基础科研的五恒量之模型要素惊艳亮相!模型与表型间的平行关系已于三十六策第2策《化模为型》中得到淋漓尽致的阐释。
文/子非鱼
在基础科研的五恒量中,疾病和表型决定了研究细分领域。其中,一个疾病可对应多个表型,一个表型也可在不同疾病中来回穿梭,构成一张交互网络。至于疾病和表型如何连线,就需要从Review和国自然基金已经获得的资助项目中去挖掘信息了。
而一旦明确了表型,模型也属于一种关联性的常识。那么36策的第2策《化型为模》所讲解的正是五衡量中第三个参数——模型(model),并探讨了表型和模型的关系以及模型的一些基本认识。
1何为模型?
表型是疾病的标签,而模型是表型的注释。模型的选择就是由疾病和表型两个参数共同决定的,疾病决定模型的种类,表型决定模型的特征。而反过来,模型也可作为表型的一个评价体系,将原本比较抽象的表型具体化,变成细胞、动物模型和组织标本选择的问题,并转化为实验数据以及图表。所以模型这个恒量是科研入门阶段就要迅速掌握的。
现阶段,细胞+动物已成为医学科研里模型的标准配置,其专业术语分别为invitro(体外试验)和invivo(体内实验)。前者泛指任何凡是不在活体中所做的实验,如商业购买的经过人工处理的细胞株等;后者指的就是活体内实验,包括动物实验和临床试验。而exvivo(离体实验)则特指直接从生物活体取器官、组织等进行分析,如皮肤、脑组织、肠、心脏、血液等,也包括免疫研究中体外培养细胞体内回输的实验。
2细胞模型类别
基于细胞模型的稳定性以及低成本,细胞株也就成为医学研究中最最经典的模型。因而做基础科研,一旦确定了疾、型参数,首要解决的问题就是接下来要用什么细胞模型来开展科学实验。
通常细胞模型分为两大类:一类是商业化的细胞株,买来即可直接用,也可以传代扩增;另一类是基于人体或者动物模型分离的原代细胞。敲黑板!划重点!能用细胞系的千万别碰原代细胞!这是因为细胞系各种实验条件都很成熟;而做原代细胞模型,很多条件需要自己去摸索,新手很难在短期内完成。所以医生做科研时最好不要跟没有细胞模型的疾病死磕,尤其是对初学者来说,模型用现成的,这是铁律。
但在某些学科里,原代细胞培养可能也是避无可避的,因为有些细胞建系后会出现很多性状变化,只能勉强用做分子机制研究;而原代细胞却更加符合生理特征,因而多数上档次的功能表型研究文章会要求进行细胞株和原代模型的相互验证实验。幸运的是,在研究比较多的疾病领域中,即使没有细胞株可用,分离培养原代的方法也比较成熟,甚至还有商业化的试剂盒可以直接用。
3动物模型构建
医学科研最常见的动物模型就是老鼠(如大鼠和小鼠)。老鼠繁殖快,饲养条件简单,且基因组信息相对完善,便于查询。根据其制作的原理,可将动物模型分为自发和诱发两种类型。
自发模型其本身就代表疾病状态,有典型的疾病表型。而诱发模型(实验性模型)则是需要加药或者在缺氧、高糖等外界条件干预下造成疾病的表现,比如肿瘤研究中的移植瘤模型——CDX模型和PDX模型。
此外,还有一类动物模型就是转基因动物模型。由于基因编辑技术的快速发展,该模型的制备时间周期越来越短,价格也越来越亲民,因而在文章中的应用也更为普遍。而且转基因动物模型因先天就有差异(基因上发生改变),相比于诱导建模的动物模型,可为科学研究提供更有说服力的证据。
4模型常识的学习方法
那么要如何快速学习模型常识呢?无他,唯文献尔。简言之,就是读Review查国自然,可掌握疾、型连线知识;选定表型后检索经典高分研究性论著进行精读,提练出文章中所采用的表型评价标准,包括模型、诱导条件、检测指标以及实验方法等,以获取实验设计套路;再借助硕博论文来理解实验细节,以增强提取关键信息的效率。接着依样画葫芦照着做就好了,至于文献中更多的操作窍门,就只有在实践中再体会了。
另外,在研究这些实验方法时,应形成良好的科研习惯:
1)在电脑里创建一个文件夹,把文章中常规实验方法的描述摘录下来,并按照实验名称对其进行归类。
2)阅读文献时,以模型数据的五个维度(细胞功能、动物实验、组织标本、分子机制以及生信分析水平)来了解文章所论证的问题。
3)做实验的间歇总结Methods部分的材料,实验完成后立即开始整理数据,写results和figlegend,如此可减少最后整理文章时的工作量。
综上,在深度领悟到文章论证的逻辑规律后,就会发现任何疾病和表型的组合都可以转换成模型、检测方法和分子标志物这3个固定参数,而这已成为全世界科学家们公认的一套表型评价体系,属于规范套路动作。那么36策下一策《法标两立》则会更加细致的讲解关于检测方法和分子标记这两个恒量要素的相关知识。敬请期待!
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