Question

【题目】地中海贫血症是一种在我国长江以南各省高发的单基因遗传病，发病原因是由于珠蛋白合成异常导致红细胞易破裂发生溶血。

（1）某地区的地中海贫血症患者的β珠蛋白基因出现图1所示变化，该突变将导致______，使其无法与α珠蛋白结合，导致α珠蛋白在细胞中相对过剩，沉积在红细胞中造成细胞被破坏，因而出现贫血病症。

（2）地中海贫血症患者除了需要输血缓解症状之外，常见的治疗手段是进行异体骨髓移植，它的局限性主要是_________。目前利用生物工程技术将患者的体细胞转化为多能干细胞，以获得用于自体移植的细胞。

（3）研究者利用慢病毒载体建立相应转化系统，对上述多能干细胞进行基因修复。具体操作过程如图2所示。

①I：表达载体含HIV病毒逆转录形成的cDNA片段，该片段帮助外源基因整合到_______上，使外源基因稳定表达。为达到纠正患者α珠蛋白与β珠蛋白的比例异常的问题，需要构建两种表达载体，分别以_______和α珠蛋白干扰基因作为目的基因。

②II：需要将________（选择下列序号填写）导入包装细胞，一段时间后可以获得能够转化患者多能干细胞的慢病毒颗粒。

a.包装载体 b.表达载体

③III：为了便于筛选出成功转化的多能干细胞，其中________（选择下列序号填写）含有易检测的标记基因。

a.包装载体 b.表达载体

（4）理论上在获得成功转化的多能干细胞后，需要诱导其定向分化为_________，然后植入患者骨髓，检测_________以确认此技术可应用于地中海贫血症的治疗。

（5）本项研究目前仅在动物实验中完成，尚未进行人体临床实验。请分析整个研究过程，你认为进行人体临床试验可能存在的风险有哪些？请写出其中1个风险。_________

Answer 1

【答案】β珠蛋白空间结构发生变化 发生免疫排斥 宿主细胞（受体细胞、干细胞）染色体DNA 正常的β珠蛋白基因 ab b 造血干细胞 α珠蛋白与β珠蛋白的比例 慢病毒转化细胞时可能引起影响宿主正常基因功能；经过基因修复的多能干细胞有癌变可能；病毒的部分序列表达产物或经过改造的多能干细胞都可能引发强烈的免疫反应

【解析】

本题是对基因突变、基因转录、基因工程、器官移植等知识的综合考查，回忆基因突变的概念，逆转录的过程、基因表达载体的构建以及动物细胞培养的过程，然后分析题干和题图获取有效信息，根据相关知识点和相关信息解答问题。

（1）由图1 可知，地中海贫血患者β珠蛋白基因发生了碱基对的缺失，导致β珠蛋白基因结构改变进而导致编码的β珠蛋白空间结构发生变化，使其无法与α珠蛋白结合。

（2）器官移植最大的局限是有免疫排斥现象。

（3）①cDNA片段能够帮助外源基因整合到宿主细胞染色体的DNA上，使外源基因得以稳定的表达。依据题干信息，应以正常的β珠蛋白基因和α珠蛋白干扰基因作为目的基因，以纠正患者α珠蛋白与β珠蛋白的比例异常的问题。

②依据操作第二步慢病毒的包装显示，需将包装载体和表达载体共同导入包装细胞。

③表达载体上还有标记基因。

（4）骨髓中的多能干细胞——造血干细胞可以不断的分裂分化出红细胞，因此需要将成功转化的多能干细胞后诱导分化为造血干细胞后植入患者骨髓，再检测α珠蛋白与β珠蛋白的比例，以确认能否应用于地中海贫血症的治疗。

（5）科研实验往往先进性动物实验，再进行临床试验，而且依然存在诸多风险，比如慢病毒转化细胞时可能引起影响宿主正常基因功能；经过基因修复的多能干细胞有癌变可能；病毒的部分序列表达产物或经过改造的多能干细胞都可能引发强烈的免疫反应等等。