Аз съм протеинов дизайнер. И искам да обсъдим един нов вид лекарства. Създадени са от молекула наречена ограничен пептид.
I'm a protein designer. And I'd like to discuss a new type of medicine. It's made from a molecule called a constrained peptide.
Съществуват малцина лекарства с ограничени пептиди днес, но има много, които ще излязат на пазара в следващото десетилетие. Нека изследваме от какво са направени тези нови лекарства. с какво се различават и какво предизвиква тази прииждаща вълна от нови и вълнуващи лекарства.
There are only a few constrained peptide drugs available today, but there are a lot that will hit the market in the coming decade. Let's explore what these new medicines are made of, how they're different and what's causing this incoming tidal wave of new and exciting medicines.
Ограничените пептиди са много малки протеини. Те имат допълнителни химични връзки, които ограничават формата на молекулата и това ги прави изумително стабилни както и много силни. Получават се естествено, всъщност нашите тела произвеждат няколко от тях които ни помагат да се борим с бактерийни, гъбични и вирусни инфекции. И животни като змии и скорпиони използват ограничени пептиди в отровата си.
Constrained peptides are very small proteins. They've got extra chemical bonds that constrain the shape of the molecule, and this makes them incredibly stable as well as highly potent. They're naturally occurring, our bodies actually produce a few of these that help us to combat bacterial, fungal and viral infections. And animals like snakes and scorpions use constrained peptides in their venom.
Лекарства, създадени от протеин, се наричат билогични. Така че това включва ограничени пептиди, както и лекарства като инсулина и лекарства като Хумира или Енбрел. И, цялостно, биологичните лекарства са супер, защото избягват някои начини, по които лекарствата причинят странични ефекти.
Drugs that are made of protein are called biologic drugs. So this includes constrained peptides, as well as medicines like insulin or antibody drugs like Humira or Enbrel. And in general, biologics are great, because they avoid several ways that drugs can cause side effects.
Първо, протеин. Това е напълно естествен, нетоксичен материал в телата ни. Нашите клетки произвеждат десетки хиляди различни протеини, и всъщност, всичката ни храна съдържа протеини. И второ, понякога лекарствата си взаимодействат с молекулите в тялото ни, което не бихме желали. Сравнени с лекарства с малки молекули, и с това имам предвид обикновени лекарства, като аспирин, биологичните лекарства са големи.
First, protein. It's a totally natural, nontoxic material in our bodies. Our cells produce tens of thousands of different proteins, and basically, all of our food has protein in it. And second, sometimes drugs interact with molecules in your body that you don't want them to. Compared to small molecule drugs, and by this I mean regular drugs, like aspirin, biologics are quite large.
Молекулите си взаимодействат, когато приемат форми, пасващи си перфектно Нещо като ключалка и ключ. Е, голям ключ би имал повече резки, така че е по-верятно да пасне на единствена ключалка. Но повечето биологични лекарства имат недостатък. Те са крехки. Затова често се приемат като инжекция, защото стомашните ни киселини биха ги унищожили, ако опитаме да ги глътнем
Molecules interact when they adopt shapes that fit together perfectly. Much like a lock and key. Well, a larger key has more grooves, so it's more likely to fit into a single lock. But most biologics also have a flaw. They're fragile. So they're usually administered by injection, because our stomach acid would destroy the medicine if we tried to swallow it.
Ограничените пептиди са обратното. Те са наистина издържливи, като обикновени лекарства. Така че е възможно да ги приемаме като хапчета, инхалатори или мехлеми. Това прави ограничените пептиди толкова желани в разработката на лекарства. Те съчетават някои от най-добрите особености на малко-молекулните и биологичните лекарства в едно. Но за съжаление, е изключително трудно да пресъздадем същите ограничени пептиди, които откриваме в природата за да станат нови лекарства.
Constrained peptides are the opposite. They're really durable, like regular drugs. So it's possible to administer them using pills, inhalers, ointments. This is what makes constrained peptides so desirable for drug development. They combine some of the best features of small-molecule and biologic drugs into one. But unfortunately, it's incredibly difficult to reengineer the constrained peptides that we find in nature to become new drugs.
Ето къде аз се появявам. Създаването на ново лекарство е като изработката на ключ, който да пасне на определена ключалка. Трябва да уцелим точно формата. Но ако подменим формата на един скован пептид прекалено много, допълнителните химични връзки не могат да се оформят и цялата молекула се разпада. Затова трябва да разберем как да поемем контрола над нейната форма.
So this is where I come in. Creating a new drug is a lot like crafting a key to fit a particular lock. We need to get the shape just right. But if we change the shape of a constrained peptide by too much, those extra chemical bonds are unable to form and the whole molecule falls apart. So we needed to figure out how to gain control over their shape.
Аз бях част от съвместна научна дейност, разпростираща се на над дузина институции от три континента, които се обединиха и решиха този проблем. Поехме радикално различен подход спрямо други опити Вместо да правим промени върху ограничените пептиди, които намираме в природата открихме как да изграждаме нови, изцяло от нищото. За да ни помогне с това, разработихме свободнодостъпен софтуер с отворен код за дизайн на пептиди, който всеки би могъл да ползва.
I was part of a collaborative scientific effort that spanned a dozen institutions across three continents that came together and solved this problem. We took a radically different approach from previous efforts. Instead of making changes to the constrained peptides that we find in nature, we figured out how to build new ones totally from scratch. To help us do this, we developed freely available open-source peptide-design software that anyone can use to do this, too.
За да тестваме метода си, генерирахме редица от ограничени пептиди с разнообразие от форми. Много от тях не бяха виждани в природата досега. После отидохме в лабораторията и създадохме тези пептиди. След това, определихме молекулярните им структури, използвайки експерименти. Когато сравнихме моделите си с истинските молекулярни структури, открихме, че софтуерът ни може да позиционира индивидуални атоми с точност, граничеща с това, което може да се измери. Преди три години, това не можеше да се направи Но днес, можем да създадем дизайнерски пептиди с форми, специално приспособени за разработка на лекарства.
To test our method out, we generated a series of constrained peptides that have a wide variety of different shapes. Many of these had never been seen in nature before. Then we went into the laboratory and produced these peptides. Next, we determined their molecular structures, using experiments. When we compared our designed models with the real molecular structures, we found that our software can position individual atoms with an accuracy that's at the limit of what's possible to measure. Three years ago, this couldn't be done. But today, we have the ability to create designer peptides with shapes that are custom-tailored for drug development.
Та, накъде ни отвеждат технологиите? Е, напоследък, колегите ми и аз проектирахме ограничени пептиди, които неутрализират инфлуенца вируса, предпазват от хранително натравяне и спират растежа на ракови клетки. Някои от тези лекарства са тествани в предклинични опити с лабораторни животни. И досега, всички са безопасни и високоефективни.
So where is this technology taking us? Well, recently, my colleagues and I designed constrained peptides that neutralize influenza virus, protect against botulism poisoning and block cancer cells from growing. Some of these new drugs have been tested in preclinical trials with laboratory animals. And so far, they're all safe and highly effective.
Дизайнът на ограничени пептиди е последна технология и поточната линия на разработката на лекарства е бавна и внимателна. Така че, още сме на от 3 до 5 години време от опитите с хора. Но през това време, повече лекарства съсограничени пептиди ще навлизат в поточната линия на разработката на лекарства В края на краищата, вярвам, че дизайнерските пептидни лекарства ще ни позволят да се освободим от ограниченията на болестите.
Constrained peptide design is a cutting-edge technology, and the drug development pipeline is slow and cautious. So we're still three to five years out from human trials. But during that time, more constrained peptide drugs are going to be entering the drug development pipeline. And ultimately, I believe that designed peptide drugs are going to enable us all to break free from the constraints of our diseases.
Благодаря ви.
Thank you.
(Аплодисменти)
(Applause)