生物信息学方法在科研设计中的.ppt

生物信息学方法在生物信息学方法在科研设计中的应用科研设计中的应用中国医科大学中国医科大学生物信息学教研室生物信息学教研室赵雨杰赵雨杰医学科研课题特点 探索生命和疾病的现象，阐探索生命和疾病的现象，阐明健康和疾病之间的关系，建立有效明健康和疾病之间的关系，建立有效的防病治病的方法，这就是医学科学的防病治病的方法，这就是医学科学研究。研究。具有如下特点：具有如下特点：（一）研究对象特殊研究对象特殊 （二）（二）研究方法困难研究方法困难 （三）（三）研究内容复杂研究内容复杂 课题概述课题概述 专业设计：专业设计：指运用专业理论知识和技术进行设计指运用专业理论知识和技术进行设计,主要是解决研究的可行性、创新性和科学性主要是解决研究的可行性、创新性和科学性,以回答、解以回答、解决科学问题，验证专业假说。决科学问题，验证专业假说。统计学设计：运用数理统计学理论和方法进行设计统计学设计：运用数理统计学理论和方法进行设计,包括资料的收集、整理、分析全过程的统计学设想和科包括资料的收集、整理、分析全过程的统计学设想和科学安排，以保证样本的代表性和样本间的可比性学安排，以保证样本的代表性和样本间的可比性,以最少以最少的调查、实验观察例数进行高效率的统计分析，得出准的调查、实验观察例数进行高效率的统计分析，得出准确的结果和可靠的结论。确的结果和可靠的结论。医学科学研究的类型医学科学研究的类型 一、一、根据研究性质分：根据研究性质分：基础研究；基础研究；应用研应用研究究 二、根据研究对象与场地分：实验研究；二、根据研究对象与场地分：实验研究；临床临床研究；研究；调查研究调查研究 三、根据创新程度、认识的深度、研究方式、三、根据创新程度、认识的深度、研究方式、研究范畴等又可分为很多类。研究范畴等又可分为很多类。医学科学研究的一般方法医学科学研究的一般方法 选题定题选题定题 建立假说建立假说 科研设计科研设计 实验观察实验观察 数据处理数据处理 论文形成论文形成 成果应用成果应用科研设计科研设计(research design)(research design)一项科研工作，经过选题和定题两个阶段之后，便会形一项科研工作，经过选题和定题两个阶段之后，便会形成一套比较成熟的全面设想。将这一设想加以条理化，成一套比较成熟的全面设想。将这一设想加以条理化，系统的说明研究者对此问题的认识，拟进行何种实验或系统的说明研究者对此问题的认识，拟进行何种实验或观察，具体做法如何，预期的目标是什么，用多长时间观察，具体做法如何，预期的目标是什么，用多长时间来完成，需要给予哪些帮助和支持等，按照一定的格式来完成，需要给予哪些帮助和支持等，按照一定的格式编写成的文字资料，即为科研设计。编写成的文字资料，即为科研设计。科研设计的主要内容科研设计的主要内容 一、立题一、立题 二、前言二、前言 三、立题依据三、立题依据 四、国内外现状四、国内外现状 五、研究内容、研究目标、拟解决的关键问题五、研究内容、研究目标、拟解决的关键问题 六、拟采取的研究方案及技术路线拟采取的研究方案及技术路线 七、可行性分析七、可行性分析 八、本项目的特色与创新八、本项目的特色与创新 九、研究计划九、研究计划 十、预期研究结果及应用前景十、预期研究结果及应用前景 十一、前期工作基础十一、前期工作基础一、立题 亦称命题，即为一研究课题拟定一个最适当的题目，做亦称命题，即为一研究课题拟定一个最适当的题目，做为该项研究的课题名称。这个题目是科研设计的总纲或为该项研究的课题名称。这个题目是科研设计的总纲或其指导中心，也可以说设计中的全部内容皆由此而发，其指导中心，也可以说设计中的全部内容皆由此而发，假说、实验、措施等皆为此而设，因此它必须是整个科假说、实验、措施等皆为此而设，因此它必须是整个科学研究设想与过程的高度浓缩物。学研究设想与过程的高度浓缩物。一个好的课题名称，能使人对该项研究一个好的课题名称，能使人对该项研究工作一目了然、不仅可知其目的、内容和主要方工作一目了然、不仅可知其目的、内容和主要方法，甚至透过题目还能看出其假说的科学性。欲法，甚至透过题目还能看出其假说的科学性。欲达此目的，立题必须力争做到鲜明、具体、确切，达此目的，立题必须力争做到鲜明、具体、确切，若能同时反映出若能同时反映出“立意新颖立意新颖”则更为理想。则更为理想。有些科研设计的立题尚不够理想，其有些科研设计的立题尚不够理想，其中最常见的毛病，不是题目过大就是笼统模糊，中最常见的毛病，不是题目过大就是笼统模糊，有的甚至使人观后不解其意或者文题不尽符合。有的甚至使人观后不解其意或者文题不尽符合。立题立题 处理因素（具体而不含糊）处理因素（具体而不含糊）受试对象（明确而不省略）受试对象（明确而不省略）预期效应（限定而不笼统）预期效应（限定而不笼统）工作定性（适当表达留有余地）工作定性（适当表达留有余地）从宏观出发制定一项大的科研计划，其题目必然也会很大；从宏观出发制定一项大的科研计划，其题目必然也会很大；此类题目属于战略性的，其下一系列分题仍需要各有一战术此类题目属于战略性的，其下一系列分题仍需要各有一战术性的题目名称。战略性题目是总的探索方向，战术性的题目性的题目名称。战略性题目是总的探索方向，战术性的题目则是一个个具体的进攻目标。则是一个个具体的进攻目标。HuR与与miR-888拮抗调控拮抗调控CDC7在非小细胞肺癌发生及转移在非小细胞肺癌发生及转移中的机制中的机制研究研究 TERT基因区域功能性遗传变异的鉴定及其与非小细胞肺基因区域功能性遗传变异的鉴定及其与非小细胞肺癌发病风险的相关性癌发病风险的相关性研究研究 IL-35/IRAK-M途径介导中性粒细胞免疫应答功能低下：途径介导中性粒细胞免疫应答功能低下：MRSA肺部感染及免疫逃逸的一种潜在机制肺部感染及免疫逃逸的一种潜在机制二、前言二、前言 有的科研设计书专门设有这一项，许多科研设计有的科研设计书专门设有这一项，许多科研设计书内虽无此项要求，设计者也常主动加上一段，书内虽无此项要求，设计者也常主动加上一段，称为前言、引言、序言或绪言。这一小段文字主称为前言、引言、序言或绪言。这一小段文字主要是引导文章开端，起要是引导文章开端，起“破题破题”作用，在一段文作用，在一段文章中往往是不可少的，但在科研设计书中章中往往是不可少的，但在科研设计书中(特别特别是填写式的是填写式的)若无此项目则完全可以不要，可直若无此项目则完全可以不要，可直接入手一开头就写接入手一开头就写“立题依据立题依据”。三、立题依据三、立题依据 要求回答要求回答“为什么要研究这个课题为什么要研究这个课题”，应该着重说明选，应该着重说明选定这一课题的出发点以及主观与客观的条件是什么，选定这一课题的出发点以及主观与客观的条件是什么，选题的独创性、完成的可能性及其实际意义（实用性）如题的独创性、完成的可能性及其实际意义（实用性）如何。必要时尚需进一步说明，这个问题是根据什么临床何。必要时尚需进一步说明，这个问题是根据什么临床经验、动物实验或其他间接经验提出来的。情报调研的经验、动物实验或其他间接经验提出来的。情报调研的情况和预试验的初步结果亦应在本项中反映出来，以增情况和预试验的初步结果亦应在本项中反映出来，以增加确立这一选题的依据性。加确立这一选题的依据性。情报调研情报调研 一、一、中文科技资料目录中文科技资料目录医学与医学与外目外目医学医学 二、二、医学索引医学索引（INDEX MEDICUS，简称，简称IM）三、三、医学文摘医学文摘（EXCERPTA MEDICA，简称，简称EM）四、四、生物学文摘生物学文摘（Biological Abstracts，简称，简称BA）五、五、化学文摘化学文摘（Chemical Abstracts，简称，简称CA）六、六、PubMed医学数据库医学数据库XplorMed:eXploring Medline abstractsXplorMed:eXploring Medline abstractshttp:/xplormed.ogic.ca/http:/xplormed.ogic.ca/在陈述客观对解决这一问题的需要情况时，应该实在陈述客观对解决这一问题的需要情况时，应该实事求是，而不要用主观臆断来代替客观事实。几乎事求是，而不要用主观臆断来代替客观事实。几乎任何人都不会说自己研究的课题客观上不需要，但任何人都不会说自己研究的课题客观上不需要，但也不要动辄就把也不要动辄就把“迫切需要迫切需要”或或“急待解决急待解决”之类之类的词汇拿来作为的词汇拿来作为“依据依据”。人们常常会对这些空洞。人们常常会对这些空洞的说法提出疑问，其可信程度究竟有多大？因此，的说法提出疑问，其可信程度究竟有多大？因此，最好的办法就是具体而不抽象，摆出事实，言之有最好的办法就是具体而不抽象，摆出事实，言之有据，令人信服。据，令人信服。四、国内外现状四、国内外现状 国外现状与国内现状应分别叙述，不要忽外忽内搅在一起。国外现状与国内现状应分别叙述，不要忽外忽内搅在一起。重点是介绍有关这一问题最近几年的研究进展和目前状况。重点是介绍有关这一问题最近几年的研究进展和目前状况。把握好本项内容的关键在于把握好本项内容的关键在于“全全”和和“新新”两个字。即全面两个字。即全面掌握情况，除日常所见到的一些资料之外，更重要的是在定掌握情况，除日常所见到的一些资料之外，更重要的是在定题之前要进行一次系统的文献查阅并广泛收集信息。题之前要进行一次系统的文献查阅并广泛收集信息。一旦有人指出：一旦有人指出：“该问题早已有了结论，请阅某年某期某刊某文该问题早已有了结论，请阅某年某期某刊某文”，这样一来不仅现状，这样一来不仅现状“失真失真”，整个课题设计就等于一张废纸。，整个课题设计就等于一张废纸。目前水平与发展趋势目前水平与发展趋势 要求陈述自己的主观见解。因此，重点是对最近的一些要求陈述自己的主观见解。因此，重点是对最近的一些同类研究成果进行综合性评价，并在此基础上推测将要同类研究成果进行综合性评价，并在此基础上推测将要出现的势头和指出未来的方向。例如，有关这一课题的出现的势头和指出未来的方向。例如，有关这一课题的研究已经达到了什么样的地步，当前在同类研究中有何研究已经达到了什么样的地步，当前在同类研究中有何不足之处，有无相互矛盾的研究结果或结论，有待进一不足之处，有无相互矛盾的研究结果或结论，有待进一步阐明或解决的问题是什么，知识的空白点在哪里，推步阐明或解决的问题是什么，知识的空白点在哪里，推进或发展此一问题的关键是什么，等等。进或发展此一问题的关键是什么，等等。五、研究内容、研究目标、拟解决的关键问题五、研究内容、研究目标、拟解决的关键问题 包括阶段的和最终目标，即该项研究工作的段落和终点。包括阶段的和最终目标，即该项研究工作的段落和终点。因此，在此项中应着重说明这一研究课题最后要解决一因此，在此项中应着重说明这一研究课题最后要解决一个什么样的问题。为了解决这个问题，在研究中将分作个什么样的问题。为了解决这个问题，在研究中将分作几个步骤，都需要做些什么，拟从何处入手，重点研究几个步骤，都需要做些什么，拟从何处入手，重点研究哪个侧面，主攻方向是什么，到达哪一步或什么程度算哪个侧面，主攻方向是什么，到达哪一步或什么程度算是完成，将出现什么样的预期效果等。是完成，将出现什么样的预期效果等。在研究中需要和在研究中需要和能解决的技术、理论问题能解决的技术、理论问题。已明确基因研究目标的课题设计分析已明确基因研究目标的课题设计分析 1、了解基因及其编码蛋白的序列和功能了解基因及其编码蛋白的序列和功能 2、GO分析基因编码蛋白分析基因编码蛋白 3、分析蛋白相互作用通路、分析蛋白相互作用通路 4、建立假说、建立假说为了了解为了了解EGFR需要检索基因，登陆需要检索基因，登陆NCBI检索检索蛋白质一级结构分析蛋白质一级结构分析蛋白质二级结构分析蛋白跨膜结构分析蛋白跨膜结构分析蛋白质三级结构分析蛋白质三级结构分析蛋白质蛋白质GO分析分析分析蛋白相互作用通路分析蛋白相互作用通路 （KEGGKEGG）分析预测蛋白的相互作用（分析预测蛋白的相互作用（STRING）如果没有备选基因，探索备选基因如果没有备选基因，探索备选基因 利用别人的研究结果探讨备选基因利用别人的研究结果探讨备选基因 利用网上资源：基因表达谱数据利用网上资源：基因表达谱数据基因富集基因富集分析软件分析软件GSEA分分析已有的析已有的基因表达基因表达数据数据 cell cycle genes(E2F1,-2,CDC2,-6)and DNA replication-related genes(MCM4,-5,-6,-7),most of which are associated with early lung development and poor prognosis.In addition,metabolic genes such as ALDH1A3(a candidate marker for lung cancer cells with CSC-like properties)were identified.六、拟采取的研究方案及技术路线六、拟采取的研究方案及技术路线 这是科研设计中一个重要的核心部分，全部内容都旨在这是科研设计中一个重要的核心部分，全部内容都旨在说明说明“如何具体地进行研究如何具体地进行研究”，因此这一项实际上就是，因此这一项实际上就是通常所说的实验设计。通常所说的实验设计。实验设计是指导整个实验过程的重要依据，是达到研究实验设计是指导整个实验过程的重要依据，是达到研究目的的一项重要保证。实验设计要为验证假说选择一种目的的一项重要保证。实验设计要为验证假说选择一种最佳方案；在正确的实验设计指导下，可使实验误差减最佳方案；在正确的实验设计指导下，可使实验误差减少到最低限度，取得更多的数据资料，保证实验结果的少到最低限度，取得更多的数据资料，保证实验结果的可靠性。可靠性。实验设计方案的类型有多种，采用哪一种最合适，主要实验设计方案的类型有多种，采用哪一种最合适，主要取决于研究的内容与目的。不论采用哪一种方案，均应取决于研究的内容与目的。不论采用哪一种方案，均应重点说明受试对象的种类、选用标准、抽样方法、样本重点说明受试对象的种类、选用标准、抽样方法、样本含量、对照分组，处理因素的性质、质量、强度、施加含量、对照分组，处理因素的性质、质量、强度、施加方法，效应观察的项目或指标、检测方法、判断标准，方法，效应观察的项目或指标、检测方法、判断标准，以及数据资料的收集方法和统计学处理方法等。为实验以及数据资料的收集方法和统计学处理方法等。为实验所制定的操作规程和记录表格，亦应在本项内容中加以所制定的操作规程和记录表格，亦应在本项内容中加以说明，具体的条文和格式可附于科研设计书之后。说明，具体的条文和格式可附于科研设计书之后。研究方法或其实验设计，就是针对题意并遵循科研究方法或其实验设计，就是针对题意并遵循科研三原则（重复、研三原则（重复、对照，随机化），对科研三要对照，随机化），对科研三要素（对象、因素、效应）进行合理安排的一个过素（对象、因素、效应）进行合理安排的一个过程。程。实验技术方法的选择实验技术方法的选择 生物大分子制备和分析常用技术、蛋白质与核酸的提取生物大分子制备和分析常用技术、蛋白质与核酸的提取与分离、与分离、PCR技术、分子杂交与印迹技术、分子克隆技技术、分子杂交与印迹技术、分子克隆技术、外源基因转移技术、基因敲除技术、蛋白质表达技术、外源基因转移技术、基因敲除技术、蛋白质表达技术、分子标记技术、分子改造技术、测序及人工合成技术、分子标记技术、分子改造技术、测序及人工合成技术、基因组学技术、蛋白质组学技术、生物芯片技术、术、基因组学技术、蛋白质组学技术、生物芯片技术、生物信息学技术、生物信息学技术、RNA研究技术等；细胞学分析技术。研究技术等；细胞学分析技术。生物学研究常用仪器 电泳仪电泳仪 流式细胞仪流式细胞仪 PCR仪仪 核磁共振仪核磁共振仪 电子显微镜电子显微镜 荧光及共焦显微镜荧光及共焦显微镜 原子力显微镜原子力显微镜 飞行质谱仪飞行质谱仪 核酸合成仪、核酸测序仪核酸合成仪、核酸测序仪 细胞转染仪细胞转染仪基因调控研究基因调控研究调控因子结合位点分析调控因子结合位点分析miRNA数据库SNPSNP研究研究七、可行性分析七、可行性分析 现有研究条件现有研究条件研究条件主要指人员条件和物质条件两个方面研究条件主要指人员条件和物质条件两个方面人员条件包括研究组成员的数量与质量，特别是科研工作经验、人员条件包括研究组成员的数量与质量，特别是科研工作经验、现有技术水平和能投入该项研究的时间，本项只要求重点介绍现有技术水平和能投入该项研究的时间，本项只要求重点介绍课题负责人的主要情况。课题负责人的主要情况。物质条件包括仪器、设备、材料、经济力量以及研究对象（包物质条件包括仪器、设备、材料、经济力量以及研究对象（包括实验动物、患者）等；其中最主要的是本项研究所需之仪器括实验动物、患者）等；其中最主要的是本项研究所需之仪器和设备是否齐全或基本具备，其性能如何，精确度有多高、可和设备是否齐全或基本具备，其性能如何，精确度有多高、可供使用的程度有多大等亦需作一说明。一些较大的研究课题，供使用的程度有多大等亦需作一说明。一些较大的研究课题，还要说明有无专门的实验室或其他实验措施。还要说明有无专门的实验室或其他实验措施。感谢各位精英光临！感谢各位精英光临！