Accélérer la découverte de médicaments avec l’informatique quantique hybride | Blog NVIDIA
La promesse de l’informatique quantique est de résoudre des problèmes insolubles. Et les entreprises progressent déjà avec des approches hybrides, celles qui combinent l’informatique classique et quantique pour relever des défis tels que la découverte de médicaments pour les maladies incurables.
En accélérant la simulation et la modélisation de molécules médicamenteuses grâce à l’informatique quantique hybride, la startup Qubit Pharmaceuticals réduit considérablement le temps et les investissements nécessaires pour identifier des traitements prometteurs en oncologie, maladies inflammatoires et antiviraux.
Qubit construit une plate-forme de découverte de médicaments en utilisant le modèle de programmation NVIDIA QODA pour les ordinateurs hybrides quantiques-classiques et la suite logicielle Atlas des startups. Atlas crée des simulations détaillées de molécules physiques, accélérant les calculs d’un facteur 100 000 par rapport aux méthodes de recherche traditionnelles.
Fondée en 2020, la société basée à Paris et Boston est membre de NVIDIA Inception, un programme qui offre un soutien, une expertise et une technologie de mise sur le marché aux startups de pointe.
Qubit possède l’un des plus grands supercalculateurs GPU de France pour la découverte de médicaments, alimenté par les systèmes NVIDIA DGX. La startup vise à ce que les sociétés pharmaceutiques commencent à tester leurs premiers candidats-médicaments découverts grâce à sa recherche accélérée par GPU l’année prochaine.
En combinant la puissance de calcul et les logiciels de pointe de NVIDIA avec les capacités de simulation et de modélisation moléculaire de Qubits, nous sommes confiants dans notre capacité à réduire considérablement le temps de découverte de médicaments et à réduire son coût par un facteur de 10, a déclaré Robert Marino, président de Qubit Pharmaceuticals. Cette collaboration unique devrait nous permettre de développer les premiers algorithmes de physique quantique appliqués à la découverte de médicaments.
Exploiter des capacités de calcul sans précédent
La découverte informatique de médicaments consiste à générer des simulations à haute résolution de molécules médicamenteuses potentielles et à prédire dans quelle mesure ces molécules pourraient se lier à une protéine cible dans le corps.
Pour obtenir des résultats précis, les chercheurs doivent effectuer un échantillonnage massif, simulant des centaines de conformations différentes possibles des arrangements spatiaux des atomes d’une molécule. Ils doivent également modéliser correctement les champs de force des molécules, les charges électriques qui prédisent l’affinité ou la manière dont une molécule se lie à une autre.
Cette simulation et cette modélisation nécessitent un calcul haute performance, c’est pourquoi Qubit a sélectionné un supercalculateur interne construit avec des systèmes NVIDIA DGX et d’autres serveurs accélérés par NVIDIA, totalisant 200 GPU NVIDIA Tensor Core. Le supercalculateur exécute le logiciel Qubits Atlas, effectuant en quelques heures seulement des calculs qui prendraient plusieurs années avec des méthodes conventionnelles.
Atlas modélise la physique quantique au niveau microscopique pour atteindre une précision maximale. L’équipe Qubit adopte NVIDIA QODA pour explorer l’utilisation hybride des supercalculateurs accélérés par GPU et des ordinateurs quantiques, où les QPU, ou unités de traitement quantique, pourraient un jour accélérer les noyaux logiciels clés pour la modélisation moléculaire.
À l’aide du SDK NVIDIA cuQuantum, les développeurs de Qubits peuvent simuler des circuits quantiques, ce qui permet à l’équipe de concevoir des algorithmes prêts à fonctionner sur les futurs ordinateurs quantiques.
L’IA à chaque étape de la découverte de médicaments
Qubit estime que si les méthodes de recherche conventionnelles exigent que les développeurs pharmaceutiques commencent par synthétiser en moyenne 5 000 composés médicamenteux avant les tests précliniques pour mettre un seul médicament sur le marché, une approche de découverte de médicaments basée sur la simulation pourrait réduire le chiffre à environ 200, ce qui permettrait d’économiser des centaines de millions de dollars. dollars et des années de temps de développement.
Le logiciel Atlas de la société comprend des algorithmes d’IA pour chaque étape du cycle de découverte de médicaments. Pour soutenir la caractérisation des cibles, où les chercheurs analysent une protéine qui joue un rôle dans la maladie, Atlas prend en charge les simulations de dynamique moléculaire à des échelles de temps de la microseconde, aidant les scientifiques à identifier de nouvelles poches pour que les molécules médicamenteuses se lient à la protéine.
Lors de la sélection et de la validation des candidats-médicaments, les chercheurs peuvent utiliser des modèles d’IA qui aident à réduire le champ des molécules potentielles et à générer de nouveaux composés. Qubit développe également des filtres supplémentaires qui prédisent la pharmacogabilité, la sécurité et la réactivité croisée des molécules candidates.
En savoir plus sur Qubits HPC et le logiciel de dynamique moléculaire accélérée quantique des co-fondateurs de la société Jean-Philip Piquemal et Louis Lagardre via NVIDIA On-Demand.
Image principale avec l’aimable autorisation de Qubit Pharmaceuticals.