2025年大学《生物技术》专业题库- 蛋白质工程与抗体药物研发

2025年大学《生物技术》专业题库——蛋白质工程与抗体药物研发考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每小题2分，共30分。请将正确选项的字母填在括号内）1.蛋白质工程的根本目标是（）。A.提高蛋白质的溶解度B.改变蛋白质的氨基酸序列C.降低蛋白质的生产成本D.寻找新的蛋白质编码基因2.下列哪种方法不属于蛋白质一级结构预测？（）A.基因测序B.氨基酸序列测定C.肽质量指纹图谱（PMF）D.同源建模3.蛋白质二级结构的主要形式不包括（）。A.α-螺旋B.β-折叠C.γ-转角D.α-转角4.在蛋白质工程中，如果希望改变蛋白质的等电点，最可能需要修饰的氨基酸残基是（）。A.色氨酸B.丝氨酸C.赖氨酸D.丙氨酸5.定点突变技术最常使用的工具是（）。A.限制性内切酶B.DNA连接酶C.DNA聚合酶I（Klenow片段）D.末端脱氧核苷酸转移酶（TdT）6.蛋白质工程中，用于筛选理想突变体的方法不包括（）。A.表达谱分析B.体外翻译C.圆二色谱（CD）分析D.直接酶活性测定7.抗体可变区（V区）主要功能是（）。A.介导补体激活B.结合抗原决定簇C.介导细胞吞噬D.结合Fc受体8.产生单克隆抗体的核心技术是（）。A.PCRB.基因芯片C.杂交瘤技术D.流式细胞术9.下列哪种抗体结构由一个完整的抗体分子和一个酶分子（或毒素分子）连接而成？（）A.嵌合抗体B.人源化抗体C.抗体偶联药物（ADC）D.双特异性抗体10.用于治疗癌症的抗体药物主要是（）。A.单克隆抗体B.肽疫苗C.病毒载体疫苗D.全人源抗体11.将抗体与细胞毒性药物连接的目的是（）。A.增强抗体的免疫原性B.降低抗体的免疫原性C.实现抗体药物的靶向递送和杀伤肿瘤细胞D.提高抗体的稳定性12.单克隆抗体与多克隆抗体的主要区别之一是（）。A.来源不同B.特异性不同C.效价不同D.以上都是13.“人源化抗体”是指（）。A.完全由人基因编码的抗体B.来自人体的抗体C.抗体可变区来自人，恒定区来自小鼠或其他动物D.抗体恒定区来自人，可变区来自小鼠或其他动物14.在抗体工程中，如果要改造抗体的Fc段以增强其补体依赖性细胞介导的细胞毒性（ADCC），应着重考虑修饰（）。A.重链可变区B.轻链可变区C.重链恒定区（CH2,CH3结构域）D.轻链恒定区15.抗体药物研发过程中，需要进行临床前研究的主要目的是（）。A.证明药物的安全性B.证明药物的有效性C.确定最佳给药剂量D.以上都是二、填空题（每空1分，共15分。请将答案填在横线上）1.蛋白质工程的理论基础是______和______的相互关系。2.蛋白质结构预测的主要内容包括一级、二级、______、______结构预测。3.常用的蛋白质工程改造策略包括______和______。4.产生单克隆抗体的过程通常包括______、______和______三个主要步骤。5.抗体工程改造的主要目标是提高抗体的______、______和______等特性。6.将抗体与放射性同位素连接得到的药物称为______。7.能够同时结合两种不同抗原的抗体称为______。三、简答题（每题5分，共20分。请简要回答下列问题）1.简述蛋白质工程的实施步骤。2.简述定点突变技术的原理及其在蛋白质工程中的应用。3.简述单克隆抗体的制备流程。4.简述抗体药物（如ADC）与普通化学药物相比的主要特点。四、论述题（每题7分，共21分。请结合所学知识，详细回答下列问题）1.试述蛋白质工程的必要性和可能性。2.比较人源化抗体与全人源抗体在制备方法、优缺点及临床应用方面的异同。3.论述抗体药物在肿瘤治疗中的重要作用及其面临的主要挑战。试卷答案一、选择题1.B2.D3.C4.C5.C6.B7.B8.C9.C10.A11.C12.D13.C14.C15.D二、填空题1.结构功能2.三四3.定向进化理性设计4.产生抗体B细胞杂交瘤筛选单克隆抗体5.特异性亲和力代谢稳定性6.放射免疫疗法（RIT）7.双特异性抗体三、简答题1.蛋白质工程的实施步骤：（1）确定蛋白质的预期功能或改良目标。（2）获取目标蛋白质的基因序列并进行结构分析。（3）利用生物信息学方法预测蛋白质结构与功能的关系，设计合理的突变位点、类型和数量。（4）采用基因工程技术（如定点突变、基因shuffling等）构建突变体基因。（5）在合适的宿主细胞中表达突变体蛋白。（6）对表达产物进行分离纯化和生物功能鉴定，筛选出性能改善的工程蛋白。2.定点突变技术的原理及其在蛋白质工程中的应用：原理：利用PCR技术或寡核苷酸定点诱变等方法，在已知DNA序列的特定位置引入预定类型的碱基替换、插入或缺失，从而改变编码蛋白质的氨基酸序列。应用：通过定点突变，可以研究特定氨基酸残基对蛋白质结构、稳定性、活性、抗原性等的影响，或者有目的地改造蛋白质的性能，如提高酶的催化效率、改变底物特异性、增强抗体与抗原的结合能力等。3.单克隆抗体的制备流程：（1）免疫动物：将抗原注入特定种属的小鼠（通常是Balb/c或Nude小鼠）体内，诱导其B淋巴细胞产生针对该抗原的特异性抗体。（2）细胞融合：从小鼠脾脏中获取已免疫的B淋巴细胞，与支持细胞（如骨髓瘤细胞）在体外进行融合，利用仙台病毒或电穿孔等方法，制备杂交瘤细胞。（3）筛选单克隆：将融合后的细胞接种到体外培养板或体内（如小鼠腹腔）中，利用特定的选择培养基（如HAT培养基）筛选出能够存活并分泌特异性抗体的杂交瘤细胞。（4）克隆化：通过有限稀释法或显微操作等技术将筛选到的单克隆杂交瘤细胞进行克隆化，获得只分泌单一特异性抗体的细胞系。（5）抗体生产与纯化：将纯化的单克隆细胞接种到生物反应器或培养瓶中大规模培养，收集并纯化其分泌的特异性抗体。4.抗体药物（如ADC）与普通化学药物相比的主要特点：（1）靶向性强：抗体可以特异性识别并结合表达特定抗原的细胞（如肿瘤细胞），实现对靶点的精准递送，减少对正常组织的毒副作用。（2）生物利用度高：抗体分子较大，一般不能通过口服给药，常需静脉注射；但一旦进入体内，半衰期相对较长。（3）可偶联多种载荷：抗体分子（尤其是Fc段）提供了连接细胞毒性药物、放射性同位素、小分子药物等多种治疗载荷的载体平台，实现“一抗多药”的治疗策略（如ADC）。（4）免疫原性：作为蛋白质类药物，抗体药物可能引发免疫原性反应，导致疗效下降或产生抗药性。（5）研发和生产复杂：抗体药物的制备涉及细胞工程、蛋白质纯化等复杂工艺，成本较高。四、论述题1.试述蛋白质工程的必要性和可能性。必要性：随着生命科学的发展，人们对蛋白质结构与功能关系的认识日益深入，发现通过改变蛋白质的氨基酸序列可以显著改变其性质和功能。蛋白质工程能够按照人们的意愿对现有蛋白质进行改造，或设计并创造出具有特定功能的新型蛋白质，以满足人类在生产、生活、医疗等领域的需求。例如，改造酶的活性或稳定性以提高工业生产效率；改变抗体特性以增强疗效或降低副作用；设计具有特殊催化功能或结合能力的蛋白质工具等。可能性：蛋白质工程的实现基于以下几个关键基础：（1）遗传密码的破译：已知蛋白质的氨基酸序列可以通过翻译其基因序列获得。（2）DNA重组技术的发展：可以精确地修饰基因序列，并将修饰后的基因导入宿主细胞进行表达。（3）蛋白质结构与功能关系的理解：积累了大量关于蛋白质高级结构与其生物学功能之间对应关系的知识。（4）蛋白质结构预测与设计方法的进步：生物信息学的发展使得在水平上预测蛋白质结构变化及其可能带来的功能影响成为可能。（5）基因操作和蛋白质表达技术的成熟：定点突变、基因shuffling、高效表达系统等技术的建立，为蛋白质的改造和筛选提供了有力工具。2.比较人源化抗体与全人源抗体在制备方法、优缺点及临床应用方面的异同。制备方法：人源化抗体：主要通过基因工程技术将来源于非人来源（通常是小鼠）抗体的可变区（VH,VL）基因进行改造，使其序列更接近人源，同时保留其特异性。主要方法包括：CDR重组技术（只替换可变区的互补决定区CDR）、体细胞杂交技术、转基因动物技术（如噬菌体展示、羊驼重链抗体技术等辅助筛选）。全人源抗体：指其可变区和恒定区完全由人源基因编码的抗体。主要制备方法包括：筛选人源B细胞库（如外周血单克隆抗体库、转基因人源化小鼠、人B淋巴细胞系等）进行筛选和克隆，或利用噬菌体展示、单B细胞克隆等技术直接从人体内筛选理想的重链和轻链可变区基因。优缺点：人源化抗体：优点是免疫原性低，不易引起人体产生人抗鼠抗体（HAMA）反应，临床应用安全性更高。缺点是可能保留部分鼠源性蛋白的潜在免疫原性（如CDR序列），且其结构可能与人体内源性抗体存在细微差异，影响生物活性或药代动力学。应用：广泛用于治疗和诊断领域，尤其是在需要长期给药或对免疫原性要求高的场合。全人源抗体：优点是免疫原性最低，完全模拟人体内源性抗体，生物活性、药代动力学特性最佳，安全性最高。缺点是制备技术复杂、周期长、成本高，且可能存在“人源化陷阱”（即筛选到的B细胞虽然来自人，但其产生的抗体可能仍含有非人源的CDR）。应用：对于要求极高安全性和免疫原性、或需要模拟天然抗体功能的药物（如某些单抗药物）是首选。临床应用：两者都用于多种疾病的治疗和诊断，人源化抗体应用更广泛，而全人源抗体常用于对安全性要求极为苛刻的领域。选择哪种类型取决于疗效、安全性、成本和具体应用场景。3.论述抗体药物在肿瘤治疗中的重要作用及其面临的主要挑战。重要作用：（1）靶向性强：抗体可以特异性识别并结合肿瘤细胞表面过表达的特异性抗原（如HER2、CD33、BCMA等），实现对肿瘤细胞的精准识别和杀伤，或阻断肿瘤细胞生长所需的信号通路。（2）免疫调节功能：一些抗体（如免疫检查点抑制剂，如PD-1/PD-L1抑制剂）可以阻断肿瘤细胞与免疫细胞间的抑制性信号，重新激活机体的抗肿瘤免疫反应，从而清除肿瘤。（3）递送细胞毒性药物/放射性核素：抗体作为载体，可以将高浓度的细胞毒性药物（如美罗华）或放射性核素（用于放射性免疫治疗RIT）精确递送到肿瘤部位，提高局部疗效并降低全身毒副作用。（4）多样化治疗模式：抗体药物本身种类繁多，且可与其他疗法（如化疗、放疗、免疫疗法）联合使用，形成了多种治疗策略，如单克隆抗体偶联药物（ADC）、抗体药物偶联子（ADC）、双特异性抗体、抗体-药物偶联嵌合体（ABT）等，为肿瘤治疗提供了更多选择。面临的挑战：（1）免疫原性：作为蛋白质类药物，抗体可能引发人体免疫反应，产生人抗药抗体（HAMA），降低药物疗效甚至导致严重不良反应。（2）肿瘤耐药性：肿瘤细胞可能通过多种机制（如抗原失表达、信号通路突变、免疫逃逸等）对抗体