最新医学科研入门——科研设计和撰写申报书PPT课件.ppt
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1、医学科研入门医学科研入门科研设计科研设计和撰写申报书和撰写申报书Background mini reviewUnclearControversialNot reportedFurther investigationShortcomingsHypothesisExperimentsConclusionFuture InvestigationSignificanceMethodResultsDiscussion科科 研研 设设 计计 概论概论 医学科研的基本要素医学科研的基本要素 科研设计的基本原则科研设计的基本原则 科研设计的基本步骤科研设计的基本步骤 统计学设计统计学设计是否主动施加干预是否主
2、动施加干预?1. 实验研究实验研究(干预干预): 受试对象:人受试对象:人临床试验临床试验(clinical trial) 动物动物动物实验动物实验( animal experiment ) 临床试验:治疗临床试验:治疗临床疗效实验临床疗效实验 预防预防社区干预实验社区干预实验(community intervention trial) 2. 调查研究调查研究(无干预无干预):被动地观察、如实记录被动地观察、如实记录 联系联系: 调查研究可为实验研究提供线索,而实验研究还调查研究可为实验研究提供线索,而实验研究还需要通过调查研究加以证实。需要通过调查研究加以证实。降压药降压药高血压病人高血压病
3、人血压值血压值处理因素处理因素受试对象受试对象实验效应实验效应三要素:三要素:1.处理因素;处理因素;2.受试对象;受试对象;3.实验效应实验效应其他因素其他因素其他效应其他效应处理因素处理因素(study factor,treatment) 例:药剂、手术方法、毒物例:药剂、手术方法、毒物 抓住主要处理因素抓住主要处理因素 区分处理与非处理因素区分处理与非处理因素 处理因素必须标准化处理因素必须标准化 处理因素是指外界施加于受试对象的因素,处理因素是指外界施加于受试对象的因素,是在实验中需观察并阐明其效应功能的因素。是在实验中需观察并阐明其效应功能的因素。单因素单水平单因素单水平表表3-1细
4、菌脂多糖对人外周血单个核细胞干扰素细菌脂多糖对人外周血单个核细胞干扰素分泌的影响分泌的影响组别组别 目目 的的LPS 观察观察LPS(1g/ml)刺激后人外周血单个核细胞干)刺激后人外周血单个核细胞干 扰素扰素分泌水平分泌水平 对照对照 溶剂(溶剂(PBS),其他条件与实验组一致,排除非处),其他条件与实验组一致,排除非处 理因素引起的变化理因素引起的变化单因素多水平单因素多水平孕激素对滋养细胞基质金属蛋白酶-9表达的影响 组别 目 的孕激素110-7 mol/L 观察不同浓度的孕激素对滋养细孕激素110-6 mol/L 胞表达基质金属蛋白酶-9的影响 孕激素110-5 mol/L 空白对照
5、排除非处理因素的干扰多因素单水平多因素单水平 美托康对大鼠脑缺血再灌注损伤的保护作用 组别 脑缺血再灌注 美托康 目 的 处理组 + + 观察美托康对大鼠脑缺血再 灌注损伤的保护作用 对照A 假手术 + 观察美托康的影响对照B + - 观察脑缺血再灌注的影响 对照C 假手术 - 排除手术的影响 对照D 不手术 - 排除其他因素的影响 多因素多水平 地塞米松抗过敏效应实验研究地塞米松抗过敏效应实验研究 组别 口服 肌注 目的处理组A 0.1 mg/kg 口服小剂量地塞米松对过敏反应的作用 处理组B 0.5 mg/kg 口服中剂量地塞米松对过敏反应的作用 处理组C 1.0 mg/kg 口服大剂量地
6、塞米松对过敏反应的作用 处理组D 0.1 mg/kg 肌注小剂量地塞米松对过敏反应的作用 处理组E 0.5 mg/kg 肌注中剂量地塞米松对过敏反应的作用 处理组F 1.0 mg/kg 肌注大剂量地塞米松对过敏反应的作用 对照组G 溶剂 排除口服因素造成的影响 对照组H 生理盐水 排除肌注因素造成的影响 对照组I 排除其他因素的影响 受试对象受试对象(study subjects)病例病例的选择:纳入标准、剔除标准的选择:纳入标准、剔除标准动物动物的选择:种类、品系、年龄、体重、的选择:种类、品系、年龄、体重、窝别、营养窝别、营养离体器官、组织离体器官、组织 细胞细胞 分子分子 须对处理因素敏
7、感须对处理因素敏感 反应须稳定反应须稳定 体内外实验相结合体内外实验相结合 in vitro, in vivo, ex vivo人体实验常见的设计类型人体实验常见的设计类型 病例报告病例报告 为疾病的发病表现、机理及诊治提供详尽的感性资为疾病的发病表现、机理及诊治提供详尽的感性资料。病例报告往往是识别新出现或不常见的料。病例报告往往是识别新出现或不常见的疾病疾病或疾病罕见表或疾病罕见表现的第一线索。现的第一线索。 横断面研究横断面研究 包括普查和抽样调查。包括普查和抽样调查。 病例对照研究病例对照研究 回顾病例组暴露因素,通过与对照组进行比较,回顾病例组暴露因素,通过与对照组进行比较,研究这些
8、暴露因素的发生频率与某疾病之间的关系。研究这些暴露因素的发生频率与某疾病之间的关系。(由果到由果到因)因) 队列研究队列研究 按照所研究人群是否暴露于某种因素将受试对象分按照所研究人群是否暴露于某种因素将受试对象分为实验组和对照组,随访观察两组人群某病的发病率,判断暴为实验组和对照组,随访观察两组人群某病的发病率,判断暴露因素与疾病发病率的关系。分为前瞻性队列研究露因素与疾病发病率的关系。分为前瞻性队列研究(由因到果)由因到果)和回顾性队列研究。和回顾性队列研究。 临床试验临床试验 临床试验中的受试对象一般采用随机化原则分为治临床试验中的受试对象一般采用随机化原则分为治疗组和对照组,观察治疗手
9、段的疗效。疗组和对照组,观察治疗手段的疗效。 动动 物物 分类分类 按微生物学要求,实验动物可分为按微生物学要求,实验动物可分为4个等级个等级 :I级:普通动物 II级:清洁动物 III级:无特殊病原体动物 (SPF)IV级:无菌动物 (GF) 按照遗传学特性要求,实验动物也可分为按照遗传学特性要求,实验动物也可分为4类:类:I类:近交系或称为纯系动物II类:突变系动物,包括转基因动物和基因敲除动物III类:远交系动物,又称封闭群 IV类:杂交群或称异系杂交 家兔对体温变化十分敏感,宜选用做发热、解热及致热源检查实验。家兔对体温变化十分敏感,宜选用做发热、解热及致热源检查实验。观察避孕药对排卵
10、影响的实验宜选用兔、猫;对具有雌激素活性的药观察避孕药对排卵影响的实验宜选用兔、猫;对具有雌激素活性的药物进行避孕药效研究,不能选用小鼠与大鼠。物进行避孕药效研究,不能选用小鼠与大鼠。以高胆固醇膳食饲喂兔、鸡、猪、狗、猴等动物,均可诱发高脂血症以高胆固醇膳食饲喂兔、鸡、猪、狗、猴等动物,均可诱发高脂血症或动脉粥样硬化,而猴和猪的心脏冠状动脉前降支还形成斑块及大片或动脉粥样硬化,而猴和猪的心脏冠状动脉前降支还形成斑块及大片心肌梗死,情况与人更为相似,故动脉粥样硬化实验多选用猪、猴及心肌梗死,情况与人更为相似,故动脉粥样硬化实验多选用猪、猴及兔。兔。家犬的胰腺、胃较小,宜用于胰腺摘除术及胃肠道生理
11、的研究。家犬的胰腺、胃较小,宜用于胰腺摘除术及胃肠道生理的研究。大鼠无胆囊,不会呕吐,故不能用于胆功能观察;狗、猫、猴等动物大鼠无胆囊,不会呕吐,故不能用于胆功能观察;狗、猫、猴等动物呕吐反应敏感,适宜用于呕吐实验。呕吐反应敏感,适宜用于呕吐实验。BALB/cBALB/c小鼠与其他近交系相比,肝、脾与体重的比值较大,对放射线小鼠与其他近交系相比,肝、脾与体重的比值较大,对放射线甚为敏感,故常用于制备单克隆抗体。甚为敏感,故常用于制备单克隆抗体。C57BL/6C57BL/6小鼠具有干扰素产量高、对放射物质中等耐受、补体活性高、小鼠具有干扰素产量高、对放射物质中等耐受、补体活性高、易诱发免疫耐受等
12、特性,是肿瘤学及免疫学研究的常用品系。易诱发免疫耐受等特性,是肿瘤学及免疫学研究的常用品系。如遗传性高血压大鼠、糖尿病小鼠、自身免疫病小鼠等。如遗传性高血压大鼠、糖尿病小鼠、自身免疫病小鼠等。还可利用某些特殊缺陷型小鼠,如胸腺缺陷的裸鼠,由于缺乏还可利用某些特殊缺陷型小鼠,如胸腺缺陷的裸鼠,由于缺乏T T细胞,细胞,故可接种人肿瘤,用以筛选抗肿瘤药等。故可接种人肿瘤,用以筛选抗肿瘤药等。细 胞 原代细胞 :经特殊分离方法从胚胎、组织器官及外周血等初分离的细胞在体外培养 。 传代细胞:经传代方式进行再次培养的细胞称为传代细胞。 细胞株:单细胞大量扩增后形成生物学特性稳定的克隆化细胞群,称为细胞株
13、 。包括正常细胞株和肿瘤细胞株。 基因缺陷和转基因细胞株。 悬浮细胞和贴壁细胞。用细胞做实验的优缺点用细胞做实验的优缺点 不受机体内环境因素影响,从而避免个体差异,有利于探讨各种物理、化学和生物因素对肿瘤细胞生命活动的影响。 便于同时从细胞、分子与基因三个水平研究肿瘤细胞的结构、功能及癌变发生机制。 能长期传代、保存,便于观察肿瘤细胞生物学特性和遗传行为的改变。 能快速筛选抗癌药物,适宜进行耐药机制、信号转导的研究。 研究周期较短,经济。 缺点: 不能完全反映体内状况,常与体内实验互相验证。 长期培养易改变原有的性状。 易发生支原体感染。优点:优点:细胞库资源细胞库资源ATCC (Americ
14、an Type Culture Collection) ,即美国细胞、菌种保藏中心,目前能提供 3000余种细胞系、15000余种细菌和噬菌体、2500余种动植物病毒、700余种人癌细胞系。Cascade Biologics, Inc.:该公司主要产品为人原代细胞,包括正常人皮肤细胞、心血管内皮细胞、角膜上皮细胞、黑色素细胞等。网址:http:/第四军医大学实验动物中心:该中心保存多种肿瘤细胞株。网址:http:/ 中国科学院典型培养物保藏委员会细胞库:是国内较大且保存品种较多的细胞保藏中心。网址:http:/ 分子研究分子研究 DNA、RNA和蛋白质常用的重要数据库为: 基因数据库(http
15、:/www.ncbi.nlm. nih.gov/Genbank/) 非编码RNA数据库(http:/biobases.ibch.poznan.pl/ncRNA/) 蛋白质数据库(http:/www.expasy.ch/ spot/或http:/www.ebi.ac.uk/swissprot/) 蛋白质组分析数据库(http:/www.ebi.ac.uk/proteome/) 分子研究分子研究 基因与蛋白分子的检测:单个、几个与芯片基因与蛋白分子的检测:单个、几个与芯片的检测;的检测; 基因多态性研究、基因多态性研究、SNP、微卫星等、微卫星等 基因组、蛋白组和代谢酶组的变化基因组、蛋白组和代谢
16、酶组的变化 基因和蛋白的调控、分子表观遗传学基因和蛋白的调控、分子表观遗传学 基因和蛋白的结构基因和蛋白的结构 基因和蛋白的关系、蛋白与蛋白的相互作用基因和蛋白的关系、蛋白与蛋白的相互作用 实验效应实验效应 (experimental effect) 处理因素作用于受试对象的结果,通过处理因素作用于受试对象的结果,通过观察指标观察指标表达。观表达。观察指标应相关联、客观、精确、灵敏、特异。察指标应相关联、客观、精确、灵敏、特异。1. 客观性客观性:主观指标和客观指标。:主观指标和客观指标。2. 精确性精确性: 准确度准确度(accuracy)或真实性(或真实性(validity) :观察值与真
17、值的接:观察值与真值的接近程度,受近程度,受系统误差系统误差的影响的影响(如灵敏度、特异度如灵敏度、特异度)。 精密度精密度(precision)或可靠性(或可靠性(reliabiliy)或重复性)或重复性(repeatability) :重复观察时观察值与其均值的接近程度,受:重复观察时观察值与其均值的接近程度,受随机误差随机误差的影响(如一致百分率、的影响(如一致百分率、Kappa值)。值)。3. 灵敏性和特异性:灵敏性和特异性: 指标的互补性、可靠性和稳定性(标准化)指标的互补性、可靠性和稳定性(标准化)科科 研研 设设 计计 概论概论 医学科研的基本要素医学科研的基本要素 科研设计的基
18、本原则科研设计的基本原则 科研设计的基本步骤科研设计的基本步骤 统计学设计统计学设计试验设计的原则试验设计的原则 对照的原则:对照的原则:-意义:消除系统误差,鉴别处理和非处理因素的差异意义:消除系统误差,鉴别处理和非处理因素的差异-类型:空白对照、阳性对照、阴性对照、自身对照、类型:空白对照、阳性对照、阴性对照、自身对照、相互对照相互对照 随机的原则:随机的原则:- 对照组和处理组除处理因素不同外,其余应全部相同。对照组和处理组除处理因素不同外,其余应全部相同。- 动物实验随机分组;观察切片也应随机选择视野动物实验随机分组;观察切片也应随机选择视野 重复的原则:重复的原则:- 随机原则可排除
19、大部分非处理因素的影响,但不能全随机原则可排除大部分非处理因素的影响,但不能全部消除;因此,有必要重复,以反映客观真实性。部消除;因此,有必要重复,以反映客观真实性。- 表现为一定的试验样本数(人、动物、细胞株)表现为一定的试验样本数(人、动物、细胞株)对照对照(control)的原则的原则 对照的意义对照的意义 :区分处理因素与非处理因素的效应,是区分处理因素与非处理因素的效应,是比较比较的必要基础的必要基础 药物治疗药物治疗例例: 老年性慢性支气管炎老年性慢性支气管炎气候转暖气候转暖,自然缓解自然缓解消除和减少实验误差消除和减少实验误差 处理组处理组:对照组对照组:比较结果比较结果处理因素
20、处理因素非处理因素非处理因素+处理效应处理效应 +非处理效应非处理效应非处理因素非处理因素非处理效应非处理效应处理因素处理因素处理效应处理效应直接凝集和间直接凝集和间接凝集试验接凝集试验 诊断血吸虫、诊断血吸虫、RARA、钩端螺旋体、钩端螺旋体阳性对照和阴阳性对照和阴性对照可监控性对照可监控方法的正确性方法的正确性和特异性和特异性对照的形式对照的形式 空白对照空白对照(blank control):对照组不加任何处理因素。对照组不加任何处理因素。 例如:试剂空白、血样空白、无酶解空白、底物空白等。例如:试剂空白、血样空白、无酶解空白、底物空白等。包括:空白对照、实验对照、标准对照、自身对照、包
21、括:空白对照、实验对照、标准对照、自身对照、相互对照相互对照 、历史对照、历史对照对照的形式对照的形式 实验对照实验对照(experimental control):施加每一因素施加每一因素均需设置对照均需设置对照+非处理因素对照(安慰剂对照)非处理因素对照(安慰剂对照)。含含赖氨酸赖氨酸面包面包+非处理因素非处理因素赖氨酸赖氨酸效应效应 + 面包效应面包效应+非处理因素效应非处理因素效应 面包面包+非处理因素非处理因素 面包效应面包效应+非处理因素效应非处理因素效应赖氨酸赖氨酸 赖氨酸赖氨酸效应效应 非处理因素非处理因素 +非处理因素效应非处理因素效应对照的形式对照的形式 标准标准对照对照(
22、standard control):以现有的标准或正常以现有的标准或正常值作对照。值作对照。 例某种新的方法能否代替传统方法的研究;例某种新的方法能否代替传统方法的研究; 某病患者与正常人的某生理、生化指标是否相同。某病患者与正常人的某生理、生化指标是否相同。 实验室应用较多实验室应用较多 对照的形式对照的形式 自身自身对照对照:实验实验在同一受试对象上进行在同一受试对象上进行特点:特点: 简单易行,使用广泛。但若试验前后某些简单易行,使用广泛。但若试验前后某些环境或自身因素发生改变,并且会影响试验结环境或自身因素发生改变,并且会影响试验结果,就难以说明问题。果,就难以说明问题。 对照的形式对
23、照的形式 相互相互对照对照 :几个实验组互相对照几个实验组互相对照例如:比较例如:比较几种药物几种药物治疗同一疾病的疗效治疗同一疾病的疗效常用半数有效量、半数致死量比较几种药物之间常用半数有效量、半数致死量比较几种药物之间的效应和毒性。的效应和毒性。对照的形式对照的形式 历史历史对照对照:以过去的研究结果作对照。以过去的研究结果作对照。 与本人或他人过去的研究结果作比较与本人或他人过去的研究结果作比较 不好!不好!对照设置方法对照设置方法 配对对照法配对对照法:节省样本数,抽样误差最小,统计效率最高 自体配对自体配对:指在同一个体处理前后或不同部位作:指在同一个体处理前后或不同部位作为对照组和
24、处理组,比较两组间差异。为对照组和处理组,比较两组间差异。 异体配对异体配对:选择同窝,性别、体重一致的动物,:选择同窝,性别、体重一致的动物,或相同疾病、性别、年龄、病情等相当的病人配或相同疾病、性别、年龄、病情等相当的病人配对,在每个对子内部随机分至对照组和实验组,对,在每个对子内部随机分至对照组和实验组,比较两组间差异。比较两组间差异。 组间对照法组间对照法:组间对照是将条件基本一致的不同:组间对照是将条件基本一致的不同个体随机分组,分别接受对照处理与实验处理,个体随机分组,分别接受对照处理与实验处理,比较两组或几组间差异。比较两组或几组间差异。 交叉对照法交叉对照法:即先接受对照处理的
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