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他山石01新蟲 (小有名氣)
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生物學(xué)重復(fù)，值得你擁有
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一般的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，都會(huì)包括實(shí)驗(yàn)組和對照組，組內(nèi)的個(gè)體都會(huì)經(jīng)過相同的處理方式。如這里，對照組有三只小鼠，實(shí)驗(yàn)組也有三只小鼠。對照組的三只小鼠即為一組生物學(xué)重復(fù)，實(shí)驗(yàn)組的三只小鼠，經(jīng)過相同的實(shí)驗(yàn)處理，也是一組生物學(xué)重復(fù)。在這樣的一組簡單實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，就有兩組生物學(xué)重復(fù)存在。 那么我們?yōu)槭裁匆O(shè)置生物學(xué)重復(fù)呢？ 這里就要提及高通量研究中常會(huì)關(guān)注的一些問題：諸如，無論是研究微生態(tài)的群落和功能，還是進(jìn)行轉(zhuǎn)錄表達(dá)調(diào)控的研究中，如何讓樣本量和數(shù)據(jù)量的設(shè)計(jì)能夠承載較高水平的檢測靈敏度和精確度，就涉及兩方面的問題：1.是低豐度的物種或基因能否被檢出；2是定量的結(jié)果是否準(zhǔn)確。此外，樣本量的設(shè)置也關(guān)系到科研的成本和結(jié)果產(chǎn)出的質(zhì)量，如何用更少的小錢錢做出高水平的研究來，這里也涉及兩方面問題：1.是樣本量的設(shè)置對結(jié)果的影響；2.是如何實(shí)現(xiàn)樣本重復(fù)量與數(shù)據(jù)量的最優(yōu)組合，以實(shí)現(xiàn)高性價(jià)比的要求。這些都需要借助生物學(xué)重復(fù)來實(shí)現(xiàn)和提升。 這里就談一下生物學(xué)重復(fù)存在的意義： 通過相同背景和處理的生物學(xué)重復(fù)，可以實(shí)現(xiàn)消除組內(nèi)的誤差，提高檢驗(yàn)的靈敏度，還可以通過比較生物學(xué)重復(fù)來測量樣本間的差異程度，以此來挖掘在組內(nèi)具有普遍規(guī)律性的結(jié)論。我們常說生物學(xué)重復(fù)越多，越具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這是因?yàn)闄z測的樣本越多，越能夠降低背景差異，提升結(jié)果的可靠性，同時(shí)也越容易總結(jié)出普適的規(guī)律性結(jié)論。 在我們的研究中，由于處理的實(shí)驗(yàn)個(gè)體間可能存在的遺傳背景差異或操作處理偏差等都可能造成有一些異常樣本的存在，這些樣本產(chǎn)出的異常數(shù)據(jù)會(huì)給實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來偏離。那么通過生物學(xué)重復(fù)的設(shè)置，我們可以通過后續(xù)的生物信息分析，發(fā)現(xiàn)和排除異常樣本，得到具有普適性規(guī)律的結(jié)論。 下面就通過兩個(gè)案例，來分享一下生物學(xué)重復(fù)設(shè)置的優(yōu)勢和必要性： 首先是轉(zhuǎn)錄組研究的案例：通過生物學(xué)重復(fù)的設(shè)置，比較了轉(zhuǎn)錄組測序中的假陽性率FPR和真陽性率TPR.從表一（下圖）中不難看出，在單樣本測序量不變的前提下，伴隨著生物學(xué)重復(fù)數(shù)的增加，研究的真陽性率得到了顯著的提升。 即便保持整個(gè)項(xiàng)目測序的總數(shù)據(jù)量不變，既全項(xiàng)目的總數(shù)據(jù)量為1，那么n個(gè)生物學(xué)重復(fù)的話，單樣本測序數(shù)據(jù)量為1/n。從研究的曲線圖可以看出，增加生物學(xué)重復(fù)可能對FPR的影響不那么顯著，但在TPR中，伴隨著生物學(xué)重復(fù)數(shù)的提高，TPR率也在不斷提高：即便2個(gè)樣本時(shí)，單樣本數(shù)據(jù)量達(dá)50%，TPR比率也僅有3%左右，但當(dāng)有8個(gè)生物學(xué)重復(fù)時(shí)，單樣本的數(shù)據(jù)量雖然降到了12.5%，但TPR比例顯著提升到20%以上。 1.png 2.png |
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