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外泌体-miRNA研究套路 Lesson 4 miRNA策略要义

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使用的文献:Hypoxic lung cancer-secreted exosomal miR-23a increased angiogenesis and vascular permeability by targeting prolyl hydroxylase and tight junction protein ZO-1

  • 这节课让我们来提炼总结一下miRNA研究的策略要义,怎么玩转miRNA为主变量的研究,让IF从1-10的课题我们都会设计,可以体会一下课题设计的延展性,要避免在搞研究的时候东敲一下西打一下,成果过于零碎。
  • 我们应该学习科研设计的整体思维,从低到高慢慢搭积木会做,从高到低根据情况减配置也能驾驭;有多少预算,就做多少规划。一旦实验遇到了风险,就能及时的调整策略。

miRNA的单变量研究套路

  • miRNA最基础的玩法,是把它当成是单变量来研究,直接建立一种miRNA主变量与表型的创新关系。
  • 这篇文章是做血管新生的,表型恒量的模型-实验方法-分子标志套路在前面几节课的内容中我们讨论过了,这里再复习一下。
    • 用HUVEC细胞做血管形成,内皮细胞迁移,血管渗透性以及穿内皮细胞实验,往里面带入不同的miRNA分子,只要是出现有表型的就能发表
    • 有同学会说:“我不知道哪个miRNA有表型”,可行的选择有高通量筛选。又不会猜,又不想花钱,哪里有凭空而来的SCI呢?
  • 有了创新主变量之后,按照单变量论证的规范来做实验设计,表达差异-正反回复-细胞动物:miRNA的过表达和沉默其实只要转染化学合成的就可以了,少数转染效率很低的细胞用下病毒载体。但是HUVEC细胞是没有必要的,可以肿瘤细胞做一点迁移运动的表型,然后在血管内皮细胞上面按照血管新生的这一套做一遍,就算文章没有机制,也是一篇工作量还可以的小文章了。

miRNA的机制研究

  • miRNA跟表型的联系做完就发表,是非常浪费的科研思路,因为miRNA的机制研究真心比较简单,课题设计好歹可以来个二元变量吧,下游再来个变量,这样就是有分子机制的文章了,IF>3基本也是板上钉钉的事情了。
  • 二元变量有两种做法:
    • 第一种是间接机制,不要以为miRNA只有抑制靶基因一种机制,我们做miRNA加上通路的间接二元也是可以的,简单高效。过表达或者抑制miRNA主变量之后,我们只需要去检测通路明星分子的变化就OK了,这就是调控关系的论证。下面我们再用通路的激活剂或者是抑制剂,沿着miRNA对通路调控的反向进行操作,那就是Rescue了,调控关系加Rescue二元变量论证套路,撑起一篇IF=3左右的文章的故事。
    • 当然miRNA机制研究最经典的,还是直接机制的二元组合;用数据库预测靶基因,然后荧光素酶报告基因实验验证直接机制。注意,调控关系的“你动我也动;我不动,你动也白动”的Rescue验证也需要做。因为miRNA对靶基因一般是负调节关系,Rescue口诀适用的是“反正正”或“反反反”,也就是同时过表达miRNA和靶基因,或者同时沉默观察表型的回复趋势。
  • 做完了这两步,再加上结合的验证和位点的验证,都用荧光素酶报告基因实验,只是做位点验证的时候是需要做靶基因3’-UTR的突变载体的。那么整套的机制数据,再加上前面的细胞、动物、组织、标本四个维度的单变量论证数据,冲击IF=5还是有一定指望的

miRNA的三元变量组合

  • 前面说了三种由浅入深的研究策略,下面是第四种,是在第三种基础上进行升级,在靶基因的下游再加一个因变量,变成miRNA加靶基因,再加下游明星分子的三元变量组合。
  • 靶基因对下游明星分子的调控关系,我们要创新一点的话是可以原创关联的,如果不想那么累也可以去验证一组已知的调控关系。因为多了一个变量,那就多了很多的论证工作了
    • 首先是调控关系,“你动我也动”的部分,操作主变量需要观察下游两个分子的变化。
    • 其次是Rescue的环节,除了观察表型回复,我们还要看下游因变量表达回复没有,甚至还要设计主变量加下游明星分子回复,来观察表型的Rescue策略。
    • 在我们这次讲的文献案例里面,miRNA靶基因PHD的下游跟了HIF-1α,作者就做了主变量和HIF-1α的双操作,看表型是否回复的实验。
  • 如果说前面二元直接机制要发到五分我们还要冲一冲,数据需要扎实一点,主变量的创新程度要高一点;那么把逻辑结构升级成三元,五分就基本没有任何压力了,毕竟把三组Rescue策略一做,间接调控就到顶配了。
  • 还有一组直接交互作用我们做到Mutation的位点验证,一股豪华感就迎面而来。三元变量组合的文章,把主变量放在最上游并不是逻辑上最舒服的,因为只有效应环节,没有驱动因素的解释。
  • 那么第五种策略咱们就把三元组合的位置调整一下,把主变量放在中间,设置上游和下游两组创新的调控关系。下游那肯定是直接机制靶基因,上游呢间接机制也行,直接机制比如说转录因子调控miRNA,哇这就厉害了。到了这种三元,有两组直接机制的设计数据质量又能上一个大的档次,十分以下我觉得基本如鱼得水,能不能过十分要看科学假设的创新程度,但必然也可以冲一冲。
  • 讲文献泛读的时候分享过Cancer Research上面这篇三元变量的文献,虽然它是以MDA7作为主变量的,但它的miRNA也有一定的创新价值,包括miRNA调节靶基因也是创新的关系。所以其中的论证格式,大家可以参考一下。上下游都有的三元变量,Rescue论证的核心要放在围绕主变量的部分,做上游和主变量以及主变量和下游的两组双操作。而上游因变量和下游因变量的双操作,这个Rescue可以省略。这个道理我在三十六策 Lesson 15有详细讲解过,大家可以回到猫-老鼠-大米的三元案例去复习一下。

在文章中加入外泌体和其他要素

  • 做到三元组合两组直接机制就到头了吗,并没有。我们今天的主题是外泌体加上miRNA,机制的故事还可以设计在二元细胞交互的空间场景里,进一步增加逻辑层次感。
  • 我们在这里分两步走,先来一组简配的细胞交互设计,机制研究讲究先下后上,咱们把细胞交互里面的供体细胞的一些细节给省掉,直接从循环外泌体中检测到差异表达的miRNA分子开始做起。这也不难操作,直接取患者的血和正常人对照,送测序就行了。找到了差异分子我们还可以套用血管新生这一套东西,其实做什么表型就套用什么表型的模型-实验方法-分子标志,在效应细胞里面做一套体外体内多维度论证的数据就好了。
  • 加上了外泌体,Rescue操作的环节就多了一个。即使是miRNA加靶基因的二元变量,也可以加入外泌体阻断miRNA去观察靶基因变化和表型回复,还可以在效应细胞里面直接去做miRNA和靶基因的Rescue双操作。如果我们在像上面第四条策略一样,靶基因下游再串一个变量,加一个明星分子,故事还能更精彩。
  • 最终策略的升级,也就是真正的二元细胞交互,既有受体细胞miRNA加靶基因的二元直接机制,也有供体细胞上游因变量和miRNA主变量的二元机制。我们不管上游因变量是做了间接还是直接机制,至少是三元变量+二元细胞交互的标准格式是娱乐,就已经比第五种策略又明显有升级。两组直接已经可以冲十分了那这第,七种当然目标就是过十分了

总结

  • 最后我把七种策略所需要的数据规范格式做了一个对照表
  • 低分阶段围绕细胞表型来做,机制选作,动物实验和组织标本都可以省,实验内容短平块
  • 到了三五分的档次,机制就一定要把变量数量和直接交互关系给叠加上去,动物实验和组织标本验证作为选作项,来增加数据的质量。
  • 到了五分以上冲击十分的档次,那数据省略就不要想了,一定要能做多扎实就做多扎实,而且要套用高阶的逻辑框架。
  • 今天这一门套路课就教了外泌体加miRNA的玩法,也许我们的第一篇十分就是在这个框架下运营出来的。要说十分有什么套路最简单的话,相比较那些蛋白蛋白相互作用,蛋白lncRNA相互作用的实验,miRNA外泌体还是要简单多了。我可以毫不夸张的说,这是冲击十分目前最简单的研究策略
  • 有发十分的目标和准备,我们发过五分是一个大概率事件,各位学员们还等什么?
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  1. 1. miRNA的单变量研究套路
  2. 2. miRNA的机制研究
  3. 3. miRNA的三元变量组合
  4. 4. 在文章中加入外泌体和其他要素
  5. 5. 总结
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