利用量子理论加速药物发现的18家初创企业
文章来源于微信公众号 智药邦（ID：PHAIMUS）
本文来自制药行业分析家Andrii Buvailo的一篇文章。
在合成有机化学、药物化学和药物设计的建模方面，分子力学（Molecular mechanics，MM）是一种传统的计算方法。但是它在一些情况下（例如，MM方法用于研究药物-受体微环境中基于电子的特性时）存在很大的局限性。
量子力学（Quantum mechanical，QM）方法可以大大提高预测的准确性，并提供化学对象、生物学对象以及它们相互作用的更相关的模型，但是QM方法在计算上极其昂贵（通常是令人望而却步）。
然而，近年来的一系列进展推动这个方向继续发展，例如，密度泛函理论（DFT）的出现，计算能力的整体提高以及基于分布式云计算的基础架构的出现。
本文总结了一些将量子计算方法（总是与其他方法结合使用）用于药物发现的著名的初创公司（按照字母排序），量子计算有望提高药物开发的成功率。
ApexQubit
ApexQubit是一家总部位于伯克利的初创公司，由Denis Farsonov和Nihil Khaine于2018年创立。他们将强化学习、生成模型和量子计算相结合，来寻找最有希望的小分子和肽，最终目的是开发没有副作用的个性化药物。
ApexQubit提供了用于生成小型配体以及评估配体与靶蛋白亲和力的工具。目前，他们寻求合作以优化蛋白质设计，并正在基因和细胞疗法中进行实验。
Aqemia
Aqemia通过破坏性的基于结构的亲和力算法，来迅速发现新的治疗分子。Aqemia的生成AI学会了发明相关化合物，这要归功于独特的量子统计力学的启发算法，该算法用来预测药物与靶点的亲和力以及其他特性。Aqemia的不同之处在于其亲和预测既准确，又比竞争对手快10000倍，能够有效的引导化合物的生成，使其更有可能成为药物。
Aqemia的团队由药物化学、统计力学和AI的专家组成。
ChemAlive
ChemAlive成立于2014年，总部位于瑞士，专注于应用多种技术，包括量子力学计算和机器学习，准确地预测化学反应和分子特性，以及为药物发现和研究建模。
该公司开发了一系列基于云的软件产品，包括InteraQt（基于结构的量子动力学和量子力学/分子力学对接工具）、ConstruQt（用于设计化学库的高通量量子化学）和其他用于化学反应建模和光谱学预测的软件包，通过应用程序编程接口（APIs）来提供。
Cloud Pharmaceuticals
这家位于北卡罗来纳州的公司成立于2014年，正在应用包括化学信息学、机器学习和量子力学在内的一系列计算技术，加速和改善药物发现过程。他们的研究平台Quantum Molecular Design（QMD）使用云计算技术，该技术提供了计算能力和灵活性，可以对复杂的过程进行建模。
借助QMD，该公司可以针对广泛的生物学靶标（包括以前“无药可及”的靶标）快速、经济和高效地产生类药物和先导化合物。虽然QMD的关键组件是AI引擎，但一个重要组成部分是应用量子力学（与分子力学结合）来准确预测溶剂和蛋白质环境中的配体的结合亲和力。
Entropica Labs
Entropica Labs是一家总部位于新加坡的初创公司，成立于2018年，正在为生物信息学构建基于云的量子计算软件和算法。他们的平台整合了多组学数据集与表型测量，借助了新型混合经典-量子机器学习方法。
Entropica Labs的软件专注于医疗保健、药物开发和农业技术，使基因组学研究人员可以使用新形式的统计分析和机器学习功能，从而能够更有效地发现个性化治疗方法、更安全的药物和更高产的农作物。
FAR Biotech
FAR Biotech是一家来自德克萨斯州休斯顿的量子初创公司，成立于2016年。该公司应用量子力学和机器学习技术，通过访问200多个人类治疗靶点模型的数据，在整个化学空间中识别约1.5万亿化学结构（包括新的化学实体、已知化合物和重新使用的药物）中的类药物分子。他们的专利技术极大地加速了先导化合物的发现过程。
Hafnium Labs
Hafnium Labs于2018年在丹麦成立，是一家早期的研究初创公司，开发了两个软件包，用于对纯组分和混合物的物理性质进行高精度模拟，以及对电解质进行建模。Q-props和Epsilon这两个软件产品结合了量子化学、AI和云计算的最新进展，以实现高准确性的预测。
通过利用基于云的计算功能，Hafnium Labs可以准确预测化学反应，从而加快药物发现、新材料和工艺的开发。
Kuano
Kuano是一家成立于2020年初的英国公司。这家初创公司正在开发用于设计分子的新颖AI和量子解决方案。Kuano已经作为COVID-19高性能计算联盟的成员加入了抗SARS-Cov-2药物发现竞赛。它将与AWS一起运行量子和分子模拟，探索针对SARS-CoV-2主要蛋白酶的抗病毒药物类似分子。
Kuano在制药、作物保护和工业化学方面提供专业知识和各种服务。
Menten Biotechnology Lab
Menten AI是一家加拿大初创公司，成立于2018年，致力于开发由机器学习和量子计算支持的蛋白质设计软件平台。Menten的团队将专有的量子优化算法用于蛋白质和酶的设计。他们的方法大大提高了准确性，同时减少了成本和开发时间。
Menten AI是第一家使用量子计算机创建肽的公司。这家初创公司有兴趣将其技术应用于新型肽疗法、小型蛋白、抗体以及酶的活性位点优化的开发。
Pharmacelera
位于巴塞罗那的计算初创公司Pharmacelera成立于2015年，通过两个主要软件包PharmScreen和PharmQSAR，应用量子理论来促进药物设计。
第一个工具使用基于相互作用场的高精度3D配体比对算法，进行基于配体的精确虚拟筛选。与传统方法和工具相比，它可以增加先导化合物的多样性。
PharmQSAR是一种3D定量结构-活性关系（QSAR）工具。
PharmCADD
PharmaCADD是韩国的一家新兴公司，成立于2019年。PharmaCADD的主要技术平台Pharmulator的关键技术是深层神经网络算法、分子动力学模拟和量子力学计算。Pharmulator可以在短短几秒钟内从氨基酸序列重建3D蛋白质结构。
Polaris Quantum Biotech
这家新公司也被称为Polarisqb，成立于2020年，总部位于北卡罗来纳州达勒姆。通过将AI与量子计算相结合，Polarisqb计划将药物发现过程从5年加速到4个月。该公司与总部在英国的Fujitsu合作推出了一个新的药物发现平台，该平台结合了量子启发技术、机器学习、混合量子力学和分子力学模拟（QM/MM）。
ProteinQure
ProteinQure成立于2017年，总部位于多伦多，将量子计算、强化学习和原子模拟相结合，设计新型蛋白质药物。利用这些混合技术，他们模拟了蛋白质折叠等基本过程，以及生物分子之间相互作用的基础物理学。
利用其专有算法和外部超级计算资源，ProteinQure可以设计基于肽的小型治疗剂（包括环肽），并探索没有已知晶体结构的蛋白质结构。
Qulab
Qulab于2017年在加州成立，它将赌注压在了小型量子计算机将在近期面世的承诺上。与此同时，该公司还建立了一个由AI驱动的综合药物设计和化学合成规划平台Quleap，该平台目前在“经典”计算机上工作，已经为制药合作伙伴提供了高精度的建模能力。
但该公司指出，他们需要一台小至300至1000量子位的量子计算机，才能在质量上向前迈进一步，达到可能是一个新的合理的药物设计水平。一旦这种大小的量子计算机问世，Qulab将成为这一医药研究领域的领跑者。
Riverlane
Riverlane的软件利用了量子计算机的功能，该量子计算机使用量子力学原理进行操作。Riverlane将利用其种子资金在一系列量子计算硬件平台上展示其技术，重点关注材料设计和药物开发的早期采用者。
Silicon Therapeutics
总部位于波士顿的计算药物发现公司Silicon Therapeutics成立于2016年，其宗旨是带来基于物理学的分子模拟、量子物理学、统计热力学和分子动力学的力量，以改善常规药物发现。
该公司还活跃在构象遗传学领域，将遗传突变与生物学功能联系起来。
XtalPi
XtalPi由麻省理工学院的一组量子物理学家于2014年成立。它的智能数字药物发现与开发（ID4）平台结合了量子力学、AI和高性能云计算算法，可对小分子候选药物及其晶体结构进行高精度的理化和药物特性预测。
Zapata Computing
Zapata成立于2017年，起源于哈佛大学Alán Aspuru-Guzik实验室，在那里他一直在开发用于化学模拟的量子计算方法。如今，Zapata是量子计算技术的主要参与者之一，该公司为化学、物流、金融、石油和天然气工业、航空、制药和材料开发软件。
1.https://www.biopharmatrend.com/post/99-8-startups-applying-quantum-calculations-for-drug-discovery/#comments
（Chris整理）