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.
Я проектирую белки. И я хотел бы рассказать о новом виде лекарства. Из молекулы под названием пептид с ограниченной конформационной свободой.
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.
Сегодня существует лишь несколько лекарств из таких пептидов, но в следующем десятилетии на рынок выйдет множество. Давайте рассмотрим, из чего состоят эти лекарства, чем они отличаются и почему ожидается всплеск производства новых удивительных медикаментов.
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.
Конформационно ограниченные пептиды — это мельчайшие белки. Дополнительные химические связи в них ограничивают форму молекулы, что делает их чрезвычайно стабильными, а также очень сильными. Они встречаются в природе — некоторые из них производят наши тела для борьбы с бактериальными, грибковыми и вирусными инфекциями. Такие животные, как змеи и скорпионы, используют эти пептиды в своём яде.
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.
Лекарства, состоящие из белка, называют биологическими. Они включают ограниченные пептиды, а также такие препараты, как инсулин, или антитела, как Хумира или Энбрел. В целом биопрепараты — отличные средства, так как, в отличие от обычных лекарств, у них часто нет побочных эффектов.
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.
Во-первых, это белок. Это абсолютно натуральный, нетоксичный материал в нашем организме. Наши клетки производят десятки тысяч различных видов белка. Во всей нашей пище есть белки. Во-вторых, лекарства иногда взаимодействуют с молекулами в теле, с которыми не должны. По сравнению с лекарствами с малыми молекулами, такими как аспирин, например, биопрепараты довольно крупны.
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.
Молекулы взаимодействуют, принимая подходящую друг другу форму. Как ключ и замок. В большом ключе больше бороздок, и он с большей вероятностью подойдёт конкретному замку. Но у большинства биопрепаратов есть недостаток: они очень хрупкие. Поэтому их обычно вводят путём инъекции, так как кислота в желудке уничтожит лекарство, если его проглотить.
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.
Ограниченные пептиды совсем другие. Они очень стабильны, как обычные лекарства. Поэтому их можно принимать в виде таблеток, ингаляций, мазей. Вот почему конформационно ограниченные пептиды так важны для разработки лекарств. В них сочетаются лучшие качества малых молекул и биопрепаратов. К сожалению, невероятно сложно перепроектировать пептиды, существующие в природе, чтобы создать новые препараты.
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.
Именно здесь вступаю я. Изготовление нового лекарства схоже с изготовлением ключа, который бы подходил к определённому замку. Нужно придать ему правильную форму. Но если изменить форму ограниченного пептида слишком сильно, нужные химические связи не сформируются, и вся молекула распадётся. Нам нужно было научиться контролировать их форму.
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.
Я участвовал в совместном научном проекте, включавшем десятки учреждений на трёх континентах, которые объединились и решили эту проблему. Наш подход кардинально отличался от предыдущих попыток. Вместо того, чтобы изменять пептиды, существующие в природе, мы нашли способ создавать новые абсолютно с нуля. С этой целью мы разработали бесплатную открытую программу для проектирования пептидов, которой может пользоваться любой.
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.
Чтобы протестировать наш метод, мы создали серию ограниченных пептидов со множеством различных форм. Многих из них ранее не существовало в природе. Затем мы произвели эти пептиды в лаборатории. А после этого определили их молекулярную структуру экспериментальным путём. Сравнив спроектированные нами модели с реальными молекулярными структурами, мы обнаружили, что наша программа может располагать атомы с точностью на грани возможности измерения. Три года назад это было невозможным. Сегодня же мы можем проектировать пептиды, придавая им форму, необходимую для производства лекарств.
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.
К чему же приведёт нас эта технология? Недавно мы с коллегами спроектировали пептиды, нейтрализующие вирус гриппа, защищающие от ботулизма и останавливающие рост раковых клеток. Некоторые из этих лекарств были протестированы на животных в доклинических исследованиях. На сегодня все они безопасны и высокоэффективны.
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.
Проектирование пептидов — это новейшая технология, а процесс производства лекарств медленный и осторожный. Так что до испытаний на людях пройдёт ещё три–пять лет. Но за это время новые лекарства из пептидов будут включены в процесс производства лекарств. Я верю, что в итоге лекарства из спроектированных пептидов позволят нам освободиться от тягот наших болезней.
Thank you.
Спасибо.
(Applause)
(Аплодисменты)