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.
המבנה העגול הזה בקוטר מיליארדית המטר בלבד, אבל הוא -- כמו טכנולוגיות אחרות בקנה -- אולי יהיו אבני הקפיצה ליעד אדיר בבריאות הציבור: חיסון בודד שיגן עליכם נגד הכול.
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.
נחזור לחזון הגדול מאוחר יותר, אבל ראשית, בואו נתחיל במשהו שמפותח עכשיו: חיסון שיגן עליכם נגד כל זן של שפעת -- אפילו אלה שעדיין לא קיימים.
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.
הנה חלקיק וירוס שפעת. בתוכו יש ה-RNA של הווירוס, ובחוץ יש הרבה מאד חלבוני המגלוטינין. המגלוטינין מתחבר לקולטנים בתאים אנושיים ומאחה את הממברנות הוויראליות והאנושיות, וכך מתחיל את ההדבקה. המגלוטינין הוא גם אחד מהדברים שמערכת החיסון מזהה ומגיבה להם הכי הרבה.
To understand how this works, think of hemagglutinin as a bust of 19th century French Emperor Napoleon Bonaparte. Croissant!
כדי להבין איך זה עובד, חשבו על המגלוטינין כפסל של השליט הצרפתי מהמאה ה-19 נפוליאון בונפרטה. קוראסון!
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.
אם תראו את נפוליאון למערכת חיסון ותגידו, “תזכרי אותו”, מערכת החיסון כנראה תתמקד בראש שלו. ואותו הדבר נכון להמגלוטינין אמיתי.
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.
דרך אחת שמערכת החיסון זוכרת דברים היא על ידי תגובה פיזית איתם. חשבו על זה כיצירת תבניות גבס של חלקים של הראש: אנחנו קוראים לתבניות האלו נוגדנים. הנוגדנים צפים במחזור הדם שלכם במשך זמן מסוים ואז עשויים להתמעט, אבל התוכניות איך ליצור אותם אגורות בתאי זיכרון מיוחדים, מחכות לפלישה של נפוליאון.
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.
אבל הנה העניין. המגלוטינין עובר מוטציות כל הזמן. רוב המוטציות עדינות, ומייצרות שינויים של אות אחת ב-RNA של הווירוס: כמו זו או זו. במשך הזמן, הראש של נפוליאון/המגלוטינין משתנה מספיק שהנוגדנים שלנו הופכים לפחות טובים בזיהוי שלו. זה נקרא סחיפה אנטיגנית.
Influenza is constantly drifting; that’s one reason you have to get a new flu shot every year.
שפעת נסחפת כל הזמן; זו סיבה אחת שאתם צריכים לקבל חיסון שפעת חדש בכל שנה.
But sometimes bigger changes happen.
אבל לפעמים שינוי גדול יותר מתרחש.
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.
חיה, בדרך כלל חזיר, יכול להידבק, בנגיד, שפעת אנושית ושפעת עופות. והווירוסים השונים האלה יכולים להדביק את אותו התא. אם זה קורה, שני הגנומים הוויראליים האלה יכולים להתחבר בעשרות או אפילו מאות דרכים. וירוס השפעת האנושי יכול לאסוף המגלוטינין של שפעת עופות שמעולם לא הדביק אנשים לפני כן.
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.
זה נקרא הסטה אנטיגנית, ואם אתם נדבקים על ידי הגרסה הזו של שפעת, אף אחד מהנוגדנים נגד הראש של נפוליאון לא יעזרו לכם. לווירוסים שעברו הסטה אנטיגנית יש פוטנציאל להדביק הרבה אנשים במהירות, מה שגורם למגפות ולפעמים למגפות עולמיות.
A truly universal flu vaccine would be able to protect against current flu strains and future drifted or shifted strains.
חיסון שפעת אוניברסלי באמת יהיה מסוגל להגן נגד זני שפעת נוכחיים וזנים עתידיים שנסחפו או הוסטו.
But how do we design a vaccine against a strain that doesn’t exist yet?
אבל איך מתכננים חיסון נגד זן שלא קיים עדיין?
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.
אנחנו מסתכלים על העבר. יש חלקים עיקריים בהמגלוטינין שלא השתנו הרבה במשך הזמן וכנראה קריטיים להדבקת תאים אנושיים; ה“אזורים השמורים” האלה יכולים להיות מטרות מבטיחות לחיסון אוניברסלי.
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.
אבל יש בעיה שמפריעה ליצור חיסונים קלאסיים. הרבה אזורים שמורים הם בצוואר, וקשה לגרום למערכת החיסון להגיב לצוואר.
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.
וגם, בגלל שווירוסים דמויי שפעת היו בסביבה במשך מאות מליוני שנים, אולי אין אזור אחד שמשותף לכל המינים ותתי המינים של שפעת.
But there’s promising science in development.
אבל יש מדע מבטיח בפיתוח.
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.
זוכרים את זה? זה חלבון שנקרא פריטין; המטרה הרגילה שלו היא לאגור ברזל ולהניע אותו. אבל הוא גם בגודל ובצורה הכללית של וירוס קטן. ואם מחברים אליו חלבונים ויראליים, ככה, יהיה לכם משהו שנראה, למערכת החיסון, כמו וירוס -- אבל יהיה לגמרי לא מזיק וקל מאד להנדס.
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.
לאחרונה, מדענים הנדסו ננו-חלקיק פריטין כדי להציג 8 עותקים זהים של אזורי הצוואר של וירוס השפעת H1. הם חיסנו עכברים עם הננו חלקיק, ואז הזריקו להם מנה קטלנית של תת זן שונה לגמרי, H5N1. כל העכברים המחוסנים שרדו; כל הלא מחוסנים מתו.
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.
אם מתקדמים צעד נוסף מעבר, אולי יש אזורים שמורים שנוכל להשתמש בהם לרוחב מיני וירוסים שונים אבל קרובים -- כמו SARS-CoV-2, MERS, וכמו וירוסי קורונה שגורמים לכמה מההצטננויות הנפוצות.
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.
במשך העשורים האחרונים, חלק אחר של מערכת החיסון נכנס לפוקוס ברור יותר. במקום נוגדנים, החלק הזה של מערכת החיסון משתמש במגוון נרחב של תאי T שהורגים, לדוגמה, תאים שהודבקו בווירוס. חיסונים שמאמנים את החלק הזה של מערכת החיסון, בנוסף לתגובת הנוגדנים, יכולים לספק הגנה נרחבת יותר.
A universal flu vaccine would be a monumental achievement in public health.
חיסון שפעת אוניברסלי יהיה הישג עצום לבריאות הציבור.
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.
חיסון אוניברסלי לגמרי נגד כל המחלות המדבקות -- כרגע -- הוא לגמרי בממלכת המדע הבדיוני, בין היתר כי אין לנו מושג איך מערכת החיסון שלנו תגיב אם ננסה לאמן אותה נגד מאות מחלות שונות באותו הזמן. כנראה לא טוב.
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.
אבל זה לא אומר שזה בלתי אפשרי. הביטו איפה הרפואה היום בהשוואה למקום שהיתה בו לפני מאתיים שנה. מי יודע איך היא תראה בעוד 50 או 100 שנים - אולי איזה טכנולוגיה מהפכנית עתידית תביא חיסון באמת אוניברסלי בהישג יד.