هذه البنية الكروية هي ذات قطر حوالي جزء من عشرة مليارات الأجزاء من المتر. لكنها- كما غيرها من تكنولوجيا الأنابيب- ، يمكن أن تكون خطوة هامة لطموح هائل في مجال الصحة العامة ، لقاح واحد يحميك من كل شيء.
This round structure is only about ten billionths of a meter in diameter, but it— as well as other technologies in the pipeline— could be stepping stones to a monumental public health ambition: a single vaccine that protects you against everything.
سنعود للرؤية العامة بعد قليل ، لكن في البداية ، دعونا نبدأ بشيء يتم تطويره حاليا : لقاح يحميك ضد جميع سلالات الإنفلونزا ، حتى الغير موجودة حاليا.
We’ll get back to the grand vision later, but first, let’s start with something that’s being developed now: a vaccine that would protect you against every strain of the flu— even ones that don’t exist yet.
لدينا هنا جزيئة واحدة من فايروس الانفلونزا. في الداخل يوجد الـRNA الخاص بالفايروس ، وعلى الوجه الخارجي يوجد الكثير والكثير من بروتينات الهيماجلوتينين. الهيماجلوتينين يرتبط بمُسْتَقْبِل موجود على الخلية البشرية ، ويقوم بدمج الأغشية الفيروسية والبشرية ، محدثا العدوى. الهيماغلوتينين هي أيضا أحد الأشياء التي يتعرف عليها جهاز مناعتك ويتفاعل معها لأقصى حد.
Here’s one flu virus particle. On the inside is the virus’ RNA, and on the outside are lots and lots of hemagglutinin proteins. Hemagglutinin attaches to a receptor on a human cell and fuses the viral and human membranes, starting the infection. Hemagglutinin is also one of the things your immune system recognizes and reacts to the most.
لكي نفهم آلية عمله، فكر في الهيماغلوتينين كتمثال لإمبراطور فرنسا في القرن الـ19 ، نابليون بونابرت. كروسان!
To understand how this works, think of hemagglutinin as a bust of 19th century French Emperor Napoleon Bonaparte. Croissant!
إذا عرضتَ نابليون على جهاز المناعة و قلتَ له :“تذكره” ، سيركز جهاز المناعة بشكل أساسي على رأسه. والشيء نفسه صحيح بالنسبة للهيماغلوتانين الحقيقي.
If you show Napoleon to an immune system and say, “remember him,” the immune system will mostly focus on his head. And the same is true for the real hemagglutinin.
إحدى الطرق التي يتذكر بها جهاز المناعة الأشياء ، هي من خلال التفاعل المادي معهم. فكر في الأمر كما لو أنه صناعة قوالب جبس لأجزاء من الرأس. نسمي هذه القوالب الأجسام المضادة. هذه الأجسام المضادة تتدفق عبر مجرى الدم لفترة معينة ، وبعدها يمكن أن تتلاشى. لكن المخططات عن كيفية صناعتهم تُخزن ضمن خلايا ذاكرة متخصصة ، بانتظار غزو نابليون في المستقبل.
One way the immune system remembers things is by physically interacting with them. Think of it as making plaster molds of parts of the head: we call these molds antibodies. The antibodies float around your bloodstream for a while and then can diminish, but blueprints on how to make them are stored in specialized memory cells, waiting for future Napoleons to invade.
هنا الفكرة ، مع ذلك. يتحول الهيماغلوتينين بشكل مستمر. معظم التحولات تكون دقيقة ، يتم إنتاجها بتغيير حرف واحد في الـRNA الخاص بالفايروس : كهذا أو هذا. بمرور الوقت ، يمكن أن يتغير رأس نابليون ، أي الهيماغلوتينين بشكل كافي ، لتصبح الأجسام المضادة أقل قدرة في التعرف عليها. يسمى هذا الانسياق المستضدي.
Here’s the thing, though. Hemagglutinin is constantly mutating. Most mutations are subtle, produced by single letter changes in the virus’ RNA: like this or this. Over time, Napoleon-slash-hemagglutinin’s head can change enough that our antibodies become less good at recognizing it. This is called antigenic drift.
تتحول الإنفلونزا بشكل مستمر ، هذه إحدى الأسباب التي تجعلك مضطرًا لأخذ حقنة إنفلونزا جديدة كل سنة.
Influenza is constantly drifting; that’s one reason you have to get a new flu shot every year.
لكن في بعض الأحيان تحدث تغييرات أكبر.
But sometimes bigger changes happen.
قد يصاب حيوان ، عادة خنزير، بعدوى إنفلونزا البشر وإنفلونزا الطيور. وقد يصيب هذان الفيروسان المختلفان الخلية نفسها. في حال حدوث ذلك ، يمكن للجينومين الفيروسيين المختلفين أن يعيدا اندماجهما بعشرات أو حتى مئات الطرق. قد يلتقط فايروس الإنفلونزا البشري الهيماغلوتينين الخاص بإنفلونزا الطيور ، الذي لم يسبق له أن أصاب البشر من قبل.
An animal, usually a pig, can get infected with, say, a human flu and a bird flu. And those different viruses might infect the same cell. If that happens, the two different viral genomes can recombine in tens or even hundreds of ways. The human flu virus could pick up a bird flu hemagglutinin that’s never infected humans before.
يسمى هذا بالتحول المستضدي ، وإذا أُصبتَ بهذا النوع من الإنفلونزا ، لن يساعدك أي من الأجسام المضادة لرأس نابليون. لدى الفيروسات ذات التحول المستضدي القدرة على إصابة العديد من الناس بسرعة كبيرة ، مسببة الأوبئة ، وأحيانا الجائحات.
This is called antigenic shift, and if you get infected by this version of influenza, none of the antibodies against Napoleon's head are going to help you. Antigenically shifted viruses have the potential to infect many people very quickly, causing epidemics and sometimes pandemics.
يمكن للقاح إنفلونزا شامل حقيقي أن يكون قادرا على الحماية من سلالات الإنفلونزا الحالية وكذلك السلالات المستقبلية المتغيرة والمتحولة.
A truly universal flu vaccine would be able to protect against current flu strains and future drifted or shifted strains.
لكن كيف نصمم لقاحا ضد سلالة لم توجد بعد؟
But how do we design a vaccine against a strain that doesn’t exist yet?
ننظر إلى الماضي. هناك أجزاء مفتاحية من الهيماغلوتينين التي لم تتغير كثيرا عبر الزمن ، وهي أساسية على الأغلب في إصابة الخلية البشرية ، يمكن أن تكون هذه “المناطق المحفوظة” أهدافا واعدة للقاحات الشاملة.
We look to the past. There are key parts of hemagglutinin that haven’t changed much over time and are probably critical to infect human cells; these “conserved regions” could be promising targets for universal vaccines.
لكن هناك مشكلة أعاقت صناعة اللقاحات التقليدية. العديد من المناطق المحفوظة موجودة في العنق ، ومن الصعب أن نجعل الجهاز المناعي يتفاعل مع العنق.
But there's a problem that's hindered classical vaccine production. Many conserved regions are in the neck, and it’s tough to get the immune system to react to the neck.
أيضا، لأن الفيروسات التي تشبه الإنفلونزا كانت موجودة حولنا لمئات الملايين من السنين ، يمكن ألا يوجد منطقة واحدة مشتركة بين جميع الأنواع والأنواع الفرعية من الانفلونزا.
Also, because influenza-like viruses have been around for hundreds of millions of years, there may not be a single region that’s common across all species and subtypes of influenza.
لكن هناك علما واعدا قيد التطور.
But there’s promising science in development.
هل تتذكرون هذا؟ هذا بروتين يدعى فيريتين ، هدفه الأساسي هو تخزين وتحريك الحديد. لكنه أيضًا بالحجم والشكل التقريبي لفيروس صغير. وإذا قمتَ بربط بروتينات فيروسية به ، على هذا النحو ، ستحصل على شيء يبدو، بالنسبة للجهاز المناعي ، مشابها للفايروس ، لكنه سيكون غير مؤذ بشكل كامل وقابلا للتعديلات الهندسية.
Remember this? This is a protein called ferritin; Its normal purpose is to store and move iron. But it’s also the rough size and shape of a small virus. And if you attach viral proteins to it, like this, you’d have something that looks, to an immune system, like a virus— but would be completely harmless and very engineerable.
في الآونة الأخيرة ، صمم العلماء جسيمات نانوية من الفيريتين ، ليقدموا 8 نسخ متطابقة لمنطقة العنق لفايروس إنفلونزا H1. قاموا بتلقيح الفئران بالجزيئات النانوية ، ثم حقنوهم بجرعة قاتلة من نوع فرعي مختلف تماما ، H5N1. نجتْ جميع الفئران الملقحة ، وماتت جميع الفئران غير الملقحة.
Recently, scientists engineered a ferritin nanoparticle to present 8 identical copies of the neck region of an H1 flu virus. They vaccinated mice with the nanoparticle, then injected them with a lethal dose of a completely different subtype, H5N1. All the vaccinated mice lived; all the unvaccinated ones died.
بالمضي خطوة أبعد من ذلك ، يمكن أن يوجد مناطق محفوظة بإمكاننا الاستفادة منها عبر أنواع فيروسات مختلفة لكن مرتبطة مثل SARS-CoV-2 ، و MERS , وبعض أنواع فايروس كورونا التي تسبب بعض نزلات البرد الاعتيادية.
Going one step beyond that, there may be conserved regions that we could take advantage of across different-but-related virus species— like SARS-CoV-2, MERS, and a few coronaviruses which cause some common colds.
خلال العقود الأخيرة الماضية ، أصبح جزء مختلف من الجهاز المناعي أكثر وضوحًا. عوضا عن الأجسام المضادة ، يستخدم هذا الجزء من جهاز المناعة مجموعة واسعة من الخلايا التائية التي تقتل على سبيل المثال ، الخلايا التي أصيبت بفايروس. يمكن للقاحات التي تدرب هذا الجزء من جهاز المناعة ، بالإضافة إلى استجابة الأجسام المضادة ، أن توفر حماية أشمل.
Over the past few decades, a different part of the immune system has come into clearer focus. Instead of antibodies, this part of the immune system uses a vast array of T cells that kill, for example, cells that have been infected by a virus. Vaccines that train this part of the immune system, in addition to the antibody response, could provide broader protection.
يمكن للقاح شامل للإنفلونزا أن يكون إنجازا هائلا في مجال الصحة العامة.
A universal flu vaccine would be a monumental achievement in public health.
يعتبر اللقاح الشامل تماما ضد جميع الأمراض المعدية -حاليا- في الحقيقة شيئا من عالم الخيال العلمي. جزئيا لأننا لا نملك أدنى فكرة عن كيفية تفاعل جهاز مناعتنا في حال قمنا بتدريبه ضد مئات الأمراض المختلفة في نفس الوقت. على الأرجح ليس بشكل جيد.
A fully universal vaccine against all infectious disease is— for the moment— squarely in the realm of science fiction, partially because we have no idea how our immune system would react if we tried to train it against hundreds of different diseases at the same time. Probably not well.
لكن هذا لا يعني أن الأمر مستحيل. انظروا إلى أين وصل الطب اليوم مقارنة بحاله منذ قرنين من الزمن. من يدري كيف سيبدو بعد 50 أو 100 سنة قادمة. ربما ستضع بعض التكنولوجيا المستقبلية الرائدة لقاحا حقيقيا شاملا في متناول أيدينا.
But that doesn’t mean it’s impossible. Look at where medicine is today compared to where it was two centuries ago. Who knows what it’ll look like in another 50 or 100 years— maybe some future groundbreaking technology will bring truly universal vaccines within our grasp.