2024年，量子计算将颠覆新药研发！
2024年，量子计算将颠覆新药研发！
2024年，量子计算正在为新药研发带来革命性的突破。近期，英矽智能（Insilico Medicine）与多伦多大学等机构合作，首次将量子计算与AI结合，用于设计针对KRAS突变的新型抑制剂分子。这一突破不仅展示了量子计算在药物研发中的巨大潜力，也为治疗癌症等重大疾病带来了新的希望。
量子计算加速新药研发
新药研发是一个漫长而复杂的过程，通常需要数年时间，耗资巨大。而量子计算的出现，有望彻底改变这一局面。
量子计算机具有强大的并行处理能力，能够同时处理多个状态，其计算能力随量子比特数量的增加呈指数级增长。这种特性使其在模拟分子结构和化学反应方面具有天然优势。
在传统的药物研发过程中，科学家需要对无数的分子组合进行测试，以找到能有效对抗疾病的分子。这个过程可能持续数年，且耗资数百万美元。而量子计算能够描绘出数以万亿计的分子组成，并将其中最有效的组合快速识别出来，显著提高药物的研发效率，降低成本和周期。
具体应用案例
在英矽智能的研究中，研究团队提出了一种量子-经典混合的生成框架：结合量子变分生成模型（QCBM）和长短期记忆网络（LSTM）来协同设计新分子。他们用一个包含110万种分子的定制数据集对量子-经典混合模型进行“训练”，让模型学到更广阔的“化学空间”。
在实际应用中，研究团队先用混合模型一次性产生了100万种候选分子。接着，他们借助英矽智能自主研发的Chemistry42生成式人工智能引擎，对这些分子进行系统的评估和筛选，包括类药性、对接评分、合成可及性等多个维度，从中挑选出15种最具潜力的候选分子进入实验室测试。
与传统药物发现相比，这种方法不需要依赖大规模的物理化合物库来进行昂贵、冗长的高通量筛选。相反，大部分筛选工作都能在云端完成，大大降低成本与时间。
革命性突破
量子计算带来的突破不仅体现在效率提升上，更重要的是能够解决传统方法无法解决的问题。例如，KRAS突变是癌症中极为常见的“问题蛋白”，在大约四分之一的人类肿瘤中都存在KRAS突变。这种突变会让细胞无限制增殖，从而引发癌症。虽然相关突变非常普遍且危害巨大，但目前被FDA批准的、专门针对KRAS突变的药物仅有两种。
而通过量子计算与AI的结合，研究团队成功设计出了针对KRAS的新型抑制剂分子。其中，名为ISM061-018-2的分子既有较强的靶向KRAS活性，又未表现出明显的细胞毒性。同时，它对野生型KRAS和多种常见突变型KRAS都具有抑制活性，展现出成为“泛RAS抑制剂”的潜力。
未来展望
随着量子计算技术的不断发展，其在新药研发领域的应用前景将更加广阔。量子计算与AI的深度融合，将为药物设计带来前所未有的突破。预计在不久的将来，基于量子计算设计的药物将进入临床试验阶段，为患者带来更有效、更精准的治疗方案。
量子计算不仅将改变新药研发的模式，更将对整个医疗行业产生深远影响。从基因测序到个性化医疗，从疾病模型构建到医疗大数据分析，量子计算都展现出巨大的应用潜力。随着技术的不断进步，我们有理由相信，量子计算将为人类健康事业带来革命性的变革。