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 seorang pereka cipta protein. Dan saya ingin berbincang tentang sejenis ubat baru. Ianya dibuat daripada sejenis molekul yang dipanggil peptida dikekang.
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.
Kini hanya terdapat beberapa jenis ubat peptida sahaja, tapi banyak jenis ubat ini akan ke pasaran pada dekad akan datang. Mari kita teliti apakah bahan ubat baru ini, bagaimana ia berbeza dan mengapa ia mendapat perhatian meluas dalam jenis ubat baru dan teruja.
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.
Peptida dikekang adalah protein yang amat kecil. Ia mempunyai ikatan kimia tambahan yang mengawal bentuk molekul itu, dan ini menjadikannya amat stabil juga sebagai berpoten tinggi. Ia berlaku secara semula jadi, di mana badan kita yang menghasilkannya menolong kita menentang jangkitan bakteria, fungus dan virus. Haiwan seperti ular dan kala jengking guna peptide dikekang di dalam bisa mereka
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.
Ubat yang diperbuat daripada protein dikenali sebagai ubat biologik. Jadi, ni termasuklah peptida dikekang, dan juga ubat seperti insulin, atau ubat antibodi seperti Humira atau Enbrel. Dan secara umum, biologik adalah sangat bagus, kerana ia boleh mengelak kesan sampingan yang disebabkan oleh ubat
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. Ia benar-benar semula jadi, tidak toksik dalam badan kita. Sel-sel kita menghasilkan berpuluh ribu protein berlainan, dan dasarnya, semua makanan kita mengandungi protein. Dan kedua, kadang kala ubat berinteraksi dengan molekul dalam badan kita yang kita tidak mahu terjadi. Berbandingan ubat bermolekul kecil, dan dengan ini maksud saya ubat biasa, seperti aspirin, biologik adalah agak 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 apabila mereka mengambil bentuk sepadan dengan sempurna. Seperti kunci dan mangga. Baiklah, kunci besar mempunyai lebih alur, jadi, ia lebih sepadan untuk muat ke dalam satu mangga. Tapi kebanyakan biologik juga mempunyai kekurangan. Ianya mudah relai. Jadi, ia biasa digunakan secara suntikan, kerana asid perut akan memusnahkan ubat itu jika kita cuba 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.
Peptida dikekang adalah sebaliknya. Ia betul-betul tahan lama, seperti ubat biasa. Jadi, ia mungkin boleh diberi dalam bentuk pil, alat sedut, salap. Inilah yang menyebabkan peptida dikekang begitu wajar untuk penghasilan ubat. Ia menggabungkan ciri-ciri terbaik molekul kecil dan ubat biologik menjadi satu. Tapi malangnya, ia amatlah sukar untuk reka bentuk semula peptida dikekang secara semula jadi untuk menjadi ubat 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 disini kepakaran saya. Menghasilkan satu ubat baru adalah seperti pertukangan membuat kunci mesti sepadan dengan satu jenis mangga. Kita perlu dapat bentuk yang tepat. Tetapi jika kita pinda bentuk peptida dikekang terlalu banyak ikatan kimia tambahan itu tidak boleh bentuk dan seluruh molekul itu akan berkecai. Jadi kita perlu cari jalan bagaimana untuk mengawal 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 ahli usaha kerjasama saintifik yang merangkumi satu dozen institusi melintasi tiga benua yang bekerjasama untuk menyelesaikan masalah ni. Kami mengambil pendekatan yang berbeza dari usaha terdahulu. Daripada membuat perubahan kepada peptida dikekang dapat secara semula jadi, kami menjumpai cara untuk membina yang baru dari permulaan lagi. Untuk berbuat demikian, kami membina perisian percuma reka bentuk punca terbuka peptida yang boleh diguna oleh sesiapa juga.
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 kaedah kami, kami menghasilkan satu siri peptida dikekang yang mempunyai pelbagai jenis bentuk berbeza. Kebanyakannya tidak dilihat secara semula jadi dulu. Kemudian, kami hasilkan peptida ini di makmal. Seterusnya, kami menentukan struktur molekulnya, melalui experimen. Bila dibandingkan model rekaan kami dengan struktur molekul sebenar, kami mendapati bahawa perisian kami boleh meletakkan atom individu dengan ketepatan yang pada had oleh apa yang mungkin boleh diukur. Tiga tahun lalu, ini tidak dapat dilakukan. Tetapi hari ini, kami ada keupayaan untuk cipta rekaan peptida dengan bentuk yang dibuat khas bagi penghasilan ubat.
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 ke mana teknologi ini membawa kita? Baik, baru-baru ini, rakan kerja dan saya cipta reka peptida dikekang yang meneutralkan virus influenza, melindung kita daripada keracunan botulisme dan menghalang pertumbuhan sel-sel kanser. Beberapa ubat baru ini telah diuji ke atas haiwan makmal dalam percubaan praklinikal. Dan setakat ini, semuanya selamat dan sangat berkesan.
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.
Rekaan peptida dikekang adalah satu teknologi canggih, dan penghasilan ubat ini adalah perlahan dan cermat. Ujian manusia dijangka pada tiga hingga lima tahun lagi. Tapi pada masa itu, banyak ubat peptida dikekang akan dimasukkan ke dalam sistem penghasilan ubat. Dan pada akhirnya, saya percaya peptida yang direka cipta itu akan membolehkan kita membebaskan diri daripada kekangan penyakit kita.
Thank you.
Terima kasih.
(Applause)
(Tepukan)