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.
Sunt designer de proteine. Și aș vrea să vorbesc despre un nou tip de medicamente. Acestea au la bază o moleculă numită peptidă constrânsă.
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.
Astăzi există doar câteva medicamente din peptide constrânse, dar sunt multe care vor ieși pe piață în următorul deceniu. Hai să explorăm cum sunt făcute aceste medicamente, cum diferă și ce provoacă acest influx de medicamente noi și interesante.
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.
Peptidele constrânse sunt proteine foarte mici. Au legături chimice suplimentare care constrâng forma moleculei, iar acest lucru le face incredibil de stabile și de asemenea foarte potente. Apar în mod natural și corpurile noastre produc câteva pentru a combate infecțiile bacteriene, fungice și virale. Animalele precum șerpii și scorpionii produc peptide constrânse în venin.
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.
Medicamentele pe bază de proteine se numesc medicamente biologice. Acestea includ peptide constrânse, dar și medicamente precum insulina, medicamente cu anticorpi - Humira sau Enbrel. În general medicamentele biologice sunt excelente, pentru că evită multe moduri prin care medicamente pot provoca reacții adverse.
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.
Mai întâi, proteina. E complet naturală, e material non-toxic. Celulele noastre produc zeci de mii de proteine diferite, și, practic, toată mâncarea noastră conține proteine. Și pe deasupra, uneori medicamentele interacționează cu molecule în corpul tău cu care nu se dorește. Comparativ cu medicamentele cu moleculă mică, mă refer la medicamentele obișnuite, precum aspirina, medicamentele biologicele sunt destul de mari.
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.
Moleculele interacționează atunci când au forme care se potrivesc perfect. Asemeni modelului lacăt-cheie. Ei bine, o cheie mai mare are mai mulți zimți, deci e mai probabil să se potrivească într-o singură încuietoare. Dar cele mai multe medicamente biologice au un defect. Sunt fragile. Așa că sunt de obicei administrate prin injectare, pentru că, altfel, acidul gastric le distruge dacă le administrăm oral.
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.
Peptidele constrânse sunt opusul. Sunt rezistente, precum medicamentele uzuale. Așadar, pot fi administrate ca pastile, inhalatoare, unguente. Asta face peptidele constrânse interesante în dezvoltarea de farmaceutice. Ele asociază caracteristicile foarte bune ale moleculelor mici și biologicelor într-un singur medicament. Dar din păcate, e incredibil de dificil să reproiectăm peptidele constrânse din natură pentru a deveni noi medicamente.
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.
Aici intervin eu. Crearea unui nou medicament se aseamănă cu crearea unei chei care să se potrivească cu un anumit lacăt. Trebuie să obținem forma corectă. Dar dacă schimbăm forma unei peptide constrânse prea mult, legăturile chimice adiționale nu se pot forma și întreaga moleculă se destramă. Deci trebuia să întelegem cum să controlăm formei acestor molecule.
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.
Am făcut parte dintr-o colaborare științifică care a cuprins zece instituții de pe trei continente care s-au reunit și împreună au rezolvat această problemă. Am adoptat o abordare radical diferită de încercările anterioare. În loc să aducem modificări la peptidele constrânse prezente deja în natură, ne-am dat seama cum să le construim de la zero. Pentru a face asta am dezvoltat un software open-source pentru designul peptidelor pe care oricine îl poate folosi.
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.
Pentru a ne testa metoda, am generat o serie de peptide constrânse cu o varietate de forme diferite. Multe din ele nu au fost niciodată văzute în natură. Apoi am mers în laborator și am produs aceste peptide. Ulterior, am determinat structurile lor moleculare, folosind experimente. Când am comparat modelele proiectate cu structurile moleculare reale, am descoperit că software-ul nostru poate poziționa fiecare atom cu o precizie care e la limita a ceea ce putem să măsurăm. Acum trei ani așa ceva nu putea fi realizat. Dar astăzi, putem crea peptide cu designul dorit cu forme care sunt personalizate pentru dezvoltarea de medicamente.
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.
Dar cu ce ne ajută această tehnologie? Ei bine, recent, am creat peptide constrânse care neutralizează virusul gripal, care ne protejează împotriva intoxicațiilor cu toxina botulinică, care opresc creșterea celulelor canceroase. Unele dintre aceste noi medicamente au fost testate în studiile preclinice pe animale de laborator. Și până acum, toate sunt sigure și extrem de eficiente.
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.
Designul peptidelor constrânse e o tehnologie de ultimă oră, iar procesul de dezvoltare e lent și prudent. Așa că, mai avem trei-cinci ani până la studiile umane. Dar în această perioadă, mai multe peptidice constrânse vor intra în procesul de dezvoltare a medicamentelor. Și în cele din urmă, cred, medicamentele peptidice ne vor permite tuturor să ne eliberam din constrângerile bolilor noastre.
Thank you.
Vă mulțumesc!
(Applause)
(Aplauze)