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.
Saya adalah desainer protein. Dan saya mau membahas satu jenis obat baru yang terbuat dari molekul bernama "constrained peptide"
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.
Hanya ada beberapa obat constrained peptide tersedia hari ini tetapi banyak yang akan ada di pasar dalam dekade ke depan. Mari kita lihat terbuat dari apa obat baru ini bagaimana mereka berbeda dan apa yang membuat masuknya gelombang obat-obatan yang baru dan menarik ini.
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.
Constrained peptide adalah protein yang sangat kecil. Mereka punya ikatan kimia tambahan yang membatasi bentuk molekul, dan ini membuat mereka sangat stabil dan juga sangat ampuh. Mereka ada secara alami, tubuh kita menghasilkan beberapa yang membantu kita memerangi infeksi bakteri, jamur dan virus. Dan hewan seperti ular dan kalajengking menggunakan constrained peptide dalam racunnya.
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.
Obat-obatan yang terbuat dari protein disebut obat biologis. Termasuk constrained peptide, serta obat-obatan seperti insulin atau obat antibodi seperti Humira atau Enbrel. Secara umum, obat biologis sangatlah bagus, karena mereka menghindari efek samping yang disebabkan obat.
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.
Pertama, protein. Protein benar-benar alami dan tak beracun di tubuh kita. Sel-sel kita menghasilkan puluhan ribu protein yang berbeda, dan pada dasarnya, makanan kita memiliki protein di dalamnya. Dan kedua, terkadang obat berinteraksi dengan molekul di tubuh Anda yang tidak Anda inginkan. Dibandingkan dengan obat molekul kecil, dan maksud saya obat biasa, seperti aspirin, obat biologis cukup besar.
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.
Molekul berinteraksi saat mereka berwujud yang masuk dengan sempurna. Sama seperti gembok dan kunci. Kunci lebih besar memiliki lebih banyak alur, jadi kunci itu akan masuk hanya ke satu gembok. Tetapi mayoritas obat biologis memiliki kekurangan. Mereka rapuh. Jadi biasanya diberikan dengan injeksi, karena asam lambung akan merusak obatnya jika kita menelannya.
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.
Constrained peptide kebalikannya. Mereka sangat tahan lama, seperti obat-obatan biasa. Jadi mungkin untuk memakai mereka dalam bentuk pil, inhaler, salep. Inilah yang membuat constrained peptide sangat diinginkan untuk pengembangan obat. Mereka menggabung beberapa fitur terbaik dari molekul kecil dan obat biologis menjadi satu. Tapi sayangnya, ini sangat sulit untuk merekayasa ulang constrained peptide yang ditemukan di alam menjadi obat baru.
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.
Jadi di sinilah saya masuk. Menciptakan obat baru sangat mirip dengan membuat kunci agar masuk untuk gembok tertentu. Kita perlu menemukan bentuk yang tepat. Tetapi jika kita mengubah wujud constrained peptide terlalu banyak, ikatan kimia tambahan itu tidak dapat terbentuk dan seluruh molekulnya akan rusak. Jadi kita harus mencari tahu bagaimana mengontrol bentuknya.
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.
Saya adalah bagian dari kolaborasi upaya ilmiah yang melibatkan banyak institusi di tiga benua yang berkumpul bersama dan memecahkan masalah ini. Kami mengambil pendekatan yang berbeda dari upaya sebelumnya. Daripada merubah constrained peptide yang kita temukan di alam, kami menemukan cara membuat yang baru sepenuhnya dari nol. Untuk membantu kami, kami mengembangkan software desain peptida yang tersedia gratis yang dapat digunakan siapa pun.
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.
Untuk menguji metode kami, kami menghasilkan serangkaian constrained peptide yang memiliki berbagai macam dari berbagai bentuk. Beberapa belum pernah terlihat di alam sebelumnya. Lalu kami pergi ke laboratorium dan menghasilkan peptida ini. Selanjutnya, kami memutuskan struktur molekul mereka, menggunakan percobaan. Saat kami membandingkan model yang dirancang dengan struktur molekul nyata, kami menemukan bahwa software kami dapat memposisikan atom individu dengan akurasi pada batas apa saja yang mungkin diukur. Tiga tahun lalu, hal ini tak bisa dilakukan. Tetapi hari ini, kita mampu membuat desainer peptida dengan bentuk yang dirancang khusus untuk pengembangan obat.
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.
Jadi kemana teknologi ini membawa kita? Nah, baru-baru ini, saya dan kolega saya merancang constrained peptide yang menetralisir virus influenza, melindungi terhadap keracunan botulisme dan menahan sel kanker agar tidak tumbuh. Beberapa obat baru ini telah diuji dalam uji praklinis dengan hewan laboratorium. Dan sejauh ini, semuanya aman dan sangat efektif.
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.
Desain constrained peptide adalah teknologi mutakhir, dan proses pengembangan obat lambat dan rawan. Jadi kita masih 3 sampai 5 tahun sebelum uji coba manusia. Tapi selama itu, banyak obat constrained peptide akan masuk proses pengembangan obat. Dan akhirnya, saya percaya bahwa obat peptida akan memungkinkan kita semua untuk terbebas dari kendala penyakit kita.
Thank you.
Terima kasih.
(Applause)
(Suara Tepuk Tangan)