Gibt es außer Arsen noch andere Mittel zur Behandlung von Leukämie?

Anmerkung des Herausgebers: Warum fliegen Schmetterlinge? Warum sind Blumen so bunt? Warum sind Äpfel süß? Diese interessanten Phänomene im Leben hängen alle mit Genen zusammen. Ab heute werden Science Popularization China, die Chinesische Gesellschaft für Agronomie und Guangming Online gemeinsam eine Reihe von Interpretationen veröffentlichen, um die Geschichten hinter den Geheimnissen der Gene zu erforschen.

In den letzten Jahren hat Chen Zhu, ein Mitglied der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, in Europa und den USA zahlreiche Auszeichnungen für seine bedeutenden Beiträge zur Verwendung von Arsen zur Behandlung von Leukämie erhalten. Nach Chinas erstem Nobelpreisträger für Medizin (Tu Youyou, der Artemisinin entdeckte) gilt Akademiemitglied Chen als einer der chinesischen Wissenschaftler mit den größten Hoffnungen auf den Nobelpreis für Medizin. Gibt es außer Arsen noch andere Methoden, die sich in den letzten Jahren bei der Behandlung von Leukämie als wirksamer erwiesen haben?

Was ist eine CAR-T-Immuntherapie?

Bevor wir diese Frage beantworten, schauen wir uns eine Geschichte an: Im Jahr 2011 wurde bei der fünfjährigen Emily Whitehead akute lymphatische Leukämie diagnostiziert. Während ihrer ersten Chemotherapie erkrankte sie an einer Infektion und verlor beinahe beide Beine. Später kam es zu einem Rückfall der Krankheit und sie wurde erneut behandelt, und es wurde ein Termin für eine Knochenmarktransplantation vereinbart. Während der Wartezeit kam es erneut zu einem Krankheitsrückfall. Zu diesem Zeitpunkt waren die Ärzte mit ihrem Latein am Ende. Obwohl ihr Leben auf dem Spiel stand, erhielt Emily Whitehead als erste pädiatrische Patientin weltweit eine experimentelle CAR-T-Immuntherapie. Bald war ihr Krebs vollständig verschwunden. Heute ist sie 14 Jahre alt. Von den 25 Kindern und 5 Erwachsenen mit der gleichen Krankheit wie Emily wurden 27 vollständig geheilt und es wurden keine Krebszellen mehr gefunden. Was ist das für eine Wunderheilung?

Emily Whitehead im wirklichen Leben (Foto aus dem Internet)

Der chinesische Name der CAR-T-Immuntherapie lautet „Chimäre Antigenrezeptor-T-Zell-Immuntherapie“. T-Zellen sind die wildesten „Jäger“ des menschlichen Immunsystems. Sie erkennen Krebszellen über das GPS-Navigationssystem (Rezeptoren) auf der Zelloberfläche und töten sie anschließend ab. Bei Leukämiepatienten funktioniert das Navigationssystem ihrer T-Zellen jedoch nicht richtig und sie verlieren die Fähigkeit, Krebszellen im Körper zu erkennen.

Daher isolieren Ärzte und Wissenschaftler T-Zellen aus dem Blut des Patienten und verwenden Gen-Editing-Technologien, um das T-Zell-Genom des Patienten zu verändern, sein GPS-Navigationssystem neu aufzubauen und die Fähigkeit zur Erkennung von Tumorzellen wiederherzustellen. Diese „reparierten“ Zellen werden weiter vermehrt und in vitro kultiviert und dann dem Patienten zurückgegeben, um den therapeutischen Effekt der Identifizierung und Abtötung von Krebszellen zu erzielen. Die CAR-T-Immuntherapie zur Behandlung von Leukämie ist derzeit eine relativ ausgereifte Anwendung der Genomeditierungstechnologie in der Krankheitsbehandlung. Allerdings weist diese Behandlungsmethode auch gewisse Einschränkungen auf. Derzeit arbeiten Wissenschaftler im In- und Ausland ständig an der Verbesserung der Methode. Ich bin davon überzeugt, dass die Leukämie in naher Zukunft vollständig besiegt sein wird.

Kurzer Ablauf der CAR-T-Immuntherapie (Bild aus dem Internet)

Was ist Genom-Editing-Technologie?

Seit ihrer Einführung ist die Technologie zur Genomeditierung ein heißes Forschungsthema unter den führenden Wissenschaftlern der Welt, und jeder technologische Durchbruch reicht aus, um Aufmerksamkeit zu erregen. Bevor Sie die Genombearbeitung verstehen, müssen Sie verstehen, was Gene sind. Als sogenanntes Gen bezeichnet man eine Substanz mit genetischer Fähigkeit innerhalb biologischer Zellen. Es besteht aus einer Substanz namens Desoxyribonukleinsäure (auch als DNA bekannt) und liegt in der Zelle in Form einer Doppelhelix vor. Sie können Zellen anleiten, verschiedene Proteine ​​zu synthetisieren und biologischen Zellen verschiedene „Befehle“ erteilen, wodurch sie die biologische Entwicklung und die Durchführung von Lebensfunktionen steuern. So werden beispielsweise die Farbe der Blüten einer Pflanze, die Größe ihrer Früchte sowie der Zeitpunkt ihrer Blüte und des Fruchttragens größtenteils durch die Gene bestimmt.

Die Doppelhelixstruktur der DNA (Bild aus dem Internet)

Obwohl es auf der Erde Milliarden von Organismen gibt, besteht ihre genetische Information aus vier DNA-Typen. Diese vier DNA-Typen bilden in Paaren und einer bestimmten Reihenfolge unterschiedliche Gene. Diese Anordnungsreihenfolge wird als Gensequenz bezeichnet. Wird ihre Anordnungsordnung gestört, kommt es zu einer Funktionsänderung des Gens oder sogar zu einer „Fehlfunktion“. Veränderungen in Gensequenzen können in zwei Arten unterteilt werden: natürliche Veränderungen und vom Menschen verursachte Veränderungen. Unter natürlicher Veränderung versteht man die Veränderung der Gene von Organismen unter dem Einfluss der äußeren Umwelt, die die treibende Kraft der biologischen Evolution darstellt. Zum Beispiel beneidenswerte blaue Augen. Vor Zehntausenden von Jahren hatten alle Menschen braune Augen. Die ersten blauäugigen Menschen tauchten vor etwa 10.000 Jahren in Europa auf. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass eine Genmutation namens OCA2 Veränderungen der Irispigmentierung verursacht, wodurch die Augen einer Person nicht mehr braun erscheinen. Derzeit haben nur etwa 8 % der Weltbevölkerung blaue Augen. Obwohl diese Mutation die Sehkraft nicht verbessert, sorgt sie für eine deutliche Verbesserung der Ästhetik und schafft ein Paar natürlicher „schöner Linsen“!

Ein kleines Mädchen mit blauen Augen (Bild aus dem Internet)

Ein weiterer Teil der Veränderungen in den Gensequenzen von Organismen sind vom Menschen verursacht. Hierzu gibt es viele Möglichkeiten, beispielsweise genetische Züchtung, Gen-Editing-Technologie usw. Unter diesen ist die Gen-Editing-Technologie eine in den letzten Jahren aufkommende Technologie. Wissenschaftler verwenden molekulare Scheren (Enzyme zur Genbearbeitung) und andere Werkzeuge, um das Genom von Organismen zu verändern und Genmutationen wie Insertionen, Deletionen und Transversionen zu erzeugen. Nach Abschluss der oben genannten Operationen an der DNA werden die Eigenschaften der Gene geändert und auch die entsprechenden Eigenschaften von Zellen, Organen und Organismen werden sich ändern.

Wissenschaftler „modifizieren“ Gene (Bild aus dem Internet)

Kann die Technologie der Genomeditierung auch auf andere Krankheiten angewendet werden?

Der Mensch ist gegenüber Krankheiten relativ anfällig. Neben Leukämie gibt es noch andere Krebsarten, AIDS usw. Diese Krankheiten können auch im 21. Jahrhundert als tödliche Krankheiten angesehen werden. Es gibt eine andere Art von Krankheit, die in den Genen einiger Menschen eingeprägt ist. Wenn Eltern krank sind, werden auch ihre Kinder krank sein, beispielsweise an spinaler Muskelatrophie, Morbus Huntington, Muskeldystrophie Duchenne, Hämophilie, Thalassämie usw.

Obwohl die Pathogenese jeder Krankheit unterschiedlich ist, kann die Genomeditierung zur Behandlung aller Krankheiten eingesetzt werden. Wenn sich herausstellt, dass bestimmte Gene Viren widerstehen können, können die krankheitsresistenten Gene in das menschliche Genom integriert werden. Wenn bestimmte Gene dazu führen, dass Menschen krank werden oder anfälliger für Krankheiten werden, können diese Krankheiten geheilt werden, indem diese „schlechten Gene“ gezielt aus dem menschlichen Körper entfernt oder „korrigiert“ werden. Beispielsweise ist AIDS ein schwieriges Problem, das die Menschheit bisher nur schwer überwinden konnte. Die Immunfunktion von AIDS-Patienten ist schwer geschädigt und eine einfache Erkältung kann für den Patienten tödlich sein. Im Jahr 2008 wurde ein als „Berliner Patient“ bekannter AIDS-Patient geheilt – der erste Fall weltweit. Kürzlich wurden zwei weitere Fälle einer erfolgreichen Heilung von AIDS-Patienten gemeldet. Es ist erwähnenswert, dass alle drei Patienten eine Knochenmarktransplantation erhielten und alle Knochenmarkspender CCR5-Mutationen aufwiesen. Studien haben ergeben, dass Mutationen in CCR5 der Grund dafür sein könnten, dass diese Menschen gegen HIV resistent sind. Daher könnte die Untersuchung von Knochenmarktransplantaten mit CCR5-Mutationen dazu beitragen, ein Heilmittel für AIDS zu finden.

Zurück zur CAR-T-Immuntherapie: Wir glauben, dass die Technologie zur Genom-Editierung in naher Zukunft mehr Emily Whiteheads Hoffnung bringen wird. Dadurch wird es sogar möglich, genetische Diagnose und Gentherapie als neuen Service aus einer Hand anzubieten. Zunächst wird eine körperliche Untersuchung mittels Test des menschlichen Genoms durchgeführt. Sobald ein Problem gefunden wurde, wird die Technologie der Genomeditierung für die Gentherapie und Zelltherapie eingesetzt, um unheilbare Krankheiten in chronische Krankheiten umzuwandeln, die über einen langen Zeitraum kontrolliert oder vollständig geheilt werden können.

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Mu Wei, Postdoktorand, Tongji-Krankenhaus, Huazhong University of Science and Technology

Xu Letian, Außerordentlicher Professor, Fakultät für Biowissenschaften, Universität Hubei

Hersteller: China Agricultural Society Guangming Online-Wissenschaftsabteilung