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.
Sou designer de proteínas, e gostaria de apresentar um novo tipo de medicamento. Ele é feito 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.
Há apenas alguns medicamentos com essa molécula disponíveis hoje, mas muitos outros entrarão no mercado na próxima década. Vou explicar como são feitos, seu diferencial e a causa desta onda de medicamentos novos e incríveis.
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.
Peptídeos restritos são proteínas minúsculas. Eles têm ligações químicas extras que restringem o formato da molécula, e isso os torna incrivelmente estáveis, bem como altamente potentes. Nosso corpo produz alguns deles, nos ajudando a combater infecções bacterianas, fúngicas e virais. E animais como cobras e escorpiões usam peptídeos restritos em 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.
Medicamentos feitos de proteína são considerados biológicos. Portanto, isso inclui peptídeos restritos, assim como medicamentos como a insulina ou drogas de anticorpos, como Humira ou Enbrel. E, em geral, medicamentos biológicos são ótimos, pois evitam efeitos colaterais que as drogas podem causar.
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, proteína. É um material totalmente natural e não tóxico em nosso corpo. Nossas células produzem dezenas de milhares de diferentes proteínas, e, basicamente, toda a nossa comida tem proteína. E segundo, às vezes medicamentos têm interações indesejáveis com moléculas no nosso corpo. Comparados aos medicamentos de moléculas minúsculas, ou seja, os regulares, como a aspirina, os biológicos são bem 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.
Moléculas interagem quando adotam formatos que se encaixam perfeitamente, como uma fechadura e a chave. Uma chave maior tem mais ranhuras, então é mais provável que caiba numa única fechadura. Mas a maioria dos biológicos também tem uma falha. São frágeis e, geralmente, injetáveis, pois nosso ácido estomacal destruiria o medicamento se fosse administrado por via oral. 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 bem duráveis, como drogas comuns. Então, é possível administrá-los usando pílulas, inaladores ou pomadas. É o que os torna tão desejáveis para o desenvolvimento de drogas: combinam algumas das melhores características de molécula minúscula e medicamentos biológicos em uma só. Mas infelizmente, a reengenharia dos peptídeos restritos encontrados na natureza é muito difícil para que se transformem em novos medicamentos.
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.
É aqui que eu entro. Criar um novo medicamento se assemelha muito à elaboração de uma chave para encaixar numa fechadura específica. Precisamos obter o formato correto. Se o formato de um peptídeo restrito for muito alterado, as ligações químicas extras não se formam e a molécula se desfaz por inteiro. Então, precisávamos descobrir como obter controle sobre seu formato.
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.
Fiz parte de um esforço científico colaborativo que incluiu uma dúzia de instituições por três continentes, que se uniram para resolver esse problema. Adotamos uma abordagem radicalmente diferente dos esforços anteriores. Em vez de alterar os peptídeos restritos que encontramos na natureza, descobrimos como construir novos partindo do zero. Então desenvolvemos software de design de peptídeos de código aberto e gratuito, que qualquer um pode usar e fazer o mesmo.
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 nosso método, geramos uma série de peptídeos restritos com uma grande variedade de formatos diferentes. Muitos deles nunca vistos na natureza antes. Produzimos esses peptídeos no laboratório. Em seguida, com experimentos, determinamos suas estruturas moleculares. Ao comparamos nossos modelos projetados com as estruturas moleculares reais, descobrimos que nosso software pode posicionar átomos individuais com uma precisão que atinge o limite do que é possível medir. Há três anos, isso não podia ser feito. Mas hoje, temos a capacidade de criar peptídeos exclusivos, com formatos personalizados para o desenvolvimento de drogas.
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.
Aonde essa tecnologia está nos levando? Recentemente, meus colegas e eu projetamos peptídeos restritos que neutralizam o vírus da gripe, protege contra o envenenamento por botulismo e bloqueia o crescimento de células cancerígenas. Alguns desses medicamentos foram testados em ensaios pré-clínicos com animais de laboratório e, até agora, todos são 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.
O design de peptídeo restrito é uma tecnologia de ponta, e o processo de desenvolvimento de drogas é lento e cauteloso. Precisamos de três a cinco anos para testá-los em humanos. Mas durante esse tempo, mais dessas drogas entrarão no pipeline de desenvolvimento. E, finalmente, acredito que as drogas peptídicas projetadas vão permitir que nos libertemos das restrições de nossas doenças. Obrigado.
Thank you.
(Aplausos)
(Applause)