2025年大学《生物技术》专业题库- 基因编辑技术在人类疾病治疗中的应用

2025年大学《生物技术》专业题库——基因编辑技术在人类疾病治疗中的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分）1.下列哪种基因编辑工具利用了RNA引导的DNA修复机制？A.ZFNB.TALENC.CRISPR/Cas9D.Meganucleases2.在基因编辑过程中，通过非同源末端连接（NHEJ）途径进行DNA修复，其主要特点是什么？A.修复精确度高，几乎不引入突变B.修复效率高，但可能导致插入或缺失突变C.依赖于同源DNA模板进行精确修复D.主要用于替代致病基因的整个外显子3.镰状细胞贫血症是由哪个基因的突变引起的？A.HBB（β-珠蛋白基因）B.CFTR（囊性纤维化跨膜转导调节因子基因）C.Huntington（亨廷顿病基因）D.APP（淀粉样蛋白前体蛋白基因）4.基于基因编辑的CAR-T细胞疗法主要用于治疗哪种类型的癌症？A.黑色素瘤B.白血病C.肝癌D.乳腺癌5.基因编辑技术进行体内治疗时，最核心的挑战之一是？A.CRISPR/Cas9系统的成本过高B.如何安全有效地将编辑工具递送到病灶组织C.基因编辑工具难以进入细胞核D.患者对治疗产生强烈的免疫排斥反应6.以下哪项不属于基因编辑技术在人类疾病治疗中面临的伦理担忧？A.脱靶效应可能导致意外突变B.治疗费用过高可能加剧医疗不平等C.对生殖细胞系进行编辑可能导致遗传性状传递D.患者可能无法完全理解治疗的风险和获益7.2021年，世界卫生组织将哪个基因编辑婴儿案列为“严重违反研究伦理行为”？A.HeJiankui案B.JiankuiHe案C.ZhangYizhong案D.XuXuedong案8.以下哪种方法不属于基因编辑技术的范畴？A.基因敲除B.基因敲入C.基因测序D.基因替换9.用于递送基因编辑工具（如核酸酶）到目标细胞或组织的载体通常被称为？A.基因编辑器B.修复模板C.载体系统（或递送系统）D.基因编辑靶位点10.目前，获得批准上市用于治疗人类疾病的基因编辑疗法主要针对哪种疾病？A.单基因遗传病B.多基因复杂疾病C.传染病D.神经退行性疾病二、填空题（每空1分，共15分）1.CRISPR/Cas9系统由______和______两部分组成。2.基因编辑技术可以通过______、______和______等多种策略来纠正致病基因。3.基因编辑过程中产生的DNA双链断裂，主要通过______和______两种途径进行修复。4.治疗镰状细胞贫血症的基因编辑疗法，主要是通过编辑______基因，使异常的血红蛋白链恢复正常功能。5.基因编辑技术面临的______问题，是指编辑工具在非预期位点进行切割，可能引发有害突变。6.递送系统需要解决的关键问题包括______、______和______。7.国际上对人类生殖细胞系基因编辑的研究和应用持______态度，绝大多数国家禁止其用于临床。三、名词解释（每题3分，共12分）1.基因编辑（GeneEditing）2.脱靶效应（Off-targetEffect）3.嵌合体（Chimera）4.CRISPR/Cas9系统（CRISPR/Cas9system）四、简答题（每题5分，共20分）1.简述CRISPR/Cas9基因编辑技术的核心原理。2.与传统基因治疗相比，基因编辑技术在治疗遗传病方面有哪些优势？3.简述基因编辑技术用于癌症治疗的一种主要策略。4.为什么说基因编辑技术的应用，尤其是涉及生殖细胞系的编辑，必须谨慎对待伦理问题？五、论述题（共13分）结合具体的疾病实例，论述基因编辑技术在人类疾病治疗中展现的潜力以及当前面临的主要科学和伦理挑战。试卷答案一、选择题1.C2.B3.A4.B5.B6.A7.A8.C9.C10.A二、填空题1.向导RNA(gRNA)；核酸酶Cas9(orCas9nuclease)2.基因敲除；基因敲入；基因修正(or基因替换)3.非同源末端连接(NHEJ)；同源定向修复(or基因重组修复HDR)4.HBB(orβ-珠蛋白)5.脱靶(or脱靶突变)6.效率；安全性；特异性(or精确性)7.禁止(or拒绝)三、名词解释1.基因编辑（GeneEditing）：指利用特定的基因编辑工具（如CRISPR/Cas9系统），在基因组特定位点进行精准的插入、删除、替换或修改DNA序列的技术。2.脱靶效应（Off-targetEffect）：指基因编辑工具（核酸酶）在基因组中除预期靶位点外的其他非目标位点进行切割，可能导致意外突变。3.嵌合体（Chimera）：指由来自不同个体或不同发育阶段的细胞混合而成的个体。在基因编辑中，可能指部分细胞被编辑而部分未编辑的个体，或体内存在多种基因型细胞的混合状态。4.CRISPR/Cas9系统（CRISPR/Cas9system）：指一种源自细菌的适应性免疫系统，包含向导RNA（gRNA）和核酸酶Cas9，能够特异性识别并结合目标DNA序列，并在该位点制造双链断裂，从而实现基因编辑。四、简答题1.简述CRISPR/Cas9基因编辑技术的核心原理。CRISPR/Cas9系统的核心原理是利用向导RNA（gRNA）的序列特异性，将其引导至基因组上的目标DNA位点。gRNA与靶位点DNA通过碱基互补配对结合。一旦结合，Cas9核酸酶被激活，在其RuvC和HDDdomains的作用下，在靶位点DNA的两条链之间制造一个双链断裂（DSB）。细胞自身的DNA修复机制（主要是NHEJ和HDR）会启动修复过程。NHEJ途径通常效率高但易出错，可能导致插入或缺失突变，从而实现基因敲除或小片段替换；HDR途径如果提供合适的修复模板，则可以实现精确的基因敲入或大片段替换。2.与传统基因治疗相比，基因编辑技术在治疗遗传病方面有哪些优势？基因编辑技术的优势在于其精准性，能够直接在患者细胞的基因水平上进行修复或改造，理论上可以提供永久性的疗效。相比传统基因治疗，后者通常是将外源正常基因导入患者体内以补偿缺陷基因的功能，可能需要多次治疗，且外源基因的整合位置是随机的，存在插入突变的风险。基因编辑可以直接修正致病基因本身，避免了外源基因引入可能带来的免疫原性等问题，并且随着技术发展，体内编辑（invivoediting）有望减少对多次细胞移植的需求。3.简述基因编辑技术用于癌症治疗的一种主要策略。一种主要策略是利用基因编辑技术改造患者自身的T淋巴细胞（免疫细胞），使其能够特异性识别并杀伤癌细胞。这通常称为CAR-T细胞疗法（嵌合抗原受体T细胞疗法）。具体步骤包括：从患者血液中提取T细胞，利用基因编辑工具（如CRISPR/Cas9）或逆转录病毒载体等，在体外将编码特定癌细胞表面抗原的CAR（嵌合抗原受体）基因导入T细胞中，筛选并扩增这些改造后的CAR-T细胞，最后将大量CAR-T细胞回输给患者。这些CAR-T细胞就像“导航导弹”，能够特异性识别并杀死表达该抗原的癌细胞。4.为什么说基因编辑技术的应用，尤其是涉及生殖细胞系的编辑，必须谨慎对待伦理问题？基因编辑技术应用于人类，尤其是涉及生殖细胞系（精子、卵子或胚胎）的编辑，必须谨慎对待伦理问题，主要原因在于：1）遗传性：对生殖细胞系的编辑所进行的改变是可遗传的，即编辑后的基因变化会通过受精卵传递给后代，可能对未来几代人的基因组产生长期、不可逆的影响，这涉及到对人类基因库的潜在改变。2）不可逆性：目前基因编辑技术仍有脱靶、嵌合体等风险，且一旦基因改变，难以逆转。对生殖系的编辑更是如同“编辑生命蓝图”，后果深远。3）未知风险：对基因功能的理解可能不全面，编辑可能带来目前未知的长期健康风险。4）公平与社会问题：高昂的治疗费用可能加剧社会不平等，引发“设计婴儿”等担忧，可能改变人类对“正常”和“理想”的定义，带来社会伦理争议。五、论述题（本题为开放性论述题，答案应包含以下要点，并可根据具体实例展开阐述）基因编辑技术在人类疾病治疗中展现了巨大潜力，但也伴随着严峻的科学和伦理挑战。潜力体现：1.攻克单基因遗传病：基因编辑提供了直接修正致病基因的强大工具。例如，对于镰状细胞贫血症，通过编辑HBB基因或利用基因编辑增强胎儿血红蛋白表达，已在临床试验中显示出良好效果，有望治愈此类疾病。类似策略正被探索用于治疗β-地中海贫血、血友病等多种单基因病。2.癌症治疗：基因编辑改造的免疫细胞（如CAR-T疗法）已成为治疗某些类型白血病和淋巴瘤的革命性方法。此外，直接在肿瘤细胞内编辑基因以抑制其生长或使其对化疗/放疗更敏感，也是活跃的研究方向。3.基因治疗其他疾病：基因编辑技术也被探索用于治疗囊性纤维化、亨廷顿病、遗传性眼病、甚至某些传染病（如通过编辑CD4T细胞来阻止HIV病毒复制）等。例如，在遗传性眼疾中，编辑视网膜细胞以恢复其功能，已在临床试验中取得初步进展。科学挑战：1.安全性问题：最核心的挑战之一是确保编辑的精确性和安全性。脱靶效应可能导致非目标基因突变，引发癌症等严重后果。此外，编辑过程可能引发免疫反应，或导致嵌合体（只有部分细胞被成功编辑），影响治疗效果和长期安全。2.递送效率与靶向性：如何将基因编辑工具高效、安全地递送到体内特定的组织和细胞类型（尤其是对于中枢神经系统等难靶向器官）仍然是一个重大难题。现有递送载体（如病毒载体）存在免疫原性、容量限制或脱靶等问题。3.技术局限性：目前的基因编辑技术（如CRISPR）仍存在效率有待提高、难以精确进行碱基替换等局限。对复杂的多基因遗传病，其发病机制复杂，单一基因编辑可能难以奏效，需要更高级的干预策略。伦理挑战：1.生殖细胞系编辑的伦理争议：对精子、卵子或胚胎进行基因编辑，能够将改变遗传给后代，这不仅关系到个体，更关系到人类基因库的未来，引发对“设计婴儿”、改变人类物种边界、公平性的深刻担忧。绝大多数国家和国际组织对此持禁止或严格限制的态度。2.临床应用的公平