治療白血病 除了砒霜還有什么？

編者按：蝴蝶為什么會飛？花兒為何多姿多彩？蘋果為什么是甜的……生活中這些有趣的現(xiàn)象都和基因有關(guān)。即日起，科普中國聯(lián)合中國農(nóng)學會和光明網(wǎng)共同推出系列解讀，探尋基因奧秘背后的故事。

最近幾年，中國科學院院士陳竺屢獲歐美大獎，均是表彰他們利用砒霜治療白血病方面做出的重大貢獻。繼中國首位諾貝爾醫(yī)學獎（發(fā)現(xiàn)青蒿素的屠呦呦）之后，陳院士被認為是目前最有希望獲得諾貝爾醫(yī)學獎的中國科學家之一。那么，除了砒霜，近幾年還有什么方法對白血病有較好的效果呢？

CAR-T免疫療法是何方神圣？

在回答這個問題之前，我們先看一個故事：2011年，5歲的艾米麗?懷特海德（Emily Whitehead）被診斷出急性淋巴細胞白血病，在進行首輪化療時受到感染，差點失去雙腿。后來病情復發(fā)，她又接受了治療，并排期做骨髓移植手術(shù)。等待期間，病情再次復發(fā)。這時醫(yī)生們已經(jīng)無計可施了。在生命垂危之際，艾米麗?懷特海德成為全球第一位接受試驗性CAR-T免疫療法的兒童患者。不久，她的癌癥完全消失。到今天，她已經(jīng)14歲了。在與艾米麗患有同種疾病的25名兒童和5位成人中，27人的病情都得到了完全治愈，沒有再檢查出癌細胞。這到底是什么神奇的治療方法？

生活中的艾米麗?懷特海德（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

CAR-T免疫療法中文名是嵌合抗原受體T細胞免疫療法。T細胞是人體免疫系統(tǒng)中最兇猛的“獵人”，它們通過細胞表面的GPS導航系統(tǒng)（受體）識別癌細胞，然后殺死它們。但是對于白血病患者而言，它們的T細胞的導航系統(tǒng)發(fā)生故障，失去了識別體內(nèi)的癌細胞的能力。

因此，醫(yī)生和科學家們從病人的血液里分離T細胞，利用基因編輯技術(shù)，對病人的T細胞基因組進行改造，重建其GPS導航系統(tǒng)，恢復識別腫瘤細胞的能力。進一步把這些“修好”的細胞進行體外的擴大培養(yǎng)，再將它們回輸給病人，達到識別、殺死癌細胞的治療效果。CAR-T免疫療法治療白血病是目前基因編輯技術(shù)在疾病治療中較為成熟的應(yīng)用。但是該治療方法也有一定的局限性，目前國內(nèi)外科學家們正在不斷的改進方法，相信在不久的將來，會徹底的戰(zhàn)勝白血病。

CAR-T免疫療法簡要流程（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

什么是基因編輯技術(shù)?

基因編輯技術(shù)自誕生以來就是全世界最頂尖科學家們的研究熱點，任何技術(shù)突破都足以引爆眼球。在了解基因編輯之前，你需要先理解什么是基因。所謂基因，是指生物細胞內(nèi)有遺傳能力的物質(zhì)，它由一種稱為脫氧核糖核酸（也稱DNA）的物質(zhì)組成，在細胞內(nèi)以雙螺旋狀的形式存在，它們可以指導細胞合成各種蛋白質(zhì)，并向生物細胞發(fā)出各種“命令”，引導生物發(fā)育與生命機能的運作。例如，一種植物開什么顏色的花，結(jié)多大的果實，什么時候開花，什么時候結(jié)果，也大都由基因決定。

DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

雖然地球上有數(shù)以億計的生物，但是他們的遺傳信息都由4種脫氧核糖核酸組成。這4種脫氧核糖核酸兩兩配對，按照特定的順序排列組合形成了不同的基因。這種排列順序被稱為基因序列。如果它們的排列順序被打亂，基因的功能將會被改變，甚至“失靈”?；蛐蛄械母淖兛梢苑譃閮煞N：自然的改變和人為的改變。自然的改變是指生物體的基因在外界環(huán)境的影響下發(fā)生改變，是生物進化的源動力。比如，令人羨慕的藍眼睛。幾萬年前，每個人都是棕色眼睛。在大約1萬年前，歐洲出現(xiàn)了第一個藍眼睛的人?？茖W家研究發(fā)現(xiàn)，一種叫OCA2的基因突變導致了虹膜色素的變化，使人的眼球不再呈現(xiàn)棕色。目前全球只有大約8%的人類擁有藍色眼球。雖然這種突變并不會提高視力，但是美觀度極大提高，是一副天然的“美瞳”！

擁有藍眼睛的小姑娘（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

另外一部分生物體基因序列的改變則是人為的。其方式有很多種，比如：遺傳育種、基因編輯技術(shù)等。其中基因編輯技術(shù)則是近年來新興的一種技術(shù)，科學家們利用分子剪刀（基因編輯工具酶）等工具對生物的基因組進行修飾形成插入、缺失、顛換等基因突變形式。在完成DNA的上述操作以后，基因的特性會被改變，相應(yīng)的細胞、器官以及生物的性狀都會發(fā)生改變。

科學家“修改”基因（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

基因編輯技術(shù)還可以應(yīng)用于其他疾病嗎？

面對疾病人類是相對比較脆弱的，除了白血病以外，還有其他癌癥、艾滋病等，即便是21世紀的今天這些疾病也能算作絕癥。還有一類疾病是印在一部分人類的基因內(nèi)，父母患病，他們的孩子也會患病，比如脊肌萎縮癥、亨廷頓舞蹈病、杜氏肌營養(yǎng)不良、血友病、如地中海貧血等等。

雖然每種疾病的發(fā)病原理不一，但基因編輯的手段均能派上用場。如果發(fā)現(xiàn)某些基因可以抵御病毒，則可以將抗病的基因整合到人類基因組中；如果某些基因?qū)е氯祟惏l(fā)病或者更容易染病，選擇性的將這些“不好的基因”從人體中刪除或者進行“修正”，就可以根治這些疾病。比如，艾滋病是人類至今難以攻克的難題，艾滋病患者免疫功能嚴重受損，小小的普通感冒就可能奪去患者的性命。2008年，被稱為“柏林病人”的艾滋病患者被治愈，是世界第一例，近期又報道了兩例被成功治愈的艾滋病人。值得注意的是，這3位患者都進行骨髓移植治療，而骨髓供體都攜帶CCR5突變。研究發(fā)現(xiàn)，CCR5的突變或是這些人具抵抗艾滋病毒能力的原因。因此，研究攜帶CCR5突變的骨髓移植，有可能找到治愈艾滋病的良方。

回到CAR-T免疫療法，我們相信在不遠的未來，基因編輯技術(shù)會給更多的艾米麗?懷特海德帶來曙光。甚至會使基因診斷和基因治療成為一種全新“一站式”服務(wù)，首先通過檢測人類的基因組進行體檢，發(fā)現(xiàn)問題后，利用基因編輯技術(shù)進行基因治療、細胞治療，將無法治愈的疾病變成能夠長期控制的慢性病或者完全治愈。

出品：科普中國

作者：穆 偉 華中科技大學附屬同濟醫(yī)院博士后

徐樂天 湖北大學生命科學學院副教授

監(jiān)制：中國農(nóng)學會 光明網(wǎng)科普事業(yè)部