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.
Jestem projektantem białek. Chciałbym opowiedzieć o nowym typie lekarstwa. Jest ono zrobione z cząsteczek nazywanych ograniczonymi peptydami.
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.
Obecnie istnieje tylko kilka leków na ich bazie, ale w nadchodzącej dekadzie wiele ich wejdzie na rynek. Sprawdźmy, z czego robi się te nowe leki, co je wyróżnia i co spowodowało napływ tych nowych, fascynujących leków.
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.
Ograniczone peptydy to bardzo małe białka. Dodatkowe wiązania chemiczne ograniczają kształt cząsteczek, co sprawia, że są niezwykle stabilne i mają dużą moc. Występują naturalnie w przyrodzie, nawet nasz organizm produkuje je do walki z infekcjami bakteryjnymi, grzybiczymi i wirusowymi. Zwierzęta takie jak węże i skorpiony wykorzystują ograniczone peptydy w jadzie.
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.
Leki wytwarzane z białek nazywamy lekami biologicznymi. Zalicza się do nich ograniczone peptydy oraz leki takie jak insulina i leki z przeciwciał, jak Humira i Enbrel. Ogólnie rzecz biorąc, biofarmaceutyki są super, bo nie niosą z sobą efektów ubocznych innych leków.
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.
Po pierwsze: białko. To naturalny, nietoksyczny materiał w ciele człowieka. Nasze komórki produkują setki tysięcy rożnych białek, a prawie wszystko, co jemy, zawiera białka. Po drugie, zdarza się, że leki reagują nieodpowiednimi cząsteczkami ciała. W porównaniu z lekami o małych cząsteczkach, na przykład zwykłymi lekami takimi jak aspiryna, biofarmaceutyki są stosunkowo duże.
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.
Cząsteczki reagują, gdy mają odpowiadające sobie kształty. Tak jak zamek i klucz. Większy klucz ma więcej żłobień, co zwiększa prawdopodobieństwo, że odpowiada tylko jednemu zamkowi. Jednak większość biofarmaceutyków nie jest pozbawiona wad. Są delikatne. Zazwyczaj podawane są w zastrzyku, ponieważ kwasy żołądkowe zniszczyłyby połknięte lekarstwo.
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.
Ograniczone peptydy są ich przeciwieństwem. Są bardzo wytrzymałe, jak tradycyjne leki. Można przyjmować je w postaci tabletek, leków wziewnych i maści. Dlatego ich rozwój jest tak pożądany. Łączą w sobie jedne z najlepszych cech małych cząsteczek i biofarmaceutyków. Niestety, niewiarygodnie trudno jest zmodyfikować ograniczone peptydy występujące w naturze, żeby stały się lekami.
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.
Tutaj do gry wchodzę ja. Tworzenie nowego leku bardzo przypomina obrabianie klucza, żeby pasował do konkretnego zamka. Musimy idealnie dopasować kształt. Jeśli za bardzo zmienimy kształt ograniczonego peptydu, nie powstaną dodatkowe wiązania chemiczne i rozpadnie się cała cząsteczka. Musieliśmy znaleźć sposób na kontrolowanie ich kształtu.
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.
Należałem do grupy badawczej łączącej tuzin instytucji z trzech kontynentów rozwiązujących wspólnie ten problem. Wybraliśmy drastycznie inne podejście niż wcześniejsze grupy. Zamiast modyfikować ograniczone peptydy występujące w naturze, odkryliśmy, jak budować je od zera. Do pomocy stworzyliśmy darmowe, ogólnodostępne oprogramowanie do projektowania peptydów. Żeby przetestować naszą metodę,
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.
utworzyliśmy serię ograniczonych peptydów o zróżnicowanych kształtach. Wiele z nich dotąd nieznanych. Następnie wyprodukowaliśmy je w laboratorium. Później określiliśmy strukturę cząsteczek, eksperymentując. Porównanie naszych projektów z rzeczywistymi cząsteczkami wykazało, że nasz program pozycjonuje poszczególne atomy z najwyższą możliwą dokładnością. Trzy lata temu byłoby to niemożliwe. Dzisiaj możemy tworzyć peptydy o kształtach precyzyjnie dopasowanych do tworzenia leków.
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.
Dokąd wiedzie nas ta technologia? Niedawno zaprojektowaliśmy z kolegami ograniczony peptyd, który neutralizuje wirusa grypy, chroni przed zatruciem jadem kiełbasianym i powstrzymuje rozwój komórek rakowych. Niektóre nowe leki poddano testom przedklinicznym na zwierzętach. Na razie wszystkie są bezpiecznie i wysoce skuteczne.
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.
Projektowanie ograniczonych peptydów jest przełomową technologią, a proces wdrażania leków jest powolny i wymaga ostrożności. Mamy jeszcze trzy do pięciu lat do testów na ludziach. W tym czasie więcej leków z ograniczonymi peptydami wejdzie w fazę wdrażania. Ostatecznie wierzę, że projektowane leki peptydowe pozwolą nam oswobodzić się z ograniczeń chorób.
Thank you.
Dziękuję.
(Applause)
(Brawa)