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.
Questa struttura rotonda ha un diametro di solo dieci miliardesimi di metro, ma, come altre tecnologie in fase di sviluppo, potrebbe essere il punto di partenza per un grande sogno della salute pubblica: un vaccino unico che protegga contro qualsiasi cosa.
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.
Torneremo più tardi su questa grande visione, ma prima, iniziamo con qualcosa che è in sviluppo adesso: un vaccino che protegga contro tutti i ceppi dell’influenza, persino quelli che ancora non esistono.
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.
Ecco una particella del virus dell’influenza. All’interno c’è l’RNA del virus e all’esterno tantissime copie della proteina emoagglutinina. L’emoagglutinina si lega a un recettore su una cellula umana e fonde le membrane virale e umana, dando vita all’infezione. L’emoagglutinina è anche una delle cose che il sistema immunitario riconosce e contro cui reagisce di più.
To understand how this works, think of hemagglutinin as a bust of 19th century French Emperor Napoleon Bonaparte. Croissant!
Per capire come funziona, pensate all’emoagglutinina come al busto dell’imperatore francese del XIX secolo Napoleone Bonaparte. Croissant!
If you show Napoleon to an immune system and say, “remember him,”
Se si mostra Napoleone a un sistema immunitario
the immune system will mostly focus on his head. And the same is true for the real hemagglutinin.
e si dice: “Ricordati di lui”, il sistema immunitario si concentrerà per lo più sulla testa. Lo stesso accade con l’emoagglutinina.
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.
Un modo in cui il sistema immunitario ricorda le cose è interagendo fisicamente con esse. È un po’ come fare lo stampo in gesso di parti della testa: chiamiamo questi stampi anticorpi. Gli anticorpi circolano per un po’ nel flusso sanguigno e poi possono diminuire, ma i modelli per crearli sono conservati in speciali cellule della memoria, in attesa di future invasioni di Napoleone.
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.
Però, ecco il punto: l’emoagglutinina muta in continuazione. Le mutazioni in gran parte sono lievi, prodotte da modifiche di una sola lettera nell’RNA del virus: così o così. Con il tempo, la testa di Napoleone, o dell’emoagglutinina, cambia abbastanza tanto che gli anticorpi sono meno in grado di riconoscerla. Questa si chiama “deriva antigenica”.
Influenza is constantly drifting; that’s one reason you have to get a new flu shot every year.
Essa avviene di continuo nei virus influenzali, per questo ogni anno bisogna fare un nuovo vaccino antinfluenzale.
But sometimes bigger changes happen.
Ma a volte accadono cambiamenti più grandi.
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.
Un animale, di solito un maiale, può infettarsi, ad esempio, con un’influenza umana e una aviaria. E questi virus diversi possono infettare la stessa cellula. Se ciò accade, i due diversi genomi virali possono ricombinarsi in decine o anche centinaia di modi. Il virus dell’influenza umana può prendere un’emoagglutinina dell’influenza aviaria che non aveva mai infettato gli umani.
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.
Ciò si chiama “spostamento antigenico”, e se si viene infettati da questa versione dell’influenza, nessuno degli anticorpi contro la testa di Napoleone potrà aiutare. I virus nati da spostamento antigenico possono infettare molte persone rapidamente, causando epidemie e a volte pandemie.
A truly universal flu vaccine would be able to protect against current flu strains and future drifted or shifted strains.
Un vaccino antinfluenzale universale sarebbe capace di proteggere contro gli attuali ceppi influenzali e quelli nati da spostamento o deriva.
But how do we design a vaccine against a strain that doesn’t exist yet?
Ma come si progetta un vaccino contro un ceppo che ancora non esiste?
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.
Si guarda al passato. Ci sono parti chiave dell’emoagglutinina che non sono cambiate nel corso del tempo e sono probabilmente critiche per infettare le cellule umane. Tali regioni conservate potrebbero essere gli obiettivi per i vaccini universali.
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.
Ma c’è un problema che intralcia la produzione classica di vaccini. Molte regioni conservate si trovano nel collo, ed è difficile far reagire il sistema immunitario contro il collo.
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.
Inoltre, poiché i virus dell’influenza circolano da centinaia di milioni di anni, potrebbe non esserci una regione comune a tutte le specie e ai sottotipi di influenza.
But there’s promising science in development.
Ma ci sono studi promettenti in via di sviluppo.
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.
Vi ricordate di questo? È una proteina chiamata ferritina. La sua funzione è di immagazzinare e trasportare il ferro. Ma ha anche la forma e le dimensioni di un piccolo virus. E se ci attacchi delle proteine virali, così, avrai qualcosa che assomiglia, per un sistema immunitario, a un virus, ma sarebbe completamente innocuo e facilmente ingegnerizzabile.
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.
Di recente gli scienziati hanno creato una nanoparticella di ferritina in modo che esponesse otto copie identiche della regione del collo di un virus dell’influenza H1. Hanno vaccinato dei topi con la nanoparticella, poi hanno iniettato loro una dose letale di un sottotipo completamente diverso, l’H5N1. Tutti i topi vaccinati sono sopravvissuti, tutti i topi non vaccinati sono morti.
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.
Andando oltre, potrebbero esserci regioni conservate da poter sfruttare tra specie di virus diverse ma correlate, come SARS-CoV-2, MERS, e alcuni coronavirus che causano il comune raffreddore.
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.
Negli ultimi decenni, è diventata più chiara un’altra parte del sistema immunitario. Invece degli anticorpi, questa parte del sistema immunitario usa un vasto esercito di cellule T che uccidono, per esempio, le cellule infettate da un virus. I vaccini che addestrano questa parte dell’immunità, insieme alla risposta degli anticorpi, potrebbero dare una protezione maggiore.
A universal flu vaccine would be a monumental achievement in public health.
Un vaccino antinfluenzale universale
sarebbe un grande risultato per la salute pubblica.
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.
Un vaccino universale contro tutte le malattie infettive è, al momento, qualcosa di fantascientifico, perché non sappiamo come reagirebbe il nostro sistema immunitario se provassimo ad addestrarlo contro centinaia di malattie diverse contemporaneamente. Probabilmente non bene.
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.
Ma non significa che sia impossibile. Pensiamo a che punto è la medicina odierna in confronto a due secoli fa. Chi sa come sarà tra altri 50 o 100 anni. Magari una futura tecnologia rivoluzionaria ci permetterà di ottenere un vaccino veramente universale.