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功能基因研究套路 Lesson 3 通用研究设计框架

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如果我也要做一样的研究,数据、模版和套路应该是怎么样的?

  • 学习一篇顶尖的paper,一大半设计都可以临摹

论文的数据来源

  • 如果我们自己开展课题,也可以从这四个方面进行功能基因表达水平的检测和分析
  • 只要做的疾病是有人的组织和样品的,这套模式就适用;就算没有专门的疾病数据库,也可以从别人做的高通量文章里面去查目的基因表达的情况,只要我们能取到组织,就一定有我们以外的人会去做筛选
  • 如果蛋白是分泌型蛋白,那我们就可以考虑从血液/尿液等地方获取到标本,体液中的检测是可以作为疾病的biomarker的,有临床意义

  • 过表达+细胞干扰看表型,这是一个功能基因研究必不可少的核心内容
  • 基础研究主要关注的就是细胞和分子,没有细胞模型=巧妇无米之炊
  • 过表达+干扰和细胞模型+动物模型双重验证,都是基本套路
  • 机制的内容,是围绕表型服务的,用来解释为什么分子具有这种功能的原因,只要开始做机制,就具备了发IF=3以上的文章的潜力
  • 检测下游通路明星分子的变化——miRNA用qPCR,蛋白用western,注意这种时候要以通量换概率,甚至可以用通路芯片筛
  • 高级一点,就是所谓的“狙击”,与其关注目的基因能调控一堆明星分子,不如说清楚目的基因对一个分子的调控作用;入门的“狙击”可以从做rescue验证开始,用通路抑制剂二次验证

标签化的数据来源

生信分析

  • TCGA分析基因表达的差异
  • GSEA分析分子表达的差异与通路的相关性,为机制研究提供方向

检测组织标本中CISD2的表达情况

细胞功能和动物表型

机制实验

  • 机制研究也是细胞水平展开
  • 如果在做细胞表型验证的时候,把做了过表达和RNAi的样品留下来,再进行下游信号通路关键分子的检测,用同一批样品可以更好地保证结果的可靠性

自己的课题怎么设计

  • 想简单做机制——western,数据质量高一些可以加上通路抑制剂的rescue实验,再深入的部份就要回答分子具体怎么调节另外一个分子的问题,这个见后
  • 没有自己的样本——数据分析+细胞动物实验
  • 不想做动物——细胞表型+机制就投稿
  • 细胞动物机制都没有——有很多临床样本+好好分析,说不定也能投
  • 三十六策Lesson 9中有功能基因研究的基本的五步骤
    • 基础表达检测:细胞和组织的,也包括从数据库里做表达的差异分析,目标是得到表达差异和临床相关性的证据
    • 制备基因操作工具
      • 质粒、病毒
      • siRNA
      • 一般交给公司来做
    • 验证过表达和沉默的效率(qPCR和western)
    • 功能表型实验:筛的时候去找多一点的表型,确认了之后针对一个表型去做更加深入的,二次实验验证
    • 如果希望文章有更高的IF,可以用两株细胞相互佐证,一个表型至少要有2种实验相互佐证,这样严谨性会更好,rescue也能更好

数据库部份值得学习的地方

  • 我们自己设计课题,数据库部份也要尽量能回答这四个问题
  • 先学这么一套,后面学数据怎么根据临床问题分层分析
  • 文章不足的地方:机制里做了p-AKT,题目里也提了AKT pathway,但是AKT的变化在标本中没有验证,如果能在人的标本中,把CISD2的高表达和AKT的表达情况做相关性分析,对于整个文章提出的科学假设,说服力会更高

细胞实验值得学习的地方

  • 多株细胞的基础表达检测,后面可以选择表达高的细胞干扰,表达低的细胞过表达
  • 在基因操作上,文章有过表达和RNAi一正一反的验证,这也很好
  • 大部份作者的常规简化处理方式:选择促进疾病发展的因素(目的基因在疾病发展中高表达)去做RNAi,选择保护性的因素(目的基因在疾病发展中低表达)去做过表达,把RNAi省略掉
  • 这篇文章的操作:两株细胞,两个靶点,多个表型实验平行验证,没有刻意去省工作量
  • 机制研究:rescue验证

动物实验

  • 这篇文章仅仅验证了增殖的表型,而且只做了RNAi的方向,省掉了一半的工作量
  • 对于下游的Akt以及通路蛋白变化,以及抑制剂的rescue表型,作者没有验证,随风飘过了
  • 想发更高水平的文章,体外实验当中的主要结论在体内模型中都是要验证的,这样才更加有严谨性

实验设计框架——填空题

  • 第一部份是组织水平水平的内容——样本资源
  • 输出三表一图这种标准数据
  • 细胞实验(略)
  • 机制实验:文章做了间接作用机制,没有找到CISD2的直接调控靶分子,如果想要更高的IF,就要往PPI的方向去探索了
  • 动物实验:工作量可多可少,最基本是把表型做重复,更好一点机制也要做重复,有些文章还可以有先成瘤,再打病毒的“基因治疗”验证,能够进一步提高临床的临床应用价值
  • 预算情况(大概是半包的预算,细胞表型需要自己摸索和重复),总计预算10-15万,差不多是青年基金的样子,不推荐把核心实验外包,因为很少有重复
  • 一个推测的时间周期:一年半文章见刊,实验是8-12个月
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  1. 1. 论文的数据来源
  2. 2. 标签化的数据来源
    1. 2.1. 生信分析
    2. 2.2. 检测组织标本中CISD2的表达情况
    3. 2.3. 细胞功能和动物表型
    4. 2.4. 机制实验
  3. 3. 自己的课题怎么设计
  4. 4. 数据库部份值得学习的地方
  5. 5. 细胞实验值得学习的地方
  6. 6. 动物实验
  7. 7. 实验设计框架——填空题
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