2025年大學(xué)《神經(jīng)科學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——神經(jīng)系統(tǒng)疾病的基因編輯技術(shù)研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)的基本原理及其在神經(jīng)系統(tǒng)疾病研究中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。2.比較并說(shuō)明ZFN和TALEN兩種基因編輯技術(shù)的原理及其與CRISPR-Cas9技術(shù)的區(qū)別。3.神經(jīng)系統(tǒng)疾病中，基因編輯治療的主要靶點(diǎn)有哪些？請(qǐng)舉例說(shuō)明。4.列舉至少三種影響基因編輯技術(shù)治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病效果的關(guān)鍵因素。5.簡(jiǎn)述基因編輯治療在臨床應(yīng)用中可能存在的脫靶效應(yīng)及其潛在的解決方案。6.嵌合體現(xiàn)象在基因編輯治療中意味著什么？它可能帶來(lái)哪些風(fēng)險(xiǎn)？7.在進(jìn)行基因編輯治療的安全性評(píng)估時(shí)，體外實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物模型各起到什么作用？8.目前，基因編輯技術(shù)治療哪些神經(jīng)系統(tǒng)疾病已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段？請(qǐng)至少列舉三種。9.基因編輯技術(shù)應(yīng)用于治療遺傳性神經(jīng)系統(tǒng)疾病，相比傳統(tǒng)治療方法有哪些潛在優(yōu)勢(shì)？10.簡(jiǎn)述將基因編輯工具遞送到中樞神經(jīng)系統(tǒng)的主要挑戰(zhàn)以及目前常用的遞送方法。二、論述題1.論述基因編輯技術(shù)在治療帕金森病方面的應(yīng)用前景及面臨的挑戰(zhàn)。2.結(jié)合實(shí)例，論述基因編輯技術(shù)為治療脊髓性肌萎縮癥帶來(lái)的希望和存在的倫理爭(zhēng)議。3.隨著基因編輯技術(shù)的不斷發(fā)展，其在神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療中可能引發(fā)哪些新的社會(huì)問(wèn)題？我們應(yīng)該如何應(yīng)對(duì)？4.設(shè)計(jì)一個(gè)利用基因編輯技術(shù)治療阿爾茨海默病的研究方案框架，需要包括研究目標(biāo)、靶點(diǎn)選擇、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路、預(yù)期結(jié)果及安全性評(píng)估計(jì)劃等關(guān)鍵內(nèi)容。試卷答案一、簡(jiǎn)答題1.答案：CRISPR-Cas9系統(tǒng)由一段向?qū)NA（gRNA）和一個(gè)Cas9核酸酶組成。gRNA能夠識(shí)別并結(jié)合到特定的DNA靶位點(diǎn)，Cas9酶則在gRNA的引導(dǎo)下在該靶位點(diǎn)進(jìn)行DNA雙鏈斷裂。細(xì)胞自身的修復(fù)機(jī)制（主要是非同源末端連接NHEJ或同源定向修復(fù)HDR）會(huì)修復(fù)斷裂的DNA，從而實(shí)現(xiàn)基因的敲除、插入或修正。其在神經(jīng)系統(tǒng)疾病研究中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于其高效性、精確性、相對(duì)容易操作以及可編輯基因座廣泛，有助于研究特定基因在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、功能和疾病中的作用。解析思路：考察對(duì)CRISPR-Cas9基本工作原理的理解，以及其技術(shù)特點(diǎn)如何應(yīng)用于神經(jīng)系統(tǒng)疾病研究。需要回答出核心組分（gRNA,Cas9）、作用機(jī)制（DNA切割）、細(xì)胞修復(fù)方式（NHEJ,HDR）以及主要優(yōu)勢(shì)（高效、精確、易操作、廣泛）。2.答案：ZFN（鋅指核酸酶）和TALEN（轉(zhuǎn)錄激活因子核酸酶）都是早期的基因編輯技術(shù)，它們都利用蛋白質(zhì)-DNA結(jié)合域來(lái)識(shí)別特定的DNA序列。ZFN使用定制的鋅指蛋白作為DNA結(jié)合域，而TALEN則將鋅指蛋白與CRISPR系統(tǒng)的向?qū)NA結(jié)構(gòu)域（gRNA）融合。與CRISPR-Cas9相比，ZFN和TALEN的缺點(diǎn)在于設(shè)計(jì)新的DNA結(jié)合域較為復(fù)雜、成本較高、編輯效率通常較低，且可靶向的基因組區(qū)域相對(duì)有限。解析思路：考察對(duì)ZFN和TALEN兩種早期基因編輯技術(shù)原理及其與CRISPR-Cas9的比較。需要答出兩者的共同點(diǎn)（利用蛋白-DNA結(jié)合域識(shí)別序列）、各自的技術(shù)特點(diǎn)（ZFN用鋅指蛋白，TALEN用鋅指+gRNA）、設(shè)計(jì)難度和效率上的相對(duì)劣勢(shì)。3.答案：基因編輯治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的靶點(diǎn)主要包括：致病基因的突變位點(diǎn)（如脊髓性肌萎縮癥的SMN2基因啟動(dòng)子區(qū)域突變或點(diǎn)突變）、與疾病發(fā)生發(fā)展相關(guān)的關(guān)鍵調(diào)控基因（如神經(jīng)遞質(zhì)合成或代謝相關(guān)基因、神經(jīng)保護(hù)基因）、參與神經(jīng)元存活和凋亡的基因（如Bcl-2家族成員基因）、以及與神經(jīng)炎癥反應(yīng)相關(guān)的基因（如小膠質(zhì)細(xì)胞活化相關(guān)基因）。例如，使用基因編輯技術(shù)激活內(nèi)源性SMN基因表達(dá)是治療脊髓性肌萎縮癥的一種策略。解析思路：考察對(duì)基因編輯治療靶點(diǎn)的理解。需要列舉不同類型的靶點(diǎn)（致病基因、調(diào)控基因、功能基因）并給出具體例子，例如SMN2基因及其編輯策略，以說(shuō)明靶點(diǎn)選擇的依據(jù)。4.答案：影響基因編輯治療效果的關(guān)鍵因素包括：靶基因的選擇和編輯效率、基因編輯工具（如Cas9蛋白或其變體）的特異性和效率、遞送系統(tǒng)的有效性（能否將編輯工具準(zhǔn)確送達(dá)目標(biāo)細(xì)胞/組織）、遞送途徑的選擇（腦內(nèi)或全身給藥，以及血腦屏障的穿透能力）、治療窗口期（何時(shí)進(jìn)行編輯最有效）、患者的個(gè)體差異（年齡、遺傳背景等）以及脫靶效應(yīng)和免疫反應(yīng)等。解析思路：考察對(duì)影響基因編輯治療成敗的多方面因素的綜合認(rèn)識(shí)。需要從技術(shù)本身（編輯效率、特異性）、遞送環(huán)節(jié)（有效性、途徑、屏障）、生物學(xué)因素（治療時(shí)機(jī)、個(gè)體差異）以及潛在風(fēng)險(xiǎn)（脫靶、免疫）等多個(gè)維度進(jìn)行回答。5.答案：脫靶效應(yīng)是指基因編輯工具（如Cas9）在基因組中除靶位點(diǎn)以外的其他非預(yù)期位點(diǎn)進(jìn)行切割，可能導(dǎo)致非預(yù)期的基因突變（如插入、刪除）。其潛在解決方案包括：開(kāi)發(fā)更精確的Cas9變體（如高保真Cas9）、優(yōu)化向?qū)NA（gRNA）設(shè)計(jì)（提高特異性、降低非特異性結(jié)合）、使用輔助RNA分子（如tracrRNA）增強(qiáng)gRNA-Cas9復(fù)合物的特異性、以及在編輯后進(jìn)行測(cè)序檢測(cè)以篩選和剔除脫靶事件。解析思路：考察對(duì)脫靶效應(yīng)概念的理解以及解決脫靶問(wèn)題的策略。需要明確脫靶效應(yīng)的定義、后果，并列舉多種提高編輯特異性的技術(shù)手段。6.答案：嵌合體現(xiàn)象是指基因編輯操作只成功改造了部分細(xì)胞（例如在體外培養(yǎng)的細(xì)胞或體內(nèi)的一部分組織），而另一部分細(xì)胞保持了原有的基因型。這可能導(dǎo)致治療效果不徹底或不一致，甚至可能隱藏未編輯細(xì)胞帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)（如腫瘤形成）。在某些情況下，嵌合體本身也可能帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)，例如edits只在部分細(xì)胞中發(fā)生，而這些細(xì)胞可能具有更強(qiáng)的致瘤性。解析思路：考察對(duì)嵌合體現(xiàn)象概念及其潛在風(fēng)險(xiǎn)的理解。需要解釋嵌合體的定義（部分細(xì)胞編輯，部分未編輯），并說(shuō)明其可能導(dǎo)致的治療效果不佳以及潛在的安全隱患。7.答案：體外實(shí)驗(yàn)通過(guò)在細(xì)胞水平上評(píng)估基因編輯工具的靶向性（是否只作用于靶位點(diǎn)）、編輯效率（成功編輯的細(xì)胞比例）以及脫靶效應(yīng)（是否在非靶位點(diǎn)造成突變），為體內(nèi)實(shí)驗(yàn)和臨床試驗(yàn)提供初步的安全性和有效性數(shù)據(jù)。動(dòng)物模型則允許在更接近生理的活體環(huán)境中測(cè)試基因編輯治療的效果、安全性（如長(zhǎng)期毒性、免疫反應(yīng)）、最佳劑量和遞送方法，以及評(píng)估其對(duì)疾病模型的影響。解析思路：考察對(duì)體外實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物模型在安全性評(píng)估中不同作用的理解。需要分別說(shuō)明兩者在評(píng)估靶向性、效率、脫靶、有效性、安全性、劑量、遞送等方面的具體貢獻(xiàn)。8.答案：目前已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段的應(yīng)用案例包括：利用Zolgensma（Nusinersen，反義寡核苷酸，雖非直接編輯但機(jī)制相關(guān)）治療脊髓性肌萎縮癥；利用CRISPR/Cas9技術(shù)的exa-cel治療某些類型的白血病和淋巴瘤；以及多項(xiàng)針對(duì)不同遺傳性眼?。ㄈ鏛eber遺傳性視神經(jīng)病變）和神經(jīng)退行性疾病（如帕金森病、亨廷頓?。┑脑缙谂R床試驗(yàn)正在進(jìn)行中。解析思路：考察對(duì)基因編輯技術(shù)臨床應(yīng)用現(xiàn)狀的了解。需要列舉具體的疾病名稱和對(duì)應(yīng)的正在進(jìn)行的臨床試驗(yàn)或已獲批的治療方法，并注意區(qū)分不同技術(shù)（如反義寡核苷酸與基因編輯）。9.答案：基因編輯技術(shù)治療遺傳性神經(jīng)系統(tǒng)疾病的潛在優(yōu)勢(shì)在于其能夠從根源上糾正致病基因的缺陷。對(duì)于單基因遺傳病，基因編輯提供了一種可能根治疾病的途徑，而非僅僅緩解癥狀。相比傳統(tǒng)治療方法（如藥物、物理治療、干細(xì)胞治療），基因編輯具有更高的特異性，有望減少副作用；對(duì)于一些目前缺乏有效療法的疾病，基因編輯可能提供全新的治療選擇；此外，基因編輯技術(shù)也有助于加深對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)疾病發(fā)病機(jī)制的理解。解析思路：考察對(duì)基因編輯技術(shù)相比傳統(tǒng)療法的優(yōu)勢(shì)的概括能力。需要從“根治性”、“特異性”、“新療法選擇”、“機(jī)制研究”等角度闡述其優(yōu)勢(shì)。10.答案：將基因編輯工具遞送到中樞神經(jīng)系統(tǒng)的主要挑戰(zhàn)在于血腦屏障（BBB）的物理屏障作用，它限制了大多數(shù)血液來(lái)源的藥物和分子進(jìn)入腦組織。此外，腦內(nèi)不同區(qū)域和不同類型的目標(biāo)細(xì)胞（神經(jīng)元、膠質(zhì)細(xì)胞等）分布廣泛且具有多樣性，精確地將編輯工具靶向遞送到特定區(qū)域和細(xì)胞類型也面臨挑戰(zhàn)。目前常用的遞送方法包括：直接腦內(nèi)注射（適用于局部病灶或特定腦區(qū)）、利用脂質(zhì)體、外泌體等載體介導(dǎo)的全身給藥、以及開(kāi)發(fā)能夠穿過(guò)BBB的病毒載體（如腺相關(guān)病毒AAV）。解析思路：考察對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)給藥挑戰(zhàn)和方法的了解。需要指出主要挑戰(zhàn)（BBB屏障、靶向性），并列舉幾種主要的遞送策略及其特點(diǎn)。二、論述題1.答案：基因編輯技術(shù)在治療帕金森病方面的應(yīng)用前景廣闊，主要在于其可能修正導(dǎo)致該病的基因突變（如LRRK2、GBA基因變異），或調(diào)控與神經(jīng)退行性變相關(guān)的基因表達(dá)（如減少α-突觸核蛋白聚集）。利用CRISPR等技術(shù)敲除或修正致病基因，或引入能促進(jìn)神經(jīng)元存活、抑制炎癥反應(yīng)的基因，有望延緩或阻止疾病進(jìn)展。面臨的挑戰(zhàn)包括：如何選擇有效的靶基因和編輯策略以改善癥狀而非引發(fā)新的問(wèn)題；如何實(shí)現(xiàn)高效、安全的腦內(nèi)遞送；如何克服神經(jīng)系統(tǒng)的免疫反應(yīng)；以及長(zhǎng)期療效和安全性評(píng)估等。目前多處于基礎(chǔ)研究和早期臨床前研究階段。解析思路：考察對(duì)基因編輯治療帕金森病的潛力與挑戰(zhàn)的全面論述。需要闡述潛在的治療靶點(diǎn)（基因突變、調(diào)控基因）、預(yù)期效果（修正突變、改善癥狀）、技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以及面臨的主要挑戰(zhàn)（靶點(diǎn)選擇、遞送、免疫、安全性、研究階段）。2.答案：基因編輯技術(shù)為治療脊髓性肌萎縮癥（SMA）帶來(lái)了革命性的希望，特別是使用Zolgensma（Nusinersen）的反義寡核苷酸療法和基于CRISPR的exa-cel細(xì)胞療法。這些療法通過(guò)不同的機(jī)制（增強(qiáng)SMN蛋白表達(dá)或修復(fù)SMN基因）顯著提高了SMA患者的生存率和生活品質(zhì)。然而，這些療法也引發(fā)了倫理爭(zhēng)議，主要涉及：極高的治療費(fèi)用可能導(dǎo)致醫(yī)療資源分配不公；對(duì)于攜帶者（攜帶一個(gè)拷貝致病基因但通常健康的成年人）的潛在風(fēng)險(xiǎn)；基因編輯可能帶來(lái)的未知長(zhǎng)期影響；以及對(duì)于“增強(qiáng)性”編輯（非治療性改善健康）的界限問(wèn)題。如何在拯救生命的同時(shí)應(yīng)對(duì)這些復(fù)雜的倫理和社會(huì)問(wèn)題，是基因編輯技術(shù)發(fā)展必須面對(duì)的課題。解析思路：考察結(jié)合實(shí)例（SMA）論述基因編輯治療的希望與倫理爭(zhēng)議。需要具體說(shuō)明針對(duì)SMA的治療方法及其效果，并深入分析相關(guān)的倫理問(wèn)題（費(fèi)用、攜帶者風(fēng)險(xiǎn)、長(zhǎng)期影響、增強(qiáng)性編輯）。3.答案：基因編輯技術(shù)的發(fā)展可能引發(fā)的社會(huì)問(wèn)題包括：加劇社會(huì)不平等（高昂的治療費(fèi)用可能導(dǎo)致只有富裕家庭才能獲得治療，形成“基因鴻溝”）；對(duì)“設(shè)計(jì)嬰兒”的擔(dān)憂（非治療性編輯可能被用于增強(qiáng)智力、外貌等性狀）；對(duì)人類基因庫(kù)的長(zhǎng)期影響（若編輯發(fā)生在生殖細(xì)胞系，可能遺傳給后代，帶來(lái)不可預(yù)測(cè)的后果）；身份認(rèn)同和人類本質(zhì)的重新定義（改變?nèi)祟惢蚴欠駮?huì)影響我們對(duì)“人”的定義）；以及監(jiān)管滯后帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)（缺乏有效的國(guó)際監(jiān)管框架可能導(dǎo)致濫用和安全事故）。應(yīng)對(duì)策略需要全球合作，建立完善的倫理規(guī)范和法律法規(guī)，確保技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用符合公共利益，保障公平、安全和人類尊嚴(yán)。解析思路：考察對(duì)基因編輯技術(shù)潛在社會(huì)問(wèn)題的前瞻性思考能力和對(duì)應(yīng)對(duì)策略的探討。需要從公平性、倫理邊界、長(zhǎng)期影響、身份認(rèn)同、監(jiān)管等多個(gè)維度列舉可能的問(wèn)題，并提出需要采取的全球性應(yīng)對(duì)措施（規(guī)范、法律、國(guó)際合作）。4.答案：研究方案框架：*研究目標(biāo)：探索利用CRISPR/Cas9技術(shù)編輯特定基因（例如，針對(duì)α-突觸核蛋白基因的敲低，或上調(diào)神經(jīng)保護(hù)因子如GDNF的表達(dá)）在動(dòng)物模型（如帕金森病小鼠模型）中改善運(yùn)動(dòng)癥狀、延緩神經(jīng)變性進(jìn)程的可行性和安全性。*靶點(diǎn)選擇：選擇α-突觸核蛋白（α-syn）作為靶點(diǎn)，因?yàn)槠溥^(guò)度聚集是帕金森病的病理標(biāo)志物。編輯策略可考慮使用Cas9結(jié)合gRNA特異性切割α-syn基因轉(zhuǎn)錄本，或設(shè)計(jì)引導(dǎo)RNA使HDR修復(fù)引入終止密碼子，實(shí)現(xiàn)α-syn蛋白的敲低?；蛘哌x擇GDNF基因作為靶點(diǎn)，通過(guò)基因座轉(zhuǎn)移技術(shù)將其置于腦內(nèi)表達(dá)。*實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路：1.體外驗(yàn)證：在表達(dá)α-syn或GDNF的細(xì)胞系中，驗(yàn)證所選gRNA/Cas9系統(tǒng)的編輯效率和特異性。2.動(dòng)物模型構(gòu)建：將驗(yàn)證有效的基因編輯系統(tǒng)（可能使用AAV載體遞送）導(dǎo)入帕金森病小鼠模型。3.遞送途徑：評(píng)估直接腦內(nèi)注射（如紋狀體）或利用AAV進(jìn)行全身給藥的效率和安全性。4.效果評(píng)估：通過(guò)行為學(xué)測(cè)試（如旋轉(zhuǎn)測(cè)試、步態(tài)分析）評(píng)估小鼠運(yùn)動(dòng)癥狀的改善情況；通過(guò)免疫組化、WesternBlot、RNA測(cè)序等技術(shù)檢測(cè)α-syn蛋白水平、GDNF表達(dá)水平以及神經(jīng)元存活情況；通過(guò)腦組織病理學(xué)檢查評(píng)估神經(jīng)變性程度。5.安全性評(píng)估：監(jiān)測(cè)編輯后的脫靶效應(yīng)（全基因組測(cè)序）；觀察動(dòng)物體重、行為、生存期等一般健康狀況；進(jìn)行組織學(xué)檢查，評(píng)估腦組織炎癥反應(yīng)和免疫細(xì)胞浸潤(rùn)情況。*預(yù)期結(jié)