נגיף נוחת
בכל יום אנחנו נושמים, בולעים ונוגעים בדברים שנושאים נגיפים וחיידקים. רובם לא מגיעים לשום מקום. הסצנה מראה מה קורה כשאחד כן מגיע: מנה קטנה של נגיף של דרכי הנשימה נוחתת על הרירית של דרכי האוויר, שטיח של תאים שהשערות הזעירות שלהם, הריסים, מכות כדי לסחוף ריר ולכלוך למעלה והחוצה. החלקיקים נצמדים לתאים, חודרים פנימה, והופכים כל תא למפעל שמשחרר אלפי עותקים חדשים.
לגוף יש שני קווי תגובה. הראשון, מערכת החיסון המולדת, זהה לכל פולש ומוכן מיד: ריר וריסים, אותות כימיים שמעמידים תאים סמוכים על המשמר, ותאים משוטטים כמו המקרופאג, תא גדול שזוחל על הרקמה ובולע פסולת, חיידקים וחלקיקי נגיף. היא מאטה זיהום, אבל לבדה כמעט אף פעם לא מסיימת אותו. הקו השני, מערכת החיסון הנרכשת, נתפרת לפי מידה לכל חיידק ונגיף. בפעם הראשונה היא איטית, ובכל פעם אחר כך היא מהירה, ואותה מאמן החיסון.
נסו: גררו את ימים מההדבקה לאט מהנגיף נוחת עד שהתרשים לצד הסצנה מראה יום 6. החלקיקים מתרבים, תאי הרירית סביב המקום שבו נחתו הופכים סגולים בזה אחר זה, והריסים שלהם צונחים. בתרשים העקומה האדומה עולה בערך פי עשרה ביום, וחוצה את הקו שמעליו מתחילים להרגיש חולים.
התאים שמתאימים
התגובה הנרכשת נישאת בידי שני סוגים של תאי דם לבנים, תאי B ותאי T. כל תא נושא קולטנים בצורה אחת בלבד, שנוצרה כשחלקים מהגנים שלו עורבבו בזמן שהבשיל, וכך בין כולם יש לגוף מיליארדי צורות שונות. לפני כל זיהום כמעט אף אחת מהן לא מתאימה לנגיף מסוים: אולי תא B אחד מתוך מאה אלף נושא קולטן שאוחז בחלק כלשהו שלו, הצורה שנקראת אנטיגן.
למצוא את המעטים האלה לוקח ימים. חלקים מהנגיף נישאים אל בלוטות הלימפה הקרובות, שדרכן עוברים תאי B ו־T במיליונים. תא שהקולטן שלו מתאים מתעורר, נבדק על ידי תאי חיסון אחרים, ואז מתחיל להתחלק, בערך פעמיים ביום, לשבט של תאים זהים. רק כשהשבטים גדולים התגובה נראית: בסצנה תאי B מתרבים בסביבות יום 5, ורבים מהם מתנפחים לתאי פלזמה, מפעלים שכל אחד מהם שופך כאלפיים מולקולות נוגדן בכל שנייה.
תאי T קוטלים, התאים הירוקים בסצנה, מתרבים במקביל. הם לא רואים נגיף שצף מחוץ לתאים. במקום זה, כל תא בגוף מציג על פניו קטעים קצרים מהחלבונים שהוא מייצר, ותא T קוטל שמזהה קטע של נגיף גורם לתא הזה להשמיד את עצמו, יחד עם מפעל הנגיפים שבתוכו.
נסו: השאירו את חיסון על ללא ועצרו את ימים מההדבקה ביום 9. הנגיף כבר עבר את השיא ויורד מהר. תאי T קוטלים ירוקים יושבים על התאים הנגועים האחרונים, תאי הרירית שנדבקו ראשונים נהרגו והאפירו, והנוגדנים הראשונים רק מתחילים להופיע.
נוגדנים
נוגדן הוא חלבון בצורת Y, ברוחב של כ־15 מיליוניות המילימטר, קטן כמה מונים מהנגיף שהוא אוחז בו. קצות שתי הזרועות שלו מתאימים לאנטיגן אחד, ורק לו, כמו מפתח שנחרט למנעול. נוגדן שאוחז בחלבוני המעטפת של נגיף מונע מהם להיאחז בתא, וכך החלקיק כבר לא יכול להיכנס. מכיוון שלכל נוגדן שתי זרועות, הוא יכול להחזיק שני חלקיקים בבת אחת, ונוגדנים רבים מחברים חלקיקים לגושים. מקרופאגים ותאים אחרים מזהים את הגבעולים של הנוגדנים ובולעים את הגושים בשלמותם.
בזיהום ראשון הנוגדנים מגיעים מאוחר. בסצנה, בלי חיסון, הנגיף מגיע לשיא בסביבות יום 7 ומחוסל עד יום 9 או 10, בעיקר בידי ההגנות המולדות ותאי ה־T הקוטלים, בעוד הנוגדנים ממשיכים לעלות עוד שבוע ומגיעים לשיא בסביבות יום 18. הם עדיין חשובים: הם מנקים את החלקיקים האחרונים, מגינים מפני הידבקות חוזרת באותו נגיף בקרוב, ויחד עם התאים שייצרו אותם משאירים משהו אחריהם.
זיכרון
כשהנגיף נעלם, רוב השבטים שהתרבו מתים. חלק קטן מהם לא. הם הופכים לתאי זיכרון, תאי B ו־T ארוכי חיים שנושאים את הקולטנים שעבדו, וחלק מתאי הפלזמה מתיישבים במח העצם וממשיכים לייצר נוגדנים במשך שנים. בפעם הבאה שאותו נגיף מגיע, יש פי מאות יותר תאים שמתאימים לו, הם כבר נבדקו, והם מתעוררים גם למנה קטנה יותר של נגיף. תאי ה־B של הזיכרון גם עברו סבב של שיפור בבלוטות הלימפה, ולכן הנוגדנים שלהם מתאימים בהידוק רב יותר.
זו התגובה המשנית: הנוגדנים עולים תוך יומיים־שלושה במקום שבוע ויותר, ומטפסים לרמה גבוהה פי כמה. בתרשים העקומות האפורות המקווקוות מראות את הפגישה הראשונה; העקומות הרציפות מראות את אותו נגיף פוגש גוף שזוכר אותו.
נסו: בחרו בחודש שעבר תחת חיסון וגררו שוב את ימים מההדבקה. תאי זיכרון זהובים ונוגדנים רבים כבר ממתינים. הנגיף בקושי מתחיל; עד יום 3 הוא נעלם, ולא הייתם יודעים שפגשתם אותו בכלל. ובכל זאת הנוגדנים קופצים מכ־30 יחידות לכ־600.
איך חיסון מלמד
חיסון נותן לגוף את הפגישה הראשונה בלי המחלה. הוא מראה למערכת החיסון את האנטיגנים של חיידק או נגיף בצורה שלא יכולה לחולל מחלה: גורם מחלה מומת, גורם חי מוחלש, חלקים מטוהרים מהחלבונים שלו, או הוראות גנטיות כמו mRNA, שאומרות לכמה מהתאים שלנו לייצר חלבון נגיפי אחד במשך כמה ימים, לפני שההוראות מתפרקות. הגוף מגיב כפי שהיה מגיב לזיהום אמיתי, לאט, ושומר את תאי הזיכרון. חיסונים רבים דורשים שתי מנות או מנת דחף מאוחרת יותר: כל פגישה מגדילה את הזיכרון ומשפרת את הנוגדנים.
הרעיון ותיק יותר מהידיעה שיש חיידקים ונגיפים. ב־1796 הראה אדוארד ג’נר שאנשים שקיבלו חומר מפצעי אבעבועות הפרה היו מוגנים מפני אבעבועות שחורות. מאוחר יותר החיסונים מחקו את האבעבועות השחורות לגמרי: המקרה הטבעי האחרון היה ב־1977, וארגון הבריאות העולמי הכריז על היעלמותן ב־1980.
רמת הנוגדנים יורדת בחודשים ובשנים שאחרי חיסון, אבל זה לא אומר שההגנה נעלמה. בחרו לפני עשר שנים: כמעט לא נשארו נוגדנים, ולכן הנגיף גדל במשך יומיים־שלושה. אז תאי הזיכרון מתעוררים, הנוגדנים מזנקים מעבר לכל מה שזיהום ראשון מייצר, והנגיף מחוסל עד יום 5, לפני שהוא מגיע לרמה שבה מרגישים חולים. מול מחלות רבות, ההגנה מפני מחלה קשה נמשכת הרבה יותר זמן מהנוגדנים. אדם מחוסן שפוגש את הנגיף מחסל אותו לעיתים קרובות מהר מספיק כדי להעביר אותו פחות, ולכן חיסון של מספיק אנשים יכול לעצור התפרצות לגמרי; מגפות ומודל SIR מראה את חסינות העדר הזאת בקהל.
נסו: עצרו את ימים מההדבקה ביום 5 ועברו בין שלוש האפשרויות. בלי חיסון הנגיף עדיין מטפס, וכמעט אין נוגדנים. עם כל אחד משני החיסונים הנגיף כבר נעלם, והנוגדנים גבוהים יותר מכל מה שזיהום ראשון מגיע אליו.
תופעות לוואי
הכאב בזרוע, העייפות או החום הקל שיכולים לבוא אחרי חיסון הם ההגנות המולדות שמשמיעות אזעקה, אותה אזעקה שגורמת לזיהום להרגיש כמו מחלה. בדרך כלל הם חולפים תוך יום או יומיים. תופעות לוואי חמורות נדירות, וחיסונים נבדקים על עשרות אלפי אנשים לפני שהם מאושרים, ואחר כך נעקבים אצל מיליונים נוספים. ההחלטה אם להשתמש בחיסון מסתכמת בהשוואה: הסיכונים שלו מול הסיכונים של המחלה שהוא מונע.
מה המודל הזה משמיט
העקומות מגיעות ממודל קטן: נגיף שמשכפל את עצמו ברירית, אזעקה מולדת, שבטים של תאי B ו־T שמתחילים לגדול אחרי השהיה של שלושה ימים בפעם הראשונה ויום אחד עם זיכרון, ונוגדנים שתאי ה־B מייצרים. המספרים בו אופייניים לנגיף של דרכי הנשימה כמו שפעת, ונבחרו כדי לתת את הצורות המוכרות, לא הותאמו למחלה אחת. זיהומים אמיתיים משתנים מאוד מאדם לאדם וממנה למנה, ועד כמה מישהו מרגיש חולה תלוי בהרבה יותר מכמות הנגיף.
הסצנה מכניסה את כל המשתתפים לפיסת רקמה אחת. במציאות תאי B ו־T מוצאים את ההתאמה שלהם ומתרבים בבלוטות הלימפה, תאי הפלזמה יושבים בעיקר בבלוטות הלימפה ובמח העצם, והנוגדנים מגיעים לדרכי הנשימה דרך הדם, וגם כסוג מיוחד שמיוצר ברירית עצמה. חלקיקי הנגיף והנוגדנים מצוירים גדולים פי כמה וכמה מבמציאות, והסצנה מראה כמה מאות במקום מיליונים. היא משמיטה תאים רבים אחרים, ובהם תאי ה־T המסייעים שתאי B ותאי T קוטלים זקוקים להם, ואת האותות הכימיים שהם מחליפים ביניהם.
ההנחה היא שהחיסון מתאים לנגיף בדיוק. נגיפים כמו שפעת משנים את חלבוני המעטפת שלהם משנה לשנה, ולכן זיכרון ישן מתאים פחות, וזו אחת הסיבות שחלק מהחיסונים מתעדכנים.