在国自然项目中,有两个重要的关系贯穿了整个项目,特别是立项依据、前期预实验和研究内容。一个是“相关性”,即A与B(特别是疾病)相关;另外一个是“因果关系”,即A导致B,或者A通过B导致C。
大部分的项目从相关性的角度说明临床意义,即基于A在临床样本中高(低)表达,从而基于临床样本层面(比如外周血等体液样本)A的表达水平来对临床问题进行诊断、分型、预测等;而基于A分子促进B或者A通过B(通路、细胞表型等)促进疾病进展或者治疗响应则包括了功能和机制研究。
因此项目的立项依据、预实验以及研究内容中一定要有这两部分的内容,否则专家评审意见中大概率出现的问题就是:预实验内容不能充分支持科学假说、研究内容的设计不够严谨等问题,从而让申请书只能拿到B或者C类评审意见。
出现这种情况的原因大部分是因为申请人混淆了这两个关系,下面我们就通过案例展开说一下从具体数据层面说明两者的区别和“研究设计不严谨”的原因。
假定研究项目是“某个药物通过激活A基因诱导神经元胞葬作用改善脑卒中后认知功能障碍的作用和机制”或者现在很多人喜欢的命名方式:“基于A基因-神经元胞葬作用探讨药物(或者治疗方式)改善脑卒中后认知功能障碍的机制”。
有很多立项依据中写作逻辑和预实验是这样的:
“首先建立脑卒中后认知功能障碍(PSCI)的动物(小鼠)模型,并进行药物(或者治疗方式干预),进而通过组学技术(比如单细胞测序、转录组、ATAC-Seq、蛋白组学等等)结果发现A基因在脑组织样本中表达升高,而且收集了脑卒中后认知功能障碍患者的外周血样本发现A表达也升高(与健康正常人相比);
进一步体外细胞实验证实A基因沉默后小胶质细胞对神经元的胞葬作用被抑制,转录测序发现A基因沉默后显著差异表达的基因调控了X信号通路(比如补体系统相关通路),而国内外研究发现神经元的胞葬作用有助于改善认知功能障碍,据此我们推测:A基因通过诱导小胶质细胞对神经元的胞葬作用改善脑卒中后认知功能障碍;
接下来为了研究A基因通过补体系统相关通路激活胞葬作用的具体方式,我们通过Co-IP结合质谱技术对于A蛋白的潜在作用靶点进行筛选,结果关注到B分子干预补体系统相关通路,并且A蛋白沉默后B分子表达升高或者降低,因此我们认为A蛋白通过B分子激活补体系统相关通路,从而诱导神经元的胞葬作用和改善脑卒中后认知功能障碍。”
就上面这个内容,大家是不是觉得还可以?但是漏洞或者“问题”非常多,我们展开说一下,大家看看是否在理:
1.脑卒中后认知功能障碍PSCI模型以及干预的时间点是什么?由于脑卒中是急性的,而认知功能障碍表型的出现需要一定时间,时间选对了吗?另外,补体系统的激活是脑卒中发生后最常见的基因改变特征,因此这个补体通路的激活到底是脑卒中的结果,还是药物(或者干预方式)的结果?
2.组学检测的具体脑区是什么?与认知最相关的脑区是海马区、皮层等,检测的样本是全脑、海马、皮层还是其它脑区(因为神经元、小胶质细胞有一定的脑区特异性)?
3. A基因在脑组织高表达,具体的细胞类型是什么?是神经元还是小胶质细胞等免疫细胞?既然外周血里面A也高表达,大概率推测是小胶质细胞,而非神经元;如果是基于单细胞测序的结果,发现A基因在小胶质细胞中高表达,那A基因在其它细胞的表达特异性如何?如果A基因在其它细胞中表达丰度也还可以并且也有差异,那么为什么选择小胶质细胞?
4.外周血中高表达的描述也是不确切的:到底是PBMC中具体的细胞群(比如巨噬、Monocyte)还是血清、血浆样本(A是否会以分泌蛋白的形式存在,比如TREM2也是有分泌形式的)?是用什么方式检测的,流式、免疫荧光染色还是WB?是否检测了巨噬细胞、Monocyte中A的丰度,或者A+巨噬细胞、Monocyte的比例变化?
5.A基因是如何选择的?为何不选择其它基因?如果只是基于组学数据就确定A基因,怎么保证A基因后续一定是有功能的?
6.前期只有细胞实验说A基因可激活胞葬作用,但还缺一个关键动物水平预实验:小胶质细胞条件特异性敲除A以后,PSCI模型中动物行为学、组织染色、胞葬作用指标的改变;
7.A沉默后胞葬作用被抑制,胞葬作用可以改善认知功能,就能说A通过胞葬作用改善认知功能吗?最关键的挽救(回复)实验没有,因果关系就得不到确认;
8.A基因沉默后X信号通路被活化,而X信号通路活化可激活胞葬作用和改善认知功能障碍,就能说A通过X信号通路激活胞葬作用和改善认知功能障碍吗?同理,最关键的挽救(回复)实验没有,因果关系也不到确认;
9.在下游机制中,通过Co-IP+MS质谱发现与A作用的B蛋白以及B蛋白与X通路有关,就能说A通过B激活X通路吗?质谱鉴定到的蛋白多了,为什么选择B蛋白?关键的挽救(回复)实验也没有(A蛋白与X通路、以及A蛋白与B蛋白);
有人会说,如果我把这些都做了,那预实验是不是很多?是的,现在本子中预实验的结果是很多的。
另外有人问一个问题:既然我做了这么多,研究内容都做的差不多了,不就没有什么能做了吗?我们仔细想一下,真是这样吗?下面我们列一下还要哪些要做的内容(要点):
1.A在外周血高表达,具体的细胞群是什么?A+巨噬细胞随PSCI进展的比例如何?与PSCI其它临床参数(比如神经功能打分)的相关性如何?能否基于A+巨噬细胞或者A的水平预测PSCI严重程度?
2.所有的这些基因功能都是基于A沉默的,那A的其它干预方式(比如药理学方式)、过表达的策略要不要做?
3.A通过B激活X通路和胞葬作用,那A与B是直接结合的吗?即A结合B的时候是否有C介入其中?A与B具体的作用结构域和氨基酸位点是什么?
4. 既然药物或者治疗方式诱导了A表达,具体的原因和方式是什么?如果是药物,是直接还是间接?A小分子调控A表达,还是影响了A蛋白结构,抑或是影响了A与B的结合?
好了,我想通过这个案例,大家可能对“相关性”和“因果关系”、以及研究内容的设计有一定了解了。
注:观点和案例不一定对,但是想说的意思在这里。
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