A promessa da computação quântica é de resolver problemas sem solução. As empresas já estão avançando com abordagens híbridas, combinando computação clássica e quântica, para enfrentar desafios como a descoberta de medicamentos para doenças incuráveis.
Ao acelerar a simulação e a modelagem de fármacos com computação quântica híbrida, a startup Qubit Pharmaceuticals reduz significativamente o tempo e o investimento necessários para identificar tratamentos promissores em oncologia, doenças inflamatórias e antivirais.
A Qubit está construindo uma plataforma de descoberta de medicamentos usando o modelo de programação NVIDIA QODA para computadores híbridos quânticos e clássicos, além do pacote de softwares Atlas da startup. O Atlas cria simulações detalhadas de moléculas físicas, acelerando os cálculos em um fator de 100.000 em comparação aos métodos tradicionais de pesquisa.
Fundada em 2020, a empresa com sede em Paris e Boston é membro do NVIDIA Inception, um programa que oferece suporte, expertise e tecnologia go-to-market a startups de ponta.
A Qubit tem um dos maiores supercomputadores de GPU da França para a descoberta de medicamentos, com a tecnologia dos sistemas NVIDIA DGX. O objetivo da startup é que empresas farmacêuticas comecem a testar seus primeiros candidatos a medicamentos descobertos pela pesquisa acelerada por GPU no próximo ano.
“Combinando a potência computacional da NVIDIA e o software de ponta com os recursos de simulação e modelagem molecular da Qubit, estamos confiantes em nossa capacidade de reduzir significativamente o tempo de descoberta de medicamentos e reduzir seu custo em um fator de 10”, disse Robert Marino, presidente, Qubit Pharmaceuticals. “Essa colaboração exclusiva deve nos permitir desenvolver os primeiros algoritmos de física quântica aplicados à descoberta de medicamentos.”
Aproveitando Recursos Computacionais Inéditos
A descoberta computacional de medicamentos envolve a geração de simulações de alta resolução de possíveis fármacos e a previsão de como essas moléculas podem se ligar a uma proteína desejada no corpo.
Para obter resultados precisos, os pesquisadores devem realizar uma amostragem maciça, simulando centenas de conformações diferentes, possíveis arranjos espaciais dos átomos de uma molécula. Eles também devem modelar corretamente os campos de força das moléculas, as cargas elétricas que preveem a afinidade ou como uma molécula se liga a outra.
Essa simulação e modelagem exigem computação de alto desempenho, então a Qubit selecionou um supercomputador interno construído com sistemas NVIDIA DGX e outros servidores acelerados pela NVIDIA, totalizando 200 GPUs NVIDIA Tensor Core. O supercomputador executa o software Atlas da Qubit, realizando em apenas algumas horas cálculos que levariam vários anos com os métodos convencionais.
O Atlas modela a física quântica a nível microscópico para alcançar a precisão máxima. A equipe da Qubit está adotando o NVIDIA QODA para explorar o uso híbrido de supercomputadores e computadores quânticos acelerados por GPU, em que as QPUs, ou unidades de processamento quântico, poderiam um dia acelerar os principais kernels de software para modelagem molecular.
Com o SDK NVIDIA cuQuantum, os desenvolvedores da Qubit podem simular circuitos quânticos, permitindo que a equipe projete algoritmos prontos para serem executados em futuros computadores quânticos.
AI para Todas as Etapas da Descoberta de Medicamentos
A Qubit estima que, embora os métodos de pesquisa convencionais exijam que os desenvolvedores farmacêuticos comecem sintetizando uma média de 5.000 compostos de medicamentos antes dos testes pré-clínicos para trazer um único medicamento ao mercado, uma abordagem de descoberta de medicamentos baseada em simulação poderia reduzir o número para cerca de 200, economizando centenas de milhões de dólares e anos do tempo de desenvolvimento.
O software Atlas da empresa inclui algoritmos de AI para todas as etapas do ciclo de descoberta de medicamentos. Para apoiar a caracterização de alvos, em que os pesquisadores analisam uma proteína que desempenha um papel nas doenças, o Atlas apoia simulações de dinâmica molecular em escalas de tempo de microssegundos, ajudando os cientistas a identificar novos bolsos para que os fármacos se liguem à proteína.
Durante a triagem e validação de candidatos a medicamentos, os pesquisadores podem usar modelos de AI que ajudam a limitar o campo de possíveis moléculas e gerar novos compostos. A Qubit também está desenvolvendo filtros adicionais que preveem a capacidade de fármaco, a segurança e a reatividade cruzada de uma molécula candidata.
Saiba mais sobre o software de dinâmica molecular acelerado por computação quântica e HPC dos cofundadores da empresa Jean-Philip Piquemal e Louis Lagardère pela NVIDIA On-Demand.
Imagem principal cortesia da Qubit Pharmaceuticals.