By Kenna Hughes-Castleberry 06 Ekim 2022'de yayınlandı
üzerinde olan $ 1.42 trilyon ABD genelinde gelir açısından ilaç endüstrisi, kuantum bilgisayar şirketleri için pek çok kazançlı fırsat sunuyor. Çünkü ilaç tasarımı ve yeni malzemelerin oluşturulması bir araştırma alanıdır. moleküler ölçeksöz konusu konular esasen kuantum sistemleri haline gelir. Bu, bilgisayarlar aynı zamanda kuantum sistemleri olduğundan kuantum bilgisayarların bu malzemeleri analiz etmesini ve simüle etmesini önemli ölçüde kolaylaştırır. İlaç simülasyonlarında klasik hesaplama (genellikle makine öğrenimiyle birlikte) halihazırda uygulanıyor olsa da, kuantum hesaplama yalnızca keşif sürecini kolaylaştırmakla kalmayıp aynı zamanda paradigma değişimi tüm ilaç endüstrisi için.
Riverlane Kuantum Bilimi Müdürü Dr. Nicole Holzmann, kuantum hesaplamanın ilaç endüstrisindeki rolünü tartışıyor. (PC Nehir Yolu)
"Gelişme o kadar temel ki, ilaç sektörü kendi satışlarının tam yüzde 15'ini Ar-Ge'ye harcıyor" diye açıkladı 2021 McKinsey ve Company makalesi. Kuantum hesaplama, simülasyonları kullanarak bu maliyetleri önemli ölçüde azaltabilir. in-siliko klinik denemeler. Burada katılımcılar ve farklı ilaç tedavileri simüle edilecek ve kuantum bilgisayarın ilaç protokollerini test etmesine ve çözümleri daha ucuz ve daha verimli bir şekilde optimize etmesine olanak sağlanacak. Diğer kuantum simülasyonları, bir ilacın nasıl çalışabileceğini tahmin etmek için proteinler arasındaki moleküler etkileşimlere bakar. Son araştırma kuantum bilgisayar şirketinden nehir yolu hidrojenaz enzimini ve ışığa duyarlı hale getirici molekül temoporfin'i incelemek için bir gömme tekniği kullanarak özel algoritmalar oluşturdu. Riverlane'in Kuantum Bilimi Müdürü Dr. Nicole Holzmann. "Fakat bunu yapmak çok zor çünkü sistemler çok büyük. İşte bu yüzden bir proteinin aktif bölümünü izole etmenin ve bu küçük parçayı kuantum bilgisayarda hesaplamanın bir yolunu bulmamız gerekiyor."
Klasik bilgi işlem zaten ilaç simülasyonları yaratıyor CADD (Bilgisayar Destekli İlaç Keşfi). CADD ile araştırmacılar, moleküler etkileşimlerin simülasyonlarını oluşturmak için makine öğrenimini kullanabilirler. Ancak CADD'nin tüm verileri, hatta olası "çıkmaz sokak" moleküllerini bile gözden geçirdiği için kendi sınırları vardır. Bu sınırlama, hangi moleküllerin çalışılabileceğini sınırladığından ilaç endüstrisi için bir darboğaz yaratabilir. Bir kuantum bilgisayarla bu süreç kolaylaştırılabilir ve daha hızlı hale getirilebilir, böylece daha hızlı bir keşif süreci mümkün olur. Gerçek ilaç denemelerinin yerini ilaç simülasyonları almayacağından, bu bilgisayar simülasyonları potansiyel tedavi protokollerinin çok daha uygun maliyetli bir şekilde belirlenmesine yardımcı olabilir. Holzmann, "İlaç tasarım döngüsüne bakarsanız, bir ilacın tasarlanması 12 yıl gibi çok uzun yıllar alır" dedi. “Çok çok pahalı. Milyonlarca molekülle başlayabilirsiniz ve sonunda bir avuç potansiyel adayınız varsa mutlu olursunuz. Ve pek çok deneysel adımın olduğu bu uzun süreçte.” Kuantum hesaplama yalnızca bu süreci önemli ölçüde azaltmaya yardımcı olmakla kalmayıp aynı zamanda ilaç endüstrisinde potansiyel bir paradigma değişikliğine de neden olabilir. Daha fazla bilgi işlem gücüyle kuantum bilgisayarlar, simüle edilmiş moleküler sistem türlerini antikorlar ve hatta tüm peptitler gibi şeyleri içerecek şekilde genişletebilir.
İlaç Endüstrisinde Kuantum Hesaplamanın Zaman Çizelgesi
Kuantum bilgisayarlar bu kadar çok fayda sunarken, tam olarak uygulanabilmeleri biraz zaman alabilir. Bu gecikmenin nedenlerinden biri kullanım senaryolarının eksikliğidir. Riverlane gibi şirketler olası kullanım senaryolarını denerken (her iki şirketle ortaklıkları gibi) Astex İlaç ve Rigetti Bilişim), kuantum hesaplamayı kullanmaya yetecek kadar kullanım senaryosu geliştirmek biraz zaman alacaktır. Bu gecikmenin bir diğer temel nedeni ise donanım geliştirmeleridir. Yeni materyallere veya ilaç keşiflerine uygulanan mevcut kuantum bilgisayarların NISQ'lar (Gürültülü Orta Ölçekli Kuantum), burada hala hatalar ve diğer sorunlar bulunmaktadır. McKinsey ve Company, hatasız kuantum bilgisayarların gelecekte de mevcut olacağına inanıyor 2030ve ilaç endüstrisinde büyük dalgalar yaratacak. Şirketler gibi Kuantum Parlaklığı Bu donanım zorluklarının üstesinden gelmek için elmas kuantum hızlandırıcılar gibi benzersiz donanımlar kullanmayı umuyoruz. Riverlane de benzer şekilde bu sorunları çözmeye çalışıyor. Holzmann, "Bu, Riverlane'in bu makinelerde meydana gelen hataları düzeltmek için çok çaba harcadığı başka bir alan" diye ekledi. “Yani hesaplama için kullandığınız çok sayıda kübitimiz var ve bu hesaplama sırasında bunlardan bazıları bozulacak. Daha iyi makinelerimiz olsa bile olur ve her zaman olur. Bu hesaplamayı faydalı kılmak için bu hatalara göre kalibrasyon yapmamız gerekecek."
Diğer kuantum şirketleri gibi kuantum zaten zaman çizelgesini kısaltmak için çaba harcıyorlar. Yakın zamanda Quantinuum yayınlandı InQuantokimyagerlerin bir kuantum bilgisayarında birden fazla kuantum algoritması kullanması için özel olarak tasarlanmış bir kuantum hesaplamalı kimya yazılımıdır. Quantinuum's Moor Insights and Strateji CEO'su ve Baş Analisti Patrick Moorhead, "Kuantum hesaplama, karşılaştığımız en büyük zorluklardan bazılarına yeni yanıtların kilidini açabilecek yeni moleküllerin ve malzemelerin hızlı ve uygun maliyetli geliştirilmesine yönelik bir yol sunuyor" dedi. basın bülteni. InQuanto bu tür bir platformun ilki olmasına rağmen, diğer kuantum şirketleri çeşitli ilaç şirketleriyle ortaklık kurarak bilgi işlem güçlerini temel düzeyde güçlendirmeyi umdukları için kesinlikle son olmayacak. Bu ortaklıkların sayısı arttıkça ilaç endüstrisi kuantum hesaplamanın gücüyle sonsuza kadar değişebilir.
Kenna Hughes-Castleberry, Inside Quantum Technology'de ve JILA'da (Colorado Boulder Üniversitesi ile NIST arasındaki bir ortaklık) Bilim İletişimcisi'nde personel yazarıdır. Yazı ritimleri derin teknoloji, metaverse ve kuantum teknolojisini içerir.
