2022年1月7日,美國馬里蘭州的醫(yī)生首次將基因編輯豬的心臟移植到人類患者身上。如果異種移植可以實現(xiàn),將可明顯緩解器官緊缺的問題。然而心臟移植過程中會發(fā)生缺血再灌注損傷(IRI),可能導(dǎo)致心臟壞死。研究發(fā)現(xiàn),IRI通過促進Caspase 8等一系列凋亡基因的表達,導(dǎo)致細胞凋亡最終引起器官損傷。根據(jù)Caspase 8基因合成的小干擾RNA(siRNA)可以使Caspase 8基因沉默,有效抑制IRI所致的器官損傷。圖1是利用豬的心肌細胞開展siRNA作用研究的示意圖,圖2是此研究可能用到的4種限制酶及其切割位點,回答下列問題:
(1)圖中步驟②構(gòu)建重組質(zhì)粒需要使用 限制酶、DNA連接酶限制酶、DNA連接酶等工具酶。DNA連接酶催化目的基因片段與質(zhì)粒載體片段之間形成的化學(xué)鍵是 磷酸二酯鍵磷酸二酯鍵。
(2)與直接將siRNA導(dǎo)入豬的心肌細胞相比,通過重組質(zhì)粒將siRNA對應(yīng)的DNA序列導(dǎo)入心肌細胞的優(yōu)點是 可持續(xù)產(chǎn)生siRNA,使靶基因長時間沉默可持續(xù)產(chǎn)生siRNA,使靶基因長時間沉默(答出一點)。導(dǎo)入過程最常用的方法是 顯微注射法顯微注射法,
(3)研究人員根據(jù)Caspase 8基因的堿基序列,設(shè)計了三種序列分別導(dǎo)入豬的心肌細胞,通過測定靶基因Caspase 8的mRNA含量來確定最優(yōu)序列。測定mRNA含量時,需提取心肌細胞的總RNA,經(jīng)過 逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄過程得到cDNA,再進行PCR擴增,測定PCR產(chǎn)物量,結(jié)果如圖3所示,據(jù)此判斷最優(yōu)序列是 序列2序列2。
(4)將豬心臟移植到人體面臨的最大挑戰(zhàn)是免疫排斥反應(yīng),這是因為免疫系統(tǒng)會把外來器官當(dāng)作抗原(“非己”)成分進行攻擊。請說出一種解決這一問題的思路:可以利用基因工程技術(shù)將免疫排斥有關(guān)豬的抗原基因敲除或轉(zhuǎn)入一些人類特有蛋白的基因,將豬細胞偽裝成人的細胞可以利用基因工程技術(shù)將免疫排斥有關(guān)豬的抗原基因敲除或轉(zhuǎn)入一些人類特有蛋白的基因,將豬細胞偽裝成人的細胞(利用基因工程的方法)。異體移植易出現(xiàn)免疫排斥,但胚胎移植卻能夠在受體子宮內(nèi)存活,胚胎移植能夠在受體內(nèi)存活的前提條件是 受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)。
【答案】限制酶、DNA連接酶;磷酸二酯鍵;可持續(xù)產(chǎn)生siRNA,使靶基因長時間沉默;顯微注射法;逆轉(zhuǎn)錄;序列2;可以利用基因工程技術(shù)將免疫排斥有關(guān)豬的抗原基因敲除或轉(zhuǎn)入一些人類特有蛋白的基因,將豬細胞偽裝成人的細胞;受體對移入子宮的外來胚胎基本上不發(fā)生免疫排斥反應(yīng)
【解答】
【點評】
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