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Quantentechnologie in der Medizin und Pharmaindustrie

 © Prof. Johner Fachartikel | 05.03.2021 |  Bayern Innovativ GmbH


Seit mehreren Jahrzehnten nutzen wir bereits die Errungenschaften der ersten Quantenrevolution in der Medizintechnik: Magnetresonanztomographie, Laser und Kernspintomographen sind standardisierte Verfahren und Geräte, welche aus einem modernen Krankenhaus nicht mehr wegzudenken sind. Was kommt als nächstes? Könnte das Thema Quantentechnologie auch für neue Aspekte relevant sein oder bald relevant werden?

Die zweite Quantenrevolution ist in vollem Gange. Mit den Erkenntnissen der letzten Jahre lassen sich Quantenzustände und -effekte gezielt ansteuern, manipulieren und direkt nutzen. Anwendungen finden sich z. B. in Quantencomputern und -sensoren, welche mit neuen Verfahren bisher unerreichte Rechengeschwindigkeiten bzw. Messgenauigkeiten erreichen. Einige Pioniere haben das Potenzial dieser neuen Technologie bereits erkannt.

Erste Kooperationen sind auf dem Weg 

So unterzeichnete Boehringer Ingelheim im Januar 2021 einen Kooperationsvertrag über vorerst drei Jahre mit dem HighTech Giganten Google für pharmazeutische Forschung und Entwicklung im Bereich molekulardynamischer Simulation. Quantencomputer können komplexe Molekülstrukturen durch ihren parallelen Rechenansatz wesentlich schneller simulieren als heutige Supercomputer. Die Zeitersparnis für präklinische Studien wäre signifikant.

Fujitsu präsentierte 2020 in Zusammenarbeit mit Polarisqb ein Whitepaper zu Anwendung eines quanteninspirierten Suchalgorithmus in einer Datenbank von mehreren 100 Millionen Molekülen. Darin wird berichtet, dass ein Prozess in der Medikamenten Entwicklung, welcher mit herkömmlichen Rechenmethoden etwa 8 Monate dauert, auf 7 Wochen verkürzt werden konnte.

Das Geschäftsmodel des Karlsruher Startups HQS basiert auf der Softwareentwicklung und Simulation komplexer Moleküle auf heutigen, frühen Quantencomputern. Dabei können zum Beispiel Wirkungsweisen von Enzymen untersucht werden, welche u.a. in der Krebstherapie eingesetzt werden.

Auch Unternehmen wie Merck und Roche kollaborieren bereits mit Startups aus der Quantenszene, um das enorme, disruptive Potential dieser Technologie zu nutzen, Wissen zu generieren und zu schützen. Dadurch werden bereits jetzt die nötigen Werkzeuge entwickelt und Erfahrungen gesammelt, um vom zukünftigen, universellen Quantencomputer zu profitieren – und zwar bilateral: Die Vernetzung der Industrie mit der Forschung zeigt Anwenderbedarfe auf und beschleunigt den Return on Invest durch zielgerichtete Schwerpunktsetzung.

Weichenstellung für die Zukunft 

Doch das Potential der Quantentechnologie beschränkt sich nicht nur auf den Einsatz von Quantencomputern, dessen Überlegenheit gegenüber klassischen Rechnern erst in etwa 10 Jahren erwartet wird. Quantensensoren, deren Zustände hochempfindlich auf äußere Einflüsse (elektromagnetische Felder, Temperatur, Schwingungen) reagieren, versprechen deutlich höhere Auflösung in bildgebenden Verfahren oder die Detektion kleinster Magnetfelder und Ströme, zum Beispiel im Gehirn oder den Nachweis geringster Konzentrationen von Viren oder Bakterien in Lösungen. 

Autoren: Dr. Andreas Böhm & Christoph KarlBayern Innovativ GmbH 

Bildquelle: shutterstock©Dmitriy Rybin