炎癥性腸?。↖BD）是一種易導致結腸癌的慢性疾病，患者腸道內會產(chǎn)生硫代硫酸鹽，且生成量與疾病嚴重程度正相關。為簡化疾病診斷和精確用藥，科研人員開發(fā)了智能工程菌。

（1）科研人員將抗炎蛋白基因與硫代硫酸鹽特異性誘導激活的啟動子P連接，構建出圖1所示表達載體。先用Ca²⁺處理大腸桿菌細胞，使細胞處于

能吸收周圍環(huán)境中DNA分子

能吸收周圍環(huán)境中DNA分子

的生理狀態(tài)，再將表達載體導入其中，篩選得到菌株E。飼喂菌株E的IBD小鼠癥狀明顯緩解。選用啟動子P的優(yōu)點是僅在IBD發(fā)生時才表達抗炎蛋白且

表達量與IBD程度正相關

表達量與IBD程度正相關

，能精準治療IBD。
（2）科研人員擬向菌株E中導入新元件，得到菌株Ec,以通過觀察飼喂菌株Ec的小鼠糞便中的熒光情況來診斷IBD嚴重程度。制備新元件有圖2所示兩種方案。
①與方案1相比，方案2的主要優(yōu)勢是排除不同的小鼠糞便樣品中

Ec菌數(shù)量差異

Ec菌數(shù)量差異

對診斷結果的影響。
②利用方案2所獲得的Ec菌飼喂IBD小鼠后，若糞便樣品中僅發(fā)紅色熒光的菌為x個，同時發(fā)紅色和綠色熒光的菌為y個，則反映IBD發(fā)病程度的數(shù)學表達式為

y

y

+

x

y

y

+

x

。
（3）硫代硫酸鹽易被分解，因此Ec菌熒光情況的觀察只能反映觀察時刻的情況。為了讓曾經(jīng)患過IBD的情況被記錄下來，科研人員繼續(xù)向菌株Ec中導入含圖3所示元件的表達載體，得到智能工程菌R。正常的LacZ基因編碼的蛋白可使大腸桿菌菌落在含X-gal（無色）的培養(yǎng)基上呈現(xiàn)藍色。突變基因A-LacZ無法表達LacZ酶，B-sgRNA能使突變基因A-LacZ恢復正常序列。
給小鼠飼喂智能工程菌R后，收集小鼠糞便中的工程菌R，將工程菌R涂布在含

X-gal

X-gal

的平板上，若

出現(xiàn)藍色菌落

出現(xiàn)藍色菌落

，則說明小鼠曾患IBD。
（4）為將工程菌R用于臨床診斷和治療，請?zhí)岢鱿乱徊綉撗芯康膯栴}

研究R菌對人類腸道穩(wěn)態(tài)是否有負面影響

研究R菌對人類腸道穩(wěn)態(tài)是否有負面影響

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