2025年大學(xué)《生物技術(shù)》專業(yè)題庫(kù)——基因診斷技術(shù)的新進(jìn)展考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（請(qǐng)將正確選項(xiàng)字母填入括號(hào)內(nèi)）1.相比于Sanger測(cè)序，下一代測(cè)序技術(shù)（NGS）最突出的優(yōu)勢(shì)是（）。A.讀長(zhǎng)更長(zhǎng)B.定量能力更強(qiáng)C.通量更高D.費(fèi)用更低2.在基因診斷中，數(shù)字PCR（dPCR）技術(shù)最主要的優(yōu)勢(shì)在于（）。A.操作步驟更簡(jiǎn)單B.適用于所有類型的核酸靶標(biāo)C.能夠提供絕對(duì)定量結(jié)果且靈敏度高D.讀取序列信息的能力更強(qiáng)3.分子印跡（MIPs）技術(shù)模仿的是生物分子識(shí)別位點(diǎn)的（）。A.物理化學(xué)性質(zhì)B.電子結(jié)構(gòu)C.進(jìn)化關(guān)系D.動(dòng)態(tài)變構(gòu)能力4.CRISPR-Cas系統(tǒng)在基因診斷中實(shí)現(xiàn)靶向識(shí)別的關(guān)鍵是（）。A.核酸酶的活性B.拓?fù)洚悩?gòu)酶的輔助C.向?qū)NA（gRNA）的序列特異性D.核糖體的翻譯效率5.人工智能（AI）在基因診斷領(lǐng)域主要應(yīng)用于（）。A.設(shè)計(jì)合成引物B.替代實(shí)驗(yàn)操作人員C.輔助基因序列數(shù)據(jù)的解讀和疾病風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)D.直接進(jìn)行基因編輯治療6.以下哪項(xiàng)不屬于基因診斷技術(shù)發(fā)展帶來的倫理挑戰(zhàn)？（）A.檢測(cè)結(jié)果隱私泄露風(fēng)險(xiǎn)B.可能導(dǎo)致遺傳歧視C.基因檢測(cè)的準(zhǔn)確率難以保證D.增加了患者不必要的焦慮二、填空題1.下一代測(cè)序技術(shù)（NGS）通過并行化測(cè)序反應(yīng)，能夠一次性產(chǎn)生數(shù)百萬到數(shù)十億條短的__________，再通過生物信息學(xué)方法拼接成完整的基因組序列。2.數(shù)字PCR（dPCR）技術(shù)通過將樣本核酸分配到數(shù)千個(gè)微反應(yīng)單元中，實(shí)現(xiàn)__________的絕對(duì)定量，并對(duì)每個(gè)單元進(jìn)行終點(diǎn)或?qū)崟r(shí)檢測(cè)。3.基于CRISPR-Cas系統(tǒng)的基因診斷方法通常被稱為“__________”，其原理是利用gRNA引導(dǎo)Cas酶切割目標(biāo)核酸序列。4.分子印跡（MIPs）材料具有高度的__________，使其在傳感器和生物兼容性應(yīng)用中具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。5.人工智能（AI）在基因診斷中的應(yīng)用有助于提高數(shù)據(jù)處理的__________，并可能發(fā)現(xiàn)人類專家難以識(shí)別的復(fù)雜模式。6.基因診斷技術(shù)的廣泛應(yīng)用引發(fā)了關(guān)于數(shù)據(jù)安全和__________的重要倫理討論。三、名詞解釋1.基因診斷2.高通量測(cè)序3.分子印跡技術(shù)4.CRISPR-Cas系統(tǒng)5.無創(chuàng)產(chǎn)前檢測(cè)（NIPT）6.倫理、法律和社會(huì)問題（ELSI）四、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述下一代測(cè)序技術(shù)（NGS）在癌癥基因診斷中的主要應(yīng)用及其優(yōu)勢(shì)。2.比較數(shù)字PCR（dPCR）和實(shí)時(shí)熒光定量PCR（qPCR）在病原體檢測(cè)方面的主要區(qū)別和適用場(chǎng)景。3.簡(jiǎn)述CRISPR-Cas系統(tǒng)作為一種基因診斷工具的基本原理及其潛在的應(yīng)用方向。4.簡(jiǎn)要說明基因診斷技術(shù)在臨床應(yīng)用中可能涉及的倫理問題，并舉例說明如何應(yīng)對(duì)。五、論述題1.深入論述人工智能（AI）在基因數(shù)據(jù)分析、疾病風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)以及優(yōu)化基因診斷流程方面的巨大潛力與面臨的挑戰(zhàn)。2.結(jié)合具體實(shí)例，論述基因診斷技術(shù)的新進(jìn)展（如NGS、CRISPR等）對(duì)遺傳病、腫瘤等重大疾病的診斷、預(yù)后評(píng)估和治療選擇所帶來的變革性影響。試卷答案一、選擇題1.C2.C3.A4.C5.C6.C二、填空題1.序列讀段/讀長(zhǎng)2.腫瘤核酸/目標(biāo)核酸分子3.基因編輯探測(cè)器/基因剪刀4.特異性/識(shí)別特異性5.效率/準(zhǔn)確率6.法律和社會(huì)問題三、名詞解釋1.基因診斷：利用分子生物學(xué)技術(shù)檢測(cè)特定基因的突變、缺失、表達(dá)水平等變化，從而對(duì)疾病進(jìn)行診斷、預(yù)測(cè)、分型或指導(dǎo)治療的過程。2.高通量測(cè)序：指能夠一次性對(duì)數(shù)百萬至數(shù)十億個(gè)核酸片段進(jìn)行測(cè)序的技術(shù)，具有極高的通量和數(shù)據(jù)產(chǎn)出能力。3.分子印跡技術(shù)：一種模擬生物分子識(shí)別位點(diǎn)，通過自組裝化學(xué)方法制備具有特定識(shí)別位點(diǎn)的聚合物材料，可用于分子識(shí)別和檢測(cè)。4.CRISPR-Cas系統(tǒng)：一種源于細(xì)菌和古菌的適應(yīng)性免疫系統(tǒng)，包含向?qū)NA（gRNA）和Cas核酸酶，能夠特異性識(shí)別和切割靶向DNA或RNA序列。5.無創(chuàng)產(chǎn)前檢測(cè)（NIPT）：一種通過檢測(cè)孕婦外周血中循環(huán)胎兒游離DNA（cfDNA）進(jìn)行產(chǎn)前染色體非整倍體篩查的方法。6.倫理、法律和社會(huì)問題（ELSI）：指生物技術(shù)發(fā)展（特別是基因技術(shù)）帶來的倫理道德、法律法規(guī)和社會(huì)適應(yīng)等方面的挑戰(zhàn)和問題。四、簡(jiǎn)答題1.下一代測(cè)序技術(shù)（NGS）在癌癥基因診斷中的主要應(yīng)用包括：①全基因組/外顯子組測(cè)序用于發(fā)現(xiàn)癌癥相關(guān)的胚系或體細(xì)胞突變，進(jìn)行癌癥風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和分類；②精準(zhǔn)靶向測(cè)序用于檢測(cè)已知與癌癥發(fā)生發(fā)展相關(guān)的基因突變，指導(dǎo)靶向藥物選擇；③RNA測(cè)序（RNA-seq）用于分析腫瘤組織的基因表達(dá)譜，評(píng)估腫瘤分期、預(yù)后及預(yù)測(cè)治療反應(yīng)；④檢測(cè)腫瘤特異性突變DNA（ctDNA）用于液體活檢，實(shí)現(xiàn)癌癥的早期篩查、復(fù)發(fā)監(jiān)測(cè)和療效評(píng)估。其優(yōu)勢(shì)在于能夠一次性檢測(cè)大量基因，發(fā)現(xiàn)未知突變，提供全面的基因組信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)癌癥的精準(zhǔn)診斷和個(gè)體化治療指導(dǎo)。2.數(shù)字PCR（dPCR）和實(shí)時(shí)熒光定量PCR（qPCR）在病原體檢測(cè)方面的主要區(qū)別在于：①原理：dPCR通過將樣本稀釋到每個(gè)微反應(yīng)單元中僅含有零個(gè)或一個(gè)靶分子的概率，進(jìn)行終點(diǎn)或?qū)崟r(shí)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)絕對(duì)定量；qPCR通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)熒光信號(hào)累積過程，進(jìn)行相對(duì)或絕對(duì)定量。②靈敏度：dPCR對(duì)低拷貝數(shù)靶標(biāo)（如痕量病原體）的檢測(cè)靈敏度通常高于qPCR。③定量能力：dPCR提供絕對(duì)定量結(jié)果，無需依賴標(biāo)準(zhǔn)曲線；qPCR（非絕對(duì)定量時(shí)）依賴標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量。④適用性：dPCR特別適用于稀有突變檢測(cè)、絕對(duì)定量和病原體載量測(cè)定；qPCR操作更常規(guī)，廣泛應(yīng)用于基因表達(dá)、病原體檢測(cè)等多種場(chǎng)景。選擇時(shí)需考慮檢測(cè)目標(biāo)、樣本濃度、是否需要絕對(duì)定量等因素。3.CRISPR-Cas系統(tǒng)作為一種基因診斷工具的基本原理是：利用設(shè)計(jì)好的向?qū)NA（gRNA），將其與Cas核酸酶（如Cas9、Cas12）復(fù)合物遞送入細(xì)胞，gRNA通過堿基互補(bǔ)配對(duì)識(shí)別并結(jié)合目標(biāo)DNA序列，引導(dǎo)Cas酶在該位點(diǎn)進(jìn)行精確的切割或修飾，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)特定基因的檢測(cè)或調(diào)控。其潛在應(yīng)用方向包括：①直接檢測(cè)病原體基因組（如病毒、細(xì)菌、真菌）的特定核酸序列，用于快速病原體鑒定和感染狀態(tài)監(jiān)測(cè)；②檢測(cè)腫瘤相關(guān)的基因突變或表達(dá)異常，用于癌癥的早期診斷或伴隨診斷；③在液體活檢中富集或檢測(cè)cfDNA；④作為診斷報(bào)告的一部分，指導(dǎo)基因編輯治療的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。4.基因診斷技術(shù)在臨床應(yīng)用中可能涉及的倫理問題包括：①隱私泄露：基因信息具有高度敏感性，可能被用于保險(xiǎn)歧視、就業(yè)歧視或影響個(gè)人社交關(guān)系。②知情同意：確?；颊咴诔浞掷斫鈾z測(cè)目的、風(fēng)險(xiǎn)、益處和結(jié)果潛在影響后，自愿做出決定。③結(jié)果解釋與告知：基因檢測(cè)結(jié)果（尤其是預(yù)測(cè)性或復(fù)雜結(jié)果）的解釋復(fù)雜，需要專業(yè)的遺傳咨詢，并應(yīng)以恰當(dāng)方式告知患者及其家屬。④基因檢測(cè)的準(zhǔn)確性：技術(shù)誤差可能導(dǎo)致假陽性或假陰性結(jié)果，帶來不必要的焦慮或錯(cuò)誤的臨床決策。⑤診斷濫用：可能過度診斷或?qū)е隆八雰骸钡确轻t(yī)學(xué)需求的檢測(cè)。⑥社會(huì)公平：基因檢測(cè)資源可能分布不均，加劇社會(huì)不平等。應(yīng)對(duì)措施包括：建立完善的隱私保護(hù)法規(guī)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理規(guī)范；加強(qiáng)醫(yī)務(wù)人員和遺傳咨詢師培訓(xùn)；提供充分、易懂的知情同意過程；推廣遺傳咨詢；提高檢測(cè)技術(shù)準(zhǔn)確性和可靠性；進(jìn)行倫理教育和公眾宣傳。五、論述題1.人工智能（AI）在基因數(shù)據(jù)分析、疾病風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)以及優(yōu)化基因診斷流程方面的巨大潛力體現(xiàn)在：①巨大數(shù)據(jù)的處理與分析：基因組學(xué)產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)，AI算法（如機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)）能夠高效處理、識(shí)別復(fù)雜的模式，從基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組等多組學(xué)數(shù)據(jù)中挖掘與疾病相關(guān)的潛在生物標(biāo)記物，遠(yuǎn)超人類專家的能力。②提高診斷效率和準(zhǔn)確率：AI可以輔助醫(yī)生解讀復(fù)雜的基因檢測(cè)結(jié)果，減少漏診和誤診；在影像學(xué)分析中結(jié)合基因信息，提高癌癥等疾病的診斷準(zhǔn)確性；預(yù)測(cè)基因變異的功能和致病性。③疾病風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)與分層：基于個(gè)體基因信息、生活方式和環(huán)境因素，AI模型可以更精準(zhǔn)地評(píng)估個(gè)體患特定疾病（如癌癥、心血管?。┑娘L(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)早期干預(yù)和個(gè)性化預(yù)防策略。④優(yōu)化診斷流程與資源配置：AI可以預(yù)測(cè)哪些患者最有可能從特定基因檢測(cè)中獲益，輔助制定檢測(cè)方案；優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室工作流程，提高檢測(cè)通量。面臨的挑戰(zhàn)包括：①數(shù)據(jù)質(zhì)量與偏見：AI模型的性能高度依賴于高質(zhì)量的、大規(guī)模的、多族裔代表性的基因組數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)隱私和安全也是關(guān)鍵問題。②模型的可解釋性：許多AI模型（如深度學(xué)習(xí)）如同“黑箱”，其決策過程難以解釋，這在醫(yī)療領(lǐng)域需要克服。③臨床整合與驗(yàn)證：需要建立嚴(yán)格的臨床驗(yàn)證流程，確保AI工具的安全性和有效性，并使其能順利融入現(xiàn)有的醫(yī)療體系。④成本與可及性：開發(fā)和應(yīng)用高性能AI系統(tǒng)成本高昂，如何確保其在不同地區(qū)和人群中的可及性。2.基因診斷技術(shù)的新進(jìn)展（如NGS、CRISPR等）對(duì)遺傳病、腫瘤等重大疾病的診斷、預(yù)后評(píng)估和治療選擇帶來了革命性影響：①診斷的革命：NGS使得對(duì)遺傳病的診斷從單基因走向全基因組/外顯子組層面，能夠發(fā)現(xiàn)以前未知或罕見的致病突變，尤其適用于復(fù)雜遺傳病和不明原因疾病的診斷，顯著提高了診斷率。在腫瘤領(lǐng)域，NGS能夠全面分析腫瘤的基因組、轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組特征，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)分型，區(qū)分癌種和亞型，這是傳統(tǒng)診斷方法難以做到的。CRISPR技術(shù)可用于開發(fā)快速、特異的病原體核酸檢測(cè)方法，以及進(jìn)行無創(chuàng)產(chǎn)前檢測(cè)（NIPT），極大地提升了檢測(cè)的靈敏度、特異性和便捷性。②預(yù)后評(píng)估的改進(jìn)：通過分析腫瘤相關(guān)基因突變、表達(dá)譜或微衛(wèi)星不穩(wěn)定性等，AI和生物信息學(xué)分析可以更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)腫瘤的進(jìn)展速度、復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)和對(duì)治療的反應(yīng)，為患者提供更個(gè)性化的預(yù)后判斷。③治療選擇的優(yōu)化：基因診斷揭示了腫瘤的驅(qū)動(dòng)基因和耐藥機(jī)制，使得靶向治療和免疫治療成為可能，患者可以根據(jù)自身的基因特征選擇最有效的藥物，實(shí)