编者按：蝴蝶为什么会飞？花儿为何多姿多彩？苹果为什么是甜的……生活中这些有趣的现象都和基因有关。即日起，科普中国联合中国农学会和光明网共同推出系列解读，探寻基因奥秘背后的故事。

　　最近几年，中国科学院院士陈竺屡获欧美大奖，均是表彰他们利用砒霜治疗白血病方面做出的重大贡献。继中国首位诺贝尔医学奖（发现青蒿素的屠呦呦）之后，陈院士被认为是目前最有希望获得诺贝尔医学奖的中国科学家之一。那么，除了砒霜，近几年还有什么方法对白血病有较好的效果呢？

　　CAR-T免疫疗法是何方神圣？

　　在回答这个问题之前，我们先看一个故事：2011年，5岁的艾米丽•怀特海德（Emily Whitehead）被诊断出急性淋巴细胞白血病，在进行首轮化疗时受到感染，差点失去双腿。后来病情复发，她又接受了治疗，并排期做骨髓移植手术。等待期间，病情再次复发。这时医生们已经无计可施了。在生命垂危之际，艾米丽•怀特海德成为全球第一位接受试验性CAR-T免疫疗法的儿童患者。不久，她的癌症完全消失。到今天，她已经14岁了。在与艾米丽患有同种疾病的25名儿童和5位成人中，27人的病情都得到了完全治愈，没有再检查出癌细胞。这到底是什么神奇的治疗方法？

　　生活中的艾米丽•怀特海德（图片来自网络）

　　CAR-T免疫疗法中文名是嵌合抗原受体T细胞免疫疗法。T细胞是人体免疫系统中最凶猛的“猎人”，它们通过细胞表面的GPS导航系统（受体）识别癌细胞，然后杀死它们。但是对于白血病患者而言，它们的T细胞的导航系统发生故障，失去了识别体内的癌细胞的能力。

　　因此，医生和科学家们从病人的血液里分离T细胞，利用基因编辑技术，对病人的T细胞基因组进行改造，重建其GPS导航系统，恢复识别肿瘤细胞的能力。进一步把这些“修好”的细胞进行体外的扩大培养，再将它们回输给病人，达到识别、杀死癌细胞的治疗效果。CAR-T免疫疗法治疗白血病是目前基因编辑技术在疾病治疗中较为成熟的应用。但是该治疗方法也有一定的局限性，目前国内外科学家们正在不断的改进方法，相信在不久的将来，会彻底的战胜白血病。

　　CAR-T免疫疗法简要流程（图片来自网络）

　　什么是基因编辑技术?

　　基因编辑技术自诞生以来就是全世界最顶尖科学家们的研究热点，任何技术突破都足以引爆眼球。在了解基因编辑之前，你需要先理解什么是基因。所谓基因，是指生物细胞内有遗传能力的物质，它由一种称为脱氧核糖核酸（也称DNA）的物质组成，在细胞内以双螺旋状的形式存在，它们可以指导细胞合成各种蛋白质，并向生物细胞发出各种“命令”，引导生物发育与生命机能的运作。例如，一种植物开什么颜色的花，结多大的果实，什么时候开花，什么时候结果，也大都由基因决定。

　　DNA的双螺旋结构（图片来自网络）

　　虽然地球上有数以亿计的生物，但是他们的遗传信息都由4种脱氧核糖核酸组成。这4种脱氧核糖核酸两两配对，按照特定的顺序排列组合形成了不同的基因。这种排列顺序被称为基因序列。如果它们的排列顺序被打乱，基因的功能将会被改变，甚至“失灵”。基因序列的改变可以分为两种：自然的改变和人为的改变。自然的改变是指生物体的基因在外界环境的影响下发生改变，是生物进化的源动力。比如，令人羡慕的蓝眼睛。几万年前，每个人都是棕色眼睛。在大约1万年前，欧洲出现了第一个蓝眼睛的人。科学家研究发现，一种叫OCA2的基因突变导致了虹膜色素的变化，使人的眼球不再呈现棕色。目前全球只有大约8%的人类拥有蓝色眼球。虽然这种突变并不会提高视力，但是美观度极大提高，是一副天然的“美瞳”！

　　拥有蓝眼睛的小姑娘（图片来自网络）

　　另外一部分生物体基因序列的改变则是人为的。其方式有很多种，比如：遗传育种、基因编辑技术等。其中基因编辑技术则是近年来新兴的一种技术，科学家们利用分子剪刀（基因编辑工具酶）等工具对生物的基因组进行修饰形成插入、缺失、颠换等基因突变形式。在完成DNA的上述操作以后，基因的特性会被改变，相应的细胞、器官以及生物的性状都会发生改变。

　　科学家“修改”基因（图片来自网络）

　　基因编辑技术还可以应用于其他疾病吗？

　　面对疾病人类是相对比较脆弱的，除了白血病以外，还有其他癌症、艾滋病等，即便是21世纪的今天这些疾病也能算作绝症。还有一类疾病是印在一部分人类的基因内，父母患病，他们的孩子也会患病，比如脊肌萎缩症、亨廷顿舞蹈病、杜氏肌营养不良、血友病、如地中海贫血等等。

　　虽然每种疾病的发病原理不一，但基因编辑的手段均能派上用场。如果发现某些基因可以抵御病毒，则可以将抗病的基因整合到人类基因组中；如果某些基因导致人类发病或者更容易染病，选择性的将这些“不好的基因”从人体中删除或者进行“修正”，就可以根治这些疾病。比如，艾滋病是人类至今难以攻克的难题，艾滋病患者免疫功能严重受损，小小的普通感冒就可能夺去患者的性命。2008年，被称为“柏林病人”的艾滋病患者被治愈，是世界第一例，近期又报道了两例被成功治愈的艾滋病人。值得注意的是，这3位患者都进行骨髓移植治疗，而骨髓供体都携带CCR5突变。研究发现，CCR5的突变或是这些人具抵抗艾滋病毒能力的原因。因此，研究携带CCR5突变的骨髓移植，有可能找到治愈艾滋病的良方。

　　回到CAR-T免疫疗法，我们相信在不远的未来，基因编辑技术会给更多的艾米丽•怀特海德带来曙光。甚至会使基因诊断和基因治疗成为一种全新“一站式”服务，首先通过检测人类的基因组进行体检，发现问题后，利用基因编辑技术进行基因治疗、细胞治疗，将无法治愈的疾病变成能够长期控制的慢性病或者完全治愈。

　　出品：科普中国

　　作者：穆　伟 华中科技大学附属同济医院博士后

　　　　　徐乐天 湖北大学生命科学学院副教授

　　监制：中国农学会 光明网科普事业部