2025年大學(xué)《生物技術(shù)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——細(xì)胞工程在再生醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋?zhuān)款}3分，共15分）1.細(xì)胞工程2.再生醫(yī)學(xué)3.胚胎干細(xì)胞4.誘導(dǎo)多能干細(xì)胞5.組織工程二、填空題（每空1分，共20分）1.細(xì)胞工程的核心技術(shù)包括細(xì)胞培養(yǎng)、__________、__________、核移植和基因工程細(xì)胞的制備與應(yīng)用等。2.再生醫(yī)學(xué)的最終目標(biāo)是修復(fù)或替換受損的器官、組織，恢復(fù)其正常的生理功能，主要途徑包括__________再生和__________再生。3.干細(xì)胞根據(jù)其來(lái)源和分化潛能，可分為胚胎干細(xì)胞、誘導(dǎo)多能干細(xì)胞、__________干細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞等。4.利用細(xì)胞工程技術(shù)獲得的具有特定功能或經(jīng)過(guò)基因修飾的細(xì)胞，通過(guò)移植方式治療疾病的方法，稱為_(kāi)_________。5.組織工程是研究如何利用__________、__________和__________三大要素，構(gòu)建具有特定功能的組織或器官替代物。6.成體干細(xì)胞主要存在于成年個(gè)體的特定組織中，如骨髓、__________、脂肪等，具有分化潛能和自我更新能力。7.胚胎干細(xì)胞具有無(wú)限的__________能力和__________潛能，是再生醫(yī)學(xué)的重要資源。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述細(xì)胞工程在制備用于細(xì)胞治療的產(chǎn)品時(shí)可能涉及的關(guān)鍵技術(shù)步驟。2.與自體移植相比，同種異體移植在應(yīng)用細(xì)胞治療時(shí)面臨的主要挑戰(zhàn)是什么？3.簡(jiǎn)述間充質(zhì)干細(xì)胞在再生醫(yī)學(xué)中應(yīng)用的主要優(yōu)勢(shì)。4.解釋什么是“類(lèi)器官”，并簡(jiǎn)述其在再生醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用價(jià)值。四、論述題（每題10分，共30分）1.詳細(xì)闡述如何利用基因工程技術(shù)修飾干細(xì)胞，以提高其在再生醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的治療效果。2.論述3D生物打印技術(shù)在組織工程和再生醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用前景及其面臨的主要挑戰(zhàn)。3.結(jié)合具體實(shí)例，分析干細(xì)胞治療在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域所展現(xiàn)的巨大潛力以及當(dāng)前仍需克服的關(guān)鍵科學(xué)和倫理障礙。試卷答案一、名詞解釋1.細(xì)胞工程：指在體外條件下，通過(guò)特定的技術(shù)手段，對(duì)細(xì)胞的遺傳物質(zhì)進(jìn)行人為操作，或利用細(xì)胞的全能性、分化能力，來(lái)獲得特定細(xì)胞、細(xì)胞產(chǎn)物或新個(gè)體的技術(shù)總稱。**解析思路：*考察對(duì)細(xì)胞工程基本定義的理解，需包含其技術(shù)手段（操作遺傳物質(zhì)、利用全能性/分化能力）和目的（獲得特定細(xì)胞/產(chǎn)物/個(gè)體）。2.再生醫(yī)學(xué)：是一門(mén)以修復(fù)、替換或再生受損組織和器官為目標(biāo)的醫(yī)學(xué)前沿學(xué)科，其核心思想是利用干細(xì)胞、組織工程、生物材料等手段，激發(fā)機(jī)體自身的修復(fù)能力或構(gòu)建外部組織替代物。**解析思路：*考察對(duì)再生醫(yī)學(xué)定義和核心思想的理解，需明確其目標(biāo)和主要手段（干細(xì)胞、組織工程、生物材料等）。3.胚胎干細(xì)胞：來(lái)源于早期胚胎（囊胚期內(nèi)細(xì)胞團(tuán)）的多能干細(xì)胞，具有無(wú)限的增殖能力和發(fā)育的全能性，可分化成體內(nèi)所有類(lèi)型的細(xì)胞。**解析思路：*考察對(duì)胚胎干細(xì)胞來(lái)源（早期胚胎/內(nèi)細(xì)胞團(tuán)）和關(guān)鍵特性（多能、無(wú)限增殖、全能性）的掌握。4.誘導(dǎo)多能干細(xì)胞：通過(guò)將特定的轉(zhuǎn)錄因子（如OCT4,SOX2,KLF4,c-MYC）重新導(dǎo)入成年體細(xì)胞的基因組中，使其獲得類(lèi)似胚胎干細(xì)胞的多能性，這類(lèi)細(xì)胞稱為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞）。**解析思路：*考察對(duì)iPS細(xì)胞來(lái)源（體細(xì)胞重編程）和關(guān)鍵特性（多能性）的理解，以及其與胚胎干細(xì)胞的區(qū)別。5.組織工程：是研究如何利用細(xì)胞、生物材料（支架）和生長(zhǎng)因子這三大要素，在體外構(gòu)建具有特定功能的組織或器官替代物，并最終將其移植到體內(nèi)以實(shí)現(xiàn)組織修復(fù)的一門(mén)新興交叉學(xué)科。**解析思路：*考察對(duì)組織工程核心組成要素（細(xì)胞、材料、生長(zhǎng)因子）和最終目標(biāo)（構(gòu)建替代物、實(shí)現(xiàn)修復(fù)）的理解。二、填空題1.細(xì)胞融合，核移植**解析思路：*考察對(duì)細(xì)胞工程主要技術(shù)手段的掌握，除了基礎(chǔ)的細(xì)胞培養(yǎng)，融合和核移植是其他高級(jí)操作的基礎(chǔ)或重要技術(shù)。2.生理性，病理性**解析思路：*考察對(duì)再生醫(yī)學(xué)按再生途徑分類(lèi)的基本知識(shí)。3.成體**解析思路：*考察對(duì)干細(xì)胞分類(lèi)的主要依據(jù)（來(lái)源）及常見(jiàn)類(lèi)型的掌握。4.細(xì)胞治療**解析思路：*考察對(duì)利用細(xì)胞進(jìn)行疾病治療這一特定應(yīng)用方式的術(shù)語(yǔ)掌握。5.細(xì)胞，生物材料，生長(zhǎng)因子**解析思路：*考察對(duì)組織工程三大核心要素的掌握，這是組織工程的基本概念。6.脂肪（或皮膚、肌肉等）**解析思路：*考察對(duì)成體干細(xì)胞常見(jiàn)來(lái)源的記憶，脂肪是其中一個(gè)重要且易于獲取的來(lái)源。7.增殖，分化**解析思路：*考察對(duì)胚胎干細(xì)胞關(guān)鍵生物學(xué)特性的掌握，無(wú)限增殖能力和多向分化潛能是其核心特征。三、簡(jiǎn)答題1.利用細(xì)胞工程技術(shù)制備用于細(xì)胞治療的產(chǎn)品，通常涉及以下關(guān)鍵步驟：首先，根據(jù)治療需求，選擇合適的細(xì)胞類(lèi)型（如自體干細(xì)胞、異體干細(xì)胞或基因修飾細(xì)胞），并通過(guò)細(xì)胞分離、純化技術(shù)獲得足夠數(shù)量和質(zhì)量的細(xì)胞；其次，對(duì)細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)和擴(kuò)增，確保細(xì)胞數(shù)量滿足治療需求，并保持其特性穩(wěn)定；再次，可能需要對(duì)細(xì)胞進(jìn)行功能修飾或基因治療，以增強(qiáng)其治療效果、降低免疫原性或賦予特定功能；然后，對(duì)修飾后的細(xì)胞進(jìn)行質(zhì)量控制和安全性評(píng)估；最后，將合格的細(xì)胞制品按照嚴(yán)格的操作規(guī)范進(jìn)行凍存或直接用于患者移植。**解析思路：*考察對(duì)細(xì)胞治療產(chǎn)品制備全流程的理解，需要涵蓋從細(xì)胞獲取、培養(yǎng)擴(kuò)增、細(xì)胞修飾、質(zhì)量控制到最終應(yīng)用的各個(gè)環(huán)節(jié)。2.同種異體移植在應(yīng)用細(xì)胞治療時(shí)面臨的主要挑戰(zhàn)包括：免疫排斥反應(yīng)，由于供體和受體之間存在人類(lèi)白細(xì)胞抗原（HLA）等抗原的差異，移植的細(xì)胞可能被受體免疫系統(tǒng)識(shí)別為異物并發(fā)生攻擊，導(dǎo)致治療失敗或細(xì)胞存活率低；移植物功能障礙，即使成功移植，細(xì)胞也可能未能有效整合到宿主組織中，或無(wú)法發(fā)揮預(yù)期的功能；倫理問(wèn)題，特別是涉及異種細(xì)胞或組織移植時(shí)，存在倫理爭(zhēng)議和安全性風(fēng)險(xiǎn)（如病毒傳播）；供體來(lái)源有限，高質(zhì)量的異體細(xì)胞（如來(lái)源特定的干細(xì)胞）獲取困難和標(biāo)準(zhǔn)化挑戰(zhàn)。**解析思路：*考察對(duì)同種異體移植（通常指人與人之間）在細(xì)胞治療中面臨的主要障礙（免疫排斥、功能整合、倫理、供體來(lái)源）的理解。3.間充質(zhì)干細(xì)胞在再生醫(yī)學(xué)中應(yīng)用的主要優(yōu)勢(shì)包括：易于從多種組織（如骨髓、脂肪、臍帶）中分離和擴(kuò)增，來(lái)源相對(duì)豐富；具有較低的免疫原性，部分間充質(zhì)干細(xì)胞可以在不進(jìn)行HLA配型或僅需低級(jí)別配型的情況下進(jìn)行同種異體移植，降低了免疫排斥風(fēng)險(xiǎn)；具有強(qiáng)大的遷移能力，能夠遷移到受損部位；能夠分泌多種細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子，具有免疫調(diào)節(jié)功能，可以抑制炎癥反應(yīng)，促進(jìn)組織修復(fù)；具有分化潛能，雖然主要分化方向是間充質(zhì)相關(guān)的細(xì)胞（如成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞等），但在特定條件下也可能分化成其他類(lèi)型細(xì)胞，為組織修復(fù)提供了多種可能。**解析思路：*考察對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）主要特性（來(lái)源、免疫原性、遷移、分泌、分化潛能）及其在再生醫(yī)學(xué)中應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的理解。4.類(lèi)器官是指利用干細(xì)胞（主要是胚胎干細(xì)胞或誘導(dǎo)多能干細(xì)胞）在體外構(gòu)建的、能夠模擬原始器官關(guān)鍵結(jié)構(gòu)和功能的三維細(xì)胞集合體。其應(yīng)用價(jià)值主要體現(xiàn)在：作為疾病模型，類(lèi)器官可以模擬人體器官的生理環(huán)境和功能，用于研究藥物代謝、疾病發(fā)生機(jī)制，進(jìn)行藥物篩選和毒性測(cè)試，尤其適用于研究遺傳性疾病和對(duì)特定人群（如缺乏合適模型的患者）進(jìn)行個(gè)性化研究；用于再生醫(yī)學(xué)研究，類(lèi)器官可以用于研究組織發(fā)育和修復(fù)過(guò)程，探索新的治療策略，并為未來(lái)構(gòu)建器官替代物提供基礎(chǔ)；進(jìn)行基礎(chǔ)生物學(xué)研究，類(lèi)器官有助于揭示器官發(fā)育、分化、穩(wěn)態(tài)維持和疾病發(fā)生的分子機(jī)制。**解析思路：*考察對(duì)“類(lèi)器官”的定義（三維、模擬器官結(jié)構(gòu)功能）及其在疾病模型、再生醫(yī)學(xué)、基礎(chǔ)研究三個(gè)主要方面的應(yīng)用價(jià)值的理解。四、論述題1.利用基因工程技術(shù)修飾干細(xì)胞以提高其在再生醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的治療效果，可以通過(guò)多種策略實(shí)現(xiàn)。首先，可以通過(guò)基因敲除技術(shù)去除干細(xì)胞中可能存在的致病基因或與免疫排斥相關(guān)的基因（如HLA基因的部分等位基因），以降低移植后的免疫反應(yīng)，提高移植物存活率和安全性。其次，可以引入外源基因，賦予干細(xì)胞特定的功能。例如，將編碼治療性蛋白（如生長(zhǎng)因子、酶）的基因?qū)敫杉?xì)胞，使其在移植后能夠分泌這些蛋白，從而促進(jìn)受損組織的修復(fù)和再生；或者將抗凋亡基因?qū)敫杉?xì)胞，提高其在惡劣微環(huán)境下的存活率。此外，可以利用基因編輯技術(shù)（如CRISPR-Cas9）對(duì)干細(xì)胞進(jìn)行精確的基因修改，糾正遺傳缺陷，使其成為治療遺傳性疾病的工具；或者精確調(diào)控干細(xì)胞分化潛能，使其更定向地分化為所需的細(xì)胞類(lèi)型。還可以通過(guò)基因修飾增強(qiáng)干細(xì)胞的歸巢能力，使其能夠更有效地遷移到受損部位。最后，可以利用基因沉默技術(shù)（如RNA干擾）抑制干細(xì)胞的某些不良特性，如過(guò)度增殖或分化潛能受限。通過(guò)這些基因工程手段，可以定制化改造干細(xì)胞，使其在再生醫(yī)學(xué)應(yīng)用中表現(xiàn)出更高的療效、安全性和特異性。**解析思路：*考察對(duì)基因工程技術(shù)在干細(xì)胞修飾中應(yīng)用策略的理解，需要能夠列舉并闡述具體的修飾方法（敲除、引入、編輯、沉默）及其目的（提高安全性、增強(qiáng)功能、糾正遺傳病、調(diào)控分化、增強(qiáng)歸巢等）。2.3D生物打印技術(shù)，也稱為組織工程打印機(jī)，通過(guò)精確控制生物墨水（包含細(xì)胞、生物材料、生長(zhǎng)因子等）的沉積，能夠制造出具有特定三維結(jié)構(gòu)和生物相容性的組織或器官模型。其在組織工程和再生醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用前景十分廣闊：首先，可以用于構(gòu)建復(fù)雜的組織替代物，如血管、皮膚、軟骨、骨骼甚至更復(fù)雜的器官（如心臟瓣膜、腎臟片段），為器官移植提供潛在的解決方案。其次，可以制造疾病模型，如腫瘤模型或含有特定病理特征的組織模型，用于研究疾病機(jī)制和藥物測(cè)試。再次，可用于個(gè)性化醫(yī)療，根據(jù)患者的具體影像數(shù)據(jù)打印出與其解剖結(jié)構(gòu)匹配的組織替代物或植入物。然而，這項(xiàng)技術(shù)也面臨諸多挑戰(zhàn)：生物墨水的開(kāi)發(fā)，需要找到既能良好承載細(xì)胞、又能提供適當(dāng)力學(xué)支持和降解性的材料，并確保其在打印過(guò)程中的穩(wěn)定性和打印后能在體內(nèi)良好發(fā)揮作用；打印精度和速度，目前打印的結(jié)構(gòu)復(fù)雜度和功能與真實(shí)器官仍有差距，打印速度也限制了大型器官的制造；細(xì)胞存活率，打印過(guò)程中可能對(duì)細(xì)胞造成損傷，如何在打印后保持細(xì)胞的活力和功能是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題；血管化，打印的3D組織需要建立有效的內(nèi)部血管網(wǎng)絡(luò)以供營(yíng)養(yǎng)，這是實(shí)現(xiàn)大型器官制造的核心挑戰(zhàn)；生物力學(xué)匹配，打印出的組織需要具有與天然器官相似的力學(xué)性能才能在體內(nèi)正常工作；成本和標(biāo)準(zhǔn)化，目前3D生物打印的成本較高，且缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。**解析思路：*考察對(duì)3D生物打印技術(shù)原理、應(yīng)用前景（組織替代、疾病模型、個(gè)性化醫(yī)療）以及面臨的主要挑戰(zhàn)（生物墨水、精度速度、細(xì)胞存活、血管化、力學(xué)匹配、成本標(biāo)準(zhǔn)化）的理解和綜合分析能力。3.干細(xì)胞治療在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的潛力，主要體現(xiàn)在它為修復(fù)受損組織和器官提供了全新的策略。例如，神經(jīng)干細(xì)胞可用于治療帕金森病或脊髓損傷；心肌干細(xì)胞或誘導(dǎo)分化來(lái)源的心肌細(xì)胞可用于修復(fù)心肌梗死后的損傷；間充質(zhì)干細(xì)胞具有免疫調(diào)節(jié)和促修復(fù)能力，可用于治療移植物排斥反應(yīng)、骨關(guān)節(jié)炎、克羅恩病等多種疾病。然而，當(dāng)前干細(xì)胞治療仍面臨科學(xué)和倫理上的關(guān)鍵障礙。科學(xué)上，許多干細(xì)胞治療的效果在臨床試驗(yàn)中尚不完全確定，部分研究顯示出局限性。如何確保移植的干細(xì)胞能夠精確分化為所需細(xì)胞類(lèi)型并長(zhǎng)期存活？如何控制干細(xì)胞的數(shù)量和分化方向，避免形成畸胎瘤等副作用？如何大規(guī)模、標(biāo)準(zhǔn)化、低成本地生產(chǎn)高質(zhì)量、安全的干細(xì)胞產(chǎn)品？這些科學(xué)問(wèn)題亟待解決。倫理上，胚胎干細(xì)胞的研究和應(yīng)用涉及破壞胚胎的問(wèn)題，在許多國(guó)家和地區(qū)引發(fā)了廣泛的倫理爭(zhēng)議。如何平衡科學(xué)