苯丙酮尿癥是由于患者PKU基因突變引起體細胞中缺少一種酶，致使體內(nèi)的苯丙氨酸代謝異常轉(zhuǎn)化為苯丙酮酸，從而導致患者神經(jīng)系統(tǒng)損害。將正常PKU基因定點整合到PKU基因突變的小鼠胚胎干細胞的染色體DNA上來替換突變基因，可用來研究該病的基因治療過程。定點整合的過程是：從染色體DNA上突變PKU基因兩側(cè)各選擇一段DNA序列HB1和HB2，根據(jù)其堿基序列分別合成HB1和HB2，再將兩者分別與基因K1、K2連接，中間插入正常PKU基因和標記基因neo^r，構(gòu)建出如圖所示的重組載體。重組載體和染色體DNA中的HB1和HB2序列發(fā)生交換，導致兩者之間區(qū)域發(fā)生互換，如圖所示?；卮鹣铝袉栴}：

（1）圖中通過基因定點整合可替換特定基因，該技術(shù)可用于單基因遺傳病的治療，該技術(shù)的應用原理屬于

基因重組

基因重組

。該實驗用小鼠胚胎干細胞作為PKU基因的受體細胞以培育出轉(zhuǎn)基因小鼠，除了胚胎干細胞能大量增殖外，還因為胚胎干細胞

具有發(fā)育的全能性

具有發(fā)育的全能性

。
（2）實驗中小鼠胚胎發(fā)育到囊胚期時，聚集在胚胎一端，個體較大的細胞是

內(nèi)細胞團

內(nèi)細胞團

，可將其取出并分散成單個細胞進行培養(yǎng)，將來可為實驗提供所需的胚胎干細胞。培養(yǎng)過程中培養(yǎng)液除了一些無機鹽和有機鹽外，還需要添加“兩酸、兩素”以及動物血清，其中的“兩酸”是指

氨基酸和核苷酸

氨基酸和核苷酸

，培養(yǎng)過程中大部分細胞會貼附在培養(yǎng)瓶的表面生長，當貼壁細胞分裂生長到表面相互接觸時，細胞就會停止分裂增殖，這種現(xiàn)象稱為

細胞的接觸抑制

細胞的接觸抑制

。
（3）用圖中重組載體轉(zhuǎn)化胚胎干細胞時，會出現(xiàn)PKU基因錯誤整合。錯誤整合時，載體的兩個K基因中至少會有一個與neo^r一起整合到染色體DNA上。已知含有neo^r的細胞具有G418的抗性。 K1、K2的產(chǎn)物都能把DHPG轉(zhuǎn)化成有毒物質(zhì)而使細胞死亡。轉(zhuǎn)化后的胚胎干細胞依次在含有G418及同時含有G418和DHPG的培養(yǎng)液中進行培養(yǎng)，在雙重選擇下存活下來的是

正確整合（含neo^r而不含K基因）

正確整合（含neo^r而不含K基因）

的胚胎干細胞，理由是

能在含有G418的培養(yǎng)液存活說明轉(zhuǎn)化后的胚胎干細胞中含neo^r，能在含DHPG的培養(yǎng)液中存活說明轉(zhuǎn)化后的胚胎干細胞中不含K基因

能在含有G418的培養(yǎng)液存活說明轉(zhuǎn)化后的胚胎干細胞中含neo^r，能在含DHPG的培養(yǎng)液中存活說明轉(zhuǎn)化后的胚胎干細胞中不含K基因

。
（4）將篩選得到的胚胎干細胞培育成小鼠，從個體生物學水平檢測，若小鼠尿液中

不含大量苯丙酮酸

不含大量苯丙酮酸

，說明PKU基因成功表達。