打破壁垒的新型可视化工具

1、打破壁垒的新型可视化工具 钟超群2014/10/311 随着数量和数据输出复杂性的增加，尖端前沿的可视化工具显得尤为重要。微阵列数据和其他数据准确的翻译有助于揭示趋势，异常，和发现关键药物重要决策的模式。 同样重要的是巨大的套复合数据的管理。公司提供的新工具包括改进的多路复用系统，细胞的高通量分析或者筛选，使用新的分子标记，和灵活的、可定制的数据管理软件。2（一）改进的多路复用系统 （二）数据管理软件（三）高温超导（HTS） 新型可视化工具几种主要的系统及软件3（一）改进的多路复用系统 复用多个样品平行分析，有助于满足高吞吐量的要求。 Beckman公司（）开发了一种芯片技术，使多达13个不同

2、的分析物或表达的蛋白质在细胞培养，血清或血浆样品同时定量。据系统生物学中心业务战略业务经Brendan Yee报告：该A2芯片系统可以在不到5分钟的时间内从一个单一的微孔板提供超过一千的结果，对科学家们来说可理想用于分析和检测，二次药物筛选，临床研究。”最初的方法使用一个通用的连接使用的寡核苷酸作为连接或邮政编码，允许用户创建自己的抗体阵列化学。A2芯片系统板的每个孔预先发现13种不同的寡核苷酸序列作为标记或复分析的具体定位器。他们的互补链被列为单独的瓶装试剂在我们的通用连接器套件，研究者用来配对特异性抗体。所以，每一个寡抗体共轭将只能以特定的顺序在孔中与13种独立的分析物结合。从这一点上，它

3、的检测流程与加入样品和分析物的特异性抗体检测的ELISA（酶联免疫吸附剂测定）类似。检测抗体的生物素和链霉亲和素染料的荧光在我们的A2系统得以增加。” 4（一）改进的多路复用系统虽然大多数的检测方法多采用的捕获和检测的单克隆抗体，但是其发展需要历时九个月，花费数万美元。Somalogic（）采用了不同的策略。该公司采用图像试配体，单链核酸结合至少一个的BrdU（代替T核苷酸），当暴露在紫外线光下时（在BrdU和electronrich氨基酸例如酪氨酸之间形成的共价键），可以特异性地将靶蛋白的共价捕获。5（一）改进的多路复用系统 哲学博士、主席以及首席问题官Larry Gold说他们使用图像试配

4、体的阵列在各种复杂的矩阵下同时测量许多不同的蛋白质，包括血清。金博士说该公司专有的图像适配体对目标分析物有很大的亲和力。抗体阵列或质谱法的主要优点是高质量的图像适配体作为捕获试剂，表面图像适配体的稳定性以及能力在SomaLogic通过快速的图像适配体发现以增加内容。 图像适配体阵列可以扩展到非常大的数量的同时分析，因为他们避免了二次捕获剂相关的问题，这是在夹心法检测分析物的检测基础上。最后是对医生和患者最有用的，血清蛋白必须在低femtomolar范围内的浓度，超越所有夹心测定，即使是最昂贵的质谱法。” 6（二）改进的多路复用系统 公司的主要目标是开发基于药的的用法说明的血液测试，结合多种检测

5、结果并提供重要的临床问题的确切答案。根据金博士所言：“单个分析物的血液测试，如果阳性，表明患者更可能有一种疾病验前统计的可能性。 这些试验，然而，远非完美。例如，在PSA筛查时发现大约80%的人得分积极PSA测试，活检后，没有前列腺癌。我们的目标是降低假阳性率，对于大多数测试没有通过疾病的签名功率损失的敏感性。” SomaLogic还计划与战略伙伴合作开发研究中的应用。该公司希望在2005完成更大规模的临床试验，并开始在2006年年中首先应用介绍。”7（二）数据管理软件据业内人士透露，基于细胞药物筛选的技术预计到2005年复合增长率将增加到25%（见）。许多公司利用细胞筛选策略在早期因为他们提

6、供的优势评估反应的环境中，最终产品有其药理作用，即，活细胞。但重要的瓶颈出现在定位和挖掘图像。蜂窝数据挖掘8蜂窝数据挖掘Cellomics公司（）产品包括自动化的高通量筛选（HCS）系统，第五代ArrayScanHCS阅读器，以及图像分析算法（BioApplications）和高含量的信息（HCI）。根据博士，高级产品经理，信息学Mark Collins所言，“我们的图像分析软件（BioApplications）提供单个细胞的蜂窝数据，整体的威尔斯，在一个简单的亚群水平，交钥匙方式。一些评估参数包括尺寸，形状，数量和荧光标记，荧光的模式。BioApplications从一般用途的应用程序如房室

7、分析与特定的应用程序，如神经轴突生长和核易位的目标激活。柯林斯博士报告说该公司的人机交互是一个企业级的服务，管理，提供定制的解决方案分析，可视化，和决策的高内涵筛选，分析，和细胞发现数据。9蜂窝数据挖掘Wyeth Research研究人员（Monmouth Junction，NJ）最近使用Cellomics公司的ArrayScan和房室分析算法来监测的G-蛋白偶联受体（GPCR）分配从细胞表面到细胞内的囊泡。该公司建议提供筛选GPCR受体内化的影响代理的战略价值。Acea Biosciences（）ACEA生物科学（。COM）最近推出了一种基于细胞的测定使用公司的微电子技术的reporterl

8、ess生物传感器平台，实时，高通量分析和活细胞的生物分子。10（三）HTS数据管理 通过高通量筛选出的数据雪崩已经创建了一个艰巨的挑战，数据管理。快速的命中识别和准确的分析是沿着药物发现管道产品的本质。 Accerlrys公司（）提供符合高温超导系统（HTS），该公司表示，简化了管理的分析，数据采集，分析。“该协议是高温超导板和数据管理系统，集成了所有的筛选过程在一个单一的包。它简化了工艺，提高筛选的生产力，” 博士，产品经理尼尔埃克尔斯解释道 。11（三）HTS数据管理 “系统有一个开放的，可扩展的体系结构和内置的向导自动筛选流程。这是客户的一个关键优势，因为它使筛选过程得到简化和执行只需点

9、击几下鼠标。在协议的HTS数据是专为多个用户之间共享的，可以存档到符合企业系统。符合高温超导也增强的图表，图形，和异常的标志特征的决策支持和分析步骤的。” Eccles博士说：“数据可以在几种方便的方法包括一个活动的规模来帮助识别的点击率和异常显示。内置视图帮助通过自动发现和突出趋势，验证数据的访问，或异常值的选择标准偏差乘数。另一个优点是，它可以很容易地与机器人系统集成。”12（三）HTS数据管理数据分析和管理往往需要灵活性和定制。Elsevier MDL（www. ）提供的MDL测定Explorer生物数据管理系统支持从筛选到的体内实验数据的收集和分析，以及提供实验室数据管理中心组织。As

10、say Explorer的一个关键特征是敏锐的灵活性，”鲁伯特博士说，“许多产品是建立在Excel，但它对行允许的数目显着的局限性和严格的计算基础的布局。一个科学家要，或意外，改变布局，它必须被重写的基本计算。我们设计的Assay Explorer无限行和实验变量是独立的布局。研究人员不需要改变一个电子表格的一个新的程序，他们只需拖放。 这样的灵活性是一个显着的优势，特别是对动物的研究。如果一个动物死在一个实验中，例如，研究人员已经改变整个布局。我们的系统可以处理的体内分析与灵活性的增加和减少布置体外。”鲁伯特博士指出，测定器集成的盒子与几个流行的应用程序（包括SAS JMP，Pharsigh

11、t WinNonlin，Partek），客户可以定制的可扩展的数据模型来适应公司的工作流程等。13可视化的单核苷酸多态性(SNPs) 全称Single Nucleotide Polymorphisms，是指在基因组上单个核苷酸的变异，包括转换、颠换、缺失和插入，形成的遗传标记，其数量很多，多态性丰富。从理论上来看每一个SNP 位点都可以有4 种不同的变异形式,但实际上发生的只有两种,即转换和颠换,二者之比为2：11。SNP 在CG序列上出现最为频繁,而且多是C转换为T ,原因是CG中的C 常为甲基化的,自发地脱氨后即成为胸腺嘧啶。一般而言,SNP 是指变异频率大于1 %的单核苷酸变异。 在人类

12、基因组中大概每1000 个碱基就有一个SNP ,人类基因组上的SNP 总量大概是3 10E6 个 。因此,SNP成为第三代遗传标志,人体许多表型差异、对药物或疾病的易感性等等都可能与SNP有关。14可视化的单核苷酸多态性(SNPs)SNP拥有巨大潜力的影响每一个阶段的药物发现和开发过程，包括目标识别，在未来，药物治疗的病人分层。人类基因组中有大约 900，0000的数量的基因能证明单核苷酸多态性与疾病的关联并且其数目正在持续增长。15可视化的单核苷酸多态性(SNPs) 应用生物系统公司（Applied Biosystems）（www. A）提供的SNPbrowserv2.0软件，帮助研究人员通

13、过选择合适的SNP基因分型的检测评估的人类SNP标记或进行遗传病协会设计的研究提供了一个可视化框架。 “免费软件（）包括一个集成的可视化物理地图，假定的单倍型块信息的标签SNP的方法通过掺入，和连锁不平衡图。连锁不平衡是指在特定的等位基因的变异位点附近发生在相同的单倍型的不仅仅碰巧。 数据公司的全面收集来自超过160000个SNP基因分型检测一组参考180人类个体的基因组DNA分析生成，一个独特的超过种基因型数据集，其中个基因型在snpbrowser软件提供。 到目前为止，研究人员缺乏设计出具有相当高的统计动力，让合适的SNPs的选择和样本以正确的数量达到显著的关联研究的适当手段，博士，产品线

14、经理 Tim Hagens说。16可视化的单核苷酸多态性(SNPs) “SNPbrowser软件是一个工具，允许知识关联和精细定位研究，通过选择最翔实的单核苷酸多态性的一组基因或基因组区域的设计，帮助研究人员获得有意义的和强大的研究结果。” 此外，调查人员识别单核苷酸多态性的利益，SNPbrowser软件提供订货准备使用TaqMan SNP基因分型检测的应用生物系统的在线商店界面。哈金斯博士指出，“我们提供几乎的检测包括160000的验证实验相关的个基因型，30000个编码SNP检测，和高密度的预分析，全基因组标记覆盖。 我们还提供定制的检测服务，让研究人员私下提交自己的目标DNA序列的基因组

15、和我们提供的自定义设计，准备使用的SNP基因分型检测，具有最佳的引物和探针。”17THANKS! 18ELISEEnzyme Linked Immunosorbent Assay酶联免疫吸附试验指将可溶性的抗原或抗体结合到聚苯乙烯等固相载体上，利用抗原抗体结合专一性进行免疫反应的定性和定量检测方法。19ELISE 1971年Engvall和Perlmann发表了酶联免疫吸附剂测定（enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）用于IgG定量测定的文章，使得1966年开始用于抗原定位的酶标抗体技术发展成液体标本中微量物质的测定方法。 这一方法的基本原理是：使抗原

16、或抗体结合到某种固相载体表面，并保持其免疫活性。使抗原或抗体与某种酶连接成酶标抗原或抗体，这种酶标抗原或抗体既保留其免疫活性，又保留酶的活性。在测定时，把受检标本（测定其中的抗体或抗原）和酶标抗原或抗体按不同的步骤与固相载体表面的抗原或抗体起反应。用洗涤的方法使固相载体上形成的抗原抗体复合物与其他物质分开，最后结合在固相载体上的酶量与标本中受检物质的量成一定的比例。加入酶反应的底物后，底物被酶催化变为有色产物，产物的量与标本中受检物质的量直接相关，故可根据颜色反应的深浅刊物定性或定量分析。由于酶的催化效率很高，故可极大地放大反应效果，从而使测定方法达到很高的敏感度。20ELISE 由于ELIS

17、A具有快速、敏感、简便、易于标准化等优点，使其得到迅速的发展和广泛应用。尽管早期的ELISA由于特异性不够高而妨碍了其在实际中应用的步伐，但随着方法的不断改进、材料的不断更新，尤其是采用基因工程方法制备包被抗原，采用针对某一抗原表位的单克隆抗体进行阻断ELISA试验，都大大提高了ELISA的特异性，加之电脑化程度极高的ELISA检测仪的使用，使ELISA更为简便实用和标准化，从而使其成为最广泛应用的检测方法之一。 如今ELISA方法已被广泛应用于多种细菌和病毒等疾病的诊断。在动物检疫方面，ELISA在猪传染性胃肠炎、牛副结核病、牛传染性鼻气管炎、猪伪狂犬病、蓝舌病等的诊断中已为广泛采用的标准方法。21上转换荧光粉 分子标记和说明都是可视化的许多类型的药物发现和诊断分析的关键因素。新的标签类型，称为上转换发光和上转换的螯合物，被在SRI