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 проектую білки. І хотів би розповісти про новий тип ліків. Він виготовлений з молекули, яка називається обмеженим пептидом.
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.
Сьогодні існує лише декілька препаратів із таких пептидів, але більше потрапить на ринок у найближче десятиліття. Давайте розглянемо, з чого ж зроблені ці нові ліки, чим вони різняться і чому очікується новий сплеск виробництва цих нових і дивовижних медикаментів.
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.
Обмежені пептиди — це дуже маленькі білки. Додаткові хімічні зв’язки обмежують форму молекули, що робить їх неймовірно стійкими, а також сильнодіючими. Вони зустрічаються в природі - деякі з них виробляють наші тіла для боротьби з бактеріальними, грибковими і вірусними інфекціями. Тварини, такі як змії та скорпіони, мають обмежені пептиди у своїй отруті.
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.
Ліки, які виготовлені з білка, називаються біологічними препаратами. Вони включають обмежені пептиди, а також такі ліки як інсулін або ліки з антитілами, як Хуміра чи Енбрел. Взагалі, біопрепарати — чудові засоби, так як, на відміну від звичайних ліків, у них часто немає побічних ефектів.
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.
По-перше, білок. Це абсолютно природний, не токсичний матеріал у наших тілах. Наші клітини виробляють десятки тисяч різних білків, і в основному, вся наша їжа має в собі білок. По-друге, ліки іноді взаємодіють із молекулами в тілі, із якими не повинні. У порівнянні з ліками з малими молекулами, такими як аспірин, наприклад, біопрепарати досить великі.
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.
Молекули взаємодіють, приймаючи підходящу один одному форму. Так само, як замок і ключ. Більший ключ має більше канавок, ймовірно, що він підійде певному замку. Але більшість біопрепаратів мають один недолік: вони тендітні. Тому їх зазвичай вводять шляхом ін'єкції, так як кислота в шлунку знищить ліки, якщо їх проковтнути.
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.
Обмежені пептиди, навпаки, є дуже стійкими, як і звичайні ліки. Тож їх можна приймати, використовуючи таблетки, інгалятори, мазі. Саме це робить обмежені пептиди такими бажаними для розробки ліків. Вони поєднують найкращі якості малих молекул і біологічних препаратів. Але на жаль, це неймовірно складно - перепроектувати обмежені пептиди, які є у природі, у нові лікувальні препарати.
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.
Саме тут вступаю я. Створення нових ліків багато в чому схоже на виготовлення ключа, який підходить до певного замка. Нам треба отримати відповідну форму. Але якщо ми змінимо форму обмеженого пептида занадто сильно, додаткові хімічні зв’язки не сформуються, і вся молекула розпадеться. Тому нам потрібно було контролювати їх формою.
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 брав учать в одному науковому проекті, який охоплюв із десяток установ на трьох континентах, які об'єднались та вирішили цю проблему. Наш підхід кардинально відрізнявся від попередніх. Замість того, щоб змінювати пептиди, які існують в природі, ми знайшли спосіб створювати нові абсолютно з нуля. Щоб зробити це, ми зробили безкоштовну відкриту програму для проектування пептидів, якою будь-хто може скористатися.
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.
Щоб перевірити наш метод, ми згенерували серію обмежених пептидів із безліччю різних форм. Багатьох з них раніше не існувало в природі. Потім ми виготовили ці пептиди в лабораторії. Опісля ми визначили їх молекулярні структури, використовуючи експерименти. Порівнявши спроектовані нами моделі з реальними молекулярними структурами, ми виявили, що наша програма може проектувати атоми з точністю на межі можливості вимірювання. Три роки тому це було неможливим. Сьогодні ми можемо проектувати пептиди, надаючи їм форму, необхідну для виробництва ліків.
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.
Куди ця технологія веде нас? Нещодавно ми з колегами спроектували пептиди, які нейтралізують вірус грипу, захищають від отруєння ботулізмом і перешкоджають зростанню ракових клітин. Деякі з цих нових ліків пройшли доклінічні тестування на лабораторних тваринах. Сьогодні всі вони безпечні і високоефективні.
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.
Проектування пептидів 一 це новітня технологія, а розробка нових медикаментів повільна і обережна. Отже, ми ще на відстані 3-5 років від тестувань із людьми. Але за цей час нові ліки з пептидів будуть додані до процесу виробництва ліків. Я вірю, що, в результаті, ліки зі спроектованих пептидів дозволять нам всім звільнитися від тягара наших хвороб.
Thank you.
Дякую.
(Applause)
(Оплески)