This round structure is only about ten billionths of a meter in diameter,
Диаметр этого шарика
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.
составляет одну десятимиллиардную метра, но, как и другие технологии, ожидающие своего воплощения, он может стать первым шагом к достижению грандиозной цели в системе здравоохранения —
We’ll get back to the grand vision later, but first,
единой вакцины, способной защитить человеческий организм от всех болезней.
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.
Мы ещё вернёмся к обсуждению этой амбициозной цели, а пока поговорим о том, что уже активно разрабатывается, — вакцине, способной защитить нас от всех штаммов гриппа, даже тех, которые ещё не существуют.
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.
Это всего одна частица вируса гриппа. Внутри вы видите РНК вируса, а снаружи — целое множество гемагглютининовых белков. Гемагглютинин присоединяется к рецепторам клетки человека, обеспечивая слияние мембран вирусной и человеческой клеток. Результатом является инфицирование организма. Наша иммунная система быстро распознаёт и реагирует на гемагглютинин.
To understand how this works, think of hemagglutinin as a bust of 19th century French Emperor Napoleon Bonaparte. Croissant!
Чтобы разобраться, как это происходит, представьте, что гемагглютинин — это бюст Наполеона Бонапарта, французского императора XIX века. «Круассан!»
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.
Если показать Наполеона иммунной системе и дать команду запомнить его, иммунная система, вероятнее всего, сосредоточится на его голове. То же самое происходит и с гемагглютинином.
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.
Чтобы запомнить информацию, иммунная система, среди прочего, вступает в физическое взаимодействие с объектом. Представьте, что скульптор ваяет гипсовый слепок головы. Но в нашем случае этим слепком являются антитела. Антитела какое-то время находятся в кровотоке, затем их становится меньше, однако их макеты остаются в специальных клетках памяти в ожидании нашествия новых наполеонов.
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.
Но дело вот в чём. Гемагглютинин постоянно мутирует. Большинство мутаций незначительные, они являются результатом изменения одной буквы в последовательности РНК. Было так, стало так. Со временем голова Наполеона, то есть гемагглютинин, изменится настолько, что наши антитела будут с трудом распознавать его. Этот называется антигенный дрейф.
Influenza is constantly drifting; that’s one reason you have to get a new flu shot every year.
Вирус гриппа постоянно дрейфует. Именно поэтому нам каждый год нужно делать новую прививку от гриппа.
But sometimes bigger changes happen.
Но иногда происходят более значительные изменения.
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.
Какое-то животное, например, свинья, одновременно заражается, скажем, вирусами человеческого и птичьего гриппа. И оба эти вируса могут проникнуть в одну и ту же клетку. В этом случае два различных вирусных генома могут перекомпоноваться десятками или даже сотнями различных способов. Человеческий вирус гриппа может «подцепить» гемагглютинин птичьего гриппа, которым человек ранее никогда не болел.
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.
Это называется антигенный сдвиг. И если заразиться этим штаммом гриппа, никакие антитела против головы Наполеона вам не помогут. В случае антигенного сдвига вирус может очень быстро распространиться и охватить широкие массы населения, вызывая эпидемии, а иногда и пандемии.
A truly universal flu vaccine would be able to protect against current flu strains and future drifted or shifted strains.
Универсальная вакцина могла бы защитить организм не только от известных штаммов гриппа,
But how do we design a vaccine against a strain that doesn’t exist yet?
но и от штаммов с антигенным дрейфом или сдвигом.
Но как можно разработать вакцину против штамма, который ещё не существует?
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.
Мы обращаемся к прошлому опыту. За многие годы определённые участки гемагглютинина не претерпели больших изменений. Вероятнее всего, они играют решающую роль в инфицировании человеческих клеток. Эти «законсервированные участки» могли бы стать прекрасной мишенью для универсальных вакцин.
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.
Но есть одна сложность, которая мешает производству этой вакцины. Большинство «законсервированных участков» находятся в шее бюста, а на шею иммунная система пока не особо реагирует.
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.
Также, в связи с тем, что вирусы гриппа существовали на протяжении сотен миллионов лет, единого участка, присущего всем носителям и вариантам гриппа, возможно, и нет.
But there’s promising science in development.
Но наука не стоит на месте.
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.
Помните, что это такое? Это белок ферритин. Его основная функция — создание запасов железа и их перераспределение. По размеру и форме он весьма похож на молекулу вируса. И если к нему присоединить вирусные белки — вот так, то иммунная система может решить, что это вирус, хотя на самом деле конструкция будет безвредной и простой для воспроизведения.
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.
Недавно учёные создали наночастицу ферритина, в которой было представлено 8 идентичных копий «шеи» гриппа H1. Они сдедали мышам прививку, содержащую наночатицу, затем ввели смертельную дозу совершенно другого подтипа вируса H5N1. Все привитые мыши выжили, а все непривитые погибли.
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.
Заглядывая вперёд, мы можем найти и воспользоваться «законсервированными участками» иных, но схожих типов вируса, таких как SARS-CoV-2, MERS и нескольких коронавирусов, вызывающих простуду.
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.
В последние годы объектом пристального внимания учёных стали механизмы иммунной системы, которые вместо антител использует множество Т-клеток, способных уничтожить, например, клетки, инфицированные вирусом. Вакцины, задействующие эти механизмы и одновременно стимулирующие выработку антител, могли бы защитить организм от многих возбудителей.
A universal flu vaccine would be a monumental achievement in public health.
Универсальная вакцина от гриппа станет
колоссальным достижением в области общественного здравоохранения.
A fully universal vaccine against all infectious disease is— for the moment—
Однако полностью универсальная вакцина,
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.
которая могла бы защитить организм от всех болезней, пока ещё однозначно является областью фантастики — отчасти потому, что мы пока не знаем, как отреагирует наша иммунная система, если мы настроим её на борьбу сразу с сотнями возбудителей. Скорее всего, не очень хорошо.
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.
Но это не значит, что такое невозможно. Посмотрите, как далеко шагнула медицина по сравнению с XIX веком. И кто знает, что ждёт нас через какие-нибудь 50 или 100 лет — возможно, в будущем невероятные открытия позволят человечеству изобрести по-настоящему универсальные вакцины.