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(dǎo)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(dǎo)致______，使其無法與α珠蛋白結(jié)合，導(dǎo)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(shù)將患者的體細胞轉(zhuǎn)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(yīng)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，對上述多能干細胞進行基因修復(fù)。具體操作過程如圖2所示。

①I：表達載體含HIV病毒逆轉(zhuǎn)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(gòu)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(dǎo)入包裝細胞，一段時間后可以獲得能夠轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)化的多能干細胞后，需要誘導(dǎo)其定向分化為_________，然后植入患者骨髓，檢測_________以確認此技術(shù)可應(yīng)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(fēng)險有哪些？請寫出其中1個風(fēng)險。_________

Answer 1

【答案】β珠蛋白空間結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(fù)的多能干細胞有癌變可能；病毒的部分序列表達產(chǎn)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(yīng)

【解析】

本題是對基因突變、基因轉(zhuǎn)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(zhuǎn)錄的過程、基因表達載體的構(gòu)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(guān)知識點和相關(guān)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(dǎo)致β珠蛋白基因結(jié)構(gòu)改變進而導(dǎo)致編碼的β珠蛋白空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使其無法與α珠蛋白結(jié)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(yīng)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(dǎo)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(zhuǎn)化的多能干細胞后誘導(dǎo)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(yīng)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(fēng)險，比如慢病毒轉(zhuǎn)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(fù)的多能干細胞有癌變可能；病毒的部分序列表達產(chǎn)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(yīng)等等。