Question

【題目】地中海貧血癥是一種在我國長江以南各省高發(fā)的單基因遺傳病，發(fā)病原因是由于珠蛋白合成異常導致紅細胞易破裂發(fā)生溶血。

（1）某地區(qū)的地中海貧血癥患者的β珠蛋白基因出現(xiàn)圖1所示變化，該突變將導致______，使其無法與α珠蛋白結合，導致α珠蛋白在細胞中相對過剩，沉積在紅細胞中造成細胞被破壞，因而出現(xiàn)貧血病癥。

（2）地中海貧血癥患者除了需要輸血緩解癥狀之外，常見的治療手段是進行異體骨髓移植，它的局限性主要是_________。目前利用生物工程技術將患者的體細胞轉化為多能干細胞，以獲得用于自體移植的細胞。

（3）研究者利用慢病毒載體建立相應轉化系統(tǒng)，對上述多能干細胞進行基因修復。具體操作過程如圖2所示。

①I：表達載體含HIV病毒逆轉錄形成的cDNA片段，該片段幫助外源基因整合到_______上，使外源基因穩(wěn)定表達。為達到糾正患者α珠蛋白與β珠蛋白的比例異常的問題，需要構建兩種表達載體，分別以_______和α珠蛋白干擾基因作為目的基因。

②II：需要將________（選擇下列序號填寫）導入包裝細胞，一段時間后可以獲得能夠轉化患者多能干細胞的慢病毒顆粒。

a.包裝載體 b.表達載體

③III：為了便于篩選出成功轉化的多能干細胞，其中________（選擇下列序號填寫）含有易檢測的標記基因。

a.包裝載體 b.表達載體

（4）理論上在獲得成功轉化的多能干細胞后，需要誘導其定向分化為_________，然后植入患者骨髓，檢測_________以確認此技術可應用于地中海貧血癥的治療。

（5）本項研究目前僅在動物實驗中完成，尚未進行人體臨床實驗。請分析整個研究過程，你認為進行人體臨床試驗可能存在的風險有哪些？請寫出其中1個風險。_________

Answer 1

【答案】β珠蛋白空間結構發(fā)生變化 發(fā)生免疫排斥 宿主細胞（受體細胞、干細胞）染色體DNA 正常的β珠蛋白基因 ab b 造血干細胞 α珠蛋白與β珠蛋白的比例 慢病毒轉化細胞時可能引起影響宿主正常基因功能；經(jīng)過基因修復的多能干細胞有癌變可能；病毒的部分序列表達產物或經(jīng)過改造的多能干細胞都可能引發(fā)強烈的免疫反應

【解析】

本題是對基因突變、基因轉錄、基因工程、器官移植等知識的綜合考查，回憶基因突變的概念，逆轉錄的過程、基因表達載體的構建以及動物細胞培養(yǎng)的過程，然后分析題干和題圖獲取有效信息，根據(jù)相關知識點和相關信息解答問題。

（1）由圖1 可知，地中海貧血患者β珠蛋白基因發(fā)生了堿基對的缺失，導致β珠蛋白基因結構改變進而導致編碼的β珠蛋白空間結構發(fā)生變化，使其無法與α珠蛋白結合。

（2）器官移植最大的局限是有免疫排斥現(xiàn)象。

（3）①cDNA片段能夠幫助外源基因整合到宿主細胞染色體的DNA上，使外源基因得以穩(wěn)定的表達。依據(jù)題干信息，應以正常的β珠蛋白基因和α珠蛋白干擾基因作為目的基因，以糾正患者α珠蛋白與β珠蛋白的比例異常的問題。

②依據(jù)操作第二步慢病毒的包裝顯示，需將包裝載體和表達載體共同導入包裝細胞。

③表達載體上還有標記基因。

（4）骨髓中的多能干細胞——造血干細胞可以不斷的分裂分化出紅細胞，因此需要將成功轉化的多能干細胞后誘導分化為造血干細胞后植入患者骨髓，再檢測α珠蛋白與β珠蛋白的比例，以確認能否應用于地中海貧血癥的治療。

（5）科研實驗往往先進性動物實驗，再進行臨床試驗，而且依然存在諸多風險，比如慢病毒轉化細胞時可能引起影響宿主正常基因功能；經(jīng)過基因修復的多能干細胞有癌變可能；病毒的部分序列表達產物或經(jīng)過改造的多能干細胞都可能引發(fā)強烈的免疫反應等等。