Nowy typ leku, tworzony na zamówienie z niewielkich białek

Niektóre z popularnych leków ratujących życie, na przykład insulina, zbudowane są z białek tak dużych i delikatnych, że należy je przyjmować nie w tabletkach, ale w zastrzykach. Jednak nowa generacja lekarstw - stworzona z mniejszych i bardziej wytrzymałych białek nazywanych peptydami - już nadchodzi. W zwięzłej, ale bogatej w informacje prelekcji Christopher Bahl, inżynier molekularny i stypendysta TED, wyjaśnia, jak wykorzystując projektowanie komputerowe, tworzy skuteczne peptydy, które być może pewnego dnia unieszkodliwią grypę, ochronią przed zatruciem jadem kiełbasianym a nawet powstrzymają rozwój komórek rakowych.

Jestem projektantem białek.

Chciałbym opowiedzieć
o nowym typie lekarstwa.

Jest ono zrobione z cząsteczek
nazywanych ograniczonymi peptydami.

Obecnie istnieje tylko
kilka leków na ich bazie,

ale w nadchodzącej dekadzie
wiele ich wejdzie na rynek.

Sprawdźmy, z czego robi się te nowe leki,

co je wyróżnia i co spowodowało napływ

tych nowych, fascynujących leków.

Ograniczone peptydy to bardzo małe białka.

Dodatkowe wiązania chemiczne
ograniczają kształt cząsteczek,

co sprawia, że są niezwykle stabilne

i mają dużą moc.

Występują naturalnie w przyrodzie,
nawet nasz organizm produkuje je

do walki z infekcjami bakteryjnymi,
grzybiczymi i wirusowymi.

Zwierzęta takie jak węże i skorpiony

wykorzystują ograniczone peptydy w jadzie.

Leki wytwarzane z białek
nazywamy lekami biologicznymi.

Zalicza się do nich ograniczone peptydy

oraz leki takie jak insulina

i leki z przeciwciał, jak Humira i Enbrel.

Ogólnie rzecz biorąc,
biofarmaceutyki są super,

bo nie niosą z sobą
efektów ubocznych innych leków.

Po pierwsze: białko.

To naturalny, nietoksyczny
materiał w ciele człowieka.

Nasze komórki produkują
setki tysięcy rożnych białek,

a prawie wszystko,
co jemy, zawiera białka.

Po drugie, zdarza się, że leki

reagują nieodpowiednimi
cząsteczkami ciała.

W porównaniu z lekami
o małych cząsteczkach,

na przykład zwykłymi lekami
takimi jak aspiryna,

biofarmaceutyki są stosunkowo duże.

Cząsteczki reagują, gdy mają
odpowiadające sobie kształty.

Tak jak zamek i klucz.

Większy klucz ma więcej żłobień,

co zwiększa prawdopodobieństwo,
że odpowiada tylko jednemu zamkowi.

Jednak większość biofarmaceutyków
nie jest pozbawiona wad.

Są delikatne.

Zazwyczaj podawane są w zastrzyku,

ponieważ kwasy żołądkowe

zniszczyłyby połknięte lekarstwo.

Ograniczone peptydy
są ich przeciwieństwem.

Są bardzo wytrzymałe, jak tradycyjne leki.

Można przyjmować je w postaci tabletek,
leków wziewnych i maści.

Dlatego ich rozwój jest tak pożądany.

Łączą w sobie jedne z najlepszych cech

małych cząsteczek i biofarmaceutyków.

Niestety, niewiarygodnie trudno
jest zmodyfikować

ograniczone peptydy występujące w naturze,

żeby stały się lekami.

Tutaj do gry wchodzę ja.

Tworzenie nowego leku
bardzo przypomina obrabianie klucza,

żeby pasował do konkretnego zamka.

Musimy idealnie dopasować kształt.

Jeśli za bardzo zmienimy kształt
ograniczonego peptydu,

nie powstaną dodatkowe wiązania chemiczne

i rozpadnie się cała cząsteczka.

Musieliśmy znaleźć sposób
na kontrolowanie ich kształtu.

Należałem do grupy badawczej

łączącej tuzin instytucji
z trzech kontynentów

rozwiązujących wspólnie ten problem.

Wybraliśmy drastycznie inne podejście
niż wcześniejsze grupy.

Zamiast modyfikować ograniczone peptydy

występujące w naturze,

odkryliśmy, jak budować je od zera.

Do pomocy stworzyliśmy darmowe,
ogólnodostępne oprogramowanie

do projektowania peptydów.

Żeby przetestować naszą metodę,

utworzyliśmy serię ograniczonych peptydów

o zróżnicowanych kształtach.

Wiele z nich dotąd nieznanych.

Następnie wyprodukowaliśmy
je w laboratorium.

Później określiliśmy strukturę cząsteczek,

eksperymentując.

Porównanie naszych projektów

z rzeczywistymi cząsteczkami wykazało,

że nasz program
pozycjonuje poszczególne atomy

z najwyższą możliwą dokładnością.

Trzy lata temu byłoby to niemożliwe.

Dzisiaj możemy tworzyć peptydy

o kształtach precyzyjnie dopasowanych
do tworzenia leków.

Dokąd wiedzie nas ta technologia?

Niedawno

zaprojektowaliśmy z kolegami
ograniczony peptyd,

który neutralizuje wirusa grypy,

chroni przed zatruciem jadem kiełbasianym

i powstrzymuje rozwój komórek rakowych.

Niektóre nowe leki

poddano testom przedklinicznym
na zwierzętach.

Na razie wszystkie są bezpiecznie
i wysoce skuteczne.

Projektowanie ograniczonych peptydów
jest przełomową technologią,

a proces wdrażania leków
jest powolny i wymaga ostrożności.

Mamy jeszcze trzy do pięciu lat
do testów na ludziach.

W tym czasie

więcej leków z ograniczonymi peptydami

wejdzie w fazę wdrażania.

Ostatecznie wierzę,
że projektowane leki peptydowe

pozwolą nam oswobodzić się

z ograniczeń chorób.

Dziękuję.

(Brawa)