美鳳力臨床前大動物實驗中心
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科研項目的申請,就像是一場精心策劃的冒險之旅,而預實驗部分則是探險家的必備裝備和詳細地圖。在國家自然科學基金的申請過程中,雖然預實驗并沒有固定的占比規(guī)定,但這并不意味著它不重要。相反,預實驗是反映你的科學假設是否站得住腳、研究方法是否科學全面的重要依據(jù)。
01 為什么要做預實驗?
那么,為什么要做預實驗?為什么必須要有前期相關結果?或許有些研究者并不明白其中的利害關系,因此并不太在意,從而疏忽了該部分的書寫。下面我們來整理一下做預實驗的相關原因:
1、確保研究的可行性
為了避免后續(xù)實驗不能按照預期的計劃完整開展,減少研究的風險,通常會在研究正式開始前,通過代價較小的預實驗來確定一個可行的課題。此外,由于實驗失敗的機率往往大于成功的機率,通過多次預實驗的結果可以預測實驗成功的概率,從而及時止損。
2、把控實驗藥物的正確劑量
在疾病治療的研究中,實驗開始前最先需要獲得的信息是藥物的濃度。例如,當你想探究一個中藥活性成分對肝癌的治療作用時,你通常會查找其他文獻來了解該活性成分在疾病治療中的使用劑量。但是無論劑量為何,我們都需要通過預實驗進行驗證。除了與疾病組做對比,證明該藥物具有一定的治療效果外,還要測試藥物的毒性劑量。
3、體現(xiàn)前期研究的工作量
為什么預實驗要有足夠的體量呢?首先,專家意見反饋中常會見到“證據(jù)鏈不足”,這就是在說預實驗結果不足,不能支撐研究假說。其次,豐富的預實驗結果可以彌補本子撰寫中的小問題,比如個別格式不標準、前言后語銜接不連貫、國內外現(xiàn)狀缺少點邏輯等。最后,預實驗多說明研究花費了很多經費,證明我們對待國家自然科學基金的態(tài)度是積極的。要相信專家能夠看到我們的努力。
02 什么樣的預實驗是專家眼中有效的預實驗?
舉個例子來說明:
我們發(fā)現(xiàn),經常熬夜容易變胖。那么,為什么經常熬夜會容易變胖呢?
通過查閱文獻,我們發(fā)現(xiàn)已經有流行病學相關的研究證明,24小時輪班工作或者是經常性熬夜與肥胖之間具有密切的關聯(lián)。迪米利亞等人對346名白天工作和輪班工作的人進行橫向調查研究發(fā)現(xiàn),輪班工作的人的平均體重指數(shù)明顯高于白天工作的工人。此外,還有研究證明生物鐘紊亂與肥胖和代謝紊亂具有高度的相關性,并且生物鐘紊亂還可以引起下丘腦NPY的釋放增加。
基于這些文獻數(shù)據(jù),我們提出可能的假說是:經常熬夜可以引起生物節(jié)律紊亂,通過影響下丘腦中NPY的釋放,進而引起肝臟脂肪代謝的紊亂,最終導致肥胖。
為了驗證這個假說,我們需要做一些預實驗。首先,我們會證明一下晝夜節(jié)律紊亂是否可以引起體重的增加,以及下丘腦NPY的釋放是否可以引起肝臟脂肪三酯合成的增加。如果這兩個預實驗的結果都能和我們的預想一樣,那就證明假設是很可能成立的。
我們比較了正常的小鼠和就業(yè)節(jié)律紊亂的小鼠的體重以及腹部脂肪,發(fā)現(xiàn)晝夜節(jié)律紊亂的小鼠的體重和腹部脂肪都是增加的。同時,我們對小鼠進行NPY的注射,發(fā)現(xiàn)注射NPY的小鼠和對照組相比,其甘油三酯濃度增加的幅度更大。通過計算甘油三酯分泌的速度,我們最后發(fā)現(xiàn)注射NPY的小鼠甘油三酯分泌的速率顯著高于對照組。所以這兩個預實驗的結果就證明我們的假說是很可能存在的。
03 國自然預實驗數(shù)據(jù)應該占比多少比較合適?
最糟糕的是完全沒有開展過實驗,僅僅進行了生信分析、網絡藥理或者組學測序,這樣看來就是欠缺了前期基礎。
如果按照預實驗數(shù)據(jù)能夠支撐國家自然科學基金的科學假說的角度出發(fā),大概有以下一些實驗是有必要的:
臨床激活水平檢測:研究材料為臨床來源的組織樣本,最常見的檢測手段是通過表達水平來判斷A、B、C分子的激活水平。mRNA常見的檢測手段有RNA-seq、qPCR、northernblot、FISH;蛋白水平常見的檢測手段有ELISA、western blot、IHC、免疫熒光等。
相關性表達分析:根據(jù)RNA-seq或者qPCR的結果分析基因之間的相關系數(shù)。
細胞功能實驗:可以分為小分子干預方式,或者對分子A、B、C或者通路X,進行過表達(overexpression)或者沉默(RNAi),甚至敲除(KO)干預,進行觀察細胞的表型變化。也就是說,分為上調激活(gain of function)以及下調沉默(loss of function)的調控邏輯,檢測細胞的表型改變(增殖,死亡,轉移侵襲等)。
動物實驗:模擬疾病發(fā)生的在體環(huán)境,觀察分子A、B、C或者通路X的干預對于疾病進展的影響,評估分子A、B、C或者通路X作為疾病治療靶點的效果。
此外,還有上下游作用關系的驗證、分子互作、結構預測等。一般認為前期基礎能夠占整個研究的30~40%是比較合適的。例如,中藥復方根據(jù)中醫(yī)理論基礎或者文獻報道具有治療某種疾病的效果。
而在我們的前期探索中,采用細胞實驗或者動物實驗也初步確定了藥效確切,所以可以進一步展開機制探究。那么前面證明療效的實驗即是研究基礎。以此為條件,需要更為深入地闡明機制的部分,可作為我們申請基金支持的依據(jù)。
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