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.
Cấu trúc tròn này có đường kính chỉ khoảng một phần mười tỷ mét nhưng nó—cũng như các công nghệ khác đang được phát triển— có thể là bước đệm cho một tượng đài tham vọng sức khỏe cộng đồng: một loại vắc-xin duy nhất bảo vệ bạn chống lại mọi thứ.
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.
Ta sẽ quay lại với cái nhìn bao quát sau, nhưng trước tiên, hãy bắt đầu với một thứ hiện đang được phát triển: một loại vắc-xin sẽ bảo vệ bạn chống lại mọi chủng cúm— ngay cả những cái chưa tồn tại.
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.
Đây là một phân tử vi-rút cúm. Bên trong là RNA của virus, và ở bên ngoài là rất nhiều và rất nhiều protein hemagglutinin. Hemagglutinin gắn vào thụ thể trên tế bào người và hợp nhất màng virus và con người, bắt đầu quá trình lây nhiễm. Hemagglutinin cũng là một trong những thứ hệ thống miễn dịch của bạn nhận ra và phản ứng lại nhiều nhất.
To understand how this works, think of hemagglutinin as a bust of 19th century French Emperor Napoleon Bonaparte. Croissant!
Để hiểu cách thức hoạt động của nó, nghĩ về hemagglutinin như bức tượng chân dung từ thế kỷ 19 của Hoàng đế Pháp Napoléon Bonaparte . Bánh sừng bò!
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.
Nếu bạn cho hệ thống miễn dịch nhận diện Napoleon và nói, “hãy nhớ ông ấy,” hệ thống miễn dịch sẽ chủ yếu tập trung vào đầu anh ta. Và điều tương tự xảy ra với hemagglutinin.
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.
Một cách để hệ thống miễn dịch nhớ mọi thứ là bằng tương tác vật lý với chúng. Coi nó như làm khuôn thạch cao của các bộ phận của đầu: ta gọi đây là những kháng thể. Các kháng thể trôi nổi trong mạch máu trong một thời gian sau đó có thể giảm dần, nhưng bản thiết kế về cách tạo ra chúng được lưu trữ trong các tế bào bộ nhớ, chờ đợi các Napoléon tương lai xâm lược.
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.
Nhưng vấn đề là ở đây. Hemagglutinin liên tục biến đổi. Hầu hết các đột biến rất nhỏ, tạo ra bằng việc thay đổi 1 chữ cái trong ARN của virus: như thế này hoặc thế này. Theo thời gian, đầu của Napoléon- hemagglutinin có thể thay đổi đủ để các kháng thể của chúng ta khó nhận ra nó hơn. Đây được gọi là biến thể kháng nguyên.
Influenza is constantly drifting; that’s one reason you have to get a new flu shot every year.
Cúm liên tục biến thể; đó là một lý do bạn phải tiêm phòng cúm mới hàng năm.
But sometimes bigger changes happen.
Nhưng đôi khi những thay đổi lớn hơn xảy ra.
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.
Một con vật, thường là lợn, có thể bị nhiễm với, có thể là cúm người và cúm gia cầm. Và những loại virus khác nhau đó có thể gây nhiễm cùng một tế bào. Nếu điều đó xảy ra, hai bộ gen virus khác nhau có thể tái tổ hợp bằng hàng chục hoặc thậm chí hàng trăm cách. Virus cúm người có thể nhận ra hemagglutinin cúm gia cầm dù chưa bao giờ gây nhiễm cho con người trước đây.
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.
Hiện tượng này được gọi là hoán vị kháng nguyên, và nếu bạn bị nhiễm bệnh bởi phiên bản cúm này, không có kháng thể nào chống lại đầu của Napoléon có thể giúp được bạn. Virus hoán vị kháng nguyên có tiềm năng lây nhiễm cho nhiều người rất nhanh, gây ra dịch bệnh và đôi khi là đại dịch.
A truly universal flu vaccine would be able to protect against current flu strains and future drifted or shifted strains.
Một loại vắc-xin cúm phổ dụng thực sự sẽ có thể bảo vệ chống lại các chủng cúm hiện tại và các thay đổi trong tương lai.
But how do we design a vaccine against a strain that doesn’t exist yet?
Nhưng làm thế nào để ta thiết kế loại vắc-xin chống lại chủng chưa tồn tại?
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.
Chúng ta nhìn lại quá khứ. Có những phần cốt yếu của hemagglutinin không thay đổi nhiều theo thời gian và có lẽ đóng vai trò quan trọng khi gây nhiễm tế bào con người; những “khu vực được bảo tồn” này có thể là mục tiêu đầy hứa hẹn cho vắc xin phổ dụng.
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.
Nhưng có một vấn đề cản trở sản xuất vắc-xin truyền thống. Nhiều khu vực được bảo tồn nằm ở cổ, và thật khó để hệ thống miễn dịch có thể phản ứng với cổ.
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.
Ngoài ra, vì các vi-rút tương tự cúm đã tồn tại qua hàng trăm triệu năm, có thể không có một khu vực duy nhất phổ biến trên tất cả các loài và các loại cúm phụ.
But there’s promising science in development.
Nhưng vẫn có một tiềm năng khoa học đang phát triển.
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.
Nhớ cái này không? Đây là một loại protein gọi là ferritin; Mục đích thông thường của nó là để lưu trữ và di chuyển sắt. Nhưng nó có kích thước và hình dạng tương đương với một virus nhỏ. Và nếu bạn gắn protein virus vào nó, như thế này, bạn sẽ có cái gì đó, đối với hệ miễn dịch, trông giống như một loại virus- nhưng sẽ hoàn toàn vô hại và có thể điều chỉnh được.
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.
Gần đây, các nhà khoa học đã chế tạo hạt nano ferritin xuất trình 8 bản sao giống hệt nhau của vùng cổ của virus cúm H1. Họ tiêm phòng cho chuột với hạt nano, sau đó tiêm cho chúng một liều chết người của một tiểu loại hoàn toàn khác, H5N1 Tất cả con chuột được tiêm phòng đều sống; còn tất cả những con không đều chết.
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.
Nếu ta tính xa hơn bước nữa, có thể có các khu vực được bảo tồn mà chúng ta có thể tận dụng khắp các loại virus khác nhau nhưng có liên quan — như SARS-CoV-2, MERS, và một số coronavirus gây ra một số bệnh cảm cúm thông thường.
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.
Trong vài thập kỷ qua, một phần khác của hệ thống miễn dịch đã được chú ý nhiều hơn. Thay vì kháng thể, phần này của hệ thống miễn dịch sử dụng một lượng lớn các tế bào T để tiêu diệt, ví dụ, các tế bào đã bị nhiễm virus. Vắc xin đào tạo phần này của hệ thống miễn dịch, bên cạnh phản ứng kháng thể, có thể cung cấp sự bảo vệ rộng hơn.
A universal flu vaccine would be a monumental achievement in public health.
Một loại vắc-xin cúm toàn cầu sẽ là một thành tựu to lớn trong y tế công cộng.
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.
Một loại vắc-xin phổ quát chống lại tất cả bệnh truyền nhiễm vào lúc này còn là phạm trù của khoa học viễn tưởng, một phần bởi vì chúng ta không biết hệ miễn dịch của ta sẽ phản ứng thế nào nếu ta cố đào tạo nó chống hàng trăm các bệnh khác nhau cùng một lúc. Có lẽ là không ổn.
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.
Nhưng không có nghĩa là không thể. Hãy nhìn vào vị trí y học ngày nay so với hai thế kỷ trước đây. Ai biết nó sẽ như thế nào trong 50 hay 100 năm nữa— có lẽ một số đột phá trong công nghệ tương lai sẽ mang lại vắc-xin thực sự phổ quát trong tầm tay của chúng ta.