Обеспечат ли квантовые компьютеры прорыв в фармакологии?

news.finance.ua

Здесь всего семь кубитов. В следующем году их будет пятьдесят (это точно), к началу следующего десятилетия компов с сотнями кубитов будут десятки, и многие из них будут в облаках. Дальше - больше. Вопрос - много ли пользы?

Думаю, то, что Вы пишите, даст больше пользы для моделирования структуры и формы белков. Моделирование тех же рецепторов по имеющимся данным ДНК последовательности, эндогенных белков действия (типа инсулин, вазопресин, динорфин... ) . Найти ключ на порядок проще когда известна структура замка.

Не совсем понял - так сильно помогут кванты в деле создания лекарств, или эта помощь так, из разряда "мелочь, а приятно"?

рецепторы - не самое главное. главное - как лп взаимодействуют между собой, создавая новые хим. вещества, плавая в крови. а уж потом они соединяются с рецепторами.

т.е., есть "ключ" к "замку" рецептора, но что "навешено" на ключ - главное.

сейчас можно моделировать взаимодействие 5-ти лп в крови. в большинстве случаев это достаточно: редко, когда нужно пичкать большим их количеством.

Originally posted by Гуманоид:

Не совсем понял .... . "мелочь, а приятно"?

Не совсем мелочь. Скорее как вишенка на тортик.

Фермент. Трехмерная структура из множества органических молекул и металов. В основном это белковые структуры состоящие из нескольких белковых молекул + 1 или пару коферментов (метал, витаминоподобные... . гемоглобин например) Это все сложные трехмерные структуры, функционированние которых основано на квантовых взаимодействиях (если я правильно понимаю суть квантовой механики). Под воздействием ключа (лекарства) фермент может (должен???) менять свою конфигурацию и возможности как трансформер.

Берем что попало.
Сейчас известно за три десятка ферментов фосфодиэстераза, но их больше (что они делают в гугле). То-есть каждая специализированная группа клеток организма имеет свои индивидуальные ферменты фосфодиэстеразы. Думают, что люди также могут делится на группы у которых эти ферменты различаются (например как ацетальдегиддэгидрогеназа) и одна клетка может иметь несколько типов ферментов. Блокировка или стимуляция этого фермента дает выраженный эффект стимуляции или торможения активности всей клетки, либо блокирует синтез определенного белка месенджера в этой клетке.
Тобиш если точно прицелится, то можно включить или выключить определенную лампочку в конкретной группе клеток - и только её. (в бактериях тоже). Заблокировать фермент в онко клетках.

Имеющиеся сейчас модели лекарств очень не спецефичны и обладают малым сродством к рецепторам. Например кофеин блокирует больше половины из них в дозах 30-50мг\кг. Тоесть выше тех что пьем. Тадалафил нибыто только 5-ый тип (в котором еще штук 10 подтипов), с кучей побочек и непредсказуемых взаимодействий....
Короче.
Исследуют ДНК у конкретного человека (общую, либо из биопсии конкретной ткани). Определяют структуру всех нужных "замков", или ферментов которые нужно вкл\выкл. Компутер строит модели этих замков исходя из кода ДНК/РНК и конструирет ключи\таблетки по индивидуальной мерке с учетом кучи других особенностей индивида.

Так лучше?

ПС. Это самый простой вариант применения. Можно включить пару нейронов в мозге на сутки, а они все остальное сделают сами.. . с гипертонией. Или зничить вирус спида например. И главное не забывать про время, оно ой как важно

Между не органической и органической химией - пропасть с точки зрения объёма информации взаимодействия. Между органической химией и биохимией ещё большая пропасть.

Originally posted by Limon2017:

Между не органической и органической химией - пропасть с точки зрения объёма информации взаимодействия. Между органической химией и биохимией ещё большая пропасть.

Расскажите об этой "пропасти" обычной воде. На крайний случай молекуле хлора или ржавому топору. При встрече с "биохимией" человека они о "пропасти" не подозревают.

Originally posted by Гуманоид:

Вопрос - много ли пользы?

Никакой.Заменить опыты в пробирке моделями этих же опытов в компе? Так модель по любому хуже натуры, т.к. неполна.
А новые, ранее неизвестные эффекты комп не покажет, т.к. они новые, ранее известны не были и посему в программы расчетов не внесены.
А на данном этапе развития алхимии всяко дешевле ставить опыты в ретортах, нежели моделировать их в компе.

------
Всё не просто просто, а очень просто. Сэлдом.

в принципе, если мощность компов будет такой большой, что можно будет ввести всю известную биохимию, а также химию взаимодействий участвующих в данном случае препаратов, все остальные факторы: дозы, пики, пролонгированность, выводимость, кумуляцию, токсикологию, всю фармакокинетику, всю имеющуюся базу фармакостатистики (конкретные единичные случаи по препаратам и пр.), и пр., то предсказуемость и прогнозирование, моделирование действия препаратов будут подняты на новую высоту.

Всё не просто просто, а очень просто. Сэлдом

Так в том то и дело, что пробирка сможет реально быть заменена компом.

Так модель по любому хуже натуры, т.к. неполна.

Вот как раз и полнота и будет достигнута.

ryururu:
в принципе, если мощность компов будет такой большой, что можно будет ввести всю известную биохимию, а также химию взаимодействий участвующих в данном случае препаратов, все остальные факторы: дозы, пики, пролонгированность, выводимость, кумуляцию, токсикологию, всю фармакокинетику, всю имеющуюся базу фармакостатистики (конкретные единичные случаи по препаратам и пр.), и пр., то предсказуемость и прогнозирование, моделирование действия препаратов будут подняты на новую высоту.

Вот насчёт всего этого - это ещё несколько десятилетий вперёд.
Речь идёт только об взаимодействиях сложных молекул. Это через три-четыре года.

думаю, намного быстрее: лет 20

Originally posted by Гуманоид:

Обеспечат ли квантовые компьютеры прорыв в фармакологии?

нет.

Originally posted by ryururu:

что можно будет ввести всю известную биохимию, а также химию взаимодействий участвующих в данном случае препаратов, все остальные факторы: дозы, пики, пролонгированность, выводимость, кумуляцию, токсикологию, всю фармакокинетику, всю имеющуюся базу фармакостатистики (конкретные единичные случаи по препаратам и пр.),

вместе с соответствующей клинической картиной и ощущениями и переживаниями, то.. .

я имел ввиду пока не психопатологию.

Originally posted by Гуманоид:

Речь идёт только об взаимодействиях сложных молекул.

А какая молекула считается сложной?

Originally posted by ryururu:

то предсказуемость и прогнозирование,

Естественно.
Представьте на мониторе изображение человека, приближая которое вы постепенно можете увидеть: органы, ткани, клетки, органеллы, структурированную ДНК, ферменты, отдельные молекулы белка, мелкую химию бульона, атомы. Это все конкретного человека, присущее только ему.
Цепочки функциональных связей белковых меснджеров примерно известны. Активность этих связей зависит от их объемной формы. Форма зависит от последовательности аминокислот. Возьмите орексин. Есть два "нормальных" варианта А и Б. Б на три аминокислоты короче и в 6 раз менее аффинен к рецепторам.

ryzhov:

Расскажите об этой "пропасти" обычной воде. На крайний случай молекуле хлора или ржавому топору. При встрече с "биохимией" человека они о "пропасти" не подозревают.

Так мы про компьютер.

Originally posted by Limon2017:

Так мы про компьютер.

Извините, но тем более не понял.

Компьютер оперирует данными полученными от человека, при помощи интеллекта созданного человеком. Операционная система это квинтесенция разума человека заточенная на решение конкретных задач. При этом лишена практически всех недостатков человеческого разума.

Возьмите шахматную программу для компа и попробуйте у него выиграть.

Пока наш мозг выигрывает в способности проводить ассоциативный поиск информации. Нам не надо перебирать все возможные варианты ответа, линейно сканируя память. Как? это долго писать, да и не все известно точно.
Если искомая информация в памяти есть, и внешний раздражитель (вопрос учителя например) четко сформулировал ключевой ассоциативный сигнал (слово, картинка, жест.. ) то требуется около 500 млсек для изьятия информации из памяти. Она скидывается в мыслительные зоны, где формируется ответ. Эти зоны могут затребовать дополнительную информацию, для разукраски ответа.
Если внешний сигнал не смог вызвать ассоциации, или мозг заторможен своей внутренней "химией" (активация гамк, отравился едой, истощение катехол\холин систем, витамины и глюкоза кончились... ), то сознание начинает самостоятельный поиск похожих ассоциаций через наиболее простые пути. "На языке чото вертится" - это оно и есть. В такие моменты гипоталамус и кора работают в разнобой. Гипоталамус включил на максимум все органы чувств и ловит подсказку из вне, а кора шуршит сама в себе. " А?! чо ты сказал, я не слышал, я задумался". Если учитель скажет что-то очень наводящее, то гипоталам безсознательно подключится к коре и начнет работать с ней.
Это так экспромт.. .

Для компьютера таких проблем не существует. И если в него забили определенные уравнения для решения задач, то он их никогда не забудет (если штепсель вставлен куда надо и ветер дует). Работают тысячи человек сотни лет; Переводят "язык" взаимодействий квантов на человеческий язык, потом создают язык для компа. Вся информация полученная за тысячу лет работы может уложиться на носитель размером с нашу зиготу.. . когда нибудь.

Так, что не серчайте, мож и мы это "чудо" увидим. Ничего не объяснимого в этом нет, главное не превращать мозг в помойку условностей (это не Вам, это я сам себе)

Взаимодействия с трети ними, четвертичными и тд структурами биомолекул? По моему проще всю макровселенную просчитать.

Originally posted by Limon2017:

Взаимодействия с трети ними, четвертичными и тд структурами биомолекул? По моему проще всю макровселенную просчитать.

Про то, что сто лет назад о луне думали только циолковский, ленин и сталин только ленивый не говорил
На русском ссылок не нашел, но наверно они есть.
Protein-protein interaction prediction
Critical Assessment of protein Structure Prediction, or CASP
Поищите по этим предложениям. Найдете много интересного. Проблема как раз в отсутствии скоростных машин.. . пока.

А какая молекула считается сложной?

На классических компах - всё, что сложнее воды. Для квантовых можно сопоставлять число атомов с числом кубитов. Практически вся современная химия живёт на крайне приблизительном, полуклассическом моделировании, так как сложность вычисления квантовых поправок экспоненциально растёт с усложнением молекул. Поэтому конечные аргументы всегда за лабораторным экспериментом. Квантовые компы позволят обойтись без лабораторий на этапе разработки вообще.

Гуманоид:
Хочется задать вопрос тем специалистам по медпрепаратам (если оные здесь есть), которые понимают, откуда у биохимии ноги растут, а не просто разбираются в уйме аптечных таблеток.
... Вопрос в том, много ли даст возможность точного моделирования сложных молекул в медицине, или, как принято говорить - не в этом счастье?

Фармакология в том виде, который подразумевает современная медицина, практически не имеет будущего. Это - тупиковый путь. Как, например, двигатель внутреннего сгорания для автомобиля: в свое время он произвел фурор, имея отличные показатели по сравнению с паровым двигателем, но вряд ли ДВС в автомобилестроении переживет ближайшие четверть века...

Рассуждать о преимуществах точного моделирования химических молекул в рамках лечения человека имеет смысл лишь в ближайшей перспективе - несколько десятков лет. По прошествии этого времени (если человечество будет еще существовать, разумеется) все основные хронические заболевания и внутренние болезни будут лечиться методом генной инженерии, а то немногое, что останется (острые состояния, травмы и прочее) потребуют биологического протезирования (имплантов)

Так что для медиков с появлением квантовых компьютеров мало что измениться

взаимодействие молекул на химическом уровне рассматривают современные химические компьютерные модели. но есть квантовая химия: в ней уже рассматривают взаимодействие на уровне субатомном. и там упираются в уравнения и модели, т.к. нет возможности отследить взаимодействия на
уровне субатомных частиц, нет мощности, приходится строить теории
на уровне теории вероятности, делать приблизительные поправки-подгонки.

более мощные компы позволят избежать эти поправки и считать прямо-тупо, как в арифметике.

Рассуждать о преимуществах точного моделирования химических молекул в рамках лечения человека имеет смысл лишь в ближайшей перспективе - несколько десятков лет.

Нас только несколько десятков ближайших лет и могут интересовать - без прорывов в течении этого срока дольше мы просто не протянем.

более мощные компы позволят избежать эти поправки и считать прямо-тупо, как в арифметике

Дело не в мощности. Никакой мощности классических расчётов для вычисления квантовых поправок даже для самой примитивной аминокислоты уже не хватит. Квантовые компы - это иной принцип вычислений.