desenvolvimento”, explicou um 2021 Artigo da McKinsey and Company. A computação quântica pode reduzir significativamente esses custos usando simulações para em sílico testes clínicos. Aqui, seriam simulados participantes e diferentes tratamentos medicamentosos, permitindo que um computador quântico testasse protocolos de medicamentos e otimizasse soluções de forma mais barata e eficiente. Outras simulações quânticas analisam as interações moleculares entre proteínas para prever como um medicamento pode funcionar. Recente pesquisa da empresa de computação quântica Via Fluvial criou algoritmos especiais usando uma técnica de incorporação para estudar a enzima hidrogenase e a molécula fotossensibilizante temoporfina. “Queremos encontrar uma maneira de calcular uma parte ativa de uma droga dentro de um ambiente proteico em um computador quântico”, explicou o gerente de ciência quântica da Riverlane, Dr. Nicole Holzmann. “Mas isso é muito difícil de fazer porque os sistemas são muito grandes. É por isso que precisamos encontrar uma maneira de isolar a seção ativa de uma proteína e calcular essa pequena parte em um computador quântico.”
A computação clássica já vem criando simulações de drogas via CADD (Descoberta de medicamentos assistida por computador). Com o CADD, os pesquisadores podem usar o aprendizado de máquina para criar simulações de interações moleculares. No entanto, o CADD tem seus limites, pois examina todos os dados, até mesmo possíveis moléculas “sem saída”. Esta limitação pode criar um gargalo para a indústria farmacêutica, pois limita quais moléculas podem ser estudadas. Com um computador quântico, esse processo pode ser simplificado e mais rápido, permitindo um processo de descoberta mais acelerado. Como os testes reais de medicamentos não serão substituídos por simulações de medicamentos, essas simulações computacionais podem ajudar a identificar potenciais protocolos de tratamento de uma maneira muito mais econômica. “Se você observar o ciclo de desenvolvimento de um medicamento, verá que são necessários muitos, muitos anos, cerca de 12 anos, para projetar um medicamento”, afirmou Holzmann. “É muito, muito caro. Você pode começar com milhões de moléculas e, no final, ficar feliz se tiver um punhado de candidatos em potencial. E nesse longo processo, onde há muitas etapas experimentais.” A computação quântica pode não só ajudar a reduzir significativamente este processo, mas também causar uma potencial mudança de paradigma na indústria farmacêutica. Com mais poder computacional, os computadores quânticos também podem expandir os tipos de sistemas moleculares simulados para incluir coisas como anticorpos ou até peptídeos inteiros.
A linha do tempo para a computação quântica na indústria farmacêutica
Embora os computadores quânticos ofereçam muitos benefícios, pode demorar um pouco até que possam ser totalmente aplicados. Uma das razões para esse atraso é a falta de casos de uso. Embora empresas como a Riverlane estejam experimentando possíveis casos de uso (como na parceria com ambos Astex Farmacêutica e Computação Rigetti), levará algum tempo para desenvolver casos de uso suficientes para utilizar a computação quântica. A outra razão principal para esse atraso é o desenvolvimento de hardware. Os atuais computadores quânticos que estão sendo aplicados a novos materiais ou à descoberta de medicamentos são considerados NISQs (Noisy Intermediate Scale Quantum), onde ainda contêm erros e outros problemas. A McKinsey and Company acredita que computadores quânticos livres de erros estarão disponíveis além 2030, e causará grandes ondas na indústria farmacêutica. Empresas como Brilho quântico esperam usar hardware exclusivo, como aceleradores quânticos de diamante, para superar esses desafios de hardware. Riverlane está da mesma forma tentando resolver essas questões. “Essa é outra área em que Riverlane está se esforçando muito para corrigir erros que acontecem nessas máquinas”, acrescentou Holzmann. “Portanto, temos muitos qubits que você usa para computação e, durante essa computação, alguns deles irão quebrar. Simplesmente acontece, sempre acontecerá, mesmo que tenhamos máquinas melhores. Para tornar este cálculo útil, precisaremos calibrar esses erros.”
Outras empresas quânticas como quântico já estão avançando para tentar encurtar o cronograma. Recentemente, Quantinuum lançou InQuanto, um software de química computacional quântica projetado especificamente para químicos utilizarem vários algoritmos quânticos em um computador quântico. “A computação quântica oferece um caminho para o desenvolvimento rápido e econômico de novas moléculas e materiais que podem desbloquear novas respostas para alguns dos maiores desafios que enfrentamos”, explicou Patrick Moorhead, CEO e analista-chefe da Moor Insights and Strategy na Quantinuum's. comunicados à CMVM. Embora a InQuanto seja a primeira deste tipo de plataforma, certamente não será a última, já que outras empresas quânticas esperam alavancar o seu poder computacional ao nível do solo através de parcerias com várias empresas farmacêuticas. À medida que mais destas parcerias surgirem, a indústria farmacêutica poderá ser mudada para sempre pelo poder que é a computação quântica.
Kenna Hughes-Castleberry é redatora da Inside Quantum Technology e comunicadora científica da JILA (uma parceria entre a University of Colorado Boulder e o NIST). Suas batidas de escrita incluem tecnologia profunda, metaverso e tecnologia quântica.
