Informatica quantistica
Accelerate le vostre attività di R&S con il calcolo quantistico
Il nostro team specializzato esplora le opportunità offerte dalla digitalizzazione delle attività di R&S nell’industria farmaceutica e aiuta gli operatori sanitari a comprendere le sfide e le opportunità legate all’Informatica quantistica nella R&S.
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Le sfide legate all’informatica quantistica nella ricerca e nello sviluppo
L’informatica quantistica nella R&S è già una realtà nell’industria farmaceutica, dove gli strumenti informatici sono elementi chiave utilizzati per la scoperta e lo sviluppo di nuovi farmaci, che si tratti di modellazione in silico di strutture molecolari, modellazione delle interazioni tra un farmaco e il suo bersaglio, simulazioni del metabolismo, previsione della risposta, ecc. Tuttavia, questi modelli sono ancora limitati alle strutture molecolari o a interazioni relativamente semplici.
Il calcolo quantistico nella R&S, invece, fa un passo avanti. Nei prossimi anni diversi settori beneficeranno dei progressi dell’informatica quantistica, con l’industria farmaceutica che probabilmente ne trarrà il maggiore impatto. Si prevede che la tecnologia trasformerà le prime fasi della ricerca e dello sviluppo farmaceutico nei prossimi decenni, a seconda di come le aziende la sfrutteranno al meglio. La tecnologia è ancora emergente e sta gradualmente raggiungendo uno stato di maturità prima di essere commercializzata.
L’informatica quantistica consentirà di affrontare alcune sfide dell’industria farmaceutica. Ne creerà anche di nuove, in particolare nel processo di scoperta e progettazione dei farmaci.
Le sfide della tecnologia informatica avanzata nella ricerca e nello sviluppo farmaceutico comprendono:
Il tempo di sviluppo di un farmaco, dalla scoperta al lancio, è un processo molto costoso per le aziende farmaceutiche e di solito è valutato in oltre 1 miliardo di dollari per un farmaco, con tassi di successo inferiori al 10% tra l’ingresso nello sviluppo clinico e il lancio. Oggi la redditività degli investimenti in R&S si basa quindi su una manciata di farmaci di successo. L’informatica avanzata nella R&S potrebbe ridurre drasticamente questi costi. Consentendo una modellazione precisa delle interazioni farmaco-target e uno screening più efficiente di librerie virtuali molto ampie, l’informatica avanzata potrebbe guidare più efficacemente la sintesi di nuovi composti e ridurre la necessità di test in vitro particolarmente costosi.
Qual è il processo di creazione di un sistema informatico avanzato nei processi di R&S? Quali sono le best practice degli operatori del settore farmaceutico che hanno già sperimentato questi nuovi metodi?
Dalla scoperta al lancio, un farmaco richiede più di 10 anni per essere sviluppato. Il calcolo quantistico potrebbe ridurre drasticamente i tempi di sviluppo di un farmaco e quindi accelerare l’introduzione di nuovi farmaci sul mercato. Allo stesso modo, questa tecnologia renderebbe più facile l’utilizzo di farmaci già approvati per nuove applicazioni. L’informatica quantistica consente di eseguire centinaia di milioni di confronti simultanei tra molecole complesse: si esaminano le corrispondenze tra le molecole e si possono prevedere gli effetti positivi e negativi di un nuovo approccio terapeutico. I tempi di progettazione e i risultati sono migliorati.
Quali saranno le prime aree terapeutiche a beneficiare dell’accelerazione del processo di scoperta dei farmaci consentita dall’informatica quantistica?
L’integrazione dell’informatica avanzata nell’industria farmaceutica richiede la creazione di una nuova organizzazione. Saranno indispensabili nuove competenze e nuove esigenze di personale scientifico e tecnico altamente qualificato. Tuttavia, queste competenze sono attualmente rare e lo sono ancora di più nel campo dell’informatica quantistica. Le prime aziende che si posizioneranno in questo settore potrebbero quindi acquisire un vantaggio significativo sui loro concorrenti in termini di competenze. Inoltre, le aziende farmaceutiche devono ora collaborare con nuovi partner di ricerca e nuovi attori industriali (nel campo dell’intelligenza artificiale, dell’apprendimento automatico, ecc.) L’agilità dei metodi di lavoro messi in atto sarà la chiave per testare candidati terapeutici promettenti in modo più rapido ed efficiente.
Quale nuova organizzazione devo mettere in atto all’interno della mia azienda? Quali nuovi profili assumere?
Per rendere la tecnologia di calcolo quantistico una realtà per la R&S farmaceutica, è necessario lo sviluppo di software e algoritmi adeguati. Infatti, il software e gli algoritmi dell’informatica tradizionale non funzionano allo stesso modo. Per questo motivo, nuovi operatori stanno entrando nel mercato dell’informatica quantistica specializzata nella scoperta di farmaci, come Rahko, ProteinQure, GTN Ltd, Menten AI, ecc. Anche gli operatori storici del mercato IT stanno investendo nel mercato della R&S dell’informatica quantistica, come Google, IBM e Honeywell. Infine, nuove aziende stanno entrando nel mercato dell’informatica quantistica, come D-Wave, Rigetti e Xanadu Quantum Technologies. Tutte queste aziende sono potenziali partner dell’industria farmaceutica.
L’arrivo dell’informatica quantistica permetterà a nuovi attori, esterni al mondo dell’industria farmaceutica, di posizionarsi nel mercato della scoperta dei farmaci?
L’informatica avanzata nella R&S è già una realtà nell’industria farmaceutica e l’informatica quantistica sembra essere molto promettente per la ricerca e lo sviluppo farmaceutico.
Sebbene la tecnologia non sia ancora del tutto matura, alcune aziende farmaceutiche si stanno già posizionando.
- Biogen sta collaborando con la società di software di calcolo quantistico 1QBit e con Accenture Labs per sviluppare un’applicazione per accelerare la scoperta di farmaci.
- Boehringer Ingelheim è la prima azienda farmaceutica ad aver stretto una partnership all’inizio del 2021 con Google Quantum AI per sviluppare applicazioni per la simulazione della dinamica molecolare.
- Roche sta collaborando con Cambridge Quantum Computing, un’azienda di software quantistico, per progettare algoritmi di R&S, in particolare per la ricerca sul morbo di Alzheimer.
- BMS ha effettuato un pagamento anticipato di 50 milioni di dollari a Exscientia per estendere la collaborazione avviata nel 2019 con Celgene, finalizzata ad accelerare la scoperta di candidati farmaci in 7 aree terapeutiche, in un accordo che potrebbe alla fine generare fino a 1,2 miliardi di dollari.
Come vi aiutiamo nei vostri progetti legati all’informatica quantistica nella R&S
Sostenendo l’innovazione tecnologica da più di 25 anni, Alcimed assiste i suoi clienti sui temi dell’informatica avanzata in R&S e dell’informatica quantistica in R&S. Stiamo già supportando diversi attori dell’industria farmaceutica nei loro problemi di digitalizzazione della R&S utilizzando tali strumenti informatici e gli esperimenti in silico.
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L’informatica quantistica ( o calcolo computazionale avanzato) in R&S è un termine generico che si riferisce allo sfruttamento delle capacità di calcolo avanzate di specifici tipi di computer di fascia alta e dei processi da essi eseguiti per le attività di ricerca e sviluppo, in particolare nell’industria farmaceutica.
L’informatica quantistica nella R&S è l’uso dell’informatica quantistica nelle attività di ricerca e sviluppo, in particolare nella R&S farmaceutica. L’informatica quantistica utilizza sistemi quantistici chiamati “qubit” che possono avere valori non binari, a differenza dell’informatica classica che utilizza solo bit con valori di 0 o 1. I qubit possono sovrapporsi l’uno all’altro e agire come un gruppo.
Il risultato è una potenza molto superiore a quella dei computer convenzionali e accelera il processo decisionale e i calcoli prendendo in considerazione diverse opzioni contemporaneamente anziché considerarle una per una. L’informatica quantistica potrebbe quindi risolvere i calcoli in pochi secondi, mentre i computer tradizionali richiederebbero diversi anni o addirittura decenni. Ad esempio, i computer quantistici possono studiare sistemi molto complessi come il sistema biologico umano e le sue reazioni ai farmaci.
Il quantum computing ha un grande potenziale per risolvere alcune delle sfide legate alla scoperta di farmaci, alla fase preclinica e clinica della R&D farmaceutica, attraverso diverse applicazioni quali:
- Identificazione e validazione dei target: per aiutare a chiarire connessioni sconosciute tra le cellule e comprendere meccanismi sconosciuti delle malattie.
- Modellazione di alta qualità: per identificare e convalidare più rapidamente i target, comprendere le interazioni target-target e prevedere con precisione le interazioni target-ligando.
- Screening di librerie di molecole: per accelerare e ottimizzare la generazione di leads, da molecole piccole a molecole molto grandi.
- Riproposizione di farmaci: per passare più rapidamente da farmaci approvati a nuove indicazioni.
- Eliminazione della sperimentazione animale: per imitare i modelli animali con simulazioni in silico e organoidi.
- Digital Twins: per sostituire i pazienti con simulazioni e valutare la risposta ai trattamenti.
- Medicina di precisione: per migliorare la scoperta dei motivi e le previsioni di struttura de novo.
- Miglioramento della RWE: per consentire un’analisi più rapida e migliore dei dati del mondo reale (RWD) al fine di ottimizzare la Real-World Evidence (RWE).
Si prevede che l’integrazione a lungo termine dell’informatica quantistica rivoluzionerà la R&S farmaceutica, promuovendo l’efficienza e l’innovazione nello sviluppo complessivo dei farmaci.