文章來源于微信公眾號 智藥邦（ID：PHAIMUS）
本文來自制藥行業(yè)分析家Andrii Buvailo的一篇文章。
在合成有機(jī)化學(xué)、藥物化學(xué)和藥物設(shè)計的建模方面，分子力學(xué)（Molecular mechanics，MM）是一種傳統(tǒng)的計算方法。但是它在一些情況下（例如，MM方法用于研究藥物-受體微環(huán)境中基于電子的特性時）存在很大的局限性。
量子力學(xué)（Quantum mechanical，QM）方法可以大大提高預(yù)測的準(zhǔn)確性，并提供化學(xué)對象、生物學(xué)對象以及它們相互作用的更相關(guān)的模型，但是QM方法在計算上極其昂貴（通常是令人望而卻步）。
然而，近年來的一系列進(jìn)展推動這個方向繼續(xù)發(fā)展，例如，密度泛函理論（DFT）的出現(xiàn)，計算能力的整體提高以及基于分布式云計算的基礎(chǔ)架構(gòu)的出現(xiàn)。
本文總結(jié)了一些將量子計算方法（總是與其他方法結(jié)合使用）用于藥物發(fā)現(xiàn)的著名的初創(chuàng)公司（按照字母排序），量子計算有望提高藥物開發(fā)的成功率。
ApexQubit
ApexQubit是一家總部位于伯克利的初創(chuàng)公司，由Denis Farsonov和Nihil Khaine于2018年創(chuàng)立。他們將強(qiáng)化學(xué)習(xí)、生成模型和量子計算相結(jié)合，來尋找最有希望的小分子和肽，最終目的是開發(fā)沒有副作用的個性化藥物。
ApexQubit提供了用于生成小型配體以及評估配體與靶蛋白親和力的工具。目前，他們尋求合作以優(yōu)化蛋白質(zhì)設(shè)計，并正在基因和細(xì)胞療法中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
Aqemia
Aqemia通過破壞性的基于結(jié)構(gòu)的親和力算法，來迅速發(fā)現(xiàn)新的治療分子。Aqemia的生成AI學(xué)會了發(fā)明相關(guān)化合物，這要?dú)w功于獨(dú)特的量子統(tǒng)計力學(xué)的啟發(fā)算法，該算法用來預(yù)測藥物與靶點(diǎn)的親和力以及其他特性。Aqemia的不同之處在于其親和預(yù)測既準(zhǔn)確，又比競爭對手快10000倍，能夠有效的引導(dǎo)化合物的生成，使其更有可能成為藥物。
Aqemia的團(tuán)隊由藥物化學(xué)、統(tǒng)計力學(xué)和AI的專家組成。
ChemAlive
ChemAlive成立于2014年，總部位于瑞士，專注于應(yīng)用多種技術(shù)，包括量子力學(xué)計算和機(jī)器學(xué)習(xí)，準(zhǔn)確地預(yù)測化學(xué)反應(yīng)和分子特性，以及為藥物發(fā)現(xiàn)和研究建模。
該公司開發(fā)了一系列基于云的軟件產(chǎn)品，包括InteraQt（基于結(jié)構(gòu)的量子動力學(xué)和量子力學(xué)/分子力學(xué)對接工具）、ConstruQt（用于設(shè)計化學(xué)庫的高通量量子化學(xué)）和其他用于化學(xué)反應(yīng)建模和光譜學(xué)預(yù)測的軟件包，通過應(yīng)用程序編程接口（APIs）來提供。
Cloud Pharmaceuticals
這家位于北卡羅來納州的公司成立于2014年，正在應(yīng)用包括化學(xué)信息學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)和量子力學(xué)在內(nèi)的一系列計算技術(shù)，加速和改善藥物發(fā)現(xiàn)過程。他們的研究平臺Quantum Molecular Design（QMD）使用云計算技術(shù)，該技術(shù)提供了計算能力和靈活性，可以對復(fù)雜的過程進(jìn)行建模。
借助QMD，該公司可以針對廣泛的生物學(xué)靶標(biāo)（包括以前“無藥可及”的靶標(biāo)）快速、經(jīng)濟(jì)和高效地產(chǎn)生類藥物和先導(dǎo)化合物。雖然QMD的關(guān)鍵組件是AI引擎，但一個重要組成部分是應(yīng)用量子力學(xué)（與分子力學(xué)結(jié)合）來準(zhǔn)確預(yù)測溶劑和蛋白質(zhì)環(huán)境中的配體的結(jié)合親和力。
Entropica Labs
Entropica Labs是一家總部位于新加坡的初創(chuàng)公司，成立于2018年，正在為生物信息學(xué)構(gòu)建基于云的量子計算軟件和算法。他們的平臺整合了多組學(xué)數(shù)據(jù)集與表型測量，借助了新型混合經(jīng)典-量子機(jī)器學(xué)習(xí)方法。
Entropica Labs的軟件專注于醫(yī)療保健、藥物開發(fā)和農(nóng)業(yè)技術(shù)，使基因組學(xué)研究人員可以使用新形式的統(tǒng)計分析和機(jī)器學(xué)習(xí)功能，從而能夠更有效地發(fā)現(xiàn)個性化治療方法、更安全的藥物和更高產(chǎn)的農(nóng)作物。
FAR Biotech
FAR Biotech是一家來自德克薩斯州休斯頓的量子初創(chuàng)公司，成立于2016年。該公司應(yīng)用量子力學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，通過訪問200多個人類治療靶點(diǎn)模型的數(shù)據(jù)，在整個化學(xué)空間中識別約1.5萬億化學(xué)結(jié)構(gòu)（包括新的化學(xué)實(shí)體、已知化合物和重新使用的藥物）中的類藥物分子。他們的專利技術(shù)極大地加速了先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)過程。
Hafnium Labs
Hafnium Labs于2018年在丹麥成立，是一家早期的研究初創(chuàng)公司，開發(fā)了兩個軟件包，用于對純組分和混合物的物理性質(zhì)進(jìn)行高精度模擬，以及對電解質(zhì)進(jìn)行建模。Q-props和Epsilon這兩個軟件產(chǎn)品結(jié)合了量子化學(xué)、AI和云計算的最新進(jìn)展，以實(shí)現(xiàn)高準(zhǔn)確性的預(yù)測。
通過利用基于云的計算功能，Hafnium Labs可以準(zhǔn)確預(yù)測化學(xué)反應(yīng)，從而加快藥物發(fā)現(xiàn)、新材料和工藝的開發(fā)。
Kuano
Kuano是一家成立于2020年初的英國公司。這家初創(chuàng)公司正在開發(fā)用于設(shè)計分子的新穎AI和量子解決方案。Kuano已經(jīng)作為COVID-19高性能計算聯(lián)盟的成員加入了抗SARS-Cov-2藥物發(fā)現(xiàn)競賽。它將與AWS一起運(yùn)行量子和分子模擬，探索針對SARS-CoV-2主要蛋白酶的抗病毒藥物類似分子。
Kuano在制藥、作物保護(hù)和工業(yè)化學(xué)方面提供專業(yè)知識和各種服務(wù)。
Menten Biotechnology Lab
Menten AI是一家加拿大初創(chuàng)公司，成立于2018年，致力于開發(fā)由機(jī)器學(xué)習(xí)和量子計算支持的蛋白質(zhì)設(shè)計軟件平臺。Menten的團(tuán)隊將專有的量子優(yōu)化算法用于蛋白質(zhì)和酶的設(shè)計。他們的方法大大提高了準(zhǔn)確性，同時減少了成本和開發(fā)時間。
Menten AI是第一家使用量子計算機(jī)創(chuàng)建肽的公司。這家初創(chuàng)公司有興趣將其技術(shù)應(yīng)用于新型肽療法、小型蛋白、抗體以及酶的活性位點(diǎn)優(yōu)化的開發(fā)。
Pharmacelera
位于巴塞羅那的計算初創(chuàng)公司Pharmacelera成立于2015年，通過兩個主要軟件包PharmScreen和PharmQSAR，應(yīng)用量子理論來促進(jìn)藥物設(shè)計。
第一個工具使用基于相互作用場的高精度3D配體比對算法，進(jìn)行基于配體的精確虛擬篩選。與傳統(tǒng)方法和工具相比，它可以增加先導(dǎo)化合物的多樣性。
PharmQSAR是一種3D定量結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系（QSAR）工具。
PharmCADD
PharmaCADD是韓國的一家新興公司，成立于2019年。PharmaCADD的主要技術(shù)平臺Pharmulator的關(guān)鍵技術(shù)是深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、分子動力學(xué)模擬和量子力學(xué)計算。Pharmulator可以在短短幾秒鐘內(nèi)從氨基酸序列重建3D蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。
Polaris Quantum Biotech
這家新公司也被稱為Polarisqb，成立于2020年，總部位于北卡羅來納州達(dá)勒姆。通過將AI與量子計算相結(jié)合，Polarisqb計劃將藥物發(fā)現(xiàn)過程從5年加速到4個月。該公司與總部在英國的Fujitsu合作推出了一個新的藥物發(fā)現(xiàn)平臺，該平臺結(jié)合了量子啟發(fā)技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)、混合量子力學(xué)和分子力學(xué)模擬（QM/MM）。
ProteinQure
ProteinQure成立于2017年，總部位于多倫多，將量子計算、強(qiáng)化學(xué)習(xí)和原子模擬相結(jié)合，設(shè)計新型蛋白質(zhì)藥物。利用這些混合技術(shù)，他們模擬了蛋白質(zhì)折疊等基本過程，以及生物分子之間相互作用的基礎(chǔ)物理學(xué)。
利用其專有算法和外部超級計算資源，ProteinQure可以設(shè)計基于肽的小型治療劑（包括環(huán)肽），并探索沒有已知晶體結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)。
Qulab
Qulab于2017年在加州成立，它將賭注壓在了小型量子計算機(jī)將在近期面世的承諾上。與此同時，該公司還建立了一個由AI驅(qū)動的綜合藥物設(shè)計和化學(xué)合成規(guī)劃平臺Quleap，該平臺目前在“經(jīng)典”計算機(jī)上工作，已經(jīng)為制藥合作伙伴提供了高精度的建模能力。
但該公司指出，他們需要一臺小至300至1000量子位的量子計算機(jī)，才能在質(zhì)量上向前邁進(jìn)一步，達(dá)到可能是一個新的合理的藥物設(shè)計水平。一旦這種大小的量子計算機(jī)問世，Qulab將成為這一醫(yī)藥研究領(lǐng)域的領(lǐng)跑者。
Riverlane
Riverlane的軟件利用了量子計算機(jī)的功能，該量子計算機(jī)使用量子力學(xué)原理進(jìn)行操作。Riverlane將利用其種子資金在一系列量子計算硬件平臺上展示其技術(shù)，重點(diǎn)關(guān)注材料設(shè)計和藥物開發(fā)的早期采用者。
Silicon Therapeutics
總部位于波士頓的計算藥物發(fā)現(xiàn)公司Silicon Therapeutics成立于2016年，其宗旨是帶來基于物理學(xué)的分子模擬、量子物理學(xué)、統(tǒng)計熱力學(xué)和分子動力學(xué)的力量，以改善常規(guī)藥物發(fā)現(xiàn)。
該公司還活躍在構(gòu)象遺傳學(xué)領(lǐng)域，將遺傳突變與生物學(xué)功能聯(lián)系起來。
XtalPi
XtalPi由麻省理工學(xué)院的一組量子物理學(xué)家于2014年成立。它的智能數(shù)字藥物發(fā)現(xiàn)與開發(fā)（ID4）平臺結(jié)合了量子力學(xué)、AI和高性能云計算算法，可對小分子候選藥物及其晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行高精度的理化和藥物特性預(yù)測。
Zapata Computing
Zapata成立于2017年，起源于哈佛大學(xué)Alán Aspuru-Guzik實(shí)驗(yàn)室，在那里他一直在開發(fā)用于化學(xué)模擬的量子計算方法。如今，Zapata是量子計算技術(shù)的主要參與者之一，該公司為化學(xué)、物流、金融、石油和天然氣工業(yè)、航空、制藥和材料開發(fā)軟件。
1.https://www.biopharmatrend.com/post/99-8-startups-applying-quantum-calculations-for-drug-discovery/#comments
（Chris整理）
