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.
Ta okrągła struktura ma tylko około jednej dziesięcio-miliardowej metra średnicy, ale ta, jak wiele innych technologii w fazie przygotowania, może być kamieniem milowym w podstawowym celu zdrowia publicznego. Jedna szczepionka, która chroni przed wszystkim.
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.
Wrócimy do wielkiej wizji później, ale najpierw zacznijmy od obecnie opracowywanej szczepionki, która ochroni przed każdą odmianą grypy, nawet taką, która jeszcze nie istnieje.
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.
To jest jeden wirus. W środku jest RNA wirusa, a na zewnątrz jest mnóstwo białek hemaglutyniny. Hemaglutynina przyłącza się do receptora ludzkiej komórki, przez co łączy błony komórkowe wirusa i człowieka, zaczynając infekcję. Hemaglutynina jest jedną z rzeczy, którą rozpoznaje układ odpornościowy i najbardziej na nią reaguje.
To understand how this works, think of hemagglutinin as a bust of 19th century French Emperor Napoleon Bonaparte. Croissant!
Żeby zrozumieć to działanie, pomyślcie o hemaglutyninie jak o popiersiu francuskiego cesarza Napoleona Bonaparte. Croissant!
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.
Gdy pokażecie Napoleona systemowi odpornościowemu i powiecie “zapamiętaj go”, system odpornościowy skupi się głównie na jego głowie. To samo dotyczy prawdziwej hemaglutyniny.
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.
Układ odpornościowy zapamiętuje rzeczy przez fizyczną interakcję z nimi. Pomyślcie o tym jako robieniu formy gipsowej części głowy. Te formy nazywamy przeciwciałami. Przeciwciała pływają w krwioobiegu przez pewien czas i później mogą zniknąć, ale sposób ich wytworzenia jest zapisany w specjalnych komórkach pamięci, czekających na przyszły atak Napoleonów.
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.
Jest jednak problem. Hemaglutynina ciągle mutuje. Większość mutacji jest drobna, wywołana przez jednoliterowe zmiany w RNA wirusa: takie lub takie. Z czasem głowa Napoleona/hemaglutyniny, może się na tyle zmienić, że nasze przeciwciała będą coraz gorzej ją rozpoznawać. Nazywa się to zmiennością antygenową.
Influenza is constantly drifting; that’s one reason you have to get a new flu shot every year.
Grypa ciągle się zmienia, dlatego trzeba się szczepić przeciw grypie co roku.
But sometimes bigger changes happen.
Czasem zachodzą większe zmiany.
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.
Zwierzę, zazwyczaj świnia, może zostać zarażone przykładowo ludzką i ptasią grypą. Te dwa różne wirusy mogą zainfekować tę samą komórkę. Jeśli tak się stanie, dwa różne genomy wirusowe mogą się rekombinować na dziesiątki lub setki różnych sposobów. Wirus ludzkiej grypy może zabrać hemaglutyninę wirusa ptasiej grypy, która nigdy wcześniej nie zarażała ludzi.
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.
To skok antygenowy. Jeśli zarazicie się tym typem grypy, żadne przeciwciała zwalczające głowę Napoleona wam nie pomogą. Wirusy po skoku antygenowym mogą zarażać wielu ludzi w krótkim czasie, powodując epidemie i czasem pandemie.
A truly universal flu vaccine would be able to protect against current flu strains and future drifted or shifted strains.
Faktycznie uniwersalna szczepionka przeciw grypie mogłaby chronić przed obecnymi oraz przyszłymi, zmienionymi genetycznie szczepami.
But how do we design a vaccine against a strain that doesn’t exist yet?
Ale jak stworzyć szczepionkę na szczep, który jeszcze nie istnieje?
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.
Spójrzmy na przeszłość. Są pewne części hemaglutyniny, które z biegiem lat się nie zmieniły i prawdopodobnie są kluczowe dla zarażania ludzkich komórek. Te “chronione regiony” to obiecujące cele dla uniwersalnych szczepionek.
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.
Jest jednak problem utrudniający produkcję zwykłych szczepionek. Wiele chronionych regionów jest na szyi i trudno nakłonić system odpornościowy do reakcji z szyją.
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.
Też dlatego, że wirusy podobne do wirusów grypy istnieją od setek milionów lat, może nie być ani jednego regionu uniwersalnego dla wszystkich gatunków oraz podtypów grypy.
But there’s promising science in development.
Są jednak obiecujące badania w rozwoju.
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.
Pamiętacie to? To białko ferrytyna. Jego zadaniem jest przechowywanie i transportowanie żelaza. Ma też rozmiar i kształt małego wirusa. Jeśli przyłączycie białka wirusa do niej tak, będzie to wyglądało dla układu odpornościowego jak wirus, jednak będzie całkowicie niegroźny i podatny na modyfikacje.
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.
Ostatnio naukowcy opracowali nanocząsteczkę ferrytyny, aby stworzyć 8 identycznych kopii wirusa grypy H1 z obszaru szyi. Zaszczepili oni myszy tymi nanocząsteczkami i później wstrzyknęli im śmiertelną dawkę kompletnie innego podtypu H5N1. Wszystkie zaszczepione myszy przeżyły, a wszystkie niezaszczepione zmarły.
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.
Pójdźmy krok dalej. Istnieją chronione regiony, z których możemy wyciągnąć korzyści z różnych, ale spokrewnionych gatunków wirusów, takich jak SARS-CoV-2, MERS oraz kilka koronawirusów wywołujących częste przeziębienia.
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.
Przez kilka ostatnich dekad inna część systemu odpornościowego stała się wyraźniejsza. Zamiast przeciwciał ta część systemu odpornościowego używa szerokiej gamy limfocytów T, które zwalczają przykładowo komórki zainfekowane przez wirusy. Szczepionki trenujące tę część systemu odpornościowego oprócz reakcji przeciwciał zapewniają lepszą ochronę.
A universal flu vaccine would be a monumental achievement in public health.
Ogólna szczepionka przeciw grypie byłaby wielkim sukcesem dla zdrowia publicznego.
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.
W pełni uniwersalna szczepionka przeciw wszystkim chorobom zaraźliwym to na ten moment science fiction, bo nie wiemy, jak nasz system odpornościowy zareagowałby, gdybyśmy chcieli go szkolić przeciw setkom różnych chorób w tym samym czasie. Zapewne niezbyt dobrze.
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.
Jednak nie jest to niemożliwe. Spójrzcie, gdzie jest dzisiejsza medycyna, a gdzie była dwa wieki temu. Kto wie, jak będzie wyglądać za kolejne 50 czy 100 lat. Może jakaś przyszła, przełomowa technologia zapewni nam uniwersalne szczepionki na wyciągnięcie ręki.