2025年大學(xué)《生物技術(shù)》專業(yè)題庫——瘧疾防治研究的生物技術(shù)新突破考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡述瘧原蟲紅內(nèi)期的主要生命周期階段及其形態(tài)特征，并說明各階段的主要致病特點(diǎn)。二、與傳統(tǒng)的瘧疾血涂片鏡檢相比，分子診斷技術(shù)（如PCR、LAMP）在瘧疾快速診斷中具有哪些顯著優(yōu)勢？請(qǐng)列舉至少三點(diǎn)，并簡要說明其原理。三、當(dāng)前瘧疾疫苗研發(fā)面臨的主要挑戰(zhàn)是什么？請(qǐng)結(jié)合至少兩種不同的疫苗平臺(tái)，分別說明其技術(shù)特點(diǎn)和當(dāng)前研發(fā)進(jìn)展。四、基因編輯技術(shù)（如CRISPR-Cas9）在瘧疾研究中有哪些潛在的應(yīng)用方向？請(qǐng)選擇其中兩個(gè)方向，分別闡述其基本原理和研究意義。五、合成生物學(xué)技術(shù)在抗瘧藥物研發(fā)中可以發(fā)揮哪些作用？請(qǐng)舉例說明。六、“基因驅(qū)動(dòng)”技術(shù)用于瘧疾媒介控制具有哪些潛力？同時(shí)，該技術(shù)可能引發(fā)哪些倫理和社會(huì)方面的擔(dān)憂？七、試述將新型生物技術(shù)（如RDT、基因編輯蚊蟲）與現(xiàn)有瘧疾防控措施（如藥物化療、蚊帳使用）相結(jié)合，構(gòu)建綜合防控策略的重要意義。試卷答案一、瘧原蟲紅內(nèi)期主要包括受感染的紅細(xì)胞內(nèi)的環(huán)狀體（環(huán)期）、滋養(yǎng)體（裂殖體期）、裂殖后期和schizont（裂殖體）。環(huán)期：剛進(jìn)入紅細(xì)胞，形態(tài)細(xì)長如環(huán)狀，進(jìn)行核分裂和胞質(zhì)分裂，不破壞紅細(xì)胞。致病特點(diǎn)：輕微，主要表現(xiàn)為紅細(xì)胞輕微腫大。滋養(yǎng)體期：環(huán)期后，蟲體逐漸增大，形態(tài)不規(guī)則，胞質(zhì)內(nèi)出現(xiàn)空泡，進(jìn)行多核分裂（裂體增殖），破壞紅細(xì)胞。致病特點(diǎn)：開始出現(xiàn)臨床癥狀，如寒戰(zhàn)、發(fā)熱、頭痛等，貧血加重。裂殖后期：指分裂前的成熟裂殖體，內(nèi)部含有大量核和瘧色素。schizont：裂殖體成熟，破裂，釋放出大量裂殖子，破壞紅細(xì)胞，引起劇烈的發(fā)熱等癥狀，并感染新的紅細(xì)胞。紅內(nèi)期是瘧疾的主要致病階段。二、分子診斷技術(shù)相比傳統(tǒng)鏡檢優(yōu)勢顯著：1.高靈敏度與特異性：分子技術(shù)（如PCR）能檢測極低數(shù)量的瘧原蟲DNA，遠(yuǎn)超鏡檢可見的紅細(xì)胞內(nèi)瘧原蟲密度，且能精確區(qū)分不同瘧原蟲種類，減少假陰性，提高診斷準(zhǔn)確性。原理：基于核酸序列的特異性擴(kuò)增，有目標(biāo)地檢測病原體基因。2.快速性：許多分子技術(shù)（如LAMP）可在數(shù)小時(shí)內(nèi)獲得結(jié)果，遠(yuǎn)快于傳統(tǒng)鏡檢所需的時(shí)間和人力，尤其適用于緊急情況或資源有限地區(qū)。原理：LAMP通過等溫條件下的鏈置換反應(yīng)，快速、特異性地?cái)U(kuò)增靶核酸片段。3.易于標(biāo)準(zhǔn)化與操作：現(xiàn)代分子診斷試劑盒通常易于儲(chǔ)存和運(yùn)輸，操作流程相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)技術(shù)人員技能要求相對(duì)降低（相比顯微鏡操作），便于推廣。原理：試劑盒將復(fù)雜的反應(yīng)體系集成化，簡化了操作步驟。三、瘧疾疫苗研發(fā)面臨的主要挑戰(zhàn)：1.抗原變異性強(qiáng)：瘧原蟲，特別是惡性瘧原蟲，其表面抗原（如PfEMP1）易發(fā)生變異，導(dǎo)致已產(chǎn)生的免疫力無法有效清除變異后的寄生蟲，給疫苗設(shè)計(jì)帶來極大困難。例如，RTS,S疫苗主要針對(duì)PfEMP1的一部分，但面對(duì)其高頻變異時(shí)效果受限。2.免疫機(jī)制復(fù)雜：人體對(duì)瘧疾的免疫保護(hù)機(jī)制尚不完全清楚，需要誘導(dǎo)的保護(hù)性免疫應(yīng)答類型（如細(xì)胞免疫或體液免疫）及其所需強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間等仍需深入研究。目前RTS,S疫苗主要誘導(dǎo)體液免疫，但保護(hù)效果有限，提示可能需要更強(qiáng)的細(xì)胞免疫。挑戰(zhàn)與疫苗平臺(tái)：*RTS,S/AS01平臺(tái)：是目前唯一獲批上市的商業(yè)瘧疾疫苗，采用瘧原蟲表面抗原Pf155/257的片段與乙肝病毒表面抗原融合蛋白（RTS）結(jié)合，佐劑為AS01。特點(diǎn)：基于重組蛋白和佐劑，誘導(dǎo)體液免疫。進(jìn)展：在部分非洲地區(qū)進(jìn)行的大規(guī)模臨床試驗(yàn)顯示可提供約50%的保護(hù)率，但效果受地區(qū)、瘧原蟲種類及接種次數(shù)影響，且不能完全阻止感染和傳播。*mRNA疫苗平臺(tái)：如Moderna開發(fā)的Moderna-1349。特點(diǎn)：編碼瘧原蟲抗原（如circRNA或蛋白）的mRNA直接遞送至細(xì)胞內(nèi)，利用宿主機(jī)制翻譯產(chǎn)生抗原，誘導(dǎo)免疫應(yīng)答。進(jìn)展：早期臨床前研究顯示出對(duì)多種瘧原蟲的廣譜免疫潛力，但尚未完成大規(guī)模人體臨床試驗(yàn)。四、基因編輯技術(shù)在瘧疾研究中的應(yīng)用方向：1.功能基因組學(xué)研究：利用CRISPR-Cas9系統(tǒng)對(duì)瘧原蟲基因組進(jìn)行精確的敲除、敲入、激活或沉默，研究特定基因的功能，例如識(shí)別與宿主免疫相互作用、致病性、藥物靶點(diǎn)相關(guān)的基因。意義：加速解析瘧原蟲生命活動(dòng)規(guī)律和致病機(jī)制，為開發(fā)新診斷、治療靶點(diǎn)提供依據(jù)。2.創(chuàng)建基因編輯瘧原蟲模型：通過基因編輯技術(shù)（如TALENs或CRISPR）創(chuàng)建攜帶特定基因突變（如抗藥性基因、致病力減弱基因）的瘧原蟲模型，用于研究抗藥性機(jī)制、評(píng)估基因編輯驅(qū)動(dòng)的瘧疾控制策略的效果。意義：為研究瘧原蟲遺傳特性、抗藥性演化以及探索基因驅(qū)動(dòng)等前沿控制技術(shù)提供關(guān)鍵工具。五、合成生物學(xué)技術(shù)在抗瘧藥物研發(fā)中的作用：1.高通量篩選平臺(tái)構(gòu)建：利用合成生物學(xué)設(shè)計(jì)并構(gòu)建能夠快速、高通量篩選抗瘧化合物的小型生物系統(tǒng)（如合成微生物或細(xì)胞模型），例如改造酵母或大腸桿菌使其表達(dá)瘧原蟲的關(guān)鍵酶或蛋白，用于篩選抑制該酶或蛋白活性的化合物。舉例：合成表達(dá)瘧原蟲ATP合酶的工程菌株，用于篩選新型ATP合酶抑制劑。2.先導(dǎo)化合物發(fā)現(xiàn)與改造：基于已知抗瘧藥物的結(jié)構(gòu)或作用靶點(diǎn)，通過合成生物學(xué)方法（如DNA合成、代謝途徑工程）構(gòu)建虛擬化合物庫或?qū)μ烊划a(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，發(fā)現(xiàn)具有更好活性和成藥性的新型抗瘧先導(dǎo)化合物。舉例：利用代謝工程改造微生物菌株，使其能夠生物合成具有抗瘧活性的天然產(chǎn)物類似物。六、基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)用于瘧疾媒介控制的潛力與擔(dān)憂：潛力：1.快速遺傳改造種群：基因驅(qū)動(dòng)（如CRISPR驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)）能確保特定基因（如導(dǎo)致蚊蟲不育或無法傳播瘧原蟲的基因）在后代中以遠(yuǎn)高于常規(guī)遺傳率的頻率傳遞，從而可能在幾代內(nèi)快速改造整個(gè)蚊種群。2.實(shí)現(xiàn)區(qū)域性甚至全球性瘧疾控制：通過引入基因驅(qū)動(dòng)改造的蚊蟲，可能有效降低蚊蟲數(shù)量或阻斷其傳播瘧原蟲的能力，從而大幅降低瘧疾發(fā)病率。例如，改造雌蚊使其無法產(chǎn)卵或雄蚊使其不育。擔(dān)憂：1.意外逃逸與擴(kuò)散：基因驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可能在目標(biāo)種群中意外逃逸，擴(kuò)散到非目標(biāo)區(qū)域，甚至可能影響非靶標(biāo)物種（如果存在生態(tài)相互作用），產(chǎn)生不可預(yù)見的生態(tài)后果。2.不可逆性：基因驅(qū)動(dòng)引入的遺傳改變可能難以逆轉(zhuǎn)，一旦發(fā)生意外或效果不佳，可能形成長期、難以管理的生態(tài)問題。3.倫理與社會(huì)問題：基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)涉及對(duì)生命形式的強(qiáng)大干預(yù)，可能引發(fā)關(guān)于生態(tài)安全、生物多樣性、公平性（如對(duì)發(fā)展中國家的影響）、自主權(quán)等廣泛的倫理和社會(huì)爭議。七、將新型生物技術(shù)與現(xiàn)有措施結(jié)合構(gòu)建綜合防控策略的重要意義：1.彌補(bǔ)現(xiàn)有措施的不足：現(xiàn)有藥物易產(chǎn)生耐藥性，蚊帳防蚊效果受使用依從性和蚊蟲種類影響，病毒媒介控制存在倫理和技術(shù)挑戰(zhàn)。新型生物技術(shù)如RDT能快速準(zhǔn)確診斷，基因編輯蚊蟲可能提供持久的控制手段，它們可以補(bǔ)充或替代現(xiàn)有方法，應(yīng)對(duì)耐藥性、蚊蟲抗性等問題。2.提高防控效率和效果：綜合策略可以多靶點(diǎn)、多層面地干預(yù)瘧疾傳播鏈條（病原、媒介、宿主），協(xié)同作用，產(chǎn)生“1+1>2”的效果，更有效地降低瘧疾負(fù)擔(dān)。3.增強(qiáng)抗耐病性監(jiān)測與應(yīng)對(duì)能力：結(jié)合分子診斷技術(shù)（如RDT、PCR）可以快速監(jiān)測瘧原蟲感染率和抗藥性基因變異情況，為及時(shí)調(diào)整藥物使用策略和媒介控制方案提