La informàtica quàntica pot alterar realment la indústria farmacèutica?


La informàtica quàntica ha anat aconseguint molta atenció dels inversors en els darrers dos anys. Una de les primeres i més lucratives aplicacions podria ser a la indústria farmacèutica, i en particular per al descobriment de fàrmacs.

“La indústria farmacèutica destina al voltant del 15% dels seus ingressos en R+D. Això és una quantitat enorme de diners. Si la computació quàntica s’utilitzi només per a l’1% d’aquest treball, seria un mercat bastant important”, diu Oliver Kahl. És director de MIG Capital, una empresa de capital de risc alemanya que en té invertit en IQMuna de les startups quàntiques més grans d’Europa.

Dues startups europees que utilitzen la informàtica quàntica per al descobriment de fàrmacs ja han recaptat efectiu aquest any: Algorithmiq de Finlàndia va aportar 4 milions de dòlars al febrer i Qubit Pharmaceuticals, amb seu a París, va recaptar 16 milions d’euros al juny. A més d’aquesta empresa suïssa Terra tant que té aplicacions farmacèutiques en el seu model quàntic com a servei, va recaptar 75 milions de dòlars al març.

Però, a quina distància està el quàntic d’interrompre realment el sector farmacèutic?

Què pot oferir la informàtica quàntica a les empreses farmacèutiques?

En poques paraules: descobriment de fàrmacs molt, molt més ràpid.

El descobriment de fàrmacs “tradicionals” requereix examinar milers de molècules per trobar candidats que després s’han de provar en animals i humans en condicions extremadament controlades. Abans que això pugui succeir, els científics han d’identificar la molècula adequada del nostre cos a la qual els fàrmacs poden dirigir-se per tractar una condició determinada.

Tot el procés pot durar anys. Considerant això només un 10% dels fàrmacs provats en assaigs clínics obtenen l’aprovació, el panorama sembla bastant desolador.

Per accelerar el descobriment de fàrmacs i reduir els costos, startups com BenevolentAI i Exscientia amb seu al Regne Unit utilitzant la intel·ligència artificial per predir quins candidats a fàrmacs tenen més probabilitats de tenir èxit.

La informàtica quàntica podria portar aquestes prediccions més lluny simulant candidats a fàrmacs i els seus objectius per trobar la millor coincidència. Això és una cosa que els ordinadors clàssics no poden fer.

Sabrina Maniscalco, CEO d’Algorithmiq

Segons Sabrina Maniscalco, CEO d’Algorithmiq, simular una molècula simple com l’aigua amb un ordinador quàntic necessitaria l’equivalent de memòria d’un missatge de WhatsApp. Però simular una molècula complexa com la penicil·lina “necessitaria més memòria que el nombre total d’àtoms de l’univers; és fonamentalment impossible simular-la en un ordinador clàssic”.

“Volem ser els primers a demostrar que la informàtica quàntica pot fer alguna cosa que els ordinadors de silici no poden”, diu Maniscalco a Sifted.

Les simulacions quàntiques no només reduirien la quantitat de temps i diners que requereix el descobriment de fàrmacs, sinó que també podrien permetre als científics trobar fàrmacs completament nous que els enfocaments tradicionals no han fet. “No serà un canvi incremental, sinó disruptiu”.

Treballar amb ordinadors quàntics imperfectes

Malgrat tot el que es parla sobre el potencial de la computació quàntica, la tecnologia encara es troba en les primeres etapes de desenvolupament. Actualment IBM té el processador quàntic més potent, amb 127 qubits, l’equivalent quàntic d’un bit d’ordinador.

La potència de càlcul és limitada en aquests petits processadors, però Maniscalco creu que n’hi ha prou per utilitzar-se en escenaris del món real. El primer objectiu de la seva empresa és simular parcialment enzims, en particular, la part d’un enzim que interacciona amb altres molècules.

El principal repte d’Algorithmiq és que els dispositius quàntics existents són extremadament sensibles al seu entorn, el que significa que qualsevol interacció amb el seu entorn, com ara el més petit. canvi de temperatura — pot provocar errors en els càlculs. Els futurs ordinadors quàntics tindran funcions de correcció d’errors, però això requerirà memòries molt més grans que Maniscalco estima que no estaran disponibles durant 15 o 30 anys.

Algorithmiq vol resoldre aquest problema ara. L’estratègia de la startup és desenvolupar un algorisme per netejar el senyal generat per un ordinador quàntic. “És com fer una foto amb la millor configuració de llum, la millor càmera i millorar-la encara més amb Photoshop”.

Robert Marino, director general de Qubit Pharmaceuticals
Robert Marino, director general de Qubit Pharmaceuticals

“Els ordinadors quàntics són ara on eren els ordinadors clàssics als anys 60 i 70: estan construïts per resoldre problemes específics, no són ordinadors universals”, diu Robert Marino, director general de Qubit Pharmaceuticals.

La seva startup ha optat per un enfocament híbrid per evitar les limitacions actuals dels ordinadors quàntics. La idea és identificar passos específics on la computació quàntica podria resoldre problemes matemàtics complexos de manera més eficient que un ordinador clàssic. “Tallem grans problemes en peces petites per treballar amb el que hi ha disponible”, diu Marino a Sifted.

Un d’aquests passos seria mapejar totes les “formes” o estats possibles que pot prendre un objectiu de drogues. Com que algunes molècules només poden interactuar amb fàrmacs quan es troben en un estat molt específic, l’ús de la computació quàntica per mapejar-les podria revelar objectius rars per a candidats a fàrmacs que els ordinadors clàssics no han pogut trobar.

“S’han de fer molts càlculs només per a aquest pas; La informàtica quàntica podria estalviar milers d’hores de computació”, diu Marino.

D’aquí a dos o tres anys, espera que Qubit Pharmaceuticals utilitzi ordinadors quàntics per al 5-10% del procés de descoberta de fàrmacs i ordinadors clàssics per a la resta.

La farmàcia mostra interès?

“Actualment les empreses farmacèutiques es troben en la fase” què podem fer amb això “; tothom està molt interessat a provar, aprendre, veure casos d’ús i comparar la informàtica quàntica amb la informàtica clàssica”, diu Marino.

“Diria que estan en un estat de curiositat tecnològica. No conec cap empresa farmacèutica establerta que actualment utilitzi cap mitjà de computació quàntica més enllà d’un nivell de prova de concepte o pilot”, diu Kahl a Sifted.

Algunes empreses farmacèutiques estan començant a submergir-se en la informàtica quàntica. M Ventures, el braç de risc de Merck, ha invertit en la startup quàntica amb seu als Estats Units Seeqc. BASF és un dels inversors de Zapata Computing, una startup nord-americana que desenvolupa programari quàntic. Biogen s’ha associat amb 1QBit per utilitzar la informàtica quàntica per accelerar el descobriment de fàrmacs. I la Fundació Novo Nordisk acaba de destinar 200 milions de dòlars al desenvolupament d’ordinadors quàntics per a aplicacions farmacèutiques i climàtiques.

“Avui, no hi ha ordinadors quàntics que puguin executar algorismes realment significatius comercialment”, diu Gangolf Schrimpf, que dirigeix ​​​​les relacions amb els mitjans de Merck. “Calculem que les primeres màquines comercialment rellevants arribaran el 2025 o més tard. Això no vol dir, però, que no treballarem abans del 2025 amb versions menys sofisticades.

“És segur dir que la majoria de les empreses farmacèutiques són conscients del camp i del seu potencial de disrupció i han compromès els seus ecosistemes d’innovació (ventures, acceleradors, desenvolupament empresarial) per forjar associacions primerenques”.

Afegeix que el desenvolupament del coneixement intern de les tecnologies quàntiques forma part de l’estratègia de Merck per estar preparat quan la informàtica quàntica surti. “Estem explorant activament l’espai quàntic per a objectius d’inversió addicionals, incloent-hi també tecnologies adjacents com ara la detecció quàntica”.

Quan, si ho fa, la tecnologia oferirà?

“La informàtica quàntica ja està demostrant ser útil en el descobriment de fàrmacs, fins i tot si encara no podem simular molècules complexes”, diu Florian Neukart, director de producte de Terra Quantum. Creu que les simulacions moleculars significatives per a la indústria farmacèutica podrien ser possibles en els propers tres o cinc anys.

Maniscalco compara el treball que estan fent les startups quàntiques avui amb l’aterratge a la Lluna: l’ordinador utilitzat per a l’aterratge de l’Apollo tenia menys potència de processament que un telèfon intel·ligent avui, però l’equip que hi ha darrere encara va aconseguir una cosa que era impossible fins aleshores.

Margaret Hamilton el 1969 al costat del codi que va escriure per aterrar l'Apol·lo a la Lluna
Margaret Hamilton el 1969 al costat del codi que va escriure a mà per aterrar l’Apol·lo a la Lluna

“Les simulacions moleculars completes requereixen milions i milers de milions de qubits i portes d’alta fidelitat. Personalment, espero dècades de desenvolupament addicional abans que aquests sistemes es facin realitat”, diu Kahl. “En quant a quan la informàtica quàntica serà capaç de crear valor per a les empreses farmacèutiques, una conjectura conservadora no és abans del final de la dècada”.

Leonie Mueck, directora de producte de la startup quàntica del Regne Unit Riverlane, ofereix una visió més optimista. Assenyala que els futurs avenços de recerca poden revelar nous mètodes que redueixin significativament els recursos necessaris per executar aquests algorismes quàntics. Això ha passat abans en el camp quàntic i podria accelerar les línies de temps projectades.

La informàtica quàntica també podria beneficiar la indústria farmacèutica d’altres maneres. Per exemple, optimitzar la cadena de subministrament de la fabricació de fàrmacs o utilitzar ordinadors quàntics per simular els efectes que tindrà un tractament en els pacients, cosa que podria augmentar significativament la taxa d’èxit dels assaigs clínics.

Podem esperar una bombolla quàntica?

“La informàtica quàntica ha atret una gran base de fans i nombrosos evangelistes quàntics lloen amb veu l’arribada de l’era quàntica. Això pot semblar sarcàstic, si no cínic, però el quàntic és un camp molt complex que molts no entenen”, diu Kahl.

Una creença falsa comuna és que la informàtica quàntica proporcionarà un augment exponencial de la velocitat de càlcul respecte als ordinadors tradicionals. Segons Kahl, només es coneixen alguns algorismes que sabem amb certesa superaran significativament la informàtica clàssica quan s’executen en ordinadors quàntics grans. “Recerca recent assenyala que no hi ha proves d’avantatge quàntic exponencial en la química quàntica i, per tant, en les aplicacions farmacèutiques.

“Malauradament, molts inversors sembla que no ho saben, no volen saber-ho o no ho entenen; Sens dubte, la por de perdre’s és un gran col·laborador”.

Schrimpf afegeix: “La nostra principal preocupació és que les tecnologies quàntiques pateixin un cicle d’auge i caiguda que eixugarà les oportunitats de finançament. La informàtica quàntica no serà la solució definitiva per a la informàtica, i tampoc tots els telèfons intel·ligents futurs tindran un nucli de computació quàntica, almenys no en un futur previsible.

“Els ordinadors quàntics aborden problemes matemàtics complexos i molt nínxols en casos d’ús industrial de gran valor […] Creiem que és important gestionar el bombo i les expectatives, i proporcionar al camp un flux de finançament fort, però més important, continu, inclòs el capital privat pacient i les iniciatives de finançament públic”.

Neukart creu que la informàtica quàntica probablement seguirà el típic cicle de bombo que han passat molts altres sectors tecnològics. “Quan va començar l’aprenentatge automàtic, la gent va pensar que podríeu aplicar-lo a qualsevol problema que tingueu. El repte és comunicar on la informàtica quàntica és útil i on no”.

Segons Neukart, en comparació amb altres indústries farmacèutiques, la farmacèutica tendeix a tenir cura de no fer cap afirmació extraordinària, és a dir, és possible que el cicle de l’exageració no l’impacte tan fort.

“Esperaria que els mercats es refredissin, espero que no es congelin, a mesura que la gent es desperti a la realitat d’un desenvolupament tecnològic més lent del que s’esperava”, diu Kahl. “Una segona onada es desenvoluparà més lentament i probablement es centrarà més en les verticals de la indústria on hi hagi evidència clara d’un avantatge quàntic exponencial”.

Clara Rodríguez Fernández és la corresponsal de deeptech de Sifted, amb seu a Berlín.