A new type of medicine, custom-made with tiny proteins | Christopher Bahl

Translator: Leila Ataei Reviewer: Mansoureh Hadavand

I'm a protein designer.

من طراح پروتئینم.

And I'd like to discuss a new type of medicine.

و مایلم درباره نوع جدیدی دارو بحث کنم.

It's made from a molecule called a constrained peptide.

از مولکولی به اسم پپتید تحت فشار ساخته می‌شود.

There are only a few constrained peptide drugs available today,

امروز تنها تعداد معدودی داروی پپتیدی تحت فشار موجود است،

but there are a lot that will hit the market in the coming decade.

اما در دهه آتی این روند در بازار بشدت افزایشی خواهد بود.

Let's explore what these new medicines are made of,

بیایید ببینیم این داروهای جدید از چه ساخته می‌شوند،

how they're different and what's causing this incoming tidal wave

تفاوتشان در چیست و چه چیزی به خیزش این موج در پیشرو از داروهای

of new and exciting medicines.

جدید و هیجان‌انگیز دامن می‌زند.

Constrained peptides are very small proteins.

پپتیدهای تحت فشار، پروتئین‌های خیلی کوچ هستند.

They've got extra chemical bonds that constrain the shape of the molecule,

با پیوستگی‌های فوق شیمیایی که شکل مولکولی آنها را محدود می‌کند،

and this makes them incredibly stable

و باعث ثباتی باورنکردنی در آنها می‌شود

as well as highly potent.

که در عین حال شدیدا موثر است.

They're naturally occurring, our bodies actually produce a few of these

بدن ما بطور طبیعی برخی از اینها را در واقع تولید می‌کند که به ما

that help us to combat bacterial, fungal and viral infections.

در نبرد با عفونتهای ویروسی، قارچی و باکتریایی کمک می‌کند.

And animals like snakes and scorpions

و حیواناتی مثل مارها و عقربها از پپتید

use constrained peptides in their venom.

تحت فشار در زهر خود استفاده می‌کنند.

Drugs that are made of protein are called biologic drugs.

داروهای ساخته شده از پروتئین دروهای بیولوژیک نامیده می‌شوند.

So this includes constrained peptides,

که شامل پپتیدهای تحت فشار است از جمله

as well as medicines like insulin

داروهایی مانند انسولین یا داروهای

or antibody drugs like Humira or Enbrel.

انتی بادی مانندHumira یا Enbrel.

And in general, biologics are great,

و در کل، بیولوژیک‌ها فوق‌العاده‌اند،

because they avoid several ways that drugs can cause side effects.

چون به نوعی از عوارض جانبی که داروها می‌توانند داشته باشند ممانعت می‌کنند.

First, protein.

نخست، پروتئین.

It's a totally natural, nontoxic material in our bodies.

ماده کاملا طبیعی غیرسمی در بدنهای ما است.

Our cells produce tens of thousands of different proteins,

سلولهای ما دهها هزار پروتئین مختلف تولید می‌کنند،

and basically, all of our food has protein in it.

و اساسا، همه غذاهای ما در خود پروتئین دارند.

And second, sometimes drugs interact with molecules in your body

و دوم، گاهی اوقات داروها با برخی مولکول‌ها در بدنمان فعل و انفعال دارند

that you don't want them to.

بطوریکه آنها را نمی‌خواهیم.

Compared to small molecule drugs,

در قیاس با داروهای مولکولی کوچک،

and by this I mean regular drugs, like aspirin,

و منظورم داروهار معمولی مثل آسپرین،

biologics are quite large.

بیولوژیک‌ها نسبتا بزرگ هستند.

Molecules interact when they adopt shapes that fit together perfectly.

مولکولها در فعل و انفعال خود، جوری شکل می‌گیرند که با هم جور شوند.

Much like a lock and key.

خیلی شبیه قفل و کلید.

Well, a larger key has more grooves,

خب، یک کلید بزرگتر شیارهای بیشتری دارد،

so it's more likely to fit into a single lock.

بنابراین احتمال این که در یک قفل جا بگیرد زیاد است.

But most biologics also have a flaw.

اما اکثر بیولوژیکها یک مشکلی دارند.

They're fragile.

شکننده هستند.

So they're usually administered by injection,

بنابراین معمولا بواسطه تزریق مدیریت می‌شوند،

because our stomach acid would destroy the medicine

زیرا اسید معده ما آنها را نابود خواهد کرد اگر سعی

if we tried to swallow it.

به بلعیدنشان کنیم.

Constrained peptides are the opposite.

پپتیدهای تحت فشار برعکس عمل می‌کنند.

They're really durable, like regular drugs.

مثل داروهای عادی واقعا بادوام هستند.

So it's possible to administer them using pills, inhalers, ointments.

پس می‌شود آنها در قالب قرص، اسپری تنفسی یا پماد مصرف کرد.

This is what makes constrained peptides so desirable for drug development.

برای همین خاطر پپتیدهای تحت فشار برای توسعه دارویی بسیار مطلبوب هستند.

They combine some of the best features

ترکیبی از برخی از بهترین خصایص

of small-molecule and biologic drugs into one.

مولکولهای کوچک و داروهای بیولوژیک را یکجا دارند.

But unfortunately, it's incredibly difficult

اما متاسفانه، مهندسی دوباره پتیدهای تحت فشاری

to reengineer the constrained peptides that we find in nature

یافت شده در طبیعت برای تبدیل شدن به داروهای جدید امری به

to become new drugs.

غایت دشوار است.

So this is where I come in.

اینجاست که من وارد می‌شو.

Creating a new drug is a lot like crafting a key

ساخت یک داروی جدید مثل درست کردن کلیدی است که با

to fit a particular lock.

قفل خاصی جور شود.

We need to get the shape just right.

باید شکل آن را درست از کار در آورد.

But if we change the shape of a constrained peptide by too much,

اما اگر شکل یک پپتید تحت فشار را خیلی تغییر دهیم،

those extra chemical bonds are unable to form

آن پیوندهای شیمیایی اضافی شکل نمی گیرند و کل

and the whole molecule falls apart.

مولکول از هم می‌پاشد.

So we needed to figure out how to gain control over their shape.

پس لازم بود راهی بیایم که کنترل دوباره شکلهای آنها را داشته باشیم.

I was part of a collaborative scientific effort

من بخشی از یک اقدام علمی گروهی هستم که

that spanned a dozen institutions across three continents

که یک جین موسسه را در سه قاره گرده هم آورده تا

that came together and solved this problem.

این مشکل را رفع کنیم.

We took a radically different approach from previous efforts.

رویکرد اتخاذی ما بشدت از اقدامات قبلی متفاوت بود.

Instead of making changes to the constrained peptides

به عوض ایجاد تغییرات در پپتیدهایی تحت فشاری که

that we find in nature,

در طبیعت می‌یابیم،

we figured out how to build new ones totally from scratch.

پی بردیم چطور پپتیدهای جدید را از صفر بسازیم.

To help us do this,

چیزی که به ما کرد

we developed freely available open-source peptide-design software

ساخت و توسعه یک نرم افزار رایگان منبع آزاد طراحی پپتید بود که

that anyone can use to do this, too.

هرکسی قادر به استفاده از آن باشد.

To test our method out,

برای آزمایش این روش،

we generated a series of constrained peptides

ما مجموعه‌ای پپتیدهایی تحت فشار تولید کردیم که

that have a wide variety of different shapes.

انواع گسترده ای از اشکال متفاوت را دارد.

Many of these had never been seen in nature before.

بسیار از اینها هرگز قبلا در طبیعت مشاهد نشده بودند.

Then we went into the laboratory and produced these peptides.

سپس به آزمکایشگاه رفتیم و این پپتیدها را تولید کردیم.

Next, we determined their molecular structures,

بعدا، درباره ساختارهای مولکولی آنها با استفاده از

using experiments.

آزمایشات تصمیم‌گیری کردیم.

When we compared our designed models

موقع مقایسه الگوهای طراحی شده خود با

with the real molecular structures,

ساختارهای مولکولی واقعی مقایسه کردیم

we found that our software can position individual atoms

پی بردیم که نرم‌افزار ما قادر به استقرار اتم‌های منفرد با

with an accuracy that's at the limit of what's possible to measure.

دقتی است که آخر آن چیزی است که می‌توان اندازه‌گیری کرد.

Three years ago, this couldn't be done.

سه سال قبل، شدنی نبود.

But today, we have the ability to create designer peptides

اما امروزه قابلیت خلق پپتیدهای ویژه ساخت را در اشکالی داریم که

with shapes that are custom-tailored for drug development.

مخصوص توسعه دارو هستند.

So where is this technology taking us?

حال این فناوری ما را به کجا می‌کشاند؟

Well, recently,

خب اخیرا،

my colleagues and I designed constrained peptides

همکارانم و من پپتیدهای تحت فشاری را طراحی کردیم

that neutralize influenza virus,

که ویروس آنفولانزا را خنثی می‌کند،

protect against botulism poisoning

در برابر مسمومیت بوتولیسم محا فظت می‌کند و

and block cancer cells from growing.

رشد سلولهای سرطان را متوقف می‌کند.

Some of these new drugs

برخی از این داروهای جدید

have been tested in preclinical trials with laboratory animals.

روی حیوانات ازمایشگاهی در آزمایشات پیشابالینی تست شده‌اند.

And so far, they're all safe and highly effective.

و تا به حال همه آنها ایمن و شدیدا موثر هستند.

Constrained peptide design is a cutting-edge technology,

طراحی پپتیدهای تحت فشار فناوریی پیشرو

and the drug development pipeline is slow and cautious.

و خط لوله توسعه دارو آرام و محتاط است.

So we're still three to five years out from human trials.

بنابراین هنوز۳ تا۵ سال با آزمایشات انسانی فاصله داریم.

But during that time,

اما در طی آن زمان،

more constrained peptide drugs

داروهای پپتیدی تحت فشار بیشتری

are going to be entering the drug development pipeline.

وارد خط لوله توسعه دارو خواهند شد.

And ultimately, I believe that designed peptide drugs

و در نهایت، معتقدم داروهای پپتیدی طراحی شده

are going to enable us all to break free

ما را قادر به رهایی از محدودیتهای ناشی از

from the constraints of our diseases.

بیماریهای ما خواهند نمود.

Thank you.

متشکرم.

(Applause)

(تشویق)