Новий тип ліків, створений з крихітних білків

Деякі з життєвоважливих ліків, таких як інсулін, складаються з настільки великих і тендітних білків, що їх доводиться вводити шляхом ін'єкції, а не приймати у вигляді таблеток. Але незабаром з'являться ліки нового покоління, які складаються з малих і міцніших білків, відомих як пептиди. У своєму короткому і інформативному виступі молекулярний інженер і степендіат програми TED Fellow Крістофер Бал пояснює, як він використовує комп'ютерне проектування для створення потужних пептидів, які одного разу зможуть нейтралізувати грип, захистити від ботулізму та зупинити ріст ракових клітин.

Я проектую білки.

І хотів би розповісти
про новий тип ліків.

Він виготовлений з молекули,
яка називається обмеженим пептидом.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Дякую.

(Оплески)