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文献一点通 Case 4 药物为主的二元变量结构

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  • 主要包括药物+通路和药物+分子两种类型
  • 主要论证的过程:
    • 药物调表型
    • 药物调节通路/分子
    • 药物调节表型靠通路/分子(回复实验)
  • 复习三十六策 Lesson 5的内容,以药物为研究对象的课题只负责回答两个问题,四种类型
    • 药物为什么有效?-发现新药/老药新用
    • 药物为什么无效?-耐药机制/耐药逆转
  • 与分子作为主变量相比,药物作为主变量没有多种多样的变化类型,也不需要制备复杂的操作工具,比研究分子高效不少。

    使用的文献:

  • IF在3-5分左右,可见药物+分子/通路都可以产生具有机制内容的课题了,在药物或者机制上抓住创新点,跨过3分是可行的

补充知识:自噬表型

复习:文献泛读四步骤

文献1

读题目

论证套路

单变量1:药物与表型的关系

  • 药物研究和我们常做的功能基因研究不一样,它没有基础表达和正反回复环节的设计,对于这篇文章来说,首先要摸索药物有效浓度,然后在加药时观察细胞死亡的情况

二元变量:药物通过通路诱导表型,“三部曲”

  • 加药观察自噬表型
  • 加药观察通路变化
  • rescue回复实验:先加药,观察通路和自噬变化,再加药的同时逆转通路,再观察表型

单变量2:自噬与细胞死亡的单变量

  • 操作自噬,观察细胞死亡
  • (可选):设计rescue实验,加药的同时逆转自噬,观察表型

Fig.1

  • 两张图,横坐标是药物的梯度浓度,纵坐标是细胞活性和BrdU染色实验,典型的增殖表型
  • 药物K能够上调细胞活性,尤其是在10和25这两个浓度的条件下

Fig.2

  • 药物减轻了棕榈酸诱导的脂毒性,棕榈酸是胰岛β细胞死亡模型所运用到的药物
  • Fig.2a:增殖表型,证明加药后细胞活性增强
  • Fig.2b-e用到了各种方法检测细胞凋亡的表型,注意Fig.2分组发生了变化,出现了Tem,这个物质是mTOR的抑制剂,可以看作自噬的激活剂
  • 注意Fig.2d的分组:PA-疾病组;PA+Tem:疾病+促进凋亡;PA+K:疾病模型下的加药组,可以看到加药之后,一堆促凋亡蛋白表达都下调了,说明加药能够抑制凋亡。

Fig.3

  • 自噬的细胞表型
  • Fig.3a:免疫荧光观察自噬体的荧光,荧光共定位越多说明自噬越强
  • Fig.3b:PCR检测加药后的自噬,发现加药后自噬增加

Fig.4

  • 自噬的细胞表型
  • Fig.4a:免疫荧光检测LC3,自噬过程中LC3会发生聚集,从胞浆转位到胞膜,在荧光显微镜下会形成明亮的绿色荧光斑点
  • Fig.4b:Western检测自噬相关的蛋白情况,说明了加药能够激活自噬

Fig.5

  • 加自噬抑制剂,做rescue
  • 荧光观察自噬体的结构

Fig.6

  • 加自噬抑制剂,做rescue
  • 电镜观察自噬体的结构

Fig.7

  • 加自噬抑制剂,做rescue

Fig.8

  • 观察PA和PA+K,加入研究药物K后观察到LC3转位到细胞膜,激活了自噬
  • 观察PA+K和PA+WT+K,可以发现加入自噬抑制剂后,自噬减弱了

Fig.9

  • 间接机制,药物通过AMPK/mTOR通路介导自噬
  • 引出了通路,间接机制的研究
  • AMPK是mTOR通路的抑制性分子,在细胞能量不足时被激活(AMP dependent kinase),可以拮抗mTOR分子的活性
  • 在Fig.9a和b当中,加药可以导致p-AMPK表达升高,p-mTOR表达降低
  • Fig.9c在加药的同时引入了AMPK抑制剂c.c.,观察自噬相关标志物,这就是rescue了,由于药物本身上调AMPK信号通路,激活自噬,所以回复策略是“正正反”
  • Fig.9d引入了AMPK的siRNA,这又是一个rescue实验
  • 一个阅读本图中各种复杂柱状图的策略:(以Fig.9c为例)
    • 首先观察左边的PA+c.c.-K0(理解为什么都不加的对照组)和PA+c.c.-K10(只加了药),观察到p-AMPK表达升高,p-mTOR表达降低,以及自噬标志物LC3-Ⅱ表达升高,提示自噬发生增加
    • 接着观察Pa+c.c.-K10(只加了药)和最右边的PA+c.c.+K10(又加药又加抑制剂),观察到自噬标志物LC3-Ⅱ表达减少,提示自噬发生减少

Fig.10

  • 加入AMPK抑制剂,用免疫荧光观察表型,还是rescue的思路
  • 观察了自噬体结构以及LC3的表达情况

Fig.11

  • 抑制自噬,观察药物对细胞的保护作用是否存在,rescue又来了,不过和前面的rescue设计思路并不相同,这里论证的是药物通过激活自噬,减少凋亡的过程
  • 作者加了各种自噬抑制剂WT、CQ、c.c.,以及siATG7,观察增殖和凋亡表型,由于药物和药物和自噬是正调节的关系,所以回复策略还是“正正反”

Fig.12

  • 做了原代细胞的培养,验证前面细胞系的结果
  • 也设计了两个rescue实验,分别是加药抑制自噬观察凋亡 ,加药的同时抑制AMPK观察自噬
  • 总而言之,这张图证明了药物通过AMPK介导自噬,保护大鼠的胰岛细胞

小结

  • 作者主要论证的是药物+通路的二元变量结构,其中有表型的因果嵌套
  • 药物通过激活AMPK抑制自噬,最终减少胰岛β细胞的凋亡
  • 文章主要的创新点在药物上,通过找到了药物下游的通路,回答了药物为什么有效的问题
  • 论证关系如下图所示
  • 在数据维度方面,文章缺少组织和动物水平的数据

文献2

  • 自噬和凋亡经常出现因果嵌套,绑定出现在文章之中。
  • 题目中的in vitroin vivo提示了有细胞和动物水平的数据

论证套路


单变量:药物和凋亡

二元变量:药物通过Beclin-1介导自噬

单变量:自噬与凋亡

Fig.1

  • 加药抑制细胞增殖
  • Fig.1a-b,横坐标是药物浓度,纵坐标是细胞活性,这是在两个乳腺癌细胞系上,用CCK-8检测细胞活性的结果
  • Fig.1c是克隆形成实验的结果

Fig.2

  • 检测凋亡的细胞表型
  • Fig.2a是流式细胞学的结果,随着药物浓度的升高,细胞凋亡显著增加
  • Fig.2b检测了几种与细胞凋亡相关的marker,其中以Cleaved PARP为代表的促凋亡蛋白在加药之后增加了
  • 总之,流式和凋亡的结果都支持加药诱导凋亡的论点

Fig.3

  • 加药抑制自噬
  • Fig.3a用免疫荧光检测明星分子LC3的表达情况
  • Fig.3b用WB检测自噬相关biomarker,随着药物浓度增加,Beclin-1的浓度显著降低,说明加药抑制了自噬的发生

Fig.4

  • 药物依赖自噬介导凋亡——rescue实验,考虑到自噬和凋亡的上下游调控关系是相反的,这里采用“反正正”的策略
  • Fig.4a和4b是细胞增殖实验的结果,Bec+Can-5是加药的同时过表达Beclin-1
  • Fig.4c和4d也是rescue,同时操作药物和下游分子,观察自噬和凋亡的表型

Fig.5

  • 动物实验的结果
  • 部份实验组同时操作了药物和下游分子,观察肿瘤体的大小和凋亡表型,进一步论证药物通过自噬影响凋亡的结果

总结

  • 作者主要论证的是药物+分子的二元变量结果,其中还有表型的因果嵌套
  • 文章的论证逻辑如下,和上一篇文章基本是一致的

文献3

论证套路


Fig.1

  • 一张图,给了药物的分子结构,分子式、分子量
  • 一般来说新药/新提取出的有效成份,都得这么来一通

Fig.2

  • 药物与表型(关节炎)之间的关系
  • 动物模型,药物可以改善关节炎的症状
  • Fig.2A和B:加药组/对照组,横坐标是关节炎指数和发病率,加药组的这俩指标都低于对照组
  • Fig.2C和D:HE染色和microCT分析了药物对关节炎的影响

Fig.3

  • 动物实验,加药对体液免疫和细胞免疫的影响
  • Fig.3A 加药以后,发现IgG的量下降了,说明影响了体液免疫
  • Fig.3B collagen Ⅱ是用来造关节炎模的药物,造模成功后,观察到增殖细胞降低了,说明药物不仅影响体液免疫,还影响细胞免疫
  • Fig.3C用ELISA检测了与T细胞分化有关的各种细胞因子,在加药之后IL-17和IL-6显著降低了

Fig.4

  • Fig.4A:流式检测了IL-17和CD4,这俩分子标志物都阳性的细胞就是Th17细胞,在加药后,Th17细胞显著减少了
  • Fig.4B用PCR检测了4种RNA的相对水平,这4种RNA对应的表达产物都是促进Th17细胞的分化的,可以注意到在加药后4种分子的量都显著降低了
  • Fig.4C在造模后加药,检测IL-17的含量
  • Fig.4D、E和Fig.4A没有显著不同,都是在加药后检测Th17细胞群,但是区别在于样品来源不同

Fig.5

  • 做的和Fig.4差不多,都是用流式细胞学、qPCR和ELISA去检测相应的细胞群和细胞因子
  • 注意的是分子标记的变化,CD25和FoxP3双阳性的细胞是Treg细胞群

Fig.6

  • 文章是有机制的,靠上的是明星通路JAK/STAT
  • 检测了一些明星标志物,发现p-STAT5显著增加了,说明激活了STAT通路

总结

  • 没有规范的论证逻辑,缺rescue实验
  • 主要的创新点在药物,回答了药物为什么有效的问题
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  1. 1. 补充知识:自噬表型
  2. 2. 复习:文献泛读四步骤
  3. 3. 文献1
    1. 3.1. 读题目
    2. 3.2. 论证套路
      1. 3.2.1. 单变量1:药物与表型的关系
      2. 3.2.2. 二元变量:药物通过通路诱导表型,“三部曲”
      3. 3.2.3. 单变量2:自噬与细胞死亡的单变量
    3. 3.3. Fig.1
    4. 3.4. Fig.2
    5. 3.5. Fig.3
    6. 3.6. Fig.4
    7. 3.7. Fig.5
    8. 3.8. Fig.6
    9. 3.9. Fig.7
    10. 3.10. Fig.8
    11. 3.11. Fig.9
    12. 3.12. Fig.10
    13. 3.13. Fig.11
    14. 3.14. Fig.12
    15. 3.15. 小结
  4. 4. 文献2
    1. 4.1. 论证套路
      1. 4.1.1. 单变量:药物和凋亡
      2. 4.1.2. 二元变量:药物通过Beclin-1介导自噬
      3. 4.1.3. 单变量:自噬与凋亡
    2. 4.2. Fig.1
    3. 4.3. Fig.2
    4. 4.4. Fig.3
    5. 4.5. Fig.4
    6. 4.6. Fig.5
    7. 4.7. 总结
  5. 5. 文献3
    1. 5.1. 论证套路
    2. 5.2. Fig.1
    3. 5.3. Fig.2
    4. 5.4. Fig.3
    5. 5.5. Fig.4
    6. 5.6. Fig.5
    7. 5.7. Fig.6
    8. 5.8. 总结
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