治療白血病 除了砒霜還有什么？

編者按：蝴蝶為什么會(huì)飛？花兒為何多姿多彩？蘋(píng)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(guó)聯(lián)合中國(guó)農(nóng)學(xué)會(huì)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(guó)科學(xué)院院士陳竺屢獲歐美大獎(jiǎng)，均是表彰他們利用砒霜治療白血病方面做出的重大貢獻(xiàn)。繼中國(guó)首位諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)（發(fā)現(xiàn)青蒿素的屠呦呦）之后，陳院士被認(rèn)為是目前最有希望獲得諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)的中國(guó)科學(xué)家之一。那么，除了砒霜，近幾年還有什么方法對(duì)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(gè)問(wèn)題之前，我們先看一個(gè)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(xì)胞白血病，在進(jìn)行首輪化療時(shí)受到感染，差點(diǎn)失去雙腿。后來(lái)病情復(fù)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(fù)發(fā)。這時(shí)醫(yī)生們已經(jīng)無(wú)計(jì)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(yàn)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(méi)有再檢查出癌細(xì)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(lái)自網(wǎng)絡(luò)）

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

因此，醫(yī)生和科學(xué)家們從病人的血液里分離T細(xì)胞，利用基因編輯技術(shù)，對(duì)病人的T細(xì)胞基因組進(jìn)行改造，重建其GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，恢復(fù)識(shí)別腫瘤細(xì)胞的能力。進(jìn)一步把這些“修好”的細(xì)胞進(jìn)行體外的擴(kuò)大培養(yǎng)，再將它們回輸給病人，達(dá)到識(shí)別、殺死癌細(xì)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(guó)內(nèi)外科學(xué)家們正在不斷的改進(jìn)方法，相信在不久的將來(lái)，會(huì)徹底的戰(zhàn)勝白血病。

CAR-T免疫療法簡(jiǎn)要流程（圖片來(lái)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(lái)就是全世界最頂尖科學(xué)家們的研究熱點(diǎn)，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(xì)胞內(nèi)有遺傳能力的物質(zhì)，它由一種稱(chēng)為脫氧核糖核酸（也稱(chēng)DNA）的物質(zhì)組成，在細(xì)胞內(nèi)以雙螺旋狀的形式存在，它們可以指導(dǎo)細(xì)胞合成各種蛋白質(zhì)，并向生物細(xì)胞發(fā)出各種“命令”，引導(dǎo)生物發(fā)育與生命機(jī)能的運(yùn)作。例如，一種植物開(kāi)什么顏色的花，結(jié)多大的果實(shí)，什么時(shí)候開(kāi)花，什么時(shí)候結(jié)果，也大都由基因決定。

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

雖然地球上有數(shù)以?xún)|計(jì)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(duì)，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(chēng)為基因序列。如果它們的排列順序被打亂，基因的功能將會(huì)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(jìn)化的源動(dòng)力。比如，令人羨慕的藍(lán)眼睛。幾萬(wàn)年前，每個(gè)人都是棕色眼睛。在大約1萬(wàn)年前，歐洲出現(xiàn)了第一個(gè)藍(lán)眼睛的人。科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，一種叫OCA2的基因突變導(dǎo)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(lèi)擁有藍(lán)色眼球。雖然這種突變并不會(huì)提高視力，但是美觀度極大提高，是一副天然的“美瞳”！

擁有藍(lán)眼睛的小姑娘（圖片來(lái)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(lái)新興的一種技術(shù)，科學(xué)家們利用分子剪刀（基因編輯工具酶）等工具對(duì)生物的基因組進(jìn)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(huì)被改變，相應(yīng)的細(xì)胞、器官以及生物的性狀都會(huì)發(fā)生改變。

科學(xué)家“修改”基因（圖片來(lái)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(duì)疾病人類(lèi)是相對(duì)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(jì)的今天這些疾病也能算作絕癥。還有一類(lèi)疾病是印在一部分人類(lèi)的基因內(nèi)，父母患病，他們的孩子也會(huì)患病，比如脊肌萎縮癥、亨廷頓舞蹈病、杜氏肌營(yíng)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(chǎng)。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(lèi)基因組中；如果某些基因?qū)е氯祟?lèi)發(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(jìn)行“修正”，就可以根治這些疾病。比如，艾滋病是人類(lèi)至今難以攻克的難題，艾滋病患者免疫功能?chē)?yán)重受損，小小的普通感冒就可能奪去患者的性命。2008年，被稱(chēng)為“柏林病人”的艾滋病患者被治愈，是世界第一例，近期又報(bào)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(jìn)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(yuǎn)的未來(lái)，基因編輯技術(shù)會(huì)給更多的艾米麗?懷特海德帶來(lái)曙光。甚至?xí)够蛟\斷和基因治療成為一種全新“一站式”服務(wù)，首先通過(guò)檢測(cè)人類(lèi)的基因組進(jìn)行體檢，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，利用基因編輯技術(shù)進(jìn)行基因治療、細(xì)胞治療，將無(wú)法治愈的疾病變成能夠長(zhǎng)期控制的慢性病或者完全治愈。

出品：科普中國(guó)

作者：穆 偉 華中科技大學(xué)附屬同濟(jì)醫(yī)院博士后

徐樂(lè)天 湖北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院副教授

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