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.
Ik ben een proteïne-ontwerper. En ik zou een nieuw type medicijn willen bespreken. Er zit een nieuw molecule in dat we een 'beperkt peptide' noemen.
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.
Er zijn nog maar weinig beperkt-peptidemedicijnen, maar binnen tien jaar gaan er vele op de markt komen. Laten we eens kijken waarvan ze gemaakt zijn, wat de verschillen zijn en wat deze aankomende vloedgolf van nieuwe en opwindende medicijnen veroorzaakt.
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.
Beperkte peptiden zijn erg kleine proteïnen. Ze hebben extra chemische bindingen die de vorm van de molecule inperken, wat ze ongelooflijk stabiel alsook zeer werkzaam maakt. Ze komen van nature in onze lichamen voor om ons te helpen bacteriële, fungale en virale infecties tegen te gaan. Dieren zoals slangen en schorpioenen gebruiken beperkte peptiden in hun gif.
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.
Geneesmiddelen van proteïnen worden biologisch genoemd. Ook deze beperkte peptiden, alsook medicijnen als insuline of antilichaamgeneesmiddelen als Humira en Enbrel. Deze biologische zijn vaak geweldig, omdat ze op verschillende manieren neveneffecten vermijden.
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.
Ten eerste zijn proteïnen een natuurlijk en niet giftig materiaal in onze lichamen. Onze cellen maken tienduizenden verschillende proteïnen aan en in feite zit er proteïne in al ons voedsel. Ten tweede interageren geneesmiddelen soms met de verkeerde moleculen in ons lichaam. Vergeleken met die met kleine moleculen, en hieronder versta ik gewone medicijnen zoals aspirine, zijn de biologische nogal groot.
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.
Moleculen interageren als ze vormen aannemen die perfect in elkaar passen. Zoals een sleutel in een slot. Een grotere sleutel heeft meer groeven, dus past hij eerder in slechts één enkel slot. Maar veel biologische preparaten hebben ook een gebrek: ze zijn fragiel. We dienen ze dus vaak als injectie toe, omdat ons maagzuur het medicijn zou verstoren als we het zouden inslikken.
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.
Beperkte peptiden zijn het omgekeerde. Ze zijn duurzaam, zoals de gewone medicijnen. Daarom kunnen we ze toedienen als pillen, inhalators, zalven. Daarom zijn beperkte peptiden zo wenselijk voor het ontwikkelen van medicijnen. Ze brengen enkele van de beste kenmerken van kleine moleculen en biologische samen. Maar spijtig genoeg is het ongelooflijk moeilijk om de natuurlijke beperkte peptiden om te bouwen tot nieuwe medicijnen.
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.
Daar verschijn ik. Een nieuw medicijn creëren, lijkt nogal op het maken van een sleutel die in een bepaald slot past. De vorm moet precies goed zijn. Maar als we de vorm ervan te zeer wijzigen, kunnen die extra chemische bindingen zich niet vormen en valt het hele molecule uit elkaar. Dus we moesten uitknobbelen hoe we de vorm konden beheersen.
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.
Ik werkte samen met wetenschappers, verspreid over een dozijn instituten en over drie continenten, om dit probleem op te lossen. We volgden een heel andere weg dan eerdere pogingen. In plaats van natuurlijke beperkte peptiden proberen te wijzigen, leerden we hoe we geheel nieuwe konden bouwen. Hiervoor ontwikkelden we vrij verkrijgbare open-source peptide-ontwerpsoftware zodat iedereen ze ook kon gebruiken. Om de methode uit te testen,
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.
produceerden we een reeks beperkte peptiden met een grote verscheidenheid van vormen. Velen waren nog nooit gezien in de natuur. In het lab maakten we deze peptiden aan Vervolgens bepaalden we hun moleculaire structuren met experimenten. Toen we onze ontworpen modellen vergeleken met de echte structuren, ontdekten we dat onze software individuele atomen kon plaatsen met een nauwkeurigheid op de grens van het mogelijk meetbare. Drie jaar geleden kon dit nog niet. Maar vandaag kunnen we ontworpen peptiden creëren met vormen aangepast aan medicijnontwikkeling.
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.
Waar brengt deze technologie ons? Onlangs ontwikkelden mijn collega's en ik beperkte peptiden die het griepvirus neutraliseerden ... tegen botulisme beschermden ... en kankercellen beletten te groeien. Sommige van deze medicijnen zijn al getest in preklinische proeven op proefdieren. Tot nog toe bleken ze allemaal veilig en zeer werkzaam.
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.
Beperkte peptiden ontwerpen is een innovatieve technologie en medicijnen ontwikkelen gaat traag en voorzichtig. We staan nog op drie tot vijf jaar van het testen op mensen. Maar tussentijds zullen er meer en meer beperkte peptiden worden ontwikkeld. Ik geloof ten slotte dat ontworpen peptide-geneesmiddelen ons op den duurzullen kunnen bevrijden van de beperkingen van onze ziektes.
Thank you.
Bedankt.
(Applause)
(Applaus)