Kvantecomputere skal revolutionere lægemiddeludvikling

Medicin er en helt afgørende faktor for global sundhed og økonomi, men industrien er udfordret af lave succesrater, 10-15 år lange udviklingsprocesser og omkostninger på gennemsnitligt 15 milliarder kroner for udviklingen af ethvert enkelt nyt præparat.

Computersimuleringer af molekylære processer er et vitalt værktøj for lægemiddeludvikling og nye og mere præcise metoder er afgørende for at udvikle løsninger til de aktuelle udfordringer.

”Kvantecomputere giver en forhåbning om, at vi kan skubbe den praktiske grænse for numeriske simulationer og er derfor også en lovende teknologisk vej ud af de problemer, der begrænser udviklingen af ny medicin. Men der er brug for nye præcise kemiske metoder, udviklet med udgangspunkt i kvantecomputerens særlige egenskaber, som kan danne grundlaget for hardwareoptimerede kvantealgoritmer”, fortæller Ove Christiansen, professor ved Institut for Kemi på Aarhus Universitet.

Disse metoder skal derefter implementeres og gøres tilgængelige for industriens specialister gennem software, der let kan integreres i de eksisterende arbejdsgange.

Ét af de presserende problemer i lægemiddeludvikling er præcist at forudsige, hvor stærkt et givet ligandmolekyle binder sig til sit biologiske mål, som oftest er et protein. Molekylets såkaldte bindingsaffinitet er en central parameter til screening af kandidatmolekyler til ny medicin. Netop det problem er omdrejningspunktet for det tværfaglige konsortium bag det nye projekt, EarlyBIRDD, som er muliggjort af en investering fra Innovationsfonden.

Gennem nybrud inden for kemiske beregningsmetoder, samudvikling af kvantehardware og -algoritmer og implementering i effektiv brugercentreret software vil konsortiet give medicinalindustrien adgang til ny teknologi, der udnytter kvantecomputerens fulde potentiale til at bestemme protein-ligand bindingsaffiniteter.

”Molekylære simulationer er ekstremt udfordrende for sædvanlige computere. Men de lader sig mere naturligt oversætte til kvantecomputernes sprog. Det gør kemi til et rigtig interessant sted at lede efter de første anvendelser af kvantecomputere, der repræsenterer reel værdiskabelse”, siger Nikolaj Thomas Zinner, CSO og medstifter af Kvantify og projektleder for EarlyBIRDD.

Det anslås, at gennembrud inden for computerassisteret lægemiddeludvikling kan reducere industriens udviklingsomkostninger med op til 50 procent. EarlyBIRDD bidrager direkte til den udvikling og vil på sigt skabe økonomisk vækst ved at gøre kvantecomputere til en løftestang for innovation i medicinalindustrien, som alene bidrager med 10 procent af Danmarks BNP.

”Kvantecomputerhardware vil fortsat være under udvikling i de kommende år men med de tidlige fejltolerante kvantecomputere står vi på tærsklen af et regime, hvor vi forventer en indvirkning af teknologien i industrien. At frigøre den første del af det spirende forretningspotentiale kræver dedikeret og målrettet samudvikling på tværs af hele teknologikæden – fra problem- og metodeformulering til algoritmeudvikling, hardwareimplementering og softwareudvikling”, uddyber Nikolaj Thomas Zinner.

Læs også: Fagfolk skriver: Ny IoT-standard flytter kontrollen over globale udrulninger

Med investeringen fra Innovationsfonden kan EarlyBIRDD etablere de nødvendige koblinger mellem Aarhus Universitets ekspertise i teoretisk kvantekemi, Kvantifys kvantesoftware og -algoritmer samt Atom Computings skalerbare kvantecomputerhardware. Dermed bliver udviklingen samlet omkring ét enkelt fokuseret projekt.

For at sikre afstemning mellem udvikling og aftagere vil der blive etableret et forum af interessenter fra industrien, som kan give konsortiet input omkring funktionalitets- og performancekrav. Her bidrager Alexandra Instituttet som underleverandør til EarlyBIRDD med sin ekspertise i udvikling af brugergrænseflader.

EarlyBIRDD er et ambitiøst projekt med fokus på et globalt forskningsområde i hastig udvikling. Projektet skal bidrage til at styrke Danmarks position inden for kvanteteknologi og skabe ny viden og løsninger til gavn for både udviklere og brugere af teknologien.

Kilde: Innovationsfonden

/ PiB