أجهزة الكمبيوتر الكمومية تتولى الرعاية الصحية: أدوية السرطان الحساسة للضوء تفوز بمسابقة بقيمة مليوني دولار أمريكي

فاز فريق يعمل على تطوير أدوية السرطان الحساسة للضوء بجائزة Quantum for Bio (Q4Bio) بقيمة 2 مليون دولار أمريكي لإثباته الاستخدام المحتمل لأجهزة الكمبيوتر الكمومية في الرعاية الصحية. لكن لم يحصل أي فريق على الجائزة الكبرى للمسابقة البالغة 5 ملايين دولار.

أعلن منظمو الجائزة عن الفريق الفائز، المكون من باحثين من شركة البرمجيات الكمومية ألغوريثميك Algorithmiq، ومقرها هلسنكي، وعملاق التكنولوجيا آي بي إم IBM، ومستشفى كليفلاند كلينك في أوهايو، في السادس عشر من إبريل الماضي.

وتعمل المجموعة الفائزة على تحسين نوع من أدوية السرطان التي يمكن تفعيلها باستخدام الضوء بمجرد وصولها إلى الورم، مما يجعلها أقل سمية لبقية الجسم من العلاجات العادية. قام أعضاء الفريق بمحاكاة الطريقة التي يتفاعل بها جزيء الدواء مع الضوء. إنهم يريدون في نهاية المطاف معرفة كيفية تأثير التغيير والتبديل في تركيبة الجزيء النشط في الدواء على خصائصه، على أمل تطبيقه على العديد من أنواع السرطان.

تعتبر مثل هذه المحاكاة المعقدة صعبة للغاية بحيث لا تستطيع أجهزة الكمبيوتر الكمومية الحالية تنفيذها. بدلًا من ذلك، استخدم الفريق تقنية هجينة، مع طرق الكيمياء الحاسوبية لأجزاء من المحاكاة وأجهزة كمبيوتر عادية لمعالجة المدخلات والمخرجات، كما تقول سابرينا مانيسكالكو، عالمة فيزياء الكم والرئيس التنفيذي والمؤسس المشارك لشركة ألغوريثميك.

مشاكل صعبة

وتقول إن أصعب أجزاء المحاكاة – وهي تكرار الطريقة التي تتفاعل بها الفوتونات مع الإلكترونات في الجزيء – تم إجراؤها على كمبيوتر كمي ناشئ في عيادة كليفلاند. وتضيف قائلة: “إن هذا هو بالضبط نوع المشكلة التي تجيدها أجهزة الكمبيوتر الكمومية في المحاكاة”.

لا يزال من الممكن إجراء هذه الأنواع من المحاكاة باستخدام الأساليب الكلاسيكية. ومع ذلك، فاز الفريق بجائزة قدرها مليوني دولار أمريكي لإثباته أن نفس الخوارزميات، عند تشغيلها على أنظمة كمومية أكثر قدرة في المستقبل، يجب أن تكون قادرة على جمع معلومات حول الجزيئات التي قد يكون من المستحيل باستخدام عمليات المحاكاة الكلاسيكية، كما يقول مانيسكالكو. وتضيف أنه يمكن أيضًا تطبيق الخوارزميات على مشاكل جزيئية أخرى، مثل تصميم أدوية جديدة مضادة للميكروبات.

تعمل أجهزة الكمبيوتر الكمومية بالفعل على معالجة المشكلات الفيزياء و كيمياءحيث يزعم بعض الباحثين أنهم أجروا حسابات قد تكون مستحيلة على الآلات الكلاسيكية، وهي قدرة تسمى “الميزة الكمية”. لكن التطبيقات في علم الأحياء ظلت بعيدة المنال.

وعلى الرغم من أنه كان من الممكن لفريق مشارك في مسابقة Q4Bio تحقيق ميزة كمية، إلا أن ذلك لم يتحقق، ولم يكن هذا هو الهدف الصريح للمسابقة.

وبدلاً من ذلك، واجهت الفرق البحثية تحديًا يتمثل في تطوير خوارزميات وطرق للعمل، بحيث تكون التطبيقات في علم الأحياء جاهزة بمجرد تركيب الأجهزة، كما يقول جوناثان هيرست، عالم الكيمياء الحسابية بجامعة نوتنجهام بالمملكة المتحدة. يشارك هيرست في قيادة أحد المشاريع النهائية، والذي يهدف إلى تحسين دواء لعلاج الاضطراب الوراثي الحثل العضلي.

شريط مرتفع

افتتحت المسابقة في عام 2023 بدعم من منظمة Wellcome Leap غير الربحية ومقرها الولايات المتحدة، وهي منظمة غير ربحية مقرها في سان دييغو، كاليفورنيا، والتي أنشأتها مؤسسة Wellcome Trust الخيرية في المملكة المتحدة.

عندما بدأت المنافسة، “لم يقم أحد بالرهان الجريء على الربط بين” الحوسبة الكمومية وعلم الأحياء، كما يقول شيهان ساجيد، مدير برنامج Q4Bio. تم تقليص العشرات من المشاركين إلى ستة على ثلاث مراحل، حيث حصل المتأهلون للتصفيات النهائية على ما يصل إلى 4.25 مليون دولار أمريكي في تمويل الأبحاث طوال مدة التحدي التي استمرت 30 شهرًا.