科研设计实例解析

1、科研设计实例解析 中国医学科学院基础医学研究所 章静波  我们现在详细的介绍一个实例，怎么进行科研设计。 比如你想探索一种化学药物有没有抗癌作用 ，这个题目做的很多，怎么设计呢，我想我们得分几个层次、几个水平来研究。第一细胞水平的研究，细胞水平的研究也可以进行多个项目，一般我们都是从简单快速的开始，我所推荐下面的细胞水平的研究分三四个层次。 第一就是对恶性肿瘤细胞生长的影响，简单的说我们要绘制一个生长曲线。我们首先要做一个生长曲线看看这种化学药物对这种恶性肿瘤细胞有没有抑制作用。那么最简单的办法就是每天取一些细胞来看他的生长情况，一般都是用培养皿和培养瓶，一个剂量至少是三个培养瓶，就

2、是每天计数三个培养瓶细胞，然后连续计数 7 天，看看你这个药物对其生长的影响。 每天同一个时间取上皮细胞，在血液计数板上计数，然后求出平均数，在对数表上取一个点，连续做 7 天，把这个点连起来就构成了一个细胞的生长曲线，也就可以看出你用的药物对肿瘤细胞的生长有没有抑制作用，这是我推荐的第一种方法就是 group carf ，就是生长曲线。 那第二种方法是看看对恶性细胞增殖的影响，就是平常我们用两种参数，一种是分裂指数，就是细胞分裂的多少，还有就是成集落实验。那么分裂指数就是在细胞培养里面发现一个普利条，细胞增上去，再加上你所实验的药物，看看他对细胞分裂的影响，每次所看到的细胞分裂相除以细胞总数

3、，就可以知道细胞分裂指数是多少，这也是一个很好的方法，比生长曲线更准确，但是生长曲线比较快速直观，一般我们推荐先用生长曲线。 第二个常用的参数是成集落实验，这个实验比分裂指数还更加精确，因为他可以看到实际上你的细胞在药物作用下能不能分裂，分裂以后它能不能防止，一般我们可以用培养瓶和培养皿，看看在药物作用下有多少集落形成，这里我们有个标准问题，一般文献书上报道，要 50 个细胞以上，当然这不是绝对的，有人用更多的细胞更准确，有少数实验者用 40 个细胞，一般推荐用 50 个细胞构成一个细胞团或一个细胞球，这一方法比生长曲线，比分裂指数更加精确些，因为他可以追踪你的细胞是不是还有繁殖和增殖的能力。

4、 那么第三个就是要进入更深入的研究你的药物对恶性细胞肿瘤代谢有没有影响，那么我们一般测定它对细胞 DNA 蛋白质合成的影响，对 DNA 的影响，我们可用 NDA 掺入实验，你要送实验的药物看看对胸干的掺入情况，那么可以用形态的方法就是同位素放射的方法，也可以用一闪的方法，看看你做实验的药物对肿瘤的 NDA 代谢有没有影响。 那么除了 DNA 合成指标以外，也可以用蛋白质合成的影响，那么这时候我们用蛋白质合成的前体蛋氨酸、光氨酸或者其他的氨基酸，那么跟 T12 作用，然后看看你的药物对蛋白质合成有没有影响，那么 DNA 蛋白质合成影响这是分子水平的研究，当然你可以做对 RNA 合成的影响，也是一

5、样的。 那么，最后要推荐的方法是器官培养的方法，就是除细胞培养以外，就用器官培养，器官培养比细胞培养更进一步就是三维结构，更加接近体内肿瘤的情况，再看看所你实验的药物他是不是对肿瘤细胞杀伤，那么这个可以作为形态学的观察，这个就是我要推荐细胞水平的研究参数。 那么第二个大的方面就是动物水平的研究，看你所实验的药物对自然动物有没有治疗作用，怎么做呢？我们首先在动物体内接种肿瘤，一般都用旅鼠，因为它缺乏免疫力，容易长肿瘤，长了以后再用你的药物，看看经过治疗以后动物的肿瘤是否缩小、坏死或者凋亡，这个就相当于体内的实验。 第二个要推荐的就是动物肿瘤细胞的接种实验，就是我们把肿瘤细胞接种到鼠体内，同时在用

6、受试药物，看接种的肿瘤细胞会不会产生肿瘤，这是一个很好的办法，就是你没得肿瘤之前，我的药物是不是不让肿瘤细胞在体内生长，这是第二发方面工作。 第三方面我们深入到分子水平的研究，就是受试药物对癌基因或者抑癌基因有没有抑制作用，同样可以在细胞水平研究，也可以在动物体内研究。就是肿瘤细胞加上你所想使用的抗癌药物，看看癌基因表达和抑癌基因表达，看看癌基因的表达是不是降低了，同时促进了抑癌基因的表达，一般肿瘤的恶性都是癌基因决定的。 通常 70% 肿瘤都有这两个癌基因的表达。抑癌癌基因一般包括 P53 PCL2 ，看看在受试药物的作用下是否可以促进抑癌基因的表达，抑癌基因表达可以抑制肿瘤生长，我们对已知

7、的抑癌基因可以做这方面的研究。 如果说你有更好的条件可以作基因芯片，筛查下受试的药物是不是有特殊的癌基因或抑癌基因的表达增强或者降低，这个对发现药物的新的作用机制是很有意义的，这就是建议做抗癌药物从细胞、动物、分子水平的研究，这种研究是比较全面的。 我下面讲一下关于对照的问题，那么刚才讲了你用了肿瘤细胞，因此最好的实验就是加一个用相对正常的细胞。比如说我们做细胞实验所采用的 S3 ，这是一种恶性细胞，你必须做一个不是恶性的细胞，这样你做的结果才更有意义。这就说明受试药物如果有特异性，他只能对恶性细胞有作用，对非恶性细胞不抑制，这样你实验的药物就有特异性，这是第一我要说明的。 SV3T3-3T3

8、 是常用的配对细胞。比如说你用子宫颈癌细胞，你最好用个原代的子宫颈上皮细胞，就是癌细胞跟原代的相对应的正常细胞，这样做才能更说明问题；或者你可以这样，有癌细胞或者癌旁组织或者正常组织细胞，这样比较起来更能说明问题。 一方面如果说一个抗癌药物对癌细胞有作用，对癌旁组织、正常组织都没损伤，那说明所试验药非常具有针对性，特异性。所以要想证明一种药物有没有抗癌作用，有没有针对癌细胞的特异性，要从这几方面要做，这样的科研设计就比较全面，比较严格，比较精确，这样你拿出的结果别人才会信服。你要研究一种药物有没有抗癌作用的一些常规的设计方法，那么这种实际方法一般式比较无懈可击的。 如果你想研究一种药物会不会产

9、生肿瘤，这样的实验应该怎样设计呢，同样的，我们可以从细胞水平、动物水平、分子水平做。 细胞水平。我们有常用的是细胞转化研究，就是你用一种正常细胞作为实验对象，然后你再把你的药物加进去试试看，如果细胞发生转化就是表型发生改变，本来细胞传代有一定的代数，有一定的体外生长时间，如果你的实验细胞发生细胞形态转变而且细胞可以慢慢无限的传代，那就说明这个细胞可能发生转化了，这个细胞生长很快容易发生恶性转变，就会生成一种肌瘤，细胞肌瘤生成就表明你加的药物可能有致癌作用，那么这是我推荐的细胞水平的工作。 那么动物水平的工作怎么做呢，当然看药物的性质，有的药物外用就可以，比如涂皮肤，比如说苯丙 B 涂兔子耳朵就

10、可以产生肿瘤，有的涂就不行，有的体内产生的肿瘤经过肝脏代谢才有致瘤性，这就是动物水平的工作。 如果体外工作和动物工作都证明你实验的药物他有可能致瘤性。那么最后你可以做更高水平分子水平的工作，他是不是可以诱导癌基因的表达，同时可以抑制抑癌基因的表达，这时候我可以在细胞水平做，也可以在组织、动物水平做，在细胞水平做就是说正常细胞加入药物以后癌基因表达是不是增高，如果这个基因表达增强了，很可能提示一种药物是有致癌性，相反的他可以抑制抑癌基因的表达。 常见的就是 P53 基因，构成上皮肿瘤的 70% 都是和他有关，如果你的药物增项 P53 的表达是被抑制，很可能提示受试药物是有致癌作用的。要知道你药物

11、有没有致癌作用，我们的科研也应该从细胞水平、动物水平、分子水平来进行研究，这样的科研设计比较完全，比较精确，比较无懈可击，当然最后我要说一句你的实验，必须要有对照一定的动物数，一定的细胞数，不然你的实验就会出偏差和错误。 最后我想介绍两个对科研设计非常有用的参考书。你如果对那些想了解更多如何进行科研设计的同学朋友会有帮助，一本是由北京协和医院张志南教授写的自学与从业，一名协和老医生的体会，该书由中国协和医科大学出版社， 2007 年出版，其中有一篇讲研究工作内容，里面有那么几章，论北京协和医院的科研，怎样做研究生导师？医学发展的条件和影响，如何选择临床科研课题，怎样进行临床科研工作，如何写好医学科研论文等。因此，张志南教授写的这篇章特别适用于临床科研的朋友们和同学们参考。 第二本书是由中国医学院北京协和医学院院校长张启明教授和山东大学公共卫生学院赵真当主编的，医学科学研究大类由人民卫生出版社 2010 年出版，是宁川临床医药规划