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热点01 基因编辑“精准手术刀”：从碱基编辑到
个性化治疗——高考必考基因工程与细胞分化抢分
攻略
猜押1 碱基编辑与CRISPR-Cas9 差异及DNA 修复机制
1. 【答案】（1）核心优势：无需切割DNA 双链，可直接对单碱基进行精准替换，脱靶率低、编辑误差
小。脱靶率低的原因：碱基编辑技术通过脱氨酶与Cas9 融合蛋白，仅针对靶位点的单个碱基进行脱氨修
饰，无需切割双链DNA，避免了CRISPR-Cas9 因gRNA 识别偏差导致的双链切割脱靶，同时减少了非同
源末端连接带来的随机突变。
（2）依赖的DNA 修复机制：同源重组（HR）。过程：① 碱基编辑工具精准识别靶位点，脱氨酶催化致
病单碱基脱氨，产生碱基错配；② 细胞启动同源重组机制，以正常的同源DNA 序列为模板；③ DNA 聚
合酶根据模板序列，修复错配的碱基，形成正确的碱基对；④ DNA 连接酶连接修复后的DNA 片段，完
成致病基因的精准修正。
（3）可能出现的问题：① 脱靶效应：gRNA 可能识别与靶序列相似的非靶位点，引导Cas9 切割双链
DNA，导致非靶基因断裂，产生插入/缺失突变，引发新的疾病；② 编辑误差：切割双链后，若依赖非同
源末端连接（NHEJ）修复，易产生碱基插入或缺失，导致基因编码异常；③ 染色体损伤：Cas9 切割双链
DNA 可能导致染色体断裂，引发染色体结构变异。改进建议：① 优化gRNA 设计，提高其与靶序列的特
异性结合能力，降低脱靶风险；② 结合碱基编辑技术，将Cas9 改造为无切割活性的融合蛋白，仅保留识
别功能，搭配脱氨酶实现单碱基精准编辑；③ 加入脱靶检测机制，筛选编辑成功且无脱靶的细胞，再用
于临床治疗。
2. （1）脱氨酶的作用：催化靶位点的腺嘌呤（A）脱氨，形成次黄嘌呤（I）；Cas9 融合蛋白的作用：识
别并结合靶DNA 序列，固定脱氨酶的作用位点，避免脱氨酶作用于非靶位点。gRNA 的核心功能：通过碱
基互补配对原则识别靶DNA 序列，引导脱氨酶与Cas9 融合蛋白精准结合到靶位点。
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（2）完整过程：① gRNA 引导脱氨酶与Cas9 融合蛋白结合到靶DNA 的A-T 碱基对位点；② 脱氨酶催化
腺嘌呤（A）脱氨，形成次黄嘌呤（I），此时DNA 链上的碱基配对变为I-T；③ 细胞启动DNA 修复机
制，或在DNA 复制过程中，次黄嘌呤（I）与胞嘧啶（C）配对，形成I-C 碱基对；④ 再次进行DNA 复制
时，次黄嘌呤（I）对应模板链，子链中与I 配对的C 不变，而原T 对应的模板链，子链中与T 配对的A 不
变，最终实现A-T 碱基对向G-C 碱基对的转换。
（3）治疗思路：① 从镰状细胞贫血患者体内提取造血干细胞；② 利用碱基编辑技术，设计特异性
gRNA，引导脱氨酶与Cas9 融合蛋白结合到致病基因的T-A 碱基对位点，催化T 脱氨（或A 脱氨），将T-
A 碱基对转换为正常的A-T 碱基对；③ 筛选编辑成功的造血干细胞，回输到患者体内，分化形成正常的
红细胞，实现疾病治疗。优势：① 无需切割双链DNA，避免了染色体断裂和插入/缺失突变，脱靶率低；
② 可直接实现单碱基精准替换，编辑效率高，能精准修正致病突变，无需引入外源基因；③ 对造血干细
胞损伤小，回输后存活率高，减少免疫排斥的风险。
3. （1）优势：编辑成功率更高、脱靶率更低、编辑误差更小。原因：① 碱基编辑无需切割DNA 双链，
避免了CRISPR-Cas9 因双链切割导致的插入/缺失误差；② 碱基编辑通过脱氨酶精准作用于单碱基，
gRNA 仅需识别靶位点单碱基周边序列，特异性更高，减少了脱靶现象；③ 碱基编辑直接实现单碱基替
换，无需依赖非同源末端连接（NHEJ）修复，降低了修复过程中的误差。
（2）脱靶率产生的原因：gRNA 可能与基因组中非靶序列发生碱基互补配对（部分同源），引导Cas9 蛋
白切割非靶位点的双链DNA，导致脱靶；编辑误差产生的原因：CRISPR-Cas9 切割双链DNA 后，若采用
非同源末端连接（NHEJ）修复，该机制无需模板，直接连接断裂末端，易产生碱基的插入或缺失，导致
编辑误差。
（3）应优先选择碱基编辑技术。理由：① 碱基编辑脱靶率低（仅2%）、编辑误差小（仅1%），可减少
对人体正常基因的损伤，降低治疗风险；② 编辑成功率高（82%），能更高效地修正致病基因，提升治疗
效果；③ 无需切割双链DNA，对人体细胞损伤小，更适合临床个性化治疗。降低潜在风险的措施：① 优
化gRNA 设计，提高其与靶序列的特异性结合能力，进一步降低脱靶率；② 建立完善的脱靶检测体系，
对编辑后的细胞进行全面检测，筛选无脱靶的细胞用于治疗；③ 严格遵循生物伦理规范，仅用于体细胞
编辑，禁止用于生殖细胞编辑，避免影响后代遗传性状。
1. （1）治疗流程：① 细胞获取：从患者体内提取造血干细胞（或相关组织干细胞），核心目的：干细
胞具有全能性，可分化为多种细胞，且自身细胞可降低免疫排斥；② 编辑准备：设计特异性gRNA（识别
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致病基因的A-T 碱基对位点），构建脱氨酶与Cas9 融合蛋白表达载体，核心目的：实现对致病基因的精
准识别和单碱基编辑；③ 基因编辑：将gRNA 和融合蛋白表达载体导入干细胞，催化A-T 碱基对转换为
G-C 碱基对，修正致病基因，核心目的：恢复致病基因的正常功能，使细胞能合成所需代谢酶；④ 筛选
检测：筛选编辑成功、无脱靶的干细胞，检测代谢酶的合成情况，核心目的：确保编辑效果，避免脱靶导
致的异常；⑤ 细胞回输：将筛选后的干细胞回输到患者体内，核心目的：干细胞分化为相关功能细胞，
合成代谢酶，缓解代谢紊乱，实现疾病治疗。
（2）所需基因工程工具及作用：① 向导RNA（gRNA）：识别靶DNA 序列（致病基因的A-T 碱基对位
点），引导脱氨酶与Cas9 融合蛋白精准结合到靶位点；② 脱氨酶与Cas9 融合蛋白：Cas9 负责结合靶
DNA，脱氨酶负责催化靶位点的A 脱氨，实现单碱基替换；③ 载体：将gRNA 和融合蛋白基因导入干细
胞，常用载体为病毒载体（如逆转录病毒），作用是携带目的基因进入受体细胞并表达；④ DNA 连接
酶：构建融合蛋白表达载体时，连接目的基因（脱氨酶基因、Cas9 基因）与载体，形成重组载体。
（3）避免免疫排斥的措施及原理：① 采用患者自身的干细胞进行编辑，干细胞来自患者自身，其表面的
抗原与患者体内细胞一致，不会被患者免疫系统识别为外来细胞，从而避免免疫排斥；② 编辑后的干细
胞回输前，进行免疫抑制处理（如使用免疫抑制剂），暂时抑制患者免疫系统的活性，减少对回输细胞的
排斥；③ 利用干细胞的分化特性，回输后的干细胞可分化为与患者自身细胞完全匹配的功能细胞，进一
步降低免疫排斥风险。原理：免疫排斥的本质是免疫系统对异体细胞表面抗原的识别和攻击，采用自身细
胞编辑可消除抗原差异，结合免疫抑制和干细胞分化，可有效避免免疫排斥。
2. （1）Cas9 蛋白的作用：识别并切割靶DNA 的双链，断裂磷酸二酯键；产生的末端类型：平末端。依
赖的DNA 修复机制及编辑效果：① 非同源末端连接（NHEJ）：无需模板，直接连接断裂末端，易产生
碱基插入或缺失，实现基因敲除；② 同源重组（HR）：以同源DNA 为模板，精准修复断裂末端，实现
基因的精准插入或替换，用于致病基因的精准修正。
（2）转换过程：① gRNA 引导脱氨酶与Cas9 融合蛋白结合到靶位点的C-G 碱基对；② 脱氨酶催化胞嘧
啶（C）脱氨，形成尿嘧啶（U），此时DNA 链上的碱基配对变为U-G；③ 细胞启动碱基切除修复机
制，核酸酶切除U，形成DNA 单链缺口；④ DNA 聚合酶以互补链为模板，合成含T 的核苷酸，连接到缺
口处；⑤ DNA 连接酶连接缺口，最终实现C-G 碱基对向T-A 碱基对的转换。依赖的修复机制：碱基切除
修复和DNA 聚合酶的修复作用。
（3）差异：CRISPR-Cas9 技术依赖非同源末端连接（NHEJ）和同源重组（HR）两种修复机制，且以
NHEJ 为主；碱基编辑技术依赖碱基切除修复和DNA 复制中的碱基配对修复，无需依赖NHEJ 和HR。对
编辑效果的影响：① CRISPR-Cas9 因依赖NHEJ，易产生插入/缺失突变，编辑误差大、脱靶率高；② 碱
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基编辑依赖碱基切除修复，可实现单碱基精准替换，无需切割双链，编辑误差小、脱靶率低，更适合单基
因遗传病的精准治疗；③ 同源重组（HR）修复效率低，导致CRISPR-Cas9 的精准编辑成功率低于碱基编
辑。
3. （1）优势：① 精准性高：可直接修正致病基因的单碱基突变，从根本上解决遗传病的病因，而药物
治疗仅能缓解症状，器官移植面临供体短缺和免疫排斥问题；② 持久性强：编辑后的细胞可正常分化，
持续表达正常基因，实现长期治疗效果，无需反复治疗；③ 安全性高：脱靶率低，对正常基因损伤小，
相比CRISPR-Cas9 技术，减少了染色体断裂和基因突变的风险；④ 个性化强：可根据患者的致病基因突
变类型，设计特异性编辑方案，适配不同患者的治疗需求。
（2）伦理问题及规范要求：① 生殖细胞编辑问题：若编辑人类生殖细胞，会改变后代的遗传性状，可能
导致基因库紊乱，伦理规范要求：禁止编辑人类生殖细胞，仅可用于体细胞编辑；② 脱靶效应的伦理风
险：脱靶可能导致正常基因损伤，引发新的疾病，伦理规范要求：编辑前需进行严格的脱靶检测，确保编
辑安全；③ 基因筛选与歧视问题：若利用基因编辑技术筛选优良性状（如身高、智力），会导致基因歧
视，破坏社会公平，伦理规范要求：基因编辑仅可用于治疗遗传病，禁止用于非医疗目的的基因筛选；④
知情同意问题：患者或家属需充分了解基因编辑的风险和效果，自愿参与治疗，伦理规范要求：严格履行
知情同意程序，保障患者的知情权和选择权。
（3）不支持该做法。理由：① 伦理层面：编辑人类生殖细胞会改变后代的遗传性状，影响人类基因库的
多样性，且可能引发基因歧视，违背生物伦理规范；② 技术层面：虽然碱基编辑脱靶率低，但仍存在脱
靶风险，编辑生殖细胞后，脱靶导致的基因突变会遗传给后代，引发不可预测的遗传疾病；③ 修复机制
层面：生殖细胞的DNA 修复机制与体细胞不同，编辑后的碱基替换可能无法正常修复，导致基因编辑失
败，甚至引发染色体异常。潜在风险：① 脱靶导致的遗传突变，遗传给后代，增加后代患遗传病的风
险；② 破坏人类基因库的自然多样性，可能导致某些基因丢失，影响人类进化；③ 引发伦理争议，导致
基因歧视、社会不公等问题。
猜押2 个性化碱基编辑治疗与细胞分化、干细胞应用及生物伦理判断
1. （1）差异：造血干细胞属于多能干细胞，仅能分化为造血系统的各种血细胞（如红细胞、白细胞），
全能性较低；胚胎干细胞属于全能干细胞，可分化为人体各种组织细胞，全能性最高。选择造血干细胞的
原因：① 造血干细胞易获取，可从婴儿骨髓或脐带血中提取，操作简便；② 造血干细胞可分化为多种血
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细胞，而该代谢病主要影响血细胞的代谢功能，编辑造血干细胞可使其分化为正常的代谢细胞，缓解病
情；③ 造血干细胞来自婴儿自身，编辑后回输可降低免疫排斥风险；④ 避免胚胎干细胞的伦理争议，临
床应用更安全合规。
（2）分化过程及本质：① 本质：细胞分化的本质是基因的选择性表达，编辑成功的造血干细胞中，致病
基因被修正，正常基因可正常表达；② 分化过程：回输后的造血干细胞进入婴儿体内的骨髓微环境，微
环境中的信号分子（如细胞因子）诱导干细胞的基因选择性表达，关闭与造血干细胞特性相关的基因，开
启与代谢酶合成相关的基因；③ 经过一系列分化过程，造血干细胞逐渐分化为能够合成正常代谢酶的血
细胞，这些细胞在体内发挥代谢功能，缓解代谢紊乱。
（3）防控措施及原理：① 措施一：采用婴儿自身的造血干细胞进行编辑，原理：自身干细胞表面的抗原
与婴儿体内其他细胞一致，免疫系统不会将其识别为外来细胞，从而避免免疫排斥；② 措施二：回输前
对婴儿进行短期免疫抑制处理（如使用免疫抑制剂），原理：免疫抑制剂可抑制婴儿免疫系统的活性，减
少免疫细胞对回输干细胞的识别和攻击，降低免疫排斥的概率；③ 措施三：优化干细胞编辑过程，避免
损伤干细胞表面的抗原分子，原理：干细胞表面抗原分子的完整性是免疫系统识别自身细胞的关键，避免
损伤可减少免疫排斥。
2. （1）关键：① 设计特异性gRNA，确保其能精准识别致病基因的靶位点，引导脱氨酶与Cas9 融合蛋
白精准结合；② 脱氨酶能精准催化靶位点的单碱基脱氨，实现碱基的精准替换；③ 依赖正确的DNA 修
复机制（碱基切除修复或同源重组），确保修正后的基因能正常表达。脱靶后果：① 脱靶可能导致正常
基因被编辑，引发基因突变，导致正常细胞功能异常，甚至引发新的疾病；② 脱靶后的细胞若回输到患
者体内，可能被免疫系统识别为异常细胞，引发免疫排斥；③ 脱靶会降低治疗成功率，增加治疗风险。
（2）关键培养条件及作用：① 无菌无毒环境：防止细胞被细菌、病毒污染，保证细胞正常生长和增殖；
② 适宜的营养物质：包括葡萄糖、氨基酸、无机盐、维生素等，为细胞生长和分化提供能量和原料；③
适宜的温度和pH：维持细胞的正常代谢活动，避免温度或pH 过高/过低损伤细胞；④ 气体环境（95%空
气+5%CO₂）：空气提供氧气，用于细胞呼吸，CO₂ 维持培养液的pH 稳定。保证细胞正常分化能力的措
施：① 在培养过程中，添加适宜的细胞因子（如分化诱导因子），诱导细胞保持分化潜能；② 避免过度
培养，防止细胞衰老或脱分化，保持细胞的正常分化能力；③ 培养环境模拟体内微环境，为细胞提供适
宜的分化信号。
（3）免疫排斥的生理变化及解决措施：生理变化：① 患者免疫系统中的T 细胞会识别回输细胞表面的异
源抗原，增殖分化为效应T 细胞；② 效应T 细胞攻击回输细胞，导致回输细胞裂解死亡，无法发挥正常
功能；③ 同时，B 细胞增殖分化为浆细胞，产生抗体，与回输细胞表面的抗原结合，进一步促进回输细胞
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的裂解，引发炎症反应（如发热、局部肿胀）。解决措施：① 采用患者自身体细胞进行编辑，减少异源
抗原的差异；② 回输前对回输细胞进行表面抗原修饰，降低免疫系统的识别能力；③ 回输后短期使用免
疫抑制剂，抑制T 细胞和B 细胞的活性，减少免疫排斥反应；④ 筛选免疫原性低的细胞进行回输，降低
免疫排斥的概率。
3. （1）符合伦理规范的原因：① 遵循不伤害原则：该治疗采用体细胞编辑，仅修正婴儿自身的致病基
因，不会改变后代的遗传性状，也不会对婴儿造成额外伤害，且脱靶率低，风险可控；② 遵循知情同意
原则：婴儿的监护人自愿参与治疗，充分了解治疗的风险和效果，履行了知情同意程序；③ 遵循公平原
则：该治疗用于治疗遗传病，不涉及基因筛选或基因增强，不会引发基因歧视，符合社会公平；④ 遵循
尊重原则：尊重婴儿的生命健康权，通过基因编辑帮助婴儿摆脱遗传病困扰，尊重人类基因库的自然多样
性，不破坏基因库平衡。
（2）违背的伦理原则及说明：① 违背不伤害原则：生殖细胞编辑后，脱靶导致的基因突变会遗传给后
代，可能引发后代患新的遗传病，对后代造成不可预测的伤害；② 违背尊重原则：编辑生殖细胞会改变
后代的遗传性状，剥夺后代的自主选择权（后代无法选择自己的基因），不尊重后代的生命健康权；③
违背公平原则：若生殖细胞编辑技术普及，可能导致部分人利用该技术筛选优良性状（如身高、智力），
引发基因歧视，破坏社会公平；④ 违背伦理规范的核心要求：生殖细胞编辑会改变人类基因库的多样
性，可能导致某些基因丢失，影响人类进化，不符合人类社会的长远利益。
（3）关系理解：科学技术的发展（如基因编辑技术）为人类健康提供了新的治疗手段，推动了医学进
步，但同时也带来了新的伦理问题；生物伦理规范不是阻碍技术发展，而是引导技术健康、有序发展，避
免技术被滥用，平衡技术发展与人类利益、社会公平的关系，实现科学技术与伦理规范的统一。合理建
议：① 技术发展角度：加强基因编辑技术的研发，降低脱靶率，提高编辑精准度，完善脱靶检测体系，
确保技术的安全性和有效性；② 伦理规范角度：建立完善的基因编辑伦理法规，明确技术应用的边界
（禁止生殖细胞编辑、禁止基因增强），加强伦理监管，规范科研机构和医疗机构的操作，加强公众宣
传，引导公众正确认识基因编辑技术，树立正确的伦理观念。
1. （1）差异：① 结构上：神经干细胞具有分裂能力，细胞形态未特化，细胞核大、细胞质浓；神经细
胞无分裂能力，细胞形态特化（有突起），细胞核小、细胞质少，形成了适应神经传导的结构（如突
触）；② 功能上：神经干细胞可分化为多种神经细胞，具有分化潜能；神经细胞主要功能是传导神经冲
动，合成和释放神经递质，无分化能力。根本原因：基因的选择性表达，神经干细胞中与神经细胞功能相
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关的基因被开启，与分裂能力相关的基因被关闭。
（2）保证正常分化的措施及原理：① 培养过程中添加神经分化诱导因子（如神经生长因子），诱导神经
干细胞的基因选择性表达，促进其分化为神经细胞；② 回输时将神经干细胞注射到患者神经病变部位，
模拟体内神经微环境，微环境中的信号分子（如细胞外基质、相邻细胞的信号）可引导干细胞定向分化为
神经细胞；③ 确保碱基编辑后的致病基因正常表达，合成神经递质合成酶，为神经细胞的功能实现提供
基础；④ 控制细胞培养的条件，避免干细胞脱分化或衰老，保持其正常的分化潜能。
（3）免疫排斥的后果：① 患者免疫系统识别回输的神经干细胞为外来细胞，启动免疫反应，效应T 细胞
攻击并裂解干细胞，导致干细胞无法分化为神经细胞，治疗失败；② 免疫反应引发局部炎症，损伤周围
正常的神经细胞，加重神经传导异常的症状；③ 长期免疫排斥可能导致慢性炎症，影响患者的神经功能
恢复。精准防控措施：采用患者自身的神经干细胞进行编辑，原理：自身神经干细胞表面的抗原与患者体
内神经细胞的抗原一致，免疫系统不会将其识别为外来细胞，从而避免免疫排斥；同时，编辑后的干细胞
可在神经微环境中正常分化，恢复神经传导功能，既保证治疗效果，又降低免疫风险。
2. （1）选择造血干细胞的原因：① 镰状细胞贫血是由于红细胞中血红蛋白基因单碱基突变导致，红细
胞由造血干细胞分化而来，编辑造血干细胞可使其分化为正常的红细胞，从根本上治疗疾病；② 造血干
细胞属于多能干细胞，可持续分裂分化，补充体内的红细胞，实现长期治疗效果；③ 造血干细胞易从患
者骨髓或脐带血中提取，操作简便，且自身干细胞编辑可降低免疫排斥风险；④ 造血干细胞的基因组相
对稳定，编辑后不易发生异常分化，安全性较高。
（2）核心告知内容：① 碱基编辑技术的治疗原理、流程和预期效果；② 治疗过程中可能存在的风险
（如脱靶、免疫排斥、感染等）；③ 脱靶可能导致的后果（如正常基因损伤、引发新的疾病等）；④ 患
者的权利和义务（如自愿参与、可随时退出等）；⑤ 治疗后的随访和检测要求。体现的伦理原则：知情
同意原则，尊重患者的知情权和选择权，确保患者在充分了解风险和效果的基础上，自愿参与临床试验。
（3）应继续进行临床试验。理由：① 遵循不伤害原则：轻微脱靶未对正常细胞功能造成明显影响，未对
患者造成实质性伤害，且脱靶率较低，风险可控；② 遵循科学发展原则：临床试验的目的是探索技术的
安全性和有效性，轻微脱靶是技术发展过程中不可避免的，通过继续试验，可积累数据，优化技术，降低
脱靶率，推动技术的成熟和应用；③ 遵循公平原则：继续试验可为更多镰状细胞贫血患者提供治疗希
望，符合人类健康的长远利益。改进措施：① 优化gRNA 设计，提高其与靶序列的特异性结合能力，降
低脱靶率；② 完善脱靶检测体系，采用更精准的检测技术，提前发现脱靶细胞，避免脱靶细胞回输；③
调整编辑条件，优化脱氨酶与Cas9 融合蛋白的表达量，提高编辑精准度；④ 加强对患者的随访，密切监
测脱靶带来的潜在影响，及时采取干预措施。
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3. （1）差异：① 编辑对象不同：体细胞基因编辑的对象是人体体细胞（如造血干细胞、神经干细
胞），生殖细胞基因编辑的对象是精子、卵细胞或受精卵；② 遗传影响不同：体细胞基因编辑仅影响患
者自身，不会遗传给后代；生殖细胞基因编辑会改变后代的遗传性状，遗传给子孙后代；③ 伦理风险不
同：体细胞基因编辑风险可控，符合伦理规范；生殖细胞基因编辑风险不可预测，伦理争议大。禁止生殖
细胞基因编辑的伦理原因：① 违背不伤害原则：脱靶导致的基因突变会遗传给后代，可能引发后代患新
的遗传病，对后代造成不可逆转的伤害；② 违背尊重原则：剥夺后代的自主选择权，后代无法选择自己
的基因，且编辑生殖细胞会改变人类自然的遗传规律，不尊重人类基因库的多样性；③ 违背公平原则：
若生殖细胞编辑技术普及，可能被滥用用于基因增强（如筛选身高、智力等优良性状），引发基因歧视，
破坏社会公平；④ 违背人类长远利益：生殖细胞编辑可能导致基因库单一化，降低人类对环境的适应能
力，影响人类进化。
（2）平衡措施：① 技术操作角度：a. 优化碱基编辑技术，提高编辑精准度，降低脱靶率，完善脱靶检测
体系（如采用全基因组测序技术），确保编辑过程的安全性；b. 明确技术应用边界，仅用于单基因遗传病
的治疗，禁止用于基因增强、生殖细胞编辑等非医疗目的；c. 规范操作流程，对编辑后的细胞进行严格筛
选，确保无脱靶、无异常后再用于临床治疗。② 伦理监管角度：a. 建立完善的基因编辑伦理法规，明确
科研机构和医疗机构的责任，对违规操作进行严厉处罚；b. 成立伦理审查委员会，对所有基因编辑临床试
验进行严格审查，评估其伦理合理性和技术安全性；c. 加强公众宣传和教育，引导公众正确认识基因编辑
技术，明确技术的应用边界，避免盲目追捧或恐慌，树立正确的伦理观念。
（3）反驳观点：该观点错误，基因编辑技术无法彻底解决所有单基因遗传病，且必须重视其伦理问题，
理由如下：① 技术层面局限：a. 碱基编辑技术仅适用于单碱基突变导致的遗传病，对于多碱基缺失、插
入或染色体异常导致的单基因遗传病，无法实现精准编辑；b. 脱靶风险无法完全消除，即使技术不断优
化，仍可能出现脱靶现象，损伤正常基因，引发新的疾病；c. 部分单基因遗传病的致病基因定位困难，无
法精准找到编辑靶位点，导致编辑无法进行；d. 编辑后的细胞在体内可能出现分化异常、功能丧失等问
题，影响治疗效果。② 伦理层面必要性：a. 若忽视伦理规范，基因编辑技术可能被滥用，如用于生殖细
胞编辑、基因增强，引发基因歧视、基因库紊乱等严重社会问题；b. 基因编辑涉及人类生命健康和遗传规
律，必须通过伦理规范引导其健康发展，避免技术危害人类长远利益；c. 部分单基因遗传病可能通过传统
治疗手段（如药物、饮食调理）缓解症状，无需盲目使用基因编辑技术，需结合伦理和医疗需求合理选择
治疗方案。综上，基因编辑技术是治疗单基因遗传病的重要手段，但存在明显技术局限，且必须严格遵循
伦理规范，才能实现其价值，无法彻底解决所有单基因遗传病，更不能忽视伦理问题。
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猜押3 基因编辑技术迭代与多场景应用（动植物育种+临床拓展）
1. （1）原因：① 碱基编辑无需切割DNA 双链，避免了CRISPR-Cas9 切割双链后可能出现的染色体断
裂、插入/缺失突变，编辑误差更小，筛选工作量减少；② 碱基编辑直接实现单碱基精准替换，无需依赖
同源重组修复（同源重组修复效率低），编辑成功率更高；③ 碱基编辑操作更简便，无需构建同源模
板，缩短了育种流程，提升了育种效率。
（2）优势：① 编辑范围更广：先导编辑可实现任意碱基对的精准替换、插入或缺失，而碱基编辑仅能实
现单碱基替换，可应对抗稻瘟病基因中多碱基突变的情况；② 灵活性更高：无需依赖DNA 双链断裂和同
源模板，可直接对靶基因进行精准修饰，避免了同源重组修复的局限性；③ 脱靶率更低：先导编辑的向
导RNA 和逆转录酶协同作用，对靶位点的识别特异性更高，进一步降低了脱靶风险，更适合水稻育种中
精准改良性状的需求。
（3）实验方案：① 分组：选取培育的抗稻瘟病水稻幼苗、普通水稻幼苗（对照组），每组设置3 个重复
组，每组10 株幼苗，遵循平行重复原则；② 处理：将两组幼苗均接种等量的稻瘟病病菌，置于相同且适
宜的生长条件（温度、湿度、光照）下培养，遵循单一变量原则；③ 观察与检测：培养7-10 天后，观察
两组幼苗的发病情况（如叶片病斑数量、病斑面积），统计发病率和病情指数；④ 结论：若抗稻瘟病水
稻组的发病率和病情指数显著低于对照组，说明该水稻品种具有抗稻瘟病能力。实验设计原则：单一变量
原则、平行重复原则、对照原则。
2. （1）常用方法：显微注射法。核心作用：① Cas9 蛋白：识别并切割猪受精卵中R 基因的靶位点，断
裂磷酸二酯键，产生双链DNA 断裂；② gRNA：通过碱基互补配对原则识别R 基因的靶序列，引导Cas9
蛋白精准结合到靶位点，避免切割非靶基因。
（2）检测技术：PCR 技术+DNA 测序技术。检测原理：① 利用PCR 技术扩增编辑后的R 基因片段，根据
R 基因的已知序列设计特异性引物，若能扩增出目标片段，说明R 基因已被编辑；② 对扩增后的DNA 片
段进行测序，对比编辑前后的碱基序列，若目标碱基位点发生预期修饰，说明编辑成功，若出现非预期碱
基变化，说明存在脱靶。
（3）优势：① 定向性强：可直接编辑抗非洲猪瘟的R 基因，定向培育抗逆品种，避免传统杂交育种中性
状分离和不利基因的引入；② 育种周期短：仅需1-2 代即可获得稳定遗传的抗逆品种，而传统杂交育种需
5-8 代，显著缩短育种周期；③ 效率高：可快速筛选编辑成功的个体，降低育种工作量；④ 可保留原有
优良性状：仅编辑目标基因，不影响猪的生长、繁殖等优良性状。脱靶后果：① 脱靶可能导致猪体内正
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常基因被切割，引发基因突变，导致猪出现生长异常、繁殖障碍等问题；② 脱靶后的猪可能出现免疫功
能下降，易感染其他疾病，影响养殖效益；③ 脱靶基因若为关键功能基因，可能导致猪胚胎死亡，降低
育种成功率。
3. （1）核心目的：敲除或抑制PD-1 基因的表达，解除PD-1 对T 细胞杀伤活性的抑制，增强T 细胞对肿
瘤细胞的识别和杀伤能力，实现肿瘤治疗。优先选择碱基编辑技术，理由：① 碱基编辑脱靶率低，可精
准编辑PD-1 基因，避免损伤T 细胞中的正常基因，降低治疗风险；② 无需切割DNA 双链，对T 细胞损
伤小，回输后存活率高，能更好地发挥杀伤肿瘤细胞的作用；③ 编辑效率高，可快速获得编辑成功的T
细胞，缩短治疗流程。
（2）作用过程：① 编辑后的T 细胞回输到患者体内，其PD-1 基因被抑制，杀伤活性解除；② T 细胞表
面的受体可识别肿瘤细胞表面的抗原，实现特异性结合；③ T 细胞增殖分化为效应T 细胞，效应T 细胞释
放穿孔素、颗粒酶等物质，裂解肿瘤细胞；④ 同时，T 细胞分泌细胞因子，促进其他免疫细胞（如B 细
胞、巨噬细胞）的活性，增强机体的抗肿瘤免疫反应，彻底清除肿瘤细胞。
（3）可能出现的问题：T 细胞过度激活，会攻击患者体内的正常细胞，引发自身免疫病（如类风湿关节
炎、系统性红斑狼疮）。解决措施：① 采用诱导型基因编辑技术，仅在T 细胞接触肿瘤细胞时，才激活
编辑后的PD-1 基因抑制功能，避免T 细胞过度激活；② 回输前，对编辑后的T 细胞进行活性检测，筛选
活性适中的细胞进行回输；③ 回输后，定期监测患者的免疫功能，若出现过度激活迹象，使用免疫抑制
剂进行调控，抑制T 细胞的过度增殖和活性。原理：通过调控T 细胞的活性，平衡抗肿瘤免疫和自身免
疫，避免损伤正常细胞，确保治疗的安全性。
1. （1）核心优势：① 编辑范围更广：可实现任意碱基对的精准替换、插入或缺失，既能修正单碱基突
变，也能修复多碱基缺失、插入等复杂突变，而CRISPR-Cas9 易产生插入/缺失误差，碱基编辑仅能修正
单碱基突变；② 无需依赖DNA 双链断裂和同源模板：避免了双链切割导致的染色体损伤，也无需构建同
源模板，操作更简便，编辑效率更高；③ 脱靶率更低：先导编辑通过向导RNA 和逆转录酶协同作用，对
靶位点的识别特异性更高，减少了脱靶现象，安全性更强；④ 灵活性更高：可根据致病基因的突变类
型，灵活设计编辑方案，适配不同的治疗和育种场景。
（2）治疗流程：① 细胞获取：从患者体内提取相关组织干细胞（如造血干细胞），核心目的：干细胞具
有分化能力，编辑后可分化为功能细胞，实现长期治疗效果；② 编辑设计：根据致病基因的正常序列，
设计特异性向导RNA 和逆转录模板（包含缺失的多碱基序列），核心目的：确保先导编辑工具能精准识
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别靶位点，并补充缺失的碱基；③ 基因编辑：将先导编辑工具（向导RNA、逆转录酶、Cas9 融合蛋白）
导入干细胞，引导工具精准结合靶位点，通过逆转录补充缺失的多碱基，完成基因修正，核心目的：恢复
致病基因的正常序列和功能；④ 筛选检测：筛选编辑成功、无脱靶的干细胞，检测致病基因的序列完整
性，核心目的：确保编辑效果，避免脱靶导致的异常；⑤ 细胞回输：将筛选后的干细胞回输到患者体
内，核心目的：干细胞分化为功能细胞，表达正常基因，缓解病情。
（3）检测方法及原理：① 方法一：RT-PCR 技术，检测致病基因的mRNA 表达量。原理：提取编辑后细
胞的总RNA，逆转录为cDNA，利用致病基因的特异性引物进行PCR 扩增，若能扩增出目标cDNA 片
段，且扩增产物量与正常细胞一致，说明编辑后的基因能正常转录；② 方法二：抗原-抗体杂交技术，检
测致病基因编码的蛋白质。原理：提取编辑后细胞的蛋白质，与致病基因编码蛋白质的特异性抗体杂交，
若出现杂交带，且杂交带强度与正常细胞一致，说明编辑后的基因能正常翻译，合成功能蛋白质；③ 方
法三：细胞功能检测，检测细胞的生理功能。原理：若致病基因编码的蛋白质是某种酶，可检测细胞内该
酶的活性，若酶活性恢复正常，说明编辑后的基因能正常表达。
2. （1）作用：① Cas9 蛋白：识别并切割大肠杆菌基因组中M 基因的靶位点，断裂磷酸二酯键，为目的
基因的插入提供位点；② gRNA：通过碱基互补配对原则识别M 基因的靶序列，引导Cas9 蛋白精准结合
到靶位点，避免切割非靶基因。常用导入方法：感受态细胞法（将大肠杆菌处理为感受态细胞，使编辑工
具更容易进入细胞）。
（2）筛选方法：选择培养基筛选+DNA 测序验证。筛选原理：① 构建编辑载体时，加入标记基因（如抗
生素抗性基因），将编辑载体导入大肠杆菌后，将大肠杆菌接种到含对应抗生素的选择培养基上，未导入
载体的大肠杆菌无法存活，存活的大肠杆菌为导入编辑载体的个体；② 对存活的大肠杆菌进行DNA 测
序，对比编辑前后的M 基因序列，若M 基因被成功编辑（如插入降解塑料的目的基因），说明筛选成
功。筛选的关键：① 标记基因的选择要具有特异性，确保能有效筛选出导入编辑载体的大肠杆菌；②
DNA 测序验证，确保M 基因被精准编辑，避免脱靶导致的筛选误差。
（3）优势：① 高效性：工程菌可快速繁殖，持续分泌降解塑料的酶，降解效率高于物理、化学方法；②
环保性：工程菌降解塑料后，可自身分解，不会产生二次污染，而物理、化学方法可能会产生有毒有害物
质；③ 低成本：工程菌扩大培养难度低、成本低，可大规模应用于大面积塑料污染修复；④ 针对性强：
可通过编辑M 基因，定向优化降解酶的活性，适配不同类型的塑料污染。生态风险及防控措施：风险：工
程菌泄露到自然环境中，可能会大量繁殖，与自然微生物竞争营养物质，破坏生态平衡；若M 基因转移到
自然微生物体内，可能导致自然微生物获得降解塑料的能力，引发不可预测的生态变化。防控措施：①
对工程菌进行基因改造，使其依赖人工培养基中的特定营养物质才能存活，避免在自然环境中大量繁殖；
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② 建立工程菌泄露监测体系，及时发现并处理泄露的工程菌；③ 限定工程菌的应用范围，在封闭环境中
进行塑料降解，避免直接暴露在自然环境中。
3. （1）核心优势及应用说明：① 定向性强：可精准编辑目标基因，定向培育优良性状，避免传统杂交
育种的性状分离和诱变育种的突变方向不可控。例如，利用基因编辑技术精准编辑玉米的耐干旱基因，定
向培育耐干旱玉米品种，无需多代筛选；② 育种/治疗周期短：可快速获得优良品种或编辑成功的细胞，
缩短育种/治疗周期。例如，动物育种中，基因编辑仅需1-2 代即可获得稳定遗传的抗病品种，而传统杂交
育种需5-8 代；③ 效率高：可快速筛选编辑成功的个体，降低筛选工作量。例如，植物育种中，利用基因
芯片检测编辑效果，快速筛选抗逆品种；④ 可保留原有优良性状：仅编辑目标基因，不影响动植物的其
他优良性状。例如，编辑猪的抗非洲猪瘟基因，不影响猪的生长速度和肉质品质。
（2）技术挑战及应对措施：① 挑战一：脱靶风险无法完全消除，可能损伤正常基因。应对措施：优化向
导RNA 设计，提高特异性；采用更精准的基因编辑技术（如先导编辑）；建立完善的脱靶检测体系，筛
选无脱靶的细胞或个体；② 挑战二：编辑后的细胞或个体可能出现功能异常（如干细胞分化异常、工程
菌降解效率不足）。应对措施：优化编辑条件，确保编辑后的基因正常表达；加强编辑后的功能检测，筛
选功能正常的细胞或个体；结合其他生物技术（如干细胞培养、微生物驯化），提升编辑后的个体功能；
③ 挑战三：临床治疗中，编辑后的细胞回输后存活率低，难以发挥长期治疗效果。应对措施：优化细胞
培养条件，提高编辑后细胞的活性；对回输细胞进行表面修饰，降低免疫排斥；结合免疫调节药物，提高
细胞回输后的存活率；④ 挑战四：多碱基突变、染色体异常导致的疾病，编辑难度大。应对措施：推广
先导编辑技术，实现复杂基因编辑；结合基因诊断技术，精准定位致病位点，优化编辑方案。
（3）核心伦理原则及遵循方式：① 不伤害原则：避免技术应用对人类、动植物和生态环境造成伤害。动
植物育种中，避免编辑可能导致物种异常的基因，防止破坏生态平衡；临床治疗中，严格控制脱靶风险，
避免损伤正常细胞，减少治疗带来的副作用；② 公平原则：避免技术滥用，确保技术的公平应用。动植
物育种中，避免利用基因编辑技术培育“特权品种”，引发市场不公平；临床治疗中，确保基因编辑治疗
的可及性，避免因成本过高导致的医疗不公平；③ 尊重原则：尊重物种的自然规律和人类的生命健康
权。动植物育种中，不编辑可能改变物种本质的基因，尊重生物多样性；临床治疗中，尊重患者的知情权
和选择权，履行知情同意程序，不强迫患者接受基因编辑治疗；④ 可持续发展原则：确保技术应用符合
人类长远利益和生态可持续发展。动植物育种中，结合生态农业要求，培育环境友好型品种；临床治疗
中，避免编辑生殖细胞，防止改变人类基因库，影响人类进化。
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11．(1) 次氯酸钠不易损伤幼嫩组织(酒精易使蛋白质变性导致外植体死亡) 诱导细胞分裂/脱分化、
促进愈伤组织生长(细胞分裂素与生长素基础功能)
(2) 高浓度细胞分裂素抑制愈伤组织形成，加剧褐变 降低光照强度或添加渗透调节剂(如甘露醇)
(玻璃化苗因高湿弱光)
(3) 碘乙酰胺、射线 血细胞计数板 终止原生质体融合 PCR
12．(1)便于检测目的基因是否导入到受体细胞
(2) 浆（B） 逆转录 Sau3A
Ⅰ
目的基因以及质粒自身环化 B
(3) 囊胚 胚胎移植
13．(1) 使DNA 聚合酶能够从引物的3′端开始连接脱氧核苷酸 5′ 3
(2) 不能 限制酶切割植物基因组DNA 时也可能出现与目的基因相同大小的DNA 片段 acd 或
bcd
(3) 能 病原菌侵染导致植物SA 的大量合成，SA 促进S 蛋白和B 酶结合，结合后B 酶活性增强，
大量合成MeSA，完成“报信”
14．(1)EPO 基因转录的mRNA
(2) XhoI、SalI 只有在引物P1、P2 的5′端分别添加XhoI、SalI，①链3′端位于启动子端的表达载体
才不会被受体菌中的XhoI、SalI 破坏，EPO 基因能表达
(3) 2 CaCl2溶液
(4)①在含有氨苄青霉素的培养基上能生长的受体菌可能只有空载质粒；②携带了(反接)目的基因质粒，但
又被受体菌中的XhoI、SalI 将其从表达载体上切除(合理答案，答出1 点即可)
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15．(1) DNA 连接酶 启动子
(2) 农杆菌转化法 愈伤组织 潮霉素
(3)确保编辑后基因功能缺失，提高基因编辑（敲除）成功率
(4) Xho
Hind
②③④ ④ 0
Ⅰ
Ⅲ
、1/16、1/4
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