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.
من طراح پروتئینم. و مایلم درباره نوع جدیدی دارو بحث کنم. از مولکولی به اسم پپتید تحت فشار ساخته میشود.
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.
امروز تنها تعداد معدودی داروی پپتیدی تحت فشار موجود است، اما در دهه آتی این روند در بازار بشدت افزایشی خواهد بود. بیایید ببینیم این داروهای جدید از چه ساخته میشوند، تفاوتشان در چیست و چه چیزی به خیزش این موج در پیشرو از داروهای جدید و هیجانانگیز دامن میزند.
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.
پپتیدهای تحت فشار، پروتئینهای خیلی کوچ هستند. با پیوستگیهای فوق شیمیایی که شکل مولکولی آنها را محدود میکند، و باعث ثباتی باورنکردنی در آنها میشود که در عین حال شدیدا موثر است. بدن ما بطور طبیعی برخی از اینها را در واقع تولید میکند که به ما در نبرد با عفونتهای ویروسی، قارچی و باکتریایی کمک میکند. و حیواناتی مثل مارها و عقربها از پپتید تحت فشار در زهر خود استفاده میکنند.
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.
داروهای ساخته شده از پروتئین دروهای بیولوژیک نامیده میشوند. که شامل پپتیدهای تحت فشار است از جمله داروهایی مانند انسولین یا داروهای انتی بادی مانندHumira یا Enbrel. و در کل، بیولوژیکها فوقالعادهاند، چون به نوعی از عوارض جانبی که داروها میتوانند داشته باشند ممانعت میکنند.
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.
نخست، پروتئین. ماده کاملا طبیعی غیرسمی در بدنهای ما است. سلولهای ما دهها هزار پروتئین مختلف تولید میکنند، و اساسا، همه غذاهای ما در خود پروتئین دارند. و دوم، گاهی اوقات داروها با برخی مولکولها در بدنمان فعل و انفعال دارند بطوریکه آنها را نمیخواهیم. در قیاس با داروهای مولکولی کوچک، و منظورم داروهار معمولی مثل آسپرین، بیولوژیکها نسبتا بزرگ هستند.
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.
مولکولها در فعل و انفعال خود، جوری شکل میگیرند که با هم جور شوند. خیلی شبیه قفل و کلید. خب، یک کلید بزرگتر شیارهای بیشتری دارد، بنابراین احتمال این که در یک قفل جا بگیرد زیاد است. اما اکثر بیولوژیکها یک مشکلی دارند. شکننده هستند. بنابراین معمولا بواسطه تزریق مدیریت میشوند، زیرا اسید معده ما آنها را نابود خواهد کرد اگر سعی به بلعیدنشان کنیم.
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.
پپتیدهای تحت فشار برعکس عمل میکنند. مثل داروهای عادی واقعا بادوام هستند. پس میشود آنها در قالب قرص، اسپری تنفسی یا پماد مصرف کرد. برای همین خاطر پپتیدهای تحت فشار برای توسعه دارویی بسیار مطلبوب هستند. ترکیبی از برخی از بهترین خصایص مولکولهای کوچک و داروهای بیولوژیک را یکجا دارند. اما متاسفانه، مهندسی دوباره پتیدهای تحت فشاری یافت شده در طبیعت برای تبدیل شدن به داروهای جدید امری به غایت دشوار است.
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.
اینجاست که من وارد میشو. ساخت یک داروی جدید مثل درست کردن کلیدی است که با قفل خاصی جور شود. باید شکل آن را درست از کار در آورد. اما اگر شکل یک پپتید تحت فشار را خیلی تغییر دهیم، آن پیوندهای شیمیایی اضافی شکل نمی گیرند و کل مولکول از هم میپاشد. پس لازم بود راهی بیایم که کنترل دوباره شکلهای آنها را داشته باشیم.
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.
من بخشی از یک اقدام علمی گروهی هستم که که یک جین موسسه را در سه قاره گرده هم آورده تا این مشکل را رفع کنیم. رویکرد اتخاذی ما بشدت از اقدامات قبلی متفاوت بود. به عوض ایجاد تغییرات در پپتیدهایی تحت فشاری که در طبیعت مییابیم، پی بردیم چطور پپتیدهای جدید را از صفر بسازیم. چیزی که به ما کرد ساخت و توسعه یک نرم افزار رایگان منبع آزاد طراحی پپتید بود که هرکسی قادر به استفاده از آن باشد.
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.
برای آزمایش این روش، ما مجموعهای پپتیدهایی تحت فشار تولید کردیم که انواع گسترده ای از اشکال متفاوت را دارد. بسیار از اینها هرگز قبلا در طبیعت مشاهد نشده بودند. سپس به آزمکایشگاه رفتیم و این پپتیدها را تولید کردیم. بعدا، درباره ساختارهای مولکولی آنها با استفاده از آزمایشات تصمیمگیری کردیم. موقع مقایسه الگوهای طراحی شده خود با ساختارهای مولکولی واقعی مقایسه کردیم پی بردیم که نرمافزار ما قادر به استقرار اتمهای منفرد با دقتی است که آخر آن چیزی است که میتوان اندازهگیری کرد. سه سال قبل، شدنی نبود. اما امروزه قابلیت خلق پپتیدهای ویژه ساخت را در اشکالی داریم که مخصوص توسعه دارو هستند.
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.
حال این فناوری ما را به کجا میکشاند؟ خب اخیرا، همکارانم و من پپتیدهای تحت فشاری را طراحی کردیم که ویروس آنفولانزا را خنثی میکند، در برابر مسمومیت بوتولیسم محا فظت میکند و رشد سلولهای سرطان را متوقف میکند. برخی از این داروهای جدید روی حیوانات ازمایشگاهی در آزمایشات پیشابالینی تست شدهاند. و تا به حال همه آنها ایمن و شدیدا موثر هستند.
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.
طراحی پپتیدهای تحت فشار فناوریی پیشرو و خط لوله توسعه دارو آرام و محتاط است. بنابراین هنوز۳ تا۵ سال با آزمایشات انسانی فاصله داریم. اما در طی آن زمان، داروهای پپتیدی تحت فشار بیشتری وارد خط لوله توسعه دارو خواهند شد. و در نهایت، معتقدم داروهای پپتیدی طراحی شده ما را قادر به رهایی از محدودیتهای ناشی از بیماریهای ما خواهند نمود.
Thank you.
متشکرم.
(Applause)
(تشویق)