ヒ素以外に白血病を治療するものはありますか？

編集者注: 蝶はなぜ飛ぶのでしょうか?花はなぜこんなにも色鮮やかなのでしょうか？リンゴはなぜ甘いのか...生命のこれらの興味深い現象はすべて遺伝子に関係しています。本日より、中国科学普及協会、中国農学会、光明オンラインが共同で、遺伝子の謎の背後にある物語を探る一連の解説を開始します。

近年、中国科学院の院士である陳朱氏は、白血病の治療におけるヒ素の使用に対する多大な貢献が認められ、ヨーロッパとアメリカで数々の賞を受賞している。中国初のノーベル医学賞受賞者（アルテミシニンを発見した屠呦呦氏）に続き、陳院士はノーベル医学賞受賞の最も有望な中国人科学者の一人とみなされている。では、ヒ素以外に、近年白血病の治療に効果的であるとされている方法はあるのでしょうか?

CAR-T免疫療法とは何ですか?

この質問に答える前に、ある話を見てみましょう。2011 年、5 歳のエミリー ホワイトヘッドが急性リンパ性白血病と診断されました。彼女は最初の化学療法中に感染症にかかり、両足を失うところだった。その後、病気が再発し、彼女は再び治療を受け、骨髄移植を受ける予定となった。待機期間中に病気が再発しました。この時点で医師たちは途方に暮れていた。エミリー・ホワイトヘッドさんは、命の危険にさらされながらも、実験的なCAR-T免疫療法を受ける世界初の小児患者となった。すぐに、彼女の癌は完全に消えました。今日、彼女は14歳です。エミリーと同じ病気を患っていた25人の子供と5人の大人のうち、27人は完全に治癒し、がん細胞は発見されなかった。これは一体何の奇跡的な治療法なのでしょうか？

エミリー・ホワイトヘッドの実生活（インターネットからの写真）

CAR-T免疫療法の中国語名はキメラ抗原受容体T細胞免疫療法です。 T 細胞は人間の免疫システムの中で最も凶暴な「ハンター」です。細胞表面のGPSナビゲーションシステム（受容体）を通じて癌細胞を認識し、殺傷します。しかし、白血病患者では、T細胞のナビゲーションシステムが機能不全に陥り、体内のがん細胞を認識する能力を失っています。

そのため、医師や科学者は患者の血液からT細胞を分離し、遺伝子編集技術を使用して患者のT細胞ゲノムを修正し、GPSナビゲーションシステムを再構築して、腫瘍細胞を識別する能力を回復します。これらの「修復された」細胞は、体外でさらに増殖・培養され、その後患者に戻され、癌細胞を特定して殺す治療効果が得られます。白血病の治療のためのCAR-T免疫療法は、現在、疾患治療における遺伝子編集技術の比較的成熟した応用です。しかし、この治療法にも一定の限界があります。現在、国内外の科学者らがこの方法を絶えず改良しています。近い将来、白血病は完全に克服されると信じています。

CAR-T免疫療法の簡単な流れ（インターネットからの写真）

遺伝子編集技術とは何ですか?

遺伝子編集技術は、その誕生以来、世界トップクラスの科学者の間で注目の研究テーマとなっており、あらゆる技術革新は注目を集めるのに十分です。遺伝子編集を理解する前に、遺伝子とは何かを理解する必要があります。いわゆる遺伝子とは、生物細胞の中にある遺伝能力を持つ物質を指します。これはデオキシリボ核酸（DNAとも呼ばれる）と呼ばれる物質で構成されており、細胞内で二重らせんの形で存在します。細胞がさまざまなタンパク質を合成するように誘導したり、生物細胞にさまざまな「命令」を発したりして、生物の発達や生命機能の作動を導きます。たとえば、植物の花の色、果実の大きさ、開花時期、実がなる時期などは、ほとんどが遺伝子によって決まります。

DNAの二重らせん構造（インターネットからの画像）

地球上には数十億の生物が存在しますが、その遺伝情報は 4 種類の DNA で構成されています。これら 4 種類の DNA は対になって特定の順序で配置され、異なる遺伝子を形成します。この配列順序は遺伝子配列と呼ばれます。配列の順序が乱れると、遺伝子の機能が変化したり、「機能不全」になったりします。遺伝子配列の変化は、自然の変化と人為的な変化の 2 種類に分けられます。自然変化とは、生物の遺伝子が外部環境の影響を受けて変化することを指し、これが生物進化の原動力となります。たとえば、羨ましいほどの青い目。何万年も前、すべての人の目は茶色でした。青い目の人々が最初にヨーロッパに現れたのは約1万年前です。科学者たちは、OCA2と呼ばれる遺伝子の変異が虹彩の色素沈着に変化を引き起こし、人の目が茶色ではなくなることを発見した。現在、世界の人口のうち青い目をしているのはわずか8%程度です。この突然変異は視力を改善しませんが、美観を大幅に改善し、自然な「美しいレンズ」を作り出します。

青い目をした少女（インターネットからの写真）

生物の遺伝子配列の変化のもう一つの部分は人為的なものです。これには遺伝子育種や遺伝子編集技術などさまざまな方法がありますが、その中でも遺伝子編集技術は近年注目されている技術です。科学者は分子ハサミ（遺伝子編集ツール酵素）やその他のツールを使用して生物のゲノムを修正し、挿入、削除、転座などの遺伝子変異を形成します。 DNA に対する上記の操作が完了すると、遺伝子の特性が変化し、それに応じて細胞、臓器、生物の特性も変化します。

科学者が遺伝子を「改変」する（インターネットからの画像）

遺伝子編集技術は他の病気にも応用できるのでしょうか？

人間は病気に対して比較的脆弱です。白血病以外にも、ガンやエイズなどがあり、21世紀においてもこれらの病気は末期の病気といえます。一部の人間の遺伝子に刻み込まれた別の種類の病気があります。親が病気であれば、子供も脊髄性筋萎縮症、ハンチントン病、デュシェンヌ型筋ジストロフィー、血友病、サラセミアなどの病気になります。

それぞれの病気の発症機序は異なりますが、遺伝子編集はこれらすべての治療に使用できます。特定の遺伝子がウイルスに抵抗できることが判明した場合、その病気に抵抗する遺伝子をヒトゲノムに組み込むことができます。特定の遺伝子が人間を病気にしたり、病気にかかりやすくしたりする場合、これらの「悪い遺伝子」を人体から選択的に削除または「修正」することで、これらの病気を治すことができます。例えば、エイズは人類にとってこれまで克服することが困難であった難しい問題です。エイズ患者の免疫機能は著しく損なわれており、単なる風邪でも患者の命を奪う可能性がある。 2008年、「ベルリン患者」として知られるエイズ患者が世界で初めて治癒した。最近、エイズ患者が治癒に成功した事例がさらに2件報告された。注目すべきは、3 人の患者全員が骨髄移植を受けており、骨髄ドナー全員が CCR5 変異を有していたことです。研究により、CCR5 の変異がこれらの人々が HIV に対して抵抗力を持つ理由である可能性があることが判明しました。したがって、CCR5 変異を伴う骨髄移植を研究することは、エイズの治療法を見つけるのに役立つ可能性があります。

CAR-T免疫療法に戻ると、近い将来、遺伝子編集技術がより多くのエミリー・ホワイトヘッドに希望をもたらすと私たちは信じています。遺伝子診断と遺伝子治療も新たな「ワンストップ」サービスとなるだろう。まず、ヒトゲノムを検査して身体検査を行います。問題が発見されると、遺伝子編集技術は遺伝子治療や細胞治療に利用され、不治の病を長期にコントロールできる慢性疾患や完治可能な疾患に変えていきます。

制作：中国科学普及協会

著者: Mu Wei、華中科技大学同済病院ポストドクター

徐楽天 湖北大学生命科学学院准教授

制作者：中国農業協会光明オンライン科学部