2018-12-27 12:03:01, Metabo-Profile 麦特绘谱生物科技(上海)有限公司
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导言
麦特绘谱网络学堂(MPVC)是由麦特绘谱发起,专注于代谢组学技术发展和应用的公益性线上信息互动平台。希望依托互联网技术,把代谢组学这门新兴的研究技术得以普及和推广,同时和领域内的同仁们一起分享研究成果、心得体会和经验教训。
在6月份我们举办完第一期网络学堂公开课——《临床代谢组学研究策略》之后,收集到了大量的咨询问题,现将在线交流的部分Q&A整理为第一期学堂资料分享给大家,仅供大家学习和参考。后期交流的常见问题我们也将定期整理出来并分享。
1
Q:如何设置 training set 训练集和 test set 测试集?
A:我们做分析化学、生物化学或者分子生物学的初学者通常会混淆这几个数据集概念,通常是我们中文翻译不当产生的歧义。
机器学习中,数据通常分为三类:Training Set 训练集,Validation Set 验证集,和Test Set 测试集。B.D. Ripley 在他的‘Pattern Recognition and Neural Networks’ Cambridge University Press, 1996, ISBN 0-521-46086-7 一书中做了如下定义和分类。
训练集Training Set: A set of examples used for learning, which is to fit the parameters [i.e., weights] of the classifier. 训练模型或模型参数调试
验证集Validation Set: A set of examples used to tune the parameters [i.e., architecture, not weights] of a classifier, for example to choose the number of hidden units in a neural network. 模型或参数的优化及确定
测试集Test Set: A set of examples used only to assess the performance [generalization] of a fully specified classifier. 纯粹测试已建立模型的预测能力

比较理想的分类的百分比是:建议大人群的队列研究(样本量比较大,如 >100以上)
而现实情况一般会受到样本量大小的限制,从而演变成这样
而代谢组学研究中,样本量极少的实验,如细胞实验、动物实验的代谢组学数据,也会看到不严谨的做法(往往也被接受)是:

2
Q:在验证集中如何验证生物标志物?
A:生物标志物的验证也是非常有技术含量的工作:
a. 通过非靶向找出来的生物标志物或者组合,我们需要从定量代谢组学的层面进一步去确认其在生物样本中的浓度,确立一个合适的ROC-cutoff值;
b. 若通过靶向定量代谢组学或者经过靶向定量确认后,最重要的一个生物标志物验证方式是收集多中心的临床样本,从而进行进一步验证;
c. 从机制研究层面,可以通过分子生物学手段再加以验证,代谢基因、功能蛋白或代谢流的研究都是生物学层面的验证。

3
Q:细胞样品如何收集?使用不含EDTA的胰酶还是用刮刀收集?二者哪个更好?
A:关于细胞样本,我们发现贴壁的细胞用刮刀的方式进行收集所检测的代谢物种类相对更多,但是重复性取决于细胞的种类和实验人员本身的技术水平。所以我们实验室在大规模收集细胞样本的时候通常采用消化的方法。
4
Q:使用血液进行代谢组学研究时检测的样本是血浆吗?血浆中小分子大分子物质都很多,小分子的检测会受到大分子的干扰吗?
A:使用血液样本进行代谢组学研究,可以使用血浆、血清、全血及干血斑(DBS)等样本类型均可。在检测之前,我们必须采用高比例的有机溶剂进行蛋白沉淀和代谢物的提取。大分子的小肽和蛋白会发生化学变性,离心沉淀或采用过滤的方式去除蛋白,从而避免大分子物质对内源性小分子代谢物产生干扰。其中蛋白沉淀及代谢物的提取方法均需通过方法学考察,否则也会大大影响小分子物质的提取效率。
5
Q:请问麦特绘谱对呼出气代谢组学研究有涉及吗?
A:有的。这项研究在慢性阻塞性肺疾病COPD的研究中比较成熟,我们在肺癌、胃癌等疾病研究中已经做过了一些探索。
6
Q:差异代谢物组合的判断能介绍一下吗?
A:差异代谢物组合的判断是需要技巧的,并不是说数学上统计出来p<0.05的top的组合就可以了,没有生物学和医学背景的模型研究人员一直在这么做。但实际上组合的优化一定是统计模型和代谢通道两者兼顾再优化的结果,是“代谢组学驱动下的分子生物学机制研究”。
7
Q:在基于液质的代谢组学研究中,标准血清也一样适用吗?
A:NIST SRM1950是美国标准品物质研究所提供的,我们用这份标本实现了在不同国家、不同实验室、不同仪器设备、不同时间采集的数据矫正,保证我们两国(中美)四地(上海、杭州、北卡、夏威夷)产生的数据的整合。我们定量代谢组学的平台用这份样本作为独立外部质控。所以,不管是气质还是液质平台,这份标本都适用,并且是未来实现全球代谢组学数据统一的唯一机会。
8
Q:用四级杆串联飞行时间质谱进行生物标志物的鉴定时,谱图吻合度多高才可以确认?
A:即使是使用高分辨质谱进行鉴定时,同样需要与标准品物质的保留时间和母离子及子离子的m/z信息相匹配,没有保留时间(单靠质谱信息或精确分子量)等信息协助,只能算是推断,需要进一步用标准品来验证。如果经费有限,建议采购匹配度最高的对应物质的标准品来排查。
9
Q:做代谢组学必须要自己建立一个标准品库吗?
A:非常有必要!全世界代谢组学最好的公司Metabolon、Biocrates,包括我们麦特绘谱的共性即是强大的代谢组学标准品库。对于非靶向代谢组学研究来说,没有标准品库,就没办法对差异变量进行准确定性;对于定量代谢组学而言,无法获得标准曲线和质控。
10
Q:采用动物模型进行非靶向代谢组学研究时,其饮食对于内源性代谢物是有影响的吗?请问关于动物饮食有什么注意事项?
A:动物的饮食量、饮水量都要如实记录,在后续的分析当中会用到。硅烷化衍生的气质联用非靶向技术平台可以有效的避开食物、植物和药物代谢物的影响,这也是为什么我们优选这个平台进行快速筛选差异代谢物和代谢通道的原因之一。
End
未完待续,下期更精彩!
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