Die Quantencomputertechnologie nutzt Quantensysteme, die als ‚Qubits‘ bezeichnet werden. Im Gegensatz zum klassischen Computer, der nur Bits mit den Werten 0 oder 1 verwendet, arbeiten sie mit nicht-binären Werten und können sich gegenseitig überlappen und als Gruppe agieren. Das Ergebnis ist bei Quantencomputern eine erheblich höhere Leistung im Vergleich zu herkömmlichen Computern. Dies ermöglicht schnellere Entscheidungen und Berechnungen, da mehrere Optionen gleichzeitig berücksichtigt werden können, anstatt sie nacheinander zu berücksichtigen. Quantencomputer könnten daher Berechnungen in wenigen Sekunden lösen, wo klassische Computer mehrere Jahre oder sogar Jahrzehnte benötigen würden. Es wird erwartet, dass mehrere Branchen in den nächsten Jahren vom Quantencomputing profitieren werden. Die Auswirkungen des Quantencomputings könnten jedoch in der pharmazeutischen Industrie und insbesondere in der Arzneimittelforschung am größten sein. Alcimed nennt drei Gründe, warum Quantencomputing die Forschung und Entwicklung in der Pharmabranche verändern könnte.
Die Entwicklung eines Medikaments von der Entdeckung bis zur Markteinführung ist ein kostspieliger Prozess für Pharmaunternehmen. Die Kosten werden üblicherweise auf mehr als 2 Milliarden Dollar pro Medikament geschätzt, wobei die Erfolgsquote zwischen dem Eintritt in die klinische Entwicklung und der Markteinführung des neuen Medikaments weniger als 10 % beträgt. Die Rentabilität von F&E-Investitionen basiert daher derzeit für Pharmaunternehmen auf einigen wenigen erfolgreichen Medikamenten. Quantencomputing könnte in der Pharmazie dazu beitragen, die Kosten drastisch zu senken und langfristig möglicherweise auch den Preis von Medikamenten zu reduzieren. Durch die genaue Modellierung von Wechselwirkungen zwischen Wirkstoff und Zielorgan sowie ein effizienteres Screening sehr großer virtueller Bibliotheken könnte die Pharmaindustrie den Bedarf an teuren In-vitro-Tests verringern.
Die Entwicklungszeit eines Medikaments von der Entdeckung bis zur Markteinführung beträgt mehr als 10 Jahre. Quantencomputer können bei der Entwicklung neuer Medikamente sehr komplexe Systeme wie das menschliche biologische System und seine Reaktionen auf Medikamente untersuchen. Die Technologie könnte auch die Nutzung bereits zugelassener Medikamente für neue Anwendungen erleichtern. Quantencomputer ermöglichen es, Hunderte von Millionen von Vergleichen komplexer Moleküle gleichzeitig durchzuführen. Dabei werden Übereinstimmungen zwischen Molekülen untersucht und sowohl die positiven als auch die negativen Auswirkungen eines neuen therapeutischen Ansatzes vorhergesagt. Dadurch wird die Entwicklungszeit verkürzt und die Ergebnisse verbessert. Es wird interessant sein zu verfolgen, welche therapeutischen Bereiche in der Pharmaindustrie am schnellsten von der Quantencomputertechnologie profitieren werden.
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Dank der Quanteninformatik könnten klinische In-silico-Versuche ohne Menschen in der pharmazeutischen Forschung und Entwicklung möglich werden. Obwohl die Technologie für diesen Zweck noch nicht ausgereift ist, könnte sie bei der Erstellung virtueller Patienten helfen. Dies würde die Durchführung von klinischen Studien mit einer großen Anzahl von virtuellen Patienten ermöglichen, deren Komponenten vom Sponsor der Studie ausgewählt werden. Quantencomputing könnte die Dauer klinischer Prüfungen verkürzen, die Anzahl der Standorte reduzieren und die Qualität und Vollständigkeit der Ergebnisse verbessern. Die Technologie könnte auch die Einbeziehung von Bevölkerungsgruppen ermöglichen, die normalerweise nicht an klinischen Studien teilnehmen.
Um die Quantencomputertechnologie für die pharmazeutische Forschung und Entwicklung nutzbar zu machen, ist die Entwicklung geeigneter Software und Algorithmen erforderlich. Die Software und Algorithmen des klassischen Rechnens funktionieren nämlich nicht auf dieselbe Weise. Neue Akteure drängen auf den Markt des Quantencomputings und spezialisieren sich auf die Arzneimittelforschung, wie zum Beispiel Rahko, ProteinQure, GTN Ltd und Menten AI. Auch etablierte Unternehmen auf dem IT-Markt wie Google, IBM oder Honeywell investieren in den Quantencomputermarkt für die pharmazeutische Forschung und Entwicklung. Darüber hinaus betreten neue Unternehmen wie D-Wave, Rigetti und Xanadu Quantum Technologies den Markt.
Diese Unternehmen könnten potenzielle Partner für die Pharmaindustrie sein. Es bleibt abzuwarten, ob sich neue Akteure, die ursprünglich nicht zur Pharmaindustrie gehörten, auf dem Markt der Arzneimittelentwicklung etablieren können und wie die Pharmaunternehmen sich neu organisieren werden, um mit diesen neuen Akteuren zusammenzuarbeiten.
Es wird erwartet, dass die Quantencomputing -technologie die frühen Phasen der pharmazeutischen Forschung und Entwicklung in den kommenden Jahrzehnten verändern wird, je nachdem, wie gut die Unternehmen sie annehmen werden. Die Technologie befindet sich noch im Anfangsstadium, reift aber langsam zur Kommerzialisierung heran und scheint für die pharmazeutische Forschung und Entwicklung vielversprechend zu sein. Die ersten Unternehmen, die sich in diesem Bereich positionieren, könnten sich einen erheblichen Vorteil gegenüber ihren Konkurrenten verschaffen. Es ist wichtig, dass diese Unternehmen über Fähigkeiten verfügen, die im Bereich der Quanteninformatik derzeit selten sind. Tatsächlich positionieren sich bereits mehrere große Pharmaunternehmen zu diesem Thema. Biogen arbeitet mit 1QBit, einem Softwareunternehmen, und mit Accenture Labs zusammen, um eine Anwendung zu entwickeln, die die Entdeckung von Medikamenten beschleunigen soll. Boehringer Ingelheim ist das erste Pharmaunternehmen, das Anfang 2021 eine Partnerschaft mit Google Quantum AI eingegangen ist, um Anwendungen für die Simulation der Molekulardynamik zu entwickeln. Roche kooperiert mit Cambridge Quantum Computing bei der Entwicklung von Forschungs- und Entwicklungsalgorithmen, insbesondere für die Alzheimer-Forschung. Alcimed verfolgt die Entwicklungen in diesem Bereich und begleitet Sie gerne bei Ihrer Suche nach Partnern.
Über die Autorin,
Diane, Senior Consultant in Alcimeds Life Sciences Team in Deutschland
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