2025年大學(xué)《生物技術(shù)》專業(yè)題庫——細胞生物技術(shù)在醫(yī)學(xué)治療中的新突破考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡述干細胞的主要類型及其在醫(yī)學(xué)治療中的潛在應(yīng)用價值。二、CAR-T細胞療法在血液腫瘤治療中取得了顯著成功，請簡述其基本原理，并指出當(dāng)前CAR-T療法面臨的主要挑戰(zhàn)及可能的改進方向。三、基因編輯技術(shù)，特別是CRISPR-Cas9系統(tǒng)，為治療遺傳性疾病帶來了革命性希望。請闡述CRISPR-Cas9技術(shù)的核心作用機制，并討論其在臨床應(yīng)用中需要考慮的關(guān)鍵科學(xué)和倫理問題。四、組織工程旨在構(gòu)建具有特定功能的組織或器官。請簡述組織工程的基本原理，并列舉至少兩種細胞與生物材料結(jié)合構(gòu)建組織的方法及其在臨床上的應(yīng)用前景。五、細胞外囊泡（Exosomes）作為細胞間通訊的重要載體，近年來在細胞治療領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力。請解釋什么是細胞外囊泡，并說明其在藥物遞送、免疫調(diào)節(jié)等醫(yī)學(xué)治療應(yīng)用中的優(yōu)勢。六、近年來，類器官技術(shù)在藥物篩選、疾病建模和再生醫(yī)學(xué)研究中得到廣泛應(yīng)用。請簡述類器官的基本概念及其構(gòu)建方法，并舉例說明其在個性化醫(yī)療中的潛在價值。七、某研究團隊利用iPSCs技術(shù)成功誘導(dǎo)體細胞重編程，并進一步將其用于帕金森病的疾病建模和藥物篩選。請描述該研究可能涉及的關(guān)鍵步驟，并分析iPSCs技術(shù)在治療神經(jīng)退行性疾病方面面臨的挑戰(zhàn)。八、比較干細胞治療和傳統(tǒng)藥物治療在治療急性心肌梗死方面的原理、優(yōu)缺點及預(yù)期效果。九、隨著細胞治療技術(shù)的不斷發(fā)展，相關(guān)的監(jiān)管政策和倫理規(guī)范也日益完善。請?zhí)接懼贫ê屯晟萍毎委煴O(jiān)管政策的重要性，并舉例說明其中需要重點關(guān)注的技術(shù)和倫理問題。十、結(jié)合當(dāng)前科技發(fā)展趨勢，展望未來細胞生物技術(shù)在醫(yī)學(xué)治療領(lǐng)域可能出現(xiàn)的重大突破及其對社會健康帶來的深遠影響。試卷答案一、干細胞主要類型包括胚胎干細胞（ESCs）、誘導(dǎo)多能干細胞（iPSCs）、成體干細胞（AdultStemCells）和間充質(zhì)干細胞（MSCs）。其潛在應(yīng)用價值包括：用于組織修復(fù)與再生（如皮膚、骨骼、神經(jīng)組織修復(fù)）；建立疾病模型以研究疾病機制和藥物篩選；進行細胞替代療法（如用干細胞替代受損或病變細胞，治療帕金森病、脊髓損傷、血友病等遺傳性疾?。恢圃炱鞴僖浦驳奶娲鞴伲ㄍㄟ^類器官或組織工程）。二、CAR-T細胞療法的基本原理是：從患者血液中提取T淋巴細胞，在體外利用基因工程技術(shù)將編碼特異性CAR（嵌合抗原受體）的基因?qū)隩細胞中，使T細胞表達能夠識別腫瘤特異性抗原的CAR，再擴增這些改造后的T細胞，最后回輸給患者，使其能夠特異性識別并殺傷腫瘤細胞。主要挑戰(zhàn)包括：細胞因子風(fēng)暴（大量效應(yīng)T細胞活化釋放大量細胞因子導(dǎo)致的高熱等嚴(yán)重副作用）；腫瘤免疫逃逸（腫瘤細胞通過丟失抗原表達、改變表面分子等機制逃避免疫監(jiān)視）；治療費用高昂導(dǎo)致的可及性問題；以及針對實體瘤的療效相對血液腫瘤仍不理想。改進方向可能涉及：優(yōu)化CAR設(shè)計（如加入共刺激分子、抑制性檢查點分子，提高T細胞活化和持久性）；開發(fā)新型基因遞送系統(tǒng)提高轉(zhuǎn)導(dǎo)效率和安全性；應(yīng)用人工智能優(yōu)化細胞篩選和改造；探索聯(lián)合治療策略（如與化療、放療或免疫檢查點抑制劑聯(lián)用）。三、CRISPR-Cas9技術(shù)的核心作用機制是：利用向?qū)NA（gRNA）作為分子剪刀找到目標(biāo)DNA序列，Cas9蛋白在該序列附近切割DNA雙鏈，產(chǎn)生DNA斷裂。細胞自身的DNA修復(fù)機制（主要通過非同源末端連接NHEJ或同源定向修復(fù)HDR）會修復(fù)該斷裂，如果修復(fù)過程中引入了錯誤，則可能導(dǎo)致基因敲除；如果提供修復(fù)模板，則可以通過HDR實現(xiàn)基因精確編輯（如插入、刪除或替換特定DNA片段）。關(guān)鍵科學(xué)問題包括：提高編輯的精準(zhǔn)度（減少脫靶效應(yīng)，即在不期望的位置進行切割）、提高編輯效率、實現(xiàn)可逆編輯、開發(fā)在活體細胞中安全有效的編輯方法。倫理問題主要涉及：生殖系編輯的潛在風(fēng)險和長期影響及其社會后果、基因編輯用于增強非治療性性狀（如智力、體能）的倫理爭議、治療費用的公平分配、以及如何防止技術(shù)濫用（如制造“基因武器”）。四、組織工程的基本原理是：利用細胞作為構(gòu)建模塊，生物材料作為細胞生長的支架和微環(huán)境調(diào)控劑，將細胞與生物材料結(jié)合，在體外或體內(nèi)構(gòu)建具有特定結(jié)構(gòu)、功能和服務(wù)于人體修復(fù)或替換的組織或器官。細胞與生物材料結(jié)合構(gòu)建組織的方法包括：①細胞接種于天然或合成生物可降解支架材料（如膠原、殼聚糖、聚乳酸-羥基乙酸共聚物PLGA等）中，形成細胞-支架復(fù)合物；②3D生物打印技術(shù)，將細胞與生物墨水（含有細胞、生長因子和生物材料）混合后，按照預(yù)定設(shè)計逐層打印構(gòu)建組織結(jié)構(gòu)。這些方法在臨床上的應(yīng)用前景廣闊，如用于皮膚移植、骨缺損修復(fù)、軟骨再生、血管構(gòu)建、膀胱再造，以及構(gòu)建用于藥物篩選和疾病研究的類器官或微型器官。五、細胞外囊泡（Exosomes）是細胞分泌的直徑約30-150納米的納米級囊泡，內(nèi)含蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、mRNA、miRNA等多種生物活性分子，能夠通過血液等體液運輸?shù)竭h距離器官，介導(dǎo)細胞間的通訊。其在醫(yī)學(xué)治療應(yīng)用中的優(yōu)勢包括：①獨特的生物相容性和低免疫原性，作為藥物載體時可有效避免免疫排斥反應(yīng)；②能高效穿過生物屏障（如血腦屏障），將治療藥物或生物分子遞送至難治性部位；③內(nèi)容物豐富多樣，可同時遞送多種治療因子，實現(xiàn)多靶點治療；④可能具有免疫調(diào)節(jié)功能，用于治療自身免疫病或抗腫瘤免疫治療；⑤作為生物標(biāo)志物，可用于疾病診斷和預(yù)后監(jiān)測。六、類器官是利用干細胞（主要是成體干細胞或iPSCs）在體外模擬構(gòu)建的具有三維結(jié)構(gòu)、特定組織特性和部分生理功能的微型器官。其構(gòu)建方法通常包括：①從患者體內(nèi)獲取組織樣本，分離出干細胞或前體細胞；②在特定的細胞培養(yǎng)體系（如添加特定生長因子和細胞因子）中，利用基質(zhì)膠（如Matrigel）等三維培養(yǎng)支架，誘導(dǎo)細胞增殖、分化和組織結(jié)構(gòu)形成；③通過優(yōu)化培養(yǎng)條件和技術(shù)（如3D生物打印、微流控技術(shù)），提高類器官的復(fù)雜性和功能模擬度。類器官在個性化醫(yī)療中的潛在價值體現(xiàn)在：①藥物篩選：用于評估藥物對特定患者來源類器官的療效和毒性，預(yù)測藥物反應(yīng)，指導(dǎo)個性化用藥；②疾病建模：構(gòu)建遺傳病或腫瘤患者的類器官模型，研究疾病發(fā)生發(fā)展機制，進行致病基因鑒定；③毒性測試：替代傳統(tǒng)動物實驗，進行更安全、更符合人體生理環(huán)境的藥物毒性評價。七、利用iPSCs技術(shù)治療帕金森病的可能關(guān)鍵步驟包括：①從帕金森病患者體內(nèi)獲取體細胞（如皮膚成纖維細胞）；②通過轉(zhuǎn)錄因子（如Oct4,Sox2,Klf4,c-Myc）將體細胞重編程為iPSCs；③對iPSCs進行嚴(yán)格的質(zhì)量控制和遺傳學(xué)篩查，確保其安全性（如去除病毒載體、檢測染色體異常）；④在體外或通過基因編輯技術(shù)修正iPSCs中與帕金森病相關(guān)的基因缺陷；⑤將修正后的iPSCs定向誘導(dǎo)分化為多巴胺能神經(jīng)元；⑥通過體外功能測試（如檢測神經(jīng)元電活動、多巴胺分泌能力）或動物模型驗證分化細胞的質(zhì)和量；⑦將功能合格的分化細胞進行移植，將其移植到患者大腦的特定區(qū)域（如黑質(zhì)致密部），希望其存活、整合并恢復(fù)多巴胺能功能。面臨的挑戰(zhàn)包括：重編程效率低、脫靶效應(yīng)、iPSCs的免疫原性問題、分化過程控制的精準(zhǔn)性、移植后細胞的存活、歸巢和功能整合效率、以及如何有效防止腫瘤形成等。八、干細胞治療急性心肌梗死的原理是：移植的干細胞（如間充質(zhì)干細胞MSCs）遷移到受損心肌組織中，通過多種機制促進心肌修復(fù)：①旁分泌作用：分泌多種生長因子、細胞因子和神經(jīng)營養(yǎng)因子，抑制炎癥反應(yīng)，減輕心肌細胞凋亡，促進血管生成，改善心肌微環(huán)境；②免疫調(diào)節(jié)作用：抑制T細胞介導(dǎo)的免疫攻擊，促進心肌修復(fù)；③分化潛能（盡管爭議較大）：部分干細胞可能分化為心肌細胞、血管內(nèi)皮細胞等，直接參與組織重建；④歸巢特性：能夠主動遷移到受損部位。傳統(tǒng)藥物治療（如阿司匹林、氯吡格雷、他汀類藥物、β受體阻滯劑等）主要作用是：①抗血小板聚集，防止血栓形成和再灌注損傷；②穩(wěn)定斑塊，預(yù)防再狹窄；③改善心臟重構(gòu)，減慢心室率，降低心肌耗氧量，緩解癥狀。比較而言，干細胞治療旨在修復(fù)受損心肌、改善心臟結(jié)構(gòu)和功能、可能促進長期心功能恢復(fù)，而傳統(tǒng)藥物治療主要目標(biāo)是防止急性事件發(fā)生、緩解癥狀、延緩疾病進展。干細胞治療的優(yōu)點在于其再生和修復(fù)潛力，可能帶來更根本的治療效果；缺點在于技術(shù)復(fù)雜、費用高、療效和安全性仍需更多臨床驗證。傳統(tǒng)藥物治療的優(yōu)點是成熟、安全、有效，缺點是主要緩解癥狀，不能逆轉(zhuǎn)心肌損傷，長期預(yù)后仍可能惡化。九、制定和完善細胞治療監(jiān)管政策的重要性體現(xiàn)在：①保障患者安全：確保細胞治療產(chǎn)品（無論是治療性細胞還是制備細胞的細胞源）的安全性和有效性，防止劣質(zhì)或無效產(chǎn)品進入臨床，給患者帶來傷害；②保證產(chǎn)品質(zhì)量：建立標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)流程和質(zhì)量控制體系，確保細胞治療產(chǎn)品的均一性和可重復(fù)性；③促進技術(shù)創(chuàng)新：通過科學(xué)、合理、前瞻性的監(jiān)管框架，鼓勵和引導(dǎo)細胞治療技術(shù)的健康發(fā)展，平衡創(chuàng)新風(fēng)險與患者獲益；④維護市場秩序：規(guī)范細胞治療產(chǎn)品的審批、生產(chǎn)和流通，防止無序競爭和虛假宣傳，保護患者和從業(yè)者的合法權(quán)益；⑤保護公眾利益：應(yīng)對細胞治療可能帶來的倫理和社會挑戰(zhàn)，如生殖系細胞治療、基因編輯嬰兒等，確保技術(shù)發(fā)展符合社會倫理規(guī)范和公眾利益。需要重點關(guān)注的技術(shù)問題包括：細胞來源的篩選和安全性（如病毒感染、腫瘤風(fēng)險）、基因編輯的脫靶效應(yīng)和長期影響、細胞制備過程的標(biāo)準(zhǔn)化和質(zhì)量控制、治療產(chǎn)品的免疫原性和致瘤性風(fēng)險、以及細胞治療產(chǎn)品的存儲和運輸條件。需要關(guān)注的倫理問題包括：知情同意（特別是涉及嵌合體或生殖系編輯時）的充分性和特殊性、公平可及性問題（治療費用高昂可能導(dǎo)致新的健康不平等）、兒童和弱勢群體患者的特殊保護、以及科研人員和研究機構(gòu)的責(zé)任與規(guī)范。十、未來細胞生物技術(shù)在醫(yī)學(xué)治療領(lǐng)域可能出現(xiàn)的重大突破及其對社會健康帶來的深遠影響包括：①更精準(zhǔn)、更有效的細胞治療：基于基因編輯、合成生物學(xué)和人工智能技術(shù)的進步，開發(fā)出能夠精確靶向特定腫瘤細胞或修復(fù)特定缺陷的細胞療法，同時降低副作用；②通用型細胞治療：通過基因編輯等技術(shù)改造細胞，使其能夠安全有效地用于不同個體，減少對異體細胞的依賴和免疫排斥風(fēng)險；③智能化細胞治療：利用納米技術(shù)、磁共振導(dǎo)航等技術(shù)，實現(xiàn)對細胞治療過程的實時監(jiān)控和精確調(diào)控；④細胞制造