Квантовые вычисления помогут в разработке лекарств от рака

Специалисты из Tencent Quantum Lab, Китайского фармацевтического университета и компании AceMapAI Biotechnology представили новую технологию. Она позволяет применять квантовые вычисления на всех этапах создания лекарств - от зарождения идеи до реального проектирования препаратов.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Scientific Reports .

Главное преимущество разработанного метода - его универсальность. Используя сочетание симуляций и вычислений, этот подход можно адаптировать для решения различных задач. Например, он позволяет моделировать взаимодействие препаратов с целевыми молекулами и их связывание, а также рассчитывать энергию, необходимую для разрыва химических связей внутри соединений.

Авторы исследования подчеркивают: существующие классические методы в вычислительной химии не обеспечивают достаточной точности, а их стоимость растет по мере увеличения масштаба вычислений. Квантовые вычисления, основанные на принципах квантовой механики, помогут преодолеть текущие ограничения.

Исследователи продемонстрировали эффективность своего подхода на примере двух важных задач в фармацевтике. В первом случае они изучили энергетический барьер, необходимый для расщепления связей в пролекарстве β-лапачоне, которое используют для лечения рака. Результаты совпали с данными, полученными ранее классическими способами – это подтверждает способность препарата к самопроизвольной активации в организме.

Учёные отмечают, что пролекарства играют важную роль в современных фармацевтических исследованиях. Такие вещества активируются только в определенных участках организма, что снижает риск побочных эффектов и делает лечение более безопасным и эффективным.

Второй эксперимент был посвящен исследованию противоракового препарата сотрасиб, который подавляет специфическую мутацию гена KRAS. Исследователи применили гибридный подход, объединяющий квантовый эмулятор и квантовый компьютер, чтобы изучить взаимодействие препарата с целевой мутацией. Анализ показал, что между сотрасибом и мутантным белком образуется прочная ковалентная связь, что может объяснять эффективность этого лекарства.

Предстоит еще много работы для повышения точности квантовых вычислений в фармацевтике. Основные проблемы связаны с текущими ограничениями квантовых компьютеров: длительностью операций и наличием ошибок.

Тем не менее, если таким образом мы когда-нибудь сможем точно моделировать взаимодействия между молекулами и прогнозировать эффективность и безопасность препаратов, на полках аптек появится много более качественных лекарств, а новые исследования не заставят себя ждать.