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.
Eu sou projetista de proteínas. Gostava de falar sobre um novo tipo de medicamento. É feito a partir de uma molécula chamada peptídeo restrito.
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.
Hoje, há apenas alguns remédios à base desses peptídeos, mas há muitos que chegarão ao mercado na próxima década. Vamos ver do que são feitos esses novos remédios, quais as suas diferenças e a que se deve esta onda gigantesca de medicamentos novos e sensacionais.
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.
Os peptídeos restritos são proteínas diminutas. Têm ligações químicas extras que restringem a forma da molécula, e isso torna-as extremamente estáveis e muito potentes. São produzidos naturalmente, o nosso corpo produz alguns deles que nos ajudam a combater infeções bacterianas, fúngicas e virais. Alguns animais, como as cobras e os escorpiões, possuem estes peptídeos no seu veneno.
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.
Os medicamentos feitos de proteínas chamam-se medicamentos biológicos. Isso inclui os peptídeos restritos e também remédios como a insulina ou medicamentos à base de anticorpos, como o Humira e o Enbrel. Em geral, os produtos biológicos são ótimos, porque evitam, por várias formas, que ocorram efeitos colaterais.
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.
Primeiro, a proteína. É um material totalmente natural não tóxico no nosso corpo. As células produzem dezenas de milhares de proteínas diferentes e, praticamente, toda a comida contém proteínas. Em segundo lugar, às vezes, os fármacos interagem com as moléculas do corpo e não queremos que isso ocorra. Em comparação com os fármacos de pequenas moléculas — ou seja, fármacos correntes, como a aspirina — as moléculas dos biológicos são muito grandes.
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.
As moléculas interagem quando adotam formas que encaixam perfeitamente, como uma chave numa fechadura. Bem, uma chave maior tem mais ranhuras, por isso é mais provável que se encaixe numa fechadura apenas. Mas muitos fármacos biológicos têm um defeito: são frágeis. Por isso, geralmente são administrados por injeção, porque o ácido estomacal destruiria o medicamento, se fosse engolido. Os peptídeos restritos são o oposto.
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.
São muito resistentes, como os fármacos normais. É possível administrá-los usando comprimidos, inaladores ou pomadas. É o que torna esses peptídeos atrativos para os criadores de fármacos. Eles aliam algumas das melhores características dos medicamentos de pequenas moléculas e dos biológicos num só. Mas, infelizmente, é muito difícil recriar os peptídeos restritos que encontramos na Natureza para se tornarem novos fármacos.
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.
Então é aqui que eu entro. Criar um fármaco novo é como criar uma chave que se encaixa apenas numa determinada fechadura. Precisamos de descobrir a forma exata. Mas, se alterarmos demasiado a forma desses peptídeos, as ligações químicas extras são incapazes de se formarem e toda a molécula se desintegra. Precisávamos de descobrir como controlar a sua forma.
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.
Eu fazia parte duma equipa de colaboração científica que agrupava uma dúzia de instituições de três continentes que se reuniram e resolveram este problema. Nós tomámos uma abordagem muito diferente de outras anteriores. Em vez de modificar os peptídeos restritos que encontramos na Natureza, descobrimos como criar novos peptídeos a partir do zero. Para nos ajudar nesta tarefa, criámos um "software" de código aberto para projetar peptídeos que qualquer pessoa pode usar.
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.
Para testar o nosso método, gerámos uma série de peptídeos restritos que têm uma grande variedade de formas. Muitos deles nunca foram vistos na Natureza. Começámos a produzir esses peptídeos em laboratório. Em seguida, determinámos as suas estruturas moleculares através de experiências. Quando comparámos os nossos modelos com as estruturas moleculares reais, descobrimos que o nosso "software" pode posicionar átomos individuais com um rigor no limite do que é possível ser medido. Há três anos, não era possível fazer isso. Mas hoje, temos a capacidade de conceber peptídeos com formatos personalizados para o desenvolvimento de medicamentos.
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.
Então, para onde nos leva essa tecnologia? Bem, recentemente, os meus colegas e eu concebemos peptídeos restritos que neutralizam o vírus da gripe, protegem contra a intoxicação por botulismo e impedem que cresçam as células cancerígenas. Alguns desses novos medicamentos foram testados em testes com animais de laboratório. Até agora, todos eles se mostraram seguros e altamente eficazes.
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.
A conceção de peptídeos restritos é uma tecnologia de ponta, e o processo para desenvolver medicamentos é lento e cauteloso. Só dentro de três a cinco anos testaremos em pessoas. Mas entretanto, vão entrar no processo de desenvolvimento mais medicamentos à base de peptídeos restritos. Por último, acredito que os fármacos à base de peptídeos vão libertar-nos das restrições causadas pelas nossas doenças.
Thank you.
Muito obrigado.
(Applause)
(Aplausos)