Een nieuw type medicijn, op maat gemaakt met kleine proteïnen

Sommige veelvoorkomende levensreddende medicijnen, zoals insuline, zijn gemaakt van proteïnen die zo groot en fragiel zijn dat we ze moeten injecteren in plaats van ze als pillen in te nemen. Maar een nieuwe generatie medicijnen -- gemaakt van kleinere, duurzamere proteïnen bekend als peptiden -- komt eraan. In een korte, informatieve talk legt moleculair ingenieur en TED Fellow Christopher Bahl uit hoe hij een rekenkundig ontwerp gebruikt om krachtige peptiden te maken die op een dag de griep kunnen neutraliseren, tegen botulismevergiftiging beschermen en zelfs voorkomen dat kankercellen groeien.

Ik ben een proteïne-ontwerper.

En ik zou een nieuw type medicijn
willen bespreken.

Er zit een nieuw molecule in
dat we een 'beperkt peptide' noemen.

Er zijn nog maar weinig
beperkt-peptidemedicijnen,

maar binnen tien jaar
gaan er vele op de markt komen.

Laten we eens kijken
waarvan ze gemaakt zijn,

wat de verschillen zijn
en wat deze aankomende vloedgolf

van nieuwe en opwindende
medicijnen veroorzaakt.

Beperkte peptiden
zijn erg kleine proteïnen.

Ze hebben extra chemische bindingen
die de vorm van de molecule inperken,

wat ze ongelooflijk stabiel
alsook zeer werkzaam maakt.

Ze komen van nature
in onze lichamen voor

om ons te helpen bacteriële, fungale
en virale infecties tegen te gaan.

Dieren zoals slangen en schorpioenen

gebruiken beperkte peptiden in hun gif.

Geneesmiddelen van proteïnen
worden biologisch genoemd.

Ook deze beperkte peptiden,

alsook medicijnen als insuline

of antilichaamgeneesmiddelen
als Humira en Enbrel.

Deze biologische zijn vaak geweldig,

omdat ze op verschillende manieren
neveneffecten vermijden.

Ten eerste zijn proteïnen een natuurlijk
en niet giftig materiaal in onze lichamen.

Onze cellen maken tienduizenden
verschillende proteïnen aan

en in feite zit er proteïne
in al ons voedsel.

Ten tweede interageren geneesmiddelen soms
met de verkeerde moleculen in ons lichaam.

Vergeleken met die
met kleine moleculen,

en hieronder versta ik
gewone medicijnen zoals aspirine,

zijn de biologische nogal groot.

Moleculen interageren
als ze vormen aannemen

die perfect in elkaar passen.

Zoals een sleutel in een slot.

Een grotere sleutel heeft meer groeven,

dus past hij eerder
in slechts één enkel slot.

Maar veel biologische preparaten
hebben ook een gebrek:

ze zijn fragiel.

We dienen ze dus vaak als injectie toe,

omdat ons maagzuur
het medicijn zou verstoren

als we het zouden inslikken.

Beperkte peptiden zijn het omgekeerde.

Ze zijn duurzaam,
zoals de gewone medicijnen.

Daarom kunnen we ze toedienen
als pillen, inhalators, zalven.

Daarom zijn beperkte peptiden zo wenselijk
voor het ontwikkelen van medicijnen.

Ze brengen enkele van de beste kenmerken
van kleine moleculen en biologische samen.

Maar spijtig genoeg
is het ongelooflijk moeilijk

om de natuurlijke beperkte peptiden
om te bouwen tot nieuwe medicijnen.

Daar verschijn ik.

Een nieuw medicijn creëren,

lijkt nogal op het maken van een sleutel
die in een bepaald slot past.

De vorm moet precies goed zijn.

Maar als we de vorm
ervan te zeer wijzigen,

kunnen die extra chemische
bindingen zich niet vormen

en valt het hele molecule uit elkaar.

Dus we moesten uitknobbelen
hoe we de vorm konden beheersen.

Ik werkte samen met wetenschappers,

verspreid over een dozijn instituten
en over drie continenten,

om dit probleem op te lossen.

We volgden een heel andere weg
dan eerdere pogingen.

In plaats van natuurlijke
beperkte peptiden proberen te wijzigen,

leerden we hoe we
geheel nieuwe konden bouwen.

Hiervoor ontwikkelden we vrij verkrijgbare
open-source peptide-ontwerpsoftware

zodat iedereen ze ook kon gebruiken.

Om de methode uit te testen,

produceerden we
een reeks beperkte peptiden

met een grote verscheidenheid van vormen.

Velen waren nog nooit gezien in de natuur.

In het lab maakten we deze peptiden aan

Vervolgens bepaalden we hun moleculaire
structuren met experimenten.

Toen we onze ontworpen modellen
vergeleken met de echte structuren,

ontdekten we dat onze software
individuele atomen kon plaatsen

met een nauwkeurigheid
op de grens van het mogelijk meetbare.

Drie jaar geleden kon dit nog niet.

Maar vandaag kunnen we
ontworpen peptiden creëren

met vormen aangepast
aan medicijnontwikkeling.

Waar brengt deze technologie ons?

Onlangs ontwikkelden
mijn collega's en ik beperkte peptiden

die het griepvirus neutraliseerden ...

tegen botulisme beschermden ...

en kankercellen beletten te groeien.

Sommige van deze medicijnen zijn al getest
in preklinische proeven op proefdieren.

Tot nog toe bleken ze allemaal
veilig en zeer werkzaam.

Beperkte peptiden ontwerpen
is een innovatieve technologie

en medicijnen ontwikkelen
gaat traag en voorzichtig.

We staan nog op drie tot vijf jaar
van het testen op mensen.

Maar tussentijds zullen er meer en meer
beperkte peptiden worden ontwikkeld.

Ik geloof ten slotte

dat ontworpen peptide-geneesmiddelen
ons op den duurzullen kunnen bevrijden

van de beperkingen van onze ziektes.

Bedankt.

(Applaus)