2025年大學(xué)《生物技術(shù)》專業(yè)題庫——人類基因編輯技術(shù)在特定人群疾病的早期篩查和定點(diǎn)治療中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡述CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)的基本作用機(jī)制，包括其如何識(shí)別靶向DNA序列并進(jìn)行切割。二、說明基因編輯技術(shù)可以用于特定人群疾病早期篩查的幾種主要原理，并舉例說明其在一項(xiàng)特定疾病篩查中的應(yīng)用潛力。三、討論將基因編輯技術(shù)應(yīng)用于治療特定人群（如遺傳病高發(fā)區(qū)域居民）的單基因遺傳病時(shí)，需要考慮的關(guān)鍵技術(shù)和主要挑戰(zhàn)。四、分析人類基因編輯技術(shù)在特定人群中用于癌癥定點(diǎn)治療的優(yōu)勢(shì)，并指出當(dāng)前面臨的主要安全性和倫理問題。五、以某一特定遺傳病為例，設(shè)想一種利用基因編輯技術(shù)進(jìn)行早期篩查和后續(xù)定點(diǎn)治療的整合方案，闡述其基本思路和潛在價(jià)值。六、比較人類基因編輯技術(shù)在治療罕見病與常見?。ㄈ绨┌Y）應(yīng)用中所面臨的不同倫理挑戰(zhàn)和社會(huì)影響。七、闡述在制定針對(duì)特定人群（例如，某個(gè)有特定單基因遺傳病高發(fā)歷史的民族群體）的基因編輯篩查或治療計(jì)劃時(shí)，必須納入的人口學(xué)和社會(huì)學(xué)因素。試卷答案一、答案：CRISPR-Cas9系統(tǒng)由兩部分組成：一是向?qū)NA（gRNA），其序列與目標(biāo)DNA序列互補(bǔ)；二是Cas9核酸酶，它具有DNA切割活性。gRNA引導(dǎo)Cas9蛋白識(shí)別并結(jié)合到基因組中特定的DNA序列（通常是PAM序列附近的位點(diǎn)）。一旦結(jié)合，Cas9蛋白會(huì)切割DNA雙鏈，產(chǎn)生一個(gè)稱為“粘性末端”的斷裂。細(xì)胞自身的DNA修復(fù)機(jī)制（非同源末端連接NHEJ或同源定向修復(fù)HDR）會(huì)嘗試修復(fù)這個(gè)斷裂，過程中可能引入突變（通過NHEJ）或精確替換/插入片段（通過HDR），從而實(shí)現(xiàn)基因編輯。解析思路：考察對(duì)CRISPR-Cas9核心工作機(jī)制的理解。需要回答出gRNA的作用（導(dǎo)向）、Cas9的作用（切割）、靶點(diǎn)識(shí)別的機(jī)制（PAM序列）、以及切割后產(chǎn)生的DNA斷裂類型。解析時(shí)需包含gRNA與靶序列的互補(bǔ)配對(duì)是識(shí)別的基礎(chǔ)，Cas9的切割是關(guān)鍵步驟，以及后續(xù)細(xì)胞自身的修復(fù)機(jī)制是編輯結(jié)果產(chǎn)生的直接原因。二、答案：基因編輯技術(shù)可用于特定人群疾病早期篩查的主要原理包括：1）直接檢測(cè)致病基因突變：通過設(shè)計(jì)針對(duì)特定突變位點(diǎn)的gRNA，利用基因編輯工具（如Cas9nickase結(jié)合HDR修復(fù)引入熒光報(bào)告基因，或直接檢測(cè)切割產(chǎn)物）來識(shí)別攜帶者的遺傳風(fēng)險(xiǎn)。2）檢測(cè)基因表達(dá)異常：通過編輯調(diào)控基因表達(dá)的元件（如啟動(dòng)子），觀察表型變化或報(bào)告基因信號(hào)，間接判斷疾病風(fēng)險(xiǎn)。3）病原體檢測(cè)：利用基因編輯工具在體外培養(yǎng)的細(xì)胞或模型中快速篩選或富集被特定病原體感染的細(xì)胞。例如，在遺傳性乳腺癌高發(fā)人群篩查中，可設(shè)計(jì)針對(duì)BRCA1/BRCA2基因已知致病突變的gRNA，通過檢測(cè)Cas9切割產(chǎn)物或修復(fù)后的標(biāo)記基因來判斷個(gè)體是否攜帶風(fēng)險(xiǎn)突變。解析思路：考察基因編輯在篩查中的多樣化應(yīng)用原理。解析需從直接檢測(cè)突變、間接檢測(cè)表達(dá)、以及檢測(cè)病原體等不同角度展開。要求學(xué)生理解基因編輯不僅是“編輯”，其識(shí)別和切割能力也可用于“檢測(cè)”。舉例時(shí)需結(jié)合特定疾病和人群，使答案更具說服力。三、答案：將基因編輯技術(shù)應(yīng)用于治療特定人群的單基因遺傳病時(shí)，關(guān)鍵技術(shù)和主要挑戰(zhàn)包括：關(guān)鍵技術(shù)1）高效且安全的靶向基因編輯：需要設(shè)計(jì)特異性強(qiáng)、脫靶效應(yīng)低的gRNA和Cas9變體。關(guān)鍵技術(shù)2）選擇合適的遞送系統(tǒng)：將編輯工具安全有效地遞送到目標(biāo)器官或細(xì)胞（如使用病毒載體、脂質(zhì)體、非病毒載體等）。關(guān)鍵技術(shù)3）精確的基因修復(fù)：利用HDR途徑將正?；蛐蛄芯_替換致病突變，或通過基因插入修復(fù)。主要挑戰(zhàn)1）脫靶效應(yīng)：編輯工具可能意外切割非目標(biāo)位點(diǎn)，引發(fā)致癌風(fēng)險(xiǎn)或其他不良后果。挑戰(zhàn)2）編輯效率：在特定組織和細(xì)胞類型中實(shí)現(xiàn)足夠高的編輯效率。挑戰(zhàn)3）免疫反應(yīng)：對(duì)編輯工具（尤其是病毒載體）可能產(chǎn)生的免疫排斥。挑戰(zhàn)4）長期安全性：評(píng)估基因編輯治療的長期效果和潛在風(fēng)險(xiǎn)。挑戰(zhàn)5）成本和可及性：確保治療在特定人群中是經(jīng)濟(jì)可行的。解析思路：考察對(duì)基因編輯治療實(shí)際應(yīng)用的理解，區(qū)分關(guān)鍵技術(shù)和主要挑戰(zhàn)。解析需涵蓋從技術(shù)實(shí)現(xiàn)層面（靶向、遞送、修復(fù)）到安全性和可行性層面（脫靶、效率、免疫、長期、成本）。強(qiáng)調(diào)“特定人群”意味著要考慮其獨(dú)特的生物學(xué)背景和治療需求。四、答案：基因編輯技術(shù)在特定人群中用于癌癥定點(diǎn)治療的優(yōu)勢(shì)在于：1）精準(zhǔn)性：可以精確靶向癌細(xì)胞特有的基因突變或過度表達(dá)的基因，減少對(duì)正常細(xì)胞的損傷。2）潛力修復(fù)或沉默關(guān)鍵癌基因：通過定點(diǎn)修復(fù)抑癌基因突變或沉默關(guān)鍵的致癌基因，從根本上干預(yù)癌癥發(fā)生發(fā)展。3）增強(qiáng)免疫治療：如CAR-T療法，通過基因編輯改造患者T細(xì)胞，使其特異性識(shí)別并殺傷癌細(xì)胞，已在特定癌癥類型（如白血?。┲酗@示出顯著效果。主要面臨的挑戰(zhàn)包括：1）腫瘤異質(zhì)性：同一腫瘤內(nèi)的癌細(xì)胞可能存在不同的基因突變，導(dǎo)致治療失敗。2）脫靶效應(yīng)和安全性：編輯工具可能錯(cuò)誤作用于正?；?，引發(fā)副作用甚至致癌。3）遞送效率和靶向性：將編輯后的細(xì)胞或工具有效遞送到原發(fā)灶和轉(zhuǎn)移灶。4）倫理和法規(guī)限制：尤其是涉及生殖系編輯或增強(qiáng)人類能力時(shí)。解析思路：考察對(duì)基因編輯在癌癥治療中優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)的分析。解析需明確指出精準(zhǔn)打擊癌細(xì)胞、針對(duì)癌基因、以及與免疫治療結(jié)合是其核心優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，需認(rèn)識(shí)到腫瘤異質(zhì)性、脫靶、遞送、以及更廣泛的倫理法規(guī)問題是當(dāng)前面臨的主要挑戰(zhàn)。五、答案：設(shè)想一種針對(duì)地中海貧血（如α-地貧）高發(fā)地區(qū)的整合方案：早期篩查階段：利用基因編輯技術(shù)（如Cas9檢測(cè)法或基于編輯效率的篩查芯片）在新生兒期或孕中期，快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)個(gè)體是否攜帶α-地貧致病基因突變（如α-地貧基因的缺失、插入或點(diǎn)突變）。定點(diǎn)治療階段（針對(duì)重型或中間型患者）：對(duì)于篩查出的高危個(gè)體，根據(jù)其具體的基因缺陷類型，設(shè)計(jì)個(gè)性化的基因編輯治療方案。例如，利用CRISPR-HDR技術(shù)，將正常α-地貧基因序列精確插入到患者造血干細(xì)胞的β-地貧基因位點(diǎn)旁，利用其表達(dá)產(chǎn)物部分補(bǔ)償α-地貧癥狀。整合方案的價(jià)值在于：1）早期發(fā)現(xiàn)，明確風(fēng)險(xiǎn)。2）為后續(xù)精準(zhǔn)治療提供目標(biāo)人群和遺傳信息。3）結(jié)合個(gè)體化治療，提高治愈率或改善癥狀，減輕疾病負(fù)擔(dān)。解析思路：考察綜合運(yùn)用知識(shí)設(shè)計(jì)解決方案的能力。解析需包含篩查的具體方法、目標(biāo)（檢測(cè)突變）、治療的具體策略（針對(duì)何種類型地貧，使用何種編輯技術(shù)，編輯目標(biāo)）以及整合方案的整體邏輯和預(yù)期價(jià)值。方案設(shè)計(jì)需貼合“特定人群”和“整合”的要求。六、答案：人類基因編輯技術(shù)在治療罕見病與常見病應(yīng)用中面臨的不同倫理挑戰(zhàn)和社會(huì)影響主要體現(xiàn)在：1）罕見病：倫理挑戰(zhàn)可能更側(cè)重于對(duì)個(gè)體及其家庭的福祉、可及性（治療成本可能極高，導(dǎo)致新的不平等）、以及罕見病社群的期望與擔(dān)憂。社會(huì)影響可能涉及如何平衡有限的醫(yī)療資源、如何支持罕見病社群、以及公眾對(duì)罕見病及其治療的認(rèn)知。2）常見?。ㄈ绨┌Y）：倫理挑戰(zhàn)不僅包括治療的安全性和有效性，還可能涉及對(duì)“正?！钡慕缍ǎㄈ珙A(yù)防性編輯）、對(duì)增強(qiáng)人類能力（如提升免疫力或智力）的擔(dān)憂、以及大規(guī)模應(yīng)用可能帶來的社會(huì)公平問題（誰能負(fù)擔(dān)得起）。社會(huì)影響可能更廣泛，涉及公眾對(duì)癌癥治療的期望、對(duì)基因決定論的風(fēng)險(xiǎn)、以及未來可能出現(xiàn)的基因分選等社會(huì)分層問題。解析思路：考察對(duì)不同疾病類型應(yīng)用基因編輯時(shí)倫理和社會(huì)考量的區(qū)分能力。解析需明確指出罕見病和常見病在基因編輯應(yīng)用中的側(cè)重點(diǎn)不同：前者更個(gè)體化、資源分配相關(guān)；后者可能涉及更廣泛的預(yù)防、增強(qiáng)和社會(huì)公平問題。要求學(xué)生能夠從患者福祉、資源分配、社會(huì)公平、公眾認(rèn)知等多個(gè)維度進(jìn)行比較分析。七、答案：制定針對(duì)特定人群（如某個(gè)有特定單基因遺傳病高發(fā)歷史的民族群體）的基因編輯篩查或治療計(jì)劃時(shí)，必須納入的人口學(xué)和社會(huì)學(xué)因素包括：1）遺傳背景：該人群特有的基因突變譜、遺傳模式、以及與其他人群的遺傳差異。2）疾病負(fù)擔(dān)：該遺傳病的發(fā)病率、患病率、臨床表型多樣性、以及對(duì)社會(huì)和家庭的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。3）人口結(jié)構(gòu)：該群體的規(guī)模、分布、婚姻習(xí)俗、生育模式等，影響篩查和治療的可及性和有效性。4）文化信仰：該群體對(duì)遺傳病、醫(yī)療干預(yù)（尤其是基因編輯）、以及身體改造的文化態(tài)度和接受程度。5）社會(huì)公平：確保篩查和治療機(jī)會(huì)對(duì)所有成員公平可及，避免加劇社會(huì)歧視或資源分配不公。6）社區(qū)參與：需要與社區(qū)