打破壁壘的新型可視化工具

1、打破壁壘的新型可視化工具 鐘超群2014/10/311 隨著數(shù)量和數(shù)據(jù)輸出復(fù)雜性的增加，尖端前沿的可視化工具顯得尤為重要。微陣列數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的翻譯有助于揭示趨勢(shì)，異常，和發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵藥物重要決策的模式。 同樣重要的是巨大的套復(fù)合數(shù)據(jù)的管理。公司提供的新工具包括改進(jìn)的多路復(fù)用系統(tǒng)，細(xì)胞的高通量分析或者篩選，使用新的分子標(biāo)記，和靈活的、可定制的數(shù)據(jù)管理軟件。2（一）改進(jìn)的多路復(fù)用系統(tǒng) （二）數(shù)據(jù)管理軟件（三）高溫超導(dǎo)（HTS） 新型可視化工具幾種主要的系統(tǒng)及軟件3（一）改進(jìn)的多路復(fù)用系統(tǒng) 復(fù)用多個(gè)樣品平行分析，有助于滿足高吞吐量的要求。 Beckman公司（）開(kāi)發(fā)了一種芯片技術(shù)，使多達(dá)13個(gè)不同

2、的分析物或表達(dá)的蛋白質(zhì)在細(xì)胞培養(yǎng)，血清或血漿樣品同時(shí)定量。據(jù)系統(tǒng)生物學(xué)中心業(yè)務(wù)戰(zhàn)略業(yè)務(wù)經(jīng)Brendan Yee報(bào)告：該A2芯片系統(tǒng)可以在不到5分鐘的時(shí)間內(nèi)從一個(gè)單一的微孔板提供超過(guò)一千的結(jié)果，對(duì)科學(xué)家們來(lái)說(shuō)可理想用于分析和檢測(cè)，二次藥物篩選，臨床研究?！弊畛醯姆椒ㄊ褂靡粋€(gè)通用的連接使用的寡核苷酸作為連接或郵政編碼，允許用戶創(chuàng)建自己的抗體陣列化學(xué)。A2芯片系統(tǒng)板的每個(gè)孔預(yù)先發(fā)現(xiàn)13種不同的寡核苷酸序列作為標(biāo)記或復(fù)分析的具體定位器。他們的互補(bǔ)鏈被列為單獨(dú)的瓶裝試劑在我們的通用連接器套件，研究者用來(lái)配對(duì)特異性抗體。所以，每一個(gè)寡抗體共軛將只能以特定的順序在孔中與13種獨(dú)立的分析物結(jié)合。從這一點(diǎn)上，它

3、的檢測(cè)流程與加入樣品和分析物的特異性抗體檢測(cè)的ELISA（酶聯(lián)免疫吸附劑測(cè)定）類(lèi)似。檢測(cè)抗體的生物素和鏈霉親和素染料的熒光在我們的A2系統(tǒng)得以增加。” 4（一）改進(jìn)的多路復(fù)用系統(tǒng)雖然大多數(shù)的檢測(cè)方法多采用的捕獲和檢測(cè)的單克隆抗體，但是其發(fā)展需要?dú)v時(shí)九個(gè)月，花費(fèi)數(shù)萬(wàn)美元。Somalogic（）采用了不同的策略。該公司采用圖像試配體，單鏈核酸結(jié)合至少一個(gè)的BrdU（代替T核苷酸），當(dāng)暴露在紫外線光下時(shí)（在BrdU和electronrich氨基酸例如酪氨酸之間形成的共價(jià)鍵），可以特異性地將靶蛋白的共價(jià)捕獲。5（一）改進(jìn)的多路復(fù)用系統(tǒng) 哲學(xué)博士、主席以及首席問(wèn)題官Larry Gold說(shuō)他們使用圖像試配

4、體的陣列在各種復(fù)雜的矩陣下同時(shí)測(cè)量許多不同的蛋白質(zhì)，包括血清。金博士說(shuō)該公司專(zhuān)有的圖像適配體對(duì)目標(biāo)分析物有很大的親和力?？贵w陣列或質(zhì)譜法的主要優(yōu)點(diǎn)是高質(zhì)量的圖像適配體作為捕獲試劑，表面圖像適配體的穩(wěn)定性以及能力在SomaLogic通過(guò)快速的圖像適配體發(fā)現(xiàn)以增加內(nèi)容。 圖像適配體陣列可以擴(kuò)展到非常大的數(shù)量的同時(shí)分析，因?yàn)樗麄儽苊饬硕尾东@劑相關(guān)的問(wèn)題，這是在夾心法檢測(cè)分析物的檢測(cè)基礎(chǔ)上。最后是對(duì)醫(yī)生和患者最有用的，血清蛋白必須在低femtomolar范圍內(nèi)的濃度，超越所有夾心測(cè)定，即使是最昂貴的質(zhì)譜法?！?6（二）改進(jìn)的多路復(fù)用系統(tǒng) 公司的主要目標(biāo)是開(kāi)發(fā)基于藥的的用法說(shuō)明的血液測(cè)試，結(jié)合多種檢測(cè)

5、結(jié)果并提供重要的臨床問(wèn)題的確切答案。根據(jù)金博士所言：“單個(gè)分析物的血液測(cè)試，如果陽(yáng)性，表明患者更可能有一種疾病驗(yàn)前統(tǒng)計(jì)的可能性。 這些試驗(yàn)，然而，遠(yuǎn)非完美。例如，在PSA篩查時(shí)發(fā)現(xiàn)大約80%的人得分積極PSA測(cè)試，活檢后，沒(méi)有前列腺癌。我們的目標(biāo)是降低假陽(yáng)性率，對(duì)于大多數(shù)測(cè)試沒(méi)有通過(guò)疾病的簽名功率損失的敏感性?！?SomaLogic還計(jì)劃與戰(zhàn)略伙伴合作開(kāi)發(fā)研究中的應(yīng)用。該公司希望在2005完成更大規(guī)模的臨床試驗(yàn)，并開(kāi)始在2006年年中首先應(yīng)用介紹。”7（二）數(shù)據(jù)管理軟件據(jù)業(yè)內(nèi)人士透露，基于細(xì)胞藥物篩選的技術(shù)預(yù)計(jì)到2005年復(fù)合增長(zhǎng)率將增加到25%（見(jiàn)）。許多公司利用細(xì)胞篩選策略在早期因?yàn)樗麄兲?/p>

6、供的優(yōu)勢(shì)評(píng)估反應(yīng)的環(huán)境中，最終產(chǎn)品有其藥理作用，即，活細(xì)胞。但重要的瓶頸出現(xiàn)在定位和挖掘圖像。蜂窩數(shù)據(jù)挖掘8蜂窩數(shù)據(jù)挖掘Cellomics公司（）產(chǎn)品包括自動(dòng)化的高通量篩選（HCS）系統(tǒng)，第五代ArrayScanHCS閱讀器，以及圖像分析算法（BioApplications）和高含量的信息（HCI）。根據(jù)博士，高級(jí)產(chǎn)品經(jīng)理，信息學(xué)Mark Collins所言，“我們的圖像分析軟件（BioApplications）提供單個(gè)細(xì)胞的蜂窩數(shù)據(jù)，整體的威爾斯，在一個(gè)簡(jiǎn)單的亞群水平，交鑰匙方式。一些評(píng)估參數(shù)包括尺寸，形狀，數(shù)量和熒光標(biāo)記，熒光的模式。BioApplications從一般用途的應(yīng)用程序如房室

7、分析與特定的應(yīng)用程序，如神經(jīng)軸突生長(zhǎng)和核易位的目標(biāo)激活。柯林斯博士報(bào)告說(shuō)該公司的人機(jī)交互是一個(gè)企業(yè)級(jí)的服務(wù)，管理，提供定制的解決方案分析，可視化，和決策的高內(nèi)涵篩選，分析，和細(xì)胞發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)。9蜂窩數(shù)據(jù)挖掘Wyeth Research研究人員（Monmouth Junction，NJ）最近使用Cellomics公司的ArrayScan和房室分析算法來(lái)監(jiān)測(cè)的G-蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）分配從細(xì)胞表面到細(xì)胞內(nèi)的囊泡。該公司建議提供篩選GPCR受體內(nèi)化的影響代理的戰(zhàn)略價(jià)值。Acea Biosciences（）ACEA生物科學(xué)（。COM）最近推出了一種基于細(xì)胞的測(cè)定使用公司的微電子技術(shù)的reporterl

8、ess生物傳感器平臺(tái)，實(shí)時(shí)，高通量分析和活細(xì)胞的生物分子。10（三）HTS數(shù)據(jù)管理 通過(guò)高通量篩選出的數(shù)據(jù)雪崩已經(jīng)創(chuàng)建了一個(gè)艱巨的挑戰(zhàn)，數(shù)據(jù)管理?？焖俚拿凶R(shí)別和準(zhǔn)確的分析是沿著藥物發(fā)現(xiàn)管道產(chǎn)品的本質(zhì)。 Accerlrys公司（）提供符合高溫超導(dǎo)系統(tǒng)（HTS），該公司表示，簡(jiǎn)化了管理的分析，數(shù)據(jù)采集，分析?！霸搮f(xié)議是高溫超導(dǎo)板和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，集成了所有的篩選過(guò)程在一個(gè)單一的包。它簡(jiǎn)化了工藝，提高篩選的生產(chǎn)力，” 博士，產(chǎn)品經(jīng)理尼爾?？藸査菇忉尩?。11（三）HTS數(shù)據(jù)管理 “系統(tǒng)有一個(gè)開(kāi)放的，可擴(kuò)展的體系結(jié)構(gòu)和內(nèi)置的向?qū)ё詣?dòng)篩選流程。這是客戶的一個(gè)關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)，因?yàn)樗购Y選過(guò)程得到簡(jiǎn)化和執(zhí)行只需點(diǎn)

9、擊幾下鼠標(biāo)。在協(xié)議的HTS數(shù)據(jù)是專(zhuān)為多個(gè)用戶之間共享的，可以存檔到符合企業(yè)系統(tǒng)。符合高溫超導(dǎo)也增強(qiáng)的圖表，圖形，和異常的標(biāo)志特征的決策支持和分析步驟的?！?Eccles博士說(shuō)：“數(shù)據(jù)可以在幾種方便的方法包括一個(gè)活動(dòng)的規(guī)模來(lái)幫助識(shí)別的點(diǎn)擊率和異常顯示。內(nèi)置視圖幫助通過(guò)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)和突出趨勢(shì)，驗(yàn)證數(shù)據(jù)的訪問(wèn)，或異常值的選擇標(biāo)準(zhǔn)偏差乘數(shù)。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，它可以很容易地與機(jī)器人系統(tǒng)集成?！?2（三）HTS數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)分析和管理往往需要靈活性和定制。Elsevier MDL（www. ）提供的MDL測(cè)定Explorer生物數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)支持從篩選到的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集和分析，以及提供實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)管理中心組織。As

10、say Explorer的一個(gè)關(guān)鍵特征是敏銳的靈活性，”魯伯特博士說(shuō)，“許多產(chǎn)品是建立在Excel，但它對(duì)行允許的數(shù)目顯著的局限性和嚴(yán)格的計(jì)算基礎(chǔ)的布局。一個(gè)科學(xué)家要，或意外，改變布局，它必須被重寫(xiě)的基本計(jì)算。我們?cè)O(shè)計(jì)的Assay Explorer無(wú)限行和實(shí)驗(yàn)變量是獨(dú)立的布局。研究人員不需要改變一個(gè)電子表格的一個(gè)新的程序，他們只需拖放。 這樣的靈活性是一個(gè)顯著的優(yōu)勢(shì)，特別是對(duì)動(dòng)物的研究。如果一個(gè)動(dòng)物死在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，例如，研究人員已經(jīng)改變整個(gè)布局。我們的系統(tǒng)可以處理的體內(nèi)分析與靈活性的增加和減少布置體外?！濒敳夭┦恐赋觯瑴y(cè)定器集成的盒子與幾個(gè)流行的應(yīng)用程序（包括SAS JMP，Pharsigh

11、t WinNonlin，Partek），客戶可以定制的可擴(kuò)展的數(shù)據(jù)模型來(lái)適應(yīng)公司的工作流程等。13可視化的單核苷酸多態(tài)性(SNPs) 全稱Single Nucleotide Polymorphisms，是指在基因組上單個(gè)核苷酸的變異，包括轉(zhuǎn)換、顛換、缺失和插入，形成的遺傳標(biāo)記，其數(shù)量很多，多態(tài)性豐富。從理論上來(lái)看每一個(gè)SNP 位點(diǎn)都可以有4 種不同的變異形式,但實(shí)際上發(fā)生的只有兩種,即轉(zhuǎn)換和顛換,二者之比為2：11。SNP 在CG序列上出現(xiàn)最為頻繁,而且多是C轉(zhuǎn)換為T(mén) ,原因是CG中的C 常為甲基化的,自發(fā)地脫氨后即成為胸腺嘧啶。一般而言,SNP 是指變異頻率大于1 %的單核苷酸變異。 在人類(lèi)

12、基因組中大概每1000 個(gè)堿基就有一個(gè)SNP ,人類(lèi)基因組上的SNP 總量大概是3 10E6 個(gè) 。因此,SNP成為第三代遺傳標(biāo)志,人體許多表型差異、對(duì)藥物或疾病的易感性等等都可能與SNP有關(guān)。14可視化的單核苷酸多態(tài)性(SNPs)SNP擁有巨大潛力的影響每一個(gè)階段的藥物發(fā)現(xiàn)和開(kāi)發(fā)過(guò)程，包括目標(biāo)識(shí)別，在未來(lái)，藥物治療的病人分層。人類(lèi)基因組中有大約 900，0000的數(shù)量的基因能證明單核苷酸多態(tài)性與疾病的關(guān)聯(lián)并且其數(shù)目正在持續(xù)增長(zhǎng)。15可視化的單核苷酸多態(tài)性(SNPs) 應(yīng)用生物系統(tǒng)公司（Applied Biosystems）（www. A）提供的SNPbrowserv2.0軟件，幫助研究人員通

13、過(guò)選擇合適的SNP基因分型的檢測(cè)評(píng)估的人類(lèi)SNP標(biāo)記或進(jìn)行遺傳病協(xié)會(huì)設(shè)計(jì)的研究提供了一個(gè)可視化框架。 “免費(fèi)軟件（）包括一個(gè)集成的可視化物理地圖，假定的單倍型塊信息的標(biāo)簽SNP的方法通過(guò)摻入，和連鎖不平衡圖。連鎖不平衡是指在特定的等位基因的變異位點(diǎn)附近發(fā)生在相同的單倍型的不僅僅碰巧。 數(shù)據(jù)公司的全面收集來(lái)自超過(guò)160000個(gè)SNP基因分型檢測(cè)一組參考180人類(lèi)個(gè)體的基因組DNA分析生成，一個(gè)獨(dú)特的超過(guò)種基因型數(shù)據(jù)集，其中個(gè)基因型在snpbrowser軟件提供。 到目前為止，研究人員缺乏設(shè)計(jì)出具有相當(dāng)高的統(tǒng)計(jì)動(dòng)力，讓合適的SNPs的選擇和樣本以正確的數(shù)量達(dá)到顯著的關(guān)聯(lián)研究的適當(dāng)手段，博士，產(chǎn)品線

14、經(jīng)理 Tim Hagens說(shuō)。16可視化的單核苷酸多態(tài)性(SNPs) “SNPbrowser軟件是一個(gè)工具，允許知識(shí)關(guān)聯(lián)和精細(xì)定位研究，通過(guò)選擇最翔實(shí)的單核苷酸多態(tài)性的一組基因或基因組區(qū)域的設(shè)計(jì)，幫助研究人員獲得有意義的和強(qiáng)大的研究結(jié)果?！?此外，調(diào)查人員識(shí)別單核苷酸多態(tài)性的利益，SNPbrowser軟件提供訂貨準(zhǔn)備使用TaqMan SNP基因分型檢測(cè)的應(yīng)用生物系統(tǒng)的在線商店界面。哈金斯博士指出，“我們提供幾乎的檢測(cè)包括160000的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)相關(guān)的個(gè)基因型，30000個(gè)編碼SNP檢測(cè)，和高密度的預(yù)分析，全基因組標(biāo)記覆蓋。 我們還提供定制的檢測(cè)服務(wù)，讓研究人員私下提交自己的目標(biāo)DNA序列的基因組

15、和我們提供的自定義設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備使用的SNP基因分型檢測(cè)，具有最佳的引物和探針?！?7THANKS! 18ELISEEnzyme Linked Immunosorbent Assay酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)指將可溶性的抗原或抗體結(jié)合到聚苯乙烯等固相載體上，利用抗原抗體結(jié)合專(zhuān)一性進(jìn)行免疫反應(yīng)的定性和定量檢測(cè)方法。19ELISE 1971年Engvall和Perlmann發(fā)表了酶聯(lián)免疫吸附劑測(cè)定（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）用于IgG定量測(cè)定的文章，使得1966年開(kāi)始用于抗原定位的酶標(biāo)抗體技術(shù)發(fā)展成液體標(biāo)本中微量物質(zhì)的測(cè)定方法。 這一方法的基本原理是：使抗原

16、或抗體結(jié)合到某種固相載體表面，并保持其免疫活性。使抗原或抗體與某種酶連接成酶標(biāo)抗原或抗體，這種酶標(biāo)抗原或抗體既保留其免疫活性，又保留酶的活性。在測(cè)定時(shí)，把受檢標(biāo)本（測(cè)定其中的抗體或抗原）和酶標(biāo)抗原或抗體按不同的步驟與固相載體表面的抗原或抗體起反應(yīng)。用洗滌的方法使固相載體上形成的抗原抗體復(fù)合物與其他物質(zhì)分開(kāi)，最后結(jié)合在固相載體上的酶量與標(biāo)本中受檢物質(zhì)的量成一定的比例。加入酶反應(yīng)的底物后，底物被酶催化變?yōu)橛猩a(chǎn)物，產(chǎn)物的量與標(biāo)本中受檢物質(zhì)的量直接相關(guān)，故可根據(jù)顏色反應(yīng)的深淺刊物定性或定量分析。由于酶的催化效率很高，故可極大地放大反應(yīng)效果，從而使測(cè)定方法達(dá)到很高的敏感度。20ELISE 由于ELIS

17、A具有快速、敏感、簡(jiǎn)便、易于標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)，使其得到迅速的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。盡管早期的ELISA由于特異性不夠高而妨礙了其在實(shí)際中應(yīng)用的步伐，但隨著方法的不斷改進(jìn)、材料的不斷更新，尤其是采用基因工程方法制備包被抗原，采用針對(duì)某一抗原表位的單克隆抗體進(jìn)行阻斷ELISA試驗(yàn)，都大大提高了ELISA的特異性，加之電腦化程度極高的ELISA檢測(cè)儀的使用，使ELISA更為簡(jiǎn)便實(shí)用和標(biāo)準(zhǔn)化，從而使其成為最廣泛應(yīng)用的檢測(cè)方法之一。 如今ELISA方法已被廣泛應(yīng)用于多種細(xì)菌和病毒等疾病的診斷。在動(dòng)物檢疫方面，ELISA在豬傳染性胃腸炎、牛副結(jié)核病、牛傳染性鼻氣管炎、豬偽狂犬病、藍(lán)舌病等的診斷中已為廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)方法。21上轉(zhuǎn)換熒光粉 分子標(biāo)記和說(shuō)明都是可視化的許多類(lèi)型的藥物發(fā)現(xiàn)和診斷分析的關(guān)鍵因素。新的標(biāo)簽類(lèi)型，稱為上轉(zhuǎn)換發(fā)光和上轉(zhuǎn)換的螯合物，被在SRI