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.
Ця округла структура має лише близько десяти мільярдних часток метра в діаметрі, але вона - як і інші технології у стадії розробки - може стати кроком до втілення грандіозної амбіції сфери охорони здоров’я: створення єдиної вакцини, яка захистить вас від усього.
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.
Ми ще повернемося до великого задуму, але спочатку, поговорімо про те, що розробляється прямо зараз: вакцина, яка захистить вас від усіх штамів грипу. Навіть тих, які ще не існують.
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.
Ось одна частка вірусу грипу. Всередині - РНК вірусу, а зовні - безліч білків гемаглютиніну. Гемаглютинін приєднується до рецептора людської клітини і з’єднує мембрани вірусної та людської клітин, інфікуючи організм. Гемаглютинін - це також одна з речей яку ваша імунна система розпізнає і на яку реагує найбільше.
To understand how this works, think of hemagglutinin as a bust of 19th century French Emperor Napoleon Bonaparte. Croissant!
Щоб зрозуміти, як це працює, уявіть що гемаглютинін - бюст французького імператора 19-го ст. Наполеона Бонапарта. Круасан!
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.
Якщо показати Наполеона імунній системі і сказати: “Запам’ятай його“, імунна система в основному зосередиться на його голові. Те ж саме стосується справжнього гемаглютиніну.
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.
Імунна система може запам’ятовувати речі через фізичну взаємодію з ними. Думайте про це, як про виготовлення гіпсових форм частин голови: ми називаємо ці форми антитілами. Антитіла циркулюють у кровотоці деякий час, і потім можуть зникати, але інструкції по їх виготовленню зберігаються в окремих клітинах пам’яті, очікуючи вторгнення майбутніх Наполеонів.
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.
Але справа ось у чому. Гемаглютинін постійно мутує. Більшість мутацій малопомітні, викликані зміною однієї літери в РНК вірусу: ось так або ось так. З часом голова Наполеона, тобто гемаглютинін, може змінитися настільки, що наші антитіла стануть гірше його розпізнавати. Це називається антигенним дрейфом.
Influenza is constantly drifting; that’s one reason you have to get a new flu shot every year.
Грип постійно дрейфує; саме тому необхідно щороку робити нове щеплення від грипу.
But sometimes bigger changes happen.
Але іноді відбуваються більші зміни.
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.
Тварина, зазвичай свиня, може заразитися, скажімо, людським грипом і пташиним грипом. І ці різні віруси можуть інфікувати одну і ту ж клітину. Коли це трапляється, геноми двох вірусів можуть рекомбінувати десятками або навіть сотнями способів. Вірус людського грипу може підхопити гемаглютинін пташиного грипу, який ніколи раніше не інфікував людей.
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.
Це називається антигенним зміщенням, і якщо ви заразитеся цією версією грипу, жодні антитіла проти голови Наполеона вам не допоможуть. Антигенно зміщені віруси мають потенціал дуже швидко інфікувати багато людей, спричинюючи епідемії, а іноді й пандемії.
A truly universal flu vaccine would be able to protect against current flu strains and future drifted or shifted strains.
Дійсно універсальна вакцина проти грипу була б здатна захистити нас від сучасних штамів грипу та майбутніх дрейфуючих або зміщених штамів.
But how do we design a vaccine against a strain that doesn’t exist yet?
Але як нам розробити вакцину проти штаму, який ще не існує?
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.
Звернімося до минулого. Існують ключові ділянки гемаглютиніну які майже не змінилися з часом і, ймовірно, є критичними для інфікування людських клітин. Ці “незмінені ділянки” - потенційні мішені для універсальних 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.
Але є проблема, яка ускладнює звичний процесс виробництва вакцин. Багато незмінених ділянок знаходяться в області шиї, а імунну систему важко змусити відреагувати на шию.
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.
Крім того, оскільки грипоподібні віруси існують вже сотні мільйонів років, може не існувати жодної ділянки, яка була б спільною для всіх видів та підвидів грипу.
But there’s promising science in development.
Але є багатообіцяючі дослідження у розвитку.
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.
Пам’ятаєте це? Це білок, який називається феритин. Зазвичай його призначенням є зберігання та переміщення заліза. Але він також має приблизний розмір і форму маленького вірусу. І якщо до нього приєднати вірусні білки, ось так, ви отримаєте щось, що виглядає для імунної системи, як вірус - але є абсолютно нешкідливим і дуже легким у створенні.
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.
Нещодавно науковці сконструювали наночастинку феритину, щоб представити 8 ідентичних копій шийної ділянки вірусу грипу H1. Вони вакцинували мишей наночастинками, а потім ввели їм смертельну дозу вірусу зовсім іншого підвиду - H5N1. Всі вакциновані миші вижили; всі невакциновані - загинули.
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.
Окрім цього, можуть існувати незмінені ділянки, які ми могли б використати у боротьбі з різними, але спорідненими видами вірусів - такими як SARS-CoV-2, MERS і кілька коронавірусів, які спричиняють деякі поширені застуди.
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.
За останні кілька десятиліть інша частина імунної системи опинилася в центрі уваги. Замість антитіл, ця частина імунної системи використовує широкий спектр Т-клітин, які вбивають, наприклад, клітини, які були інфіковані вірусом. Вакцини, які задіюють цю частину імунної системи, окрім застосування антитіл, можуть забезпечити ширший спектр захисту.
A universal flu vaccine would be a monumental achievement in public health.
Універсальна вакцина проти грипу стала б грандіозним кроком для охорони здоров’я:
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.
Дійсно універсальна вакцина проти всіх інфекційних захворювань - на даний момент перебуває в області наукової фантастики, частково тому, що ми не уявляємо, як би відреагувала наша імунна система, якщо б ми спробували натренувати її проти сотень різних захворювань одночасно. Ймовірно, не дуже добре.
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.
Але це не означає, що це неможливо. Подивіться, де медицина сьогодні і де вона була два століття тому. Хто знає, як вона буде виглядати через 50 або 100 років - можливо, якась майбутня революційна технологія дозволить створити дійсно універсальні вакцини доступні кожному.