A világ legbámulatosabb
gépeiről fogok beszélni,

és arról, hogy mit tehetünk velük.

Fehérjékről,

némelyik itt e sejtben látható.

Majdnem minden fontos funkciót
ők látnak el testünkben.

Fehérjék emésztik meg táplálékunkat,

húzzák össze izmainkat,

tüzelnek idegsejtjeinkben

és táplálják immunrendszerünket.

A biológiában minden –

majdnem minden –

fehérjék miatt történik.

A fehérjék aminosavak láncolatából állnak.

A természet 20 aminosavból
álló ábécét használ,

némelyikük nevét hallhatták is.

A képen minden dudor
egy-egy atomot jelképez.

Az aminosavak közti kémiai erők hatására
hosszú láncmolekulák keletkeznek,

amelyek jellemző térszerkezetté alakulnak.

A hajtogatási folyamat,

véletlenszerűnek látszik,

de valójában igen pontos.

Minden fehérje mindig
a rá jellemző alakot veszi föl,

a hajtogatási folyamat
a másodperc tört része alatt végbemegy.

A fehérjéknek ez az alakja teszi lehetővé,

hogy nevezetes biológiai
feladatukat ellássák.

Például a hemoglobin alakja a tüdőben

tökéletesen idomult

az oxigénmolekula megkötéséhez.

Az izmunkba kerülő hemoglobin alakja

kissé megváltozik,

és az oxigén kikerül belőle.

A fehérjék alakját

és ebből következően nevezetes feladatukat

a fehérjeláncban lévő
aminosav-szekvencia szabja meg.

A kép tetején lévő
minden betű egy-egy aminosav.

Honnan származnak ezek a szekvenciák?

Testünk fehérjéiben
az aminosav-szekvenciákat

a genomunkban lévő gének határozzák meg.

Minden gén egy-egy fehérje
aminosav-szekvenciáját kódolja.

Az aminosav-szekvenciák, a szerkezetek

és a fehérjék rendeltetése
közti transzlációt

fehérje-hajtogatási problémának hívjuk.

Nagyon nehéz probléma,

mert a fehérje rengeteg alakot ölthet.

Bonyolultsága miatt

az ember a fehérjék erejét
a természetben lévő aminosav-szekvenciák

nagyon csekély változtatásával

képes igába fogni.

Ez hasonló a kőkorszaki ősünk
által alkalmazott folyamathoz,

amellyel a körötte lévő
botokból és kövekből

szerszámokat s egyéb eszközöket gyártott.

De az ember nem tanult meg repülni
madarak módosítása révén.

(Nevetés)

A madaraktól ihletet merítve a kutatók
inkább föltárták az aerodinamika elveit.

Mérnökök aztán az elvek alapján
repülőgépeket terveztek.

Évek óta

hasonlóképpen dolgozunk

a fehérje-hajtogatás alapvető
szabályainak feltárásán

és az elveknek a Rosetta nevű
számítógépes programba kódolásán.

Az utóbbi években áttörést értünk el.

A semmiből számítógéppel
teljesen új fehérjéket tudunk tervezni.

Ha már megvagyunk a tervezéssel,

a fehérje aminosav-szekvenciáját
szintetikus génbe kódoljuk.

Szintetikus gént kell előállítanunk,

hiszen a fehérje teljesen új,

és a Föld egyik élőlényében sincs
olyan gén, amelyik kódolná.

A fehérje-hajtogatás megértésének előnye

és a fehérjetervezés mikéntje

a génszintézis csökkenő
költségével párosul.

A számítási teljesítménynek
a Moore-törvény szerinti növekedése

új alakú és új rendeltetésű új fehérjék

tízezreinek számítógépes tervezését

és szintetikus génbe kódolását

teszi lehetővé.

Ha megvannak a szintetikus génjeink,

baktériumokba juttatjuk őket,

hogy e vadonatúj fehérjék
előállítását programozzuk velük.

Aztán kivonjuk a fehérjét,

és eldöntjük, úgy működik-e,
ahogy terveztük,

és biztonságos-e.

Érdekfeszítő, hogy képesek
vagyunk új fehérjéket készíteni,

mert a természet sokoldalúsága dacára

az evolúció a lehetséges fehérjéknek
csak elhanyagolható töredékét mintázta be.

Említettem, hogy 20 aminosavból
álló ábécét használ a természet,

és a tipikus fehérje
kb. 100 aminosav láncolata.

A lehetőségek száma 20x20... x20x20,
százszor, ez = 20¹⁰⁰,

ez pedig 10¹³⁰ nagyságrendű szám.

Ez sokkal több, mint a fehérjék száma,

melyek valaha léteztek
a földi élet keletkezése óta.

Ezt az elképzelhetetlenül nagy teret most

számítógépes fehérjetervezéssel
fedezhetjük fel.

A Földön lévő fehérjék azért fejlődtek,

hogy megoldják a természetes
evolúció szabta feladatokat.

Pl. a genommásolást.

De ma új feladatok előtt állunk.

Tovább élünk, ezért újabb
betegségek válnak fontossá.

Fölhevítjük és szennyezzük a bolygónkat,

ezért seregnyi ökológiai
gond tornyosul elénk.

Ha évmilliókat várhatnánk,

új fehérjék tán megoldanák e feladatokat.

De nincs ennyi időnk.

Számítógépes fehérjetervezéssel viszont

új fehérjéket tervezhetünk,
hogy ma foglalkozhassunk e teendőkkel.

Merész elképzelésünk,
hogy a biológiát fehérjetervezéssel

műszaki forradalom útján
hozzuk ki a kőkorból.

Már bizonyítottuk,

hogy új alakú s szerepű
új fehérjéket tudunk tervezni.

Pl. a védőoltások arra sarkallják
immunrendszerünket,

hogy a kórokozóra hatékonyan reagáljanak.

A jobb oltóanyagok gyártásához

fehérjerészecskéket terveztünk,

amelyhez kórokozóból nyerjük a fehérjét,

pl. ezt a kék fehérjét a légúti
óriássejtes vírusból, az RSV-ből.

Oltóanyag-jelöltek gyártásakor

amelyek szó szerint
vírusfehérjéktől hemzsegnek,

derült ki, hogy efféle oltóanyag-jelöltek

sokkal erősebb immunválaszt váltanak ki,

mint az előzőleg bevizsgált oltóanyagok.

Ez igen lényeges,

hiszen világszerte az RSV
a csecsemőkori halálozás egyik fő okozója.

Új fehérjéket is terveztünk
a gluténérzékenység,

azaz cöliákia okozta sikérlebontási
nehézség elhárítására,

és más fehérjéket is, hogy rák elleni
küzdelemre ösztönözzük az immunrendszert.

Ezek az eredmények a fehérjetervezés
forradalmának kezdetét jelentik.

Ehhez az előző műszaki
forradalmak nyújtanak ihletet:

a digitális forradalom,

amely zömmel egyetlen helyszín,

a Bell Laboratories
vívmányainak köszönhető.

A Bell Labs nyitott, együttműködő hely;

képes volt magához vonzani
a világ legtehetségesebbjeit.

Az eredmény kiváló újítások:

a tranzisztor, a lézer,
a műholdas hírközlés

és az internet létrehozása.

Célunk a fehérjetervezés
Bell Labjának létrehozása.

Oda szeretnénk vonzani
a világ tehetséges kutatóit,

hogy fölgyorsítsuk
a fehérjetervezés forradalmát.

Öt nagy feladatra összpontosítunk.

Az első: az összes influenza-vírustörzsből
kinyerni a fehérjét,

és a korábban bemutatott,

megtervezett fehérjerészecskékre
telepíteni őket.

Célunk az univerzális influenza-oltóanyag,

egy oltással életre szóló védettséget
nyújtani az influenza ellen.

A tervezés lehetősége...

(Taps)

Új oltóanyagok számítógépes
tervezésének lehetősége

mind a természetes influenza-járványok,

mind a szándékos bioterrorista tettek
elleni védelem miatt is fontos.

Másodszor: jócskán túl leszünk

a természet által húszra
korlátozott aminosav-ábécén,

s így ezernyi aminosav ábécéjét alkalmazva

új gyógymódokat tervezhetünk több kór,
pl. a krónikus fájdalom ellen.

Három: fejlett hordozókat hozunk létre,

amelyek a meglévő gyógyszereket pont oda
szállítják, ahol szervezetünknek kellenek.

Pl. a kemoterápiát a daganathoz

vagy a génterápiát
a génjavítást igénylő szövethez.

Negyedszer: okos gyógyászatot tervezünk,
amely a testben végezhet számításokat,

és túltesz a mai gyógyszereken,

amelyek igencsak durva eszközök.

Pl. célba vehetjük az immunsejtek
szűk alcsoportját,

melyek az autoimmun kórokat okozzák,

és különbséget tehetünk köztük
és az egészséges immunsejtek között.

Végül, ihletet merítve egyes
figyelemre méltó biológiai anyagokból,

pl. selyemből, tengeri kagylóból,
fogból és másokból,

új, fehérje alapú anyagokat tervezünk,

hogy energia- és ökológiai
kérdéseket oldhassunk meg.

Ennek érdekében fejlesztjük intézetünket.

Energikus, tehetséges és sokoldalú
kutatókat szeretnénk odacsábítani

az egész világról, pályafutásuk
bármely szakaszából,

hogy lépjenek be hozzánk.

A fehérjetervezési forradalomban
a <i>Foldit</i> nevű internetes

hajtogatási és tervezési játékon
keresztül is részt vehetnek.

A Rosetta@home nevű elosztott
számítási projekten keresztül

laptopjukkal vagy Android típusú
okostelefonjukkal kapcsolódhatnak be.

A világ jobbá tétele fehérjetervezésen
keresztül az életművem.

Lázba hoz, amit együtt elérhetünk.

Remélem, velünk fognak tartani.

Köszönöm.

(Taps) (Ujjongás)