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量子计算在生命科学领域的运用(二)

供稿人:宋凯  供稿时间:2020-11-13   关键字:量子计算  生命科学领  应用  

量子计算在生命科学领域的第二种用例是:通过提高小分子药物的发现效率,改善患者预后。

小分子药物的设计与发现一直是一个复杂的优化过程,它的目标是:通过设计一种对疾病相关靶标具有活性的新型分子,来改善患者的预后,同时减少针对体内数千种其他靶标的活性,从而避免副作用和毒性危险。为了实现这一目标,人们通常在实验和计算工作流程中,筛选出200,000~106种以上化合物,并通过一系列必要程序,生产并测试数千种化合物。

长期以来计算一直在该领域发挥着作用,主要是通过相似性和分类方法,以支持筛选和细节化3D结构,以及能量计算,支持更精确的靶向设计。

量子计算在药物发现中具有多种潜在应用。该技术可以帮助评估大量候选分子,并使用分类方法(例如,先导物发现和脱靶筛选中使用的分类方法)更准确地评估它们。量子计算还会影响到与某类高通量任务相关的分类,这类高通量任务涉及先导物寻找、先导物优化中的脱靶建模。当3D蛋白质结构或良好模型可用时,量子计算还可能影响与先导物优化中基于物理的建模相关的分类。

探索更多分子的能力非常重要,因为可能的小分子数量众多,但人们通常只考虑其中的一小部分。事实上分子质量与生物系统相似的碳基化合物总数可能约为1060,有效地探索这一化学空间是一个巨大的潜力领域。量子计算为更好评估有机小分子的超大型文库打开了大门,这些文库现在可以“按需”合成购买。

通过蛋白质--配体复合物的分子动力学模拟,可以实现特别准确的评分。在这里,量子计算可以为执行混合量子/分子力学应用、以及开发经典力场的基本参数提供显著优势。这些进步将应用于先导物优化以及不断发展的计算过程化学领域,例如模拟酶反应性和立体选择性,以支持药物制造中的生物催化。

 

参考信息源

www.ibm.com


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