2025年大學(xué)《生物信息學(xué)》專業(yè)題庫(kù)——生物信息學(xué)方法在腫瘤治療個(gè)性化研究中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分）1.腫瘤的異質(zhì)性主要源于哪些方面？(選擇兩個(gè)正確答案)A.病毒感染B.基因突變和拷貝數(shù)變異C.環(huán)境因素影響D.干細(xì)胞樣腫瘤細(xì)胞的存在E.免疫治療的壓力2.在腫瘤基因組測(cè)序數(shù)據(jù)分析中，"體細(xì)胞突變"通常指？A.精子細(xì)胞中的遺傳變異B.受精卵發(fā)育過(guò)程中的變異C.個(gè)體發(fā)育過(guò)程中，除生殖細(xì)胞系外的體細(xì)胞發(fā)生的突變D.染色體數(shù)目異常E.表觀遺傳學(xué)改變3.RNA-Seq數(shù)據(jù)分析中，差異表達(dá)基因篩選常用的統(tǒng)計(jì)方法或指標(biāo)包括？A.t-testB.ANOVAC.FalseDiscoveryRate(FDR)D.MedianofRatios(MoR)E.ROC曲線4.以下哪些數(shù)據(jù)庫(kù)是腫瘤組學(xué)研究中常用的公共數(shù)據(jù)資源？A.NCBISRAB.EnsemblC.TCGADataPortalD.KEGGE.GEO5.在構(gòu)建腫瘤相關(guān)信號(hào)通路時(shí)，以下哪些信息來(lái)源可能被利用？A.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的蛋白質(zhì)相互作用B.公共數(shù)據(jù)庫(kù)（如Reactome,KEGG）中收錄的通路信息C.基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析D.基于圖論的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鯡.患者臨床生存數(shù)據(jù)6.靶向治療的核心思想是？A.使用廣譜抗生素殺滅腫瘤細(xì)胞B.誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡C.靶向腫瘤細(xì)胞特有的基因突變或過(guò)表達(dá)的蛋白D.提高患者免疫力清除腫瘤E.使用化療藥物殺滅所有快速分裂的細(xì)胞7.機(jī)器學(xué)習(xí)在腫瘤研究中可以應(yīng)用于哪些任務(wù)？(選擇三個(gè)正確答案)A.腫瘤組織學(xué)圖像分類B.預(yù)測(cè)患者對(duì)特定藥物的反應(yīng)C.識(shí)別新的腫瘤相關(guān)基因D.進(jìn)行基因組序列的比對(duì)E.優(yōu)化RNA-Seq數(shù)據(jù)分析流程8.以下哪項(xiàng)技術(shù)通常不直接用于分析腫瘤樣本的表觀遺傳學(xué)變化？A.ChIP-SeqB.DNA甲基化測(cè)序(WGBS,RRBS)C.RNA-SeqD.SNP芯片E.流式細(xì)胞術(shù)9.腫瘤個(gè)性化治療面臨的主要挑戰(zhàn)之一是？A.腫瘤基因組測(cè)序成本過(guò)高B.難以準(zhǔn)確區(qū)分腫瘤細(xì)胞與正常細(xì)胞C.缺乏足夠的臨床驗(yàn)證數(shù)據(jù)D.患者對(duì)治療的依從性差E.機(jī)器學(xué)習(xí)模型的泛化能力不足10.將腫瘤患者的基因組數(shù)據(jù)與公共數(shù)據(jù)庫(kù)（如TCGA）中的突變信息進(jìn)行比較，主要目的是什么？A.查找患者樣本特有的突變基因B.驗(yàn)證測(cè)序結(jié)果的準(zhǔn)確性C.確定患者樣本所屬的腫瘤亞型D.評(píng)估這些突變基因的已知功能或預(yù)后意義E.下載更多患者數(shù)據(jù)用于后續(xù)分析二、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述使用RNA-Seq數(shù)據(jù)識(shí)別腫瘤特異性表達(dá)基因的基本流程。2.解釋什么是“腫瘤多態(tài)性”（TumorHeterogeneity），并列舉至少兩種導(dǎo)致腫瘤多態(tài)性的原因。3.描述一下利用生物信息學(xué)方法預(yù)測(cè)腫瘤患者對(duì)免疫治療藥物（如PD-1抑制劑）反應(yīng)性的基本思路。4.簡(jiǎn)述生物信息學(xué)分析在理解腫瘤耐藥機(jī)制中可以發(fā)揮的作用。三、論述題（每題10分，共30分）1.論述整合多組學(xué)數(shù)據(jù)（如基因組、轉(zhuǎn)錄組、甲基化組）在腫瘤研究中優(yōu)于單一組學(xué)數(shù)據(jù)的優(yōu)勢(shì)。2.結(jié)合具體的生物信息學(xué)方法或分析工具，論述如何從大規(guī)模腫瘤測(cè)序數(shù)據(jù)中發(fā)掘潛在的診斷或預(yù)后生物標(biāo)志物。3.隨著生物信息學(xué)技術(shù)的發(fā)展，它在推動(dòng)腫瘤精準(zhǔn)醫(yī)療方面發(fā)揮了哪些關(guān)鍵作用？并討論當(dāng)前存在的主要局限性。四、分析題（15分）假設(shè)你獲得了一個(gè)來(lái)自晚期肺癌患者的RNA-Seq數(shù)據(jù)集，該患者已接受化療但效果不佳。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)生物信息學(xué)分析方案，利用該數(shù)據(jù)以及公共數(shù)據(jù)庫(kù)資源，嘗試探索該患者腫瘤樣本中可能存在的化療耐藥機(jī)制或潛在的替代治療方案靶點(diǎn)。請(qǐng)描述你的分析思路、涉及的關(guān)鍵方法或工具，以及預(yù)期可以獲得的生物學(xué)信息。試卷答案一、選擇題1.B,D2.C3.A,B,C4.C,E5.A,B,C,D6.C7.A,B,C8.D9.E10.D二、簡(jiǎn)答題1.答案要點(diǎn)：首先進(jìn)行RNA-Seq數(shù)據(jù)預(yù)處理（質(zhì)量控制、去除rRNA等），然后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理（如TPM或FPKM），接著進(jìn)行差異表達(dá)分析（如使用DESeq2或edgeR），最后篩選出在腫瘤樣本中顯著上調(diào)或下調(diào)的基因，并與基因注釋數(shù)據(jù)庫(kù)（如GO,KEGG）關(guān)聯(lián)，以鑒定腫瘤特異性表達(dá)基因。解析思路：考察學(xué)生對(duì)RNA-Seq基本分析流程的掌握。需要涵蓋從數(shù)據(jù)預(yù)處理到結(jié)果解讀的主要步驟和相關(guān)工具/方法。2.答案要點(diǎn)：腫瘤多態(tài)性指同一腫瘤內(nèi)部存在多種不同的細(xì)胞亞群，這些亞群在基因組、轉(zhuǎn)錄組、表觀遺傳學(xué)等方面存在差異。原因包括：克隆進(jìn)化導(dǎo)致突變積累、不同細(xì)胞亞群對(duì)治療和微環(huán)境因素的響應(yīng)不同、腫瘤微環(huán)境的影響等。解析思路：考察學(xué)生對(duì)腫瘤異質(zhì)性核心概念及其原因的理解。要求能準(zhǔn)確定義并列舉主要成因。3.答案要點(diǎn)：首先獲取患者的腫瘤基因組測(cè)序數(shù)據(jù)（特別是與免疫檢查點(diǎn)相關(guān)的基因如PD-L1,MHC），利用生物信息學(xué)工具（如MutSigCV或其他算法）識(shí)別腫瘤特異性或高頻率突變。然后，利用機(jī)器學(xué)習(xí)模型（通?；谝寻l(fā)表的關(guān)聯(lián)研究數(shù)據(jù)），輸入患者基因突變信息，預(yù)測(cè)其PD-1抑制劑治療的可能反應(yīng)（如敏感或耐藥）。解析思路：考察學(xué)生將機(jī)器學(xué)習(xí)方法應(yīng)用于解決具體臨床問(wèn)題的能力，特別是預(yù)測(cè)性建模的基本邏輯。4.答案要點(diǎn)：生物信息學(xué)可以通過(guò)比較治療前后腫瘤樣本的多組學(xué)數(shù)據(jù)（如基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組），識(shí)別發(fā)生顯著變化的關(guān)鍵基因、通路或信號(hào)分子，這些變化可能與耐藥機(jī)制相關(guān)。例如，發(fā)現(xiàn)新的耐藥突變、藥物外排泵基因上調(diào)、凋亡通路抑制等。還可以通過(guò)整合公開(kāi)數(shù)據(jù)庫(kù)，分析特定耐藥特征與臨床結(jié)果的關(guān)系。解析思路：考察學(xué)生理解生物信息學(xué)在機(jī)制探索中作用的能力，要求能說(shuō)明分析方法和可能揭示的生物學(xué)過(guò)程。三、論述題1.答案要點(diǎn)：整合多組學(xué)數(shù)據(jù)能提供更全面、更系統(tǒng)的生物學(xué)視圖。單一組學(xué)數(shù)據(jù)往往只能反映腫瘤的部分特征（如基因組反映突變，轉(zhuǎn)錄組反映表達(dá)），整合后可以彌補(bǔ)單一組學(xué)的不足，發(fā)現(xiàn)組間關(guān)聯(lián)和相互作用，更準(zhǔn)確地理解腫瘤復(fù)雜的生物學(xué)行為、亞型分類和驅(qū)動(dòng)機(jī)制。例如，基因組突變信息可以與轉(zhuǎn)錄組表達(dá)數(shù)據(jù)結(jié)合，判斷突變基因的功能影響；甲基化數(shù)據(jù)可以解釋基因表達(dá)沉默的原因。這有助于提高診斷準(zhǔn)確性、發(fā)現(xiàn)新的治療靶點(diǎn)和生物標(biāo)志物。解析思路：考察學(xué)生的綜合分析能力和對(duì)多組學(xué)優(yōu)勢(shì)的理解深度，需要論述整合帶來(lái)的具體好處和生物學(xué)意義。2.答案要點(diǎn)：發(fā)掘生物標(biāo)志物的基本流程包括：獲取腫瘤樣本組學(xué)數(shù)據(jù)（如基因測(cè)序、臨床信息），進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理和質(zhì)量控制，利用統(tǒng)計(jì)方法或機(jī)器學(xué)習(xí)算法篩選與臨床表型（如診斷、預(yù)后、治療反應(yīng)）顯著相關(guān)的基因或特征組合。例如，通過(guò)生存分析（如Cox比例風(fēng)險(xiǎn)模型）識(shí)別預(yù)后相關(guān)的基因集；使用LASSO回歸或隨機(jī)森林進(jìn)行特征選擇，發(fā)現(xiàn)診斷或分型的標(biāo)志物組合。最后，需要在獨(dú)立數(shù)據(jù)集上驗(yàn)證所選標(biāo)志物的性能，并可能結(jié)合其他信息（如通路、功能）進(jìn)行解讀，最終目標(biāo)是開(kāi)發(fā)出可靠、可重復(fù)的預(yù)測(cè)模型。解析思路：考察學(xué)生將生物信息學(xué)方法應(yīng)用于發(fā)現(xiàn)生物標(biāo)志物的完整思路和關(guān)鍵步驟，包括數(shù)據(jù)處理、分析方法選擇、驗(yàn)證等環(huán)節(jié)。3.答案要點(diǎn)：生物信息學(xué)通過(guò)高效處理和分析海量腫瘤數(shù)據(jù)，在精準(zhǔn)醫(yī)療中發(fā)揮了關(guān)鍵作用：加速了腫瘤基因組學(xué)研究和突變發(fā)現(xiàn)，為靶向治療提供了靶點(diǎn)；通過(guò)多組學(xué)整合分析，深化了對(duì)腫瘤異質(zhì)性和復(fù)雜機(jī)制的理解；開(kāi)發(fā)了各種預(yù)測(cè)模型，輔助臨床決策（如預(yù)后判斷、治療選擇）；促進(jìn)了液體活檢等無(wú)創(chuàng)診斷技術(shù)的發(fā)展。局限性與技術(shù)挑戰(zhàn)（如數(shù)據(jù)質(zhì)量、整合難度）、計(jì)算資源需求、分析pipelines的標(biāo)準(zhǔn)化和可重復(fù)性、以及將生物信息學(xué)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為臨床實(shí)踐的臨床驗(yàn)證流程有關(guān)。解析思路：考察學(xué)生對(duì)生物信息學(xué)在精準(zhǔn)醫(yī)療中貢獻(xiàn)和局限性的宏觀認(rèn)識(shí)，要求能結(jié)合具體實(shí)例和挑戰(zhàn)進(jìn)行論述。四、分析題答案要點(diǎn)：1.數(shù)據(jù)預(yù)處理與變異檢測(cè)：對(duì)患者RNA-Seq數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制、標(biāo)準(zhǔn)化（如TPM/FPKM），進(jìn)行差異表達(dá)分析（如DESeq2），識(shí)別腫瘤組織相對(duì)于正常組織顯著上調(diào)或下調(diào)的基因。同時(shí)，如果可能，獲取患者基因組數(shù)據(jù)，進(jìn)行變異檢測(cè)（SNV,INDEL）。2.耐藥機(jī)制探索：a)基因集富集分析：對(duì)差異表達(dá)基因進(jìn)行GO或KEGG富集分析，看是否富集在特定的信號(hào)通路（如PI3K-Akt,MAPK,細(xì)胞凋亡通路等），這些通路失調(diào)常與耐藥相關(guān)。b)靶向藥物關(guān)聯(lián)分析：將差異表達(dá)基因或基因組變異與已知的靶向藥物靶點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)（如DrugBank）進(jìn)行比對(duì)，篩選出可能受影響的靶點(diǎn)。c)與已知耐藥相關(guān)基因關(guān)聯(lián)：查詢公共數(shù)據(jù)庫(kù)（如TCGA,cBioPortal）或文獻(xiàn)，看患者腫瘤樣本中是否存在已知的化療藥物耐藥相關(guān)基因突變（如MDR1/P-gp,K-RAS等）。d)功能預(yù)測(cè)：對(duì)差異表達(dá)或突變的基因進(jìn)行功能預(yù)測(cè)（如利用SIFT,PolyPhen-2評(píng)估變異影響），或進(jìn)行蛋白互作網(wǎng)絡(luò)分析（如STRING），尋找潛在的耐藥相關(guān)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。3.潛在治療靶點(diǎn)與方案：基于上述分析，識(shí)別出的新的差異表達(dá)基因、富集通路中的關(guān)鍵基因、或功能預(yù)測(cè)顯示可能影響藥物敏感性的基因，可作為潛