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.
이 원형 구조의 지름은 겨우 100억 분의 1 미터입니다. 하지만 개발 중인 다른 기술들처럼, 이 작은 것 하나가 공중 위생이 가장 열망하는 일을 이루어 낼 수도 있습니다. 단 하나의 백신으로 모든 질병을 예방하는 거죠.
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.
이 원대한 꿈은 잠시 밀어두고, 지금 개발되고 있는 기술을 먼저 살펴봅시다. 온갖 종류의 독감을 예방할 수 있는 백신이죠. 심지어 아직 세상에 없는 독감도요.
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.
여기 독감 바이러스 입자가 하나 있습니다. 내부에는 바이러스의 RNA가 있고 외부에는 엄청나게 많은 헤모글루티닌 단백질이 있죠. 헤모글루티닌은 인간 세포의 수용체에 달라 붙은 다음 바이러스와 인간 세포막을 결합시켜 감염을 시작합니다. 사실 헤모글루티닌은 우리의 면역 체계가 감지해내고 가장 잘 반응하는 것들 중 하나죠.
To understand how this works, think of hemagglutinin as a bust of 19th century French Emperor Napoleon Bonaparte. Croissant!
이게 어떻게 가능하냐면, 헤모글루티닌을 19세기 프랑스 황제인 나폴레옹의 흉상이라고 생각해봅시다. 크루아상!
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.
만약 나폴레옹을 면역 체계 앞에 두고 “그를 기억해”라고 말한다면 면역 체계는 아마 그의 얼굴에 주목할 것입니다. 그리고 헤모글루티닌도 똑같은 원리로 감지합니다.
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.
면역 체계가 무언가를 기억하는 방식 중 하나는 물리적으로 그들과 교류하는 것입니다. 면역 체계가 나폴레옹 얼굴에 석고 본을 뜬다고 생각해보세요. 이 석고 본을 항체라고 부릅니다. 항체들은 혈관 속을 잠시 흘러 다니다가 점점 줄어듭니다. 하지만 항체를 만드는 방법은 특별한 기억 세포에 저장되어 미래의 나폴레옹이 쳐들어오길 기다리고 있는 거죠.
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.
그런데 문제가 있습니다. 헤모글루티닌은 계속해서 변이됩니다. 대부분은 아주 미세한 변이죠. RNA에서 한 글자만 바꾸는 거죠. 이렇게나, 이렇게요. 나폴레옹/헤모글루티닌의 머리는 시간이 지나면서 항체가 인식하기 힘들 정도로 바뀝니다. 이것을 항원 변이라고 부릅니다.
Influenza is constantly drifting; that’s one reason you have to get a new flu shot every year.
인플루엔자는 계속해서 변이됩니다. 우리가 매년 독감 주사를 맞아야 하는 이유이죠.
But sometimes bigger changes happen.
하지만 가끔은 더 큰 변화가 일어나기도 합니다.
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.
동물 중에서도 돼지는 인간의 독감과 조류 독감에 감염될 수 있습니다. 그리고 이 다른 종류의 바이러스가 같은 세포를 공격할 수도 있죠. 그러면 두 개의 바이러스 유전자가 다시 합쳐질 수 있습니다. 수십 수백 개의 조합으로요. 인간의 독감 바이러스는 조류 독감의 헤모글루티닌을 흡수할 수도 있죠. 인간이 한 번도 감염된 적 없는 것을요.
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.
이것을 연속 항원 변이라고 합니다. 만약 당신이 이 버전의 독감에 감염된다면 나폴레옹의 머리로 만든 항체들은 당신을 도울 수 없을 겁니다. 항원 변이된 바이러스는 많은 사람들을 빠르게 감염시킬 수 있습니다. 질병을 유행시키고 어쩌면 팬데믹을 초래할 수도 있죠.
A truly universal flu vaccine would be able to protect against current flu strains and future drifted or shifted strains.
하나의 독감 백신으로 모든 바이러스를 예방하려면 현재의 독감 바이러스는 물론 미래의 변이종도 방어해야 합니다.
But how do we design a vaccine against a strain that doesn’t exist yet?
아직 존재하지도 않는 바이러스를 막을 백신을 어떻게 만들 수 있을까요?
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.
과거를 돌아봅시다. 시간이 지나도 별로 바뀌지 않은 헤모글루티닌의 부분이 있습니다. 이 부분은 아마도 인간 세포를 감염시키는데 중요한 역할을 할 겁니다. 이러한 “보존부위“에 주목하는 것이 백신 개발의 열쇠가 될 수 있습니다.
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.
하지만 기존 백신 생산에서 이것이 어려운 이유가 있습니다. 대부분의 보존부위는 목에 있는데 면역 체계가 목을 인식하는 것이 쉬운 일이 아닙니다.
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.
또한 독감류의 바이러스는 수억 년 동안 존재해 왔습니다. 모든 종을 감염시키거나 모든 변이에서 공통적으로 발견되는 보존부위는 없을 지도 모릅니다.
But there’s promising science in development.
하지만 유망한 기술이 개발 중입니다.
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.
이걸 기억하시나요? 이것은 페리틴이라는 단백질입니다. 보통은 철분을 저장하거나 이동시키는 일을 하는데요. 모양이 작은 바이러스와 비슷해서 바이러스 단백질을 이렇게 붙여보면 면역 체계가 보기에 바이러스 같이 생긴 무언가를 만들어낼 수 있습니다. 하지만 인체에는 전혀 해롭지 않고 굉장히 공학적이죠.
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.
최근, 과학자들은 H1 독감 바이러스의 목 부분을 여덟 개 복제해 붙인 페리틴 나노입자를 설계했습니다. 이 나노입자를 넣은 백신을 쥐들에게 주사한 후 치사량의 바이러스를 주입했습니다. 완전히 다른 변이종이었죠. H5N1 바이러스요. 백신을 맞은 쥐들은 모두 생존했고 맞지 않은 쥐들은 모두 죽었습니다.
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.
한 단계 더 나아가보면 우리가 이용할 수 있는 보존부위가 있을 겁니다. 서로 다르지만 관련 있는 바이러스인 코로나19와 메르스 그리고 흔한 감기 증상을 유발하는 일부 코로나바이러스에서요.
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.
지난 수십 년 동안 면역 체계의 다른 과정이 주목받게 되었습니다. 이 과정에서는 면역 체계가 항체를 만드는 대신 엄청난 수의 T세포 군단을 이용해 바이러스에 감염된 세포를 죽입니다. 면역 체계의 이 과정을 적용한 백신은 항체 반응에 더하여 훨씬 폭넓게 방어할 수 있습니다.
A universal flu vaccine would be a monumental achievement in public health.
범용 독감 백신은 공중 보건 역사에서 기념비적인 성취가 될 것입니다.
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.
모든 감염성 질병에 대응할 수 있는 완벽한 범용 백신은 아직까지는 공상 과학 영화에서나 가능합니다. 수백 개의 질병에 동시에 대응하도록 훈련하면 우리 면역 체계가 어떻게 반응할 지 아직 모르기 때문입니다. 쉽지는 않겠지만
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.
불가능한 것도 아닙니다. 2백 년 전과 지금의 의학을 비교해보세요. 50년 후, 100년 후에는 어떻게 될지 누가 알까요? 어쩌면 미래의 획기적인 기술로 진정한 범용 백신을 우리 손 안에 넣을 지도 모릅니다.