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.
Soy diseñador de proteínas, y quisiera contarles sobre un nuevo tipo de medicina. Se crea a partir de una molécula llamada péptido inhibidor.
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.
Existen pocos fármacos con péptidos inhibidores hoy día, pero hay muchos que ingresarán al mercado en la próxima década. Veamos de qué están hechas estas medicinas, qué tienen de diferente y a qué se debe esta ola próxima de nuevos y emocionantes medicamentos.
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.
Los péptidos inhibidores son proteínas diminutas. Tienen enlaces químicos extra que inhiben la forma de la molécula, y esto los vuelve increíblemente estables y potentes. Ocurren de forma natural: nuestro organismo produce algunos para ayudarnos a combatir infecciones bacterianas, fúngicas y virales. Los animales como las serpientes y los escorpiones usan péptidos inhibidores en su veneno.
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.
Los fármacos hechos de proteínas se denominan fármacos biológicos. Aquí se incluyen los péptidos inhibidores y también los medicamentos como la insulina o medicamentos de anticuerpo como el Humira o el Enbrel. En general, los fármacos biológicos son muy buenos porque evitan los posibles efectos secundarios de los fármacos comunes.
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.
Primero, la proteína. Es un material totalmente natural y no tóxico del organismo. Las células producen decenas de miles de proteínas diferentes, y prácticamente toda nuestra comida tiene proteínas. En segundo lugar, los fármacos a veces interactúan con moléculas del organismo con las que convendría que no. En comparación con los fármacos de moléculas pequeñas, es decir, fármacos regulares como la aspirina, los fármacos biológicos son muy grandes.
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.
Las moléculas interactúan cuando adoptan formas que encajan a la perfección, como una llave en una cerradura. Una llave más grande tiene más ranuras, por lo que tiene más chances de encajar en una única cerradura. Pero muchos fármacos biológicos tienen un defecto: son frágiles. Comúnmente se los administra vía inyección, pues el ácido estomacal destruiría el fármaco si fuésemos a digerirlo. Los péptidos inhibidores son lo contrario.
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.
Son muy durables, como los fármacos regulares. Así que pueden administrarse vía pastillas, inhaladores o pomadas. Esto hace que los péptidos inhibidores sean atractivos para los creadores de fármacos. Combinan algunas de las mejores características de los fármacos biológicos y de las moléculas pequeñas. Desafortunadamente, es muy difícil rediseñar los péptidos inhibidores que encontramos en la naturaleza para que sean fármacos nuevos.
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.
Aquí es donde entro yo. Crear un fármaco nuevo es como crear una llave para que encaje en una determinada cerradura. Necesitamos la forma exacta. Pero si alteramos demasiado la forma de un péptido inhibidor, los enlaces químicos extra no pueden formarse y toda la molécula se desintegra. Así que debíamos descubrir cómo controlar la forma.
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.
Fui parte de un equipo científico que incluyó decenas de instituciones pertenecientes a tres continentes que se unieron para solucionar este problema. Adoptamos un enfoque radicalmente distinto al de otros equipos. En lugar de cambiar los péptidos inhibidores de la naturaleza, descubrimos cómo construir nuevos péptidos desde cero. Para conseguir esto, desarrollamos software de diseño de péptidos de código abierto y gratis que todos pueden usar.
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.
Para poner a prueba nuestro método, generamos una serie de péptidos inhibidores que tienen gran variedad de formas nunca encontradas en la naturaleza. Luego, comenzamos a producir estos péptidos en el laboratorio. Lo siguiente fue determinar su estructura molecular mediante experimentos. Al comparar nuestros modelos de diseño con las estructuras moleculares reales, vimos que nuestro software puede posicionar átomos individuales con una precisión que está en los límites de lo que es posible medir. Hace tres años, esto era imposible. Pero hoy contamos con la capacidad de diseñar péptidos con formas que resulten adecuadas para el desarrollo de fármacos.
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.
¿Cuál es el futuro de esta tecnología? Pues bien, recientemente, mis colegas y yo diseñamos péptidos inhibidores capaces de neutralizar el virus de la influenza, de combatir el botulismo y detener el crecimiento de células cancerosas. Algunos de estos nuevos fármacos se han probado en animales de laboratorio en ensayos preclínicos y, de momento, todos son seguros y muy efectivos.
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.
El diseño de péptidos inhibidores es una tecnología de vanguardia, y el proceso de desarrollo de fármacos es lento y precavido. Aún faltan de 3 a 5 años para los ensayos en personas. Pero en ese tiempo, más fármacos con péptidos inhibidores ingresarán a la cadena de desarrollo de fármacos. Y en última instancia, creo que los fármacos con péptidos diseñados van a permitirnos librarnos de las limitaciones de las enfermedades.
Thank you.
Gracias.
(Applause)
(Aplausos)