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.
Ben bir protein tasarımcısıyım. Ve yeni bir ilaç türünü ele almak istiyorum. Sıkıştırılmış peptit adı verilen bir molekülden yapılır.
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.
Bugün sadece birkaç tane sıkıştırılmış peptit ilacı var ancak önümüzdeki on yıl içinde pazara girecek bir çok ilaç var. Bu yeni ilaçların nelerden oluştuğunu, nasıl farklı olduklarını ve yeni ve heyecan verici ilaçların gelgit dalgasına neyin sebep olduğunu keşfedelim.
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.
Sıkıştırılmış peptitler çok küçük proteinlerdir. Molekülün şeklini sınırlayan ekstra kimyasal bağları vardır ve bu onları inanılmaz derecede kararlı ve güçlü kılıyor. Bunlar, doğal olarak meydana gelirler ve aslında vücudumuz, bakteriyel, mantar ve viral enfeksiyonla savaşmaya yardım eden birkaçını üretir. Yılanlar ve akrepler gibi hayvanlar zehirlerinde sıkıştırılmış peptitler kullanırlar.
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.
Proteinden yapılan ilaçlara biyolojik ilaçlar denir. İnsülin ilaçlarının yanı sıra Humira ya da Enbrel gibi antikor ilaçları da sıkıştırılmış peptitler içerir. Genel olarak biyolojik maddeler harikadır çünkü ilaçların yan etkilere neden olacağı çeşitli yollardan kaçarlar.
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.
İlk olarak protein. Vücudumuzda tamamen doğal, zararsız bir maddedir. Hücrelerimiz on binlerce farklı protein üretir ve temel olarak tüm yiyeceklerimizde protein vardır. İkincisi, bazen ilaçlar vücudunuzda istemediğiniz moleküllerle etkileşime girerler. Küçük moleküllü ilaçlarla karşılaştırıldığında aspirin gibi düzenli ilaçları kastediyorum, biyolojik maddeler oldukça büyüktür.
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.
Moleküller birbirine mükemmel biçimde uyan şekilleri benimsediğinde etkileşirler. Kilit ve anahtar gibi. Daha büyük bir anahtarın, daha fazla oluğu vardır, bu yüzden tek bir kilide sığma olasılığı daha yüksektir. Ancak çoğu biyolojik maddelerin bir kusuru vardır. Onlar hassastır. Bu yüzden genellikle enjeksiyonla uygulanırlar çünkü yutmaya çalışırsak mide asidimiz ilacı yok eder.
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.
Sıkıştırılmış peptitler tam tersidir. Normal ilaçlar gibi gerçekten dayanıklılardır. Böylece onları hap, soluk cihazı ve merhem kullanarak uygulamak mümkündür. Sıkıştırılmış peptitleri ilaç gelişiminde bu kadar cazip kılan da budur. Küçük moleküllü ve biyolojik ilaçların en iyi özelliklerinden bazılarını bir araya getiriyorlar. Ne yazık ki doğada bulduğumuz sıkıştırılmış peptitleri yeni ilaçlar haline getirmek için yeniden yapılandırmak çok zordur.
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.
İşte bu noktada devreye giriyorum. Yeni bir ilaç oluşturmak belirli bir kilide uyacak bir anahtar hazırlamak gibidir. Şekli doğru biçimde yapmalıyız. Ancak sıkıştırılmış bir peptidin şeklini çok fazla değiştirirsek bu ekstra kimyasal bağlar oluşamaz ve bütün molekül parçalanır. Bu yüzden şekilleri üzerinde nasıl kontrol elde edeceğimizi bulmamız gerekiyordu.
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.
Üç kıtada bir araya gelen ve bu sorunu çözen bir düzine kurumu kapsayan ortak bir bilimsel çabanın parçasıydım. Önceki çabalardan tamamen farklı bir yaklaşım izledik. Doğada bulunan sıkıştırılmış peptitlerde değişiklik yapmak yerine en baştan yenilerini nasıl yapacağımız çözdük. Bunu yapmak için herkesin de serbestçe kullanabileceği açık kaynaklı peptit tasarım yazılımı geliştirdik.
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.
Yöntemimizi test etmek için çok çeşitli şekillere sahip bir dizi sıkıştırılmış peptit ürettik. Bunların çoğu daha önce doğada hiç görülmemişti. Sonra laboratuvara girdik ve bu peptitleri ürettik. Daha sonra deneyleri kullanarak moleküler yapılarını belirledik. Tasarlanan modellerimizi gerçek moleküler yapılarla karşılaştırdığımızda yazılımımızın, atomları mümkün olan ölçünün sınırında doğru bir şekilde konumlandırabildiğini bulduk. Üç yıl önce bu yapılamadı. Bugün ilaç gelişimi için özel olarak tasarlanmış şekillerle tasarımcı peptitler yaratma yeteneğine sahibiz.
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.
Peki bu teknoloji bizi nereye götürüyor? Son zamanlarda meslektaşlarım ve ben, sıkıştırılmış peptitler tasarladık, bu peptitler, influenza virüsünü nötralize eder, gıda zehirlenmesine karşı korur ve kanser hücrelerinin büyümesini engeller. Yeni ilaçlardan bazıları laboratuvar hayvanları ile yapılan klinik öncesi çalışmalarda test edildi. Şimdiye kadar hepsi güvenli ve son derece etkilidir.
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.
Sıkıştırılmış peptit tasarımı son teknoloji çalışmasıdır ve ilaç geliştirme hattı yavaş ve temkinlidir. Hâlâ insan denemelerinden üç ile beş yıl uzaktayız. Ancak bu süre zarfında daha çok sıkıştırılmış peptit ilaçları ilaç geliştirme hattına girecektir. Sonuç olarak tasarlanmış peptit ilaçları, hastalıklarımızın kısıtlamalarından kurtulmamızı sağlayacak.
Thank you.
Teşekkür ederim.
(Applause)
(Alkış)