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METHODS / DATA OUTPUT

05

研究方法

Methods of inquiry

方法决定数据的形状。理解一个方法,要同时看它观察什么、输出什么,以及它不能回答什么。

从生物样本经过研究方法到序列、矩阵与网络数据的插图
样本 → 方法 → 数据:插图只提示研究链,具体输出以条目和来源为准。

先看输入,再看输出。

测序、成像、质谱和传感器不是同一种语言。只有把样本、输出格式、质量控制和限制放在一起,数据才具备可解释性。

方法输入输出图形
DNA 测序DNA 样本 · 文库序列读段 · 覆盖度 · 变异序列浏览器、覆盖度图、变异图谱
PCR模板 DNA/RNA · 引物扩增曲线 · 目标片段 · 相对定量循环扩增曲线、引物定位图
显微镜细胞或组织样本 · 标记物二维/三维图像 · 空间坐标 · 形态特征细胞图像、分割轮廓、空间图谱
质谱提取物 · 蛋白质或代谢物质荷比 · 峰图 · 相对丰度质谱峰图、代谢通路图
单细胞组学单细胞悬液 · 条形码表达矩阵 · 细胞聚类 · 细胞状态降维图、热图、细胞图谱
CRISPR 基因编辑靶序列 · 引导 RNA编辑结果 · 表型变化 · 脱靶评估靶点定位、编辑前后对照
流式细胞术细胞悬液 · 荧光标记单细胞事件 · 群体比例 · 荧光强度散点图、直方图、门控树
空间组学组织切片 · 空间探针空间表达矩阵 · 组织坐标 · 邻域关系组织切片、空间热图、邻域网络
结构解析纯化样品 · 结构实验数据三维结构 · 原子坐标 · 结合界面球棍模型、表面模型、密度图
生物信息学分析原始数据 · 参考数据库注释结果 · 差异特征 · 关系网络流程图、矩阵、网络图、结果报告
队列研究研究人群 · 暴露与表型个体时间线 · 风险估计 · 亚组差异队列流程图、生存曲线、风险森林图
RNA 测序RNA 样本 · 文库转录本 · 表达矩阵 · 剪接事件表达热图、剪接图、火山图
长读长测序高分子量 DNA/RNA · 文库长读段 · 结构变异 · 单倍型读段跨度图、组装图、结构变异图
蛋白质组学蛋白质提取物 · 肽段蛋白鉴定 · 丰度矩阵 · 修饰位点蛋白丰度图、修饰位点图、通路网络
代谢组学血液或组织样本 · 提取物代谢物峰 · 相对丰度 · 代谢通路峰图、主成分图、通路图
类器官培养干细胞或组织细胞 · 培养基三维结构 · 细胞组成 · 功能反应三维成像、时间序列、处理对照
随机对照试验入组人群 · 干预方案组间差异 · 效应估计 · 不良事件试验流程图、效应森林图、时间曲线
流行病学研究病例定义 · 人群分母发生率 · 患病率 · 风险比人群趋势图、地图、分层比较
医学影像影像设备 · 成像协议像素或体素 · 病灶特征 · 分割结果切片、三维重建、分割叠加、轨迹图
宏基因组学环境或宿主样本 · DNA 文库物种组成 · 功能基因 · 代谢潜力分类组成图、功能热图、群落网络
读取与测量DNA 测序DNA sequencing

样本中的核酸序列是什么?不同样本之间有哪些差异?

序列读段覆盖度变异
读取与测量PCRPolymerase chain reaction

目标核酸片段是否存在,或其相对量如何变化?

扩增曲线目标片段相对定量
空间与形态显微镜Microscopy

对象在空间中的形态、位置和动态变化是什么?

二维/三维图像空间坐标形态特征
读取与测量质谱Mass spectrometry

样本中有哪些分子,它们的相对丰度和变化是什么?

质荷比峰图相对丰度
空间与状态单细胞组学Single-cell omics

一个组织中有哪些细胞类型和细胞状态?

表达矩阵细胞聚类细胞状态
干预与验证CRISPR 基因编辑CRISPR genome editing

改变目标序列或基因活性后,系统发生了什么变化?

编辑结果表型变化脱靶评估
读取与测量流式细胞术Flow cytometry

一个细胞群体中有哪些细胞类型、数量和状态差异?

单细胞事件群体比例荧光强度
空间与形态空间组学Spatial omics

基因或蛋白信号位于组织的什么位置,并与哪些细胞相邻?

空间表达矩阵组织坐标邻域关系
结构与机制结构解析Structural biology

一个分子或复合物的空间结构如何解释它的功能与相互作用?

三维结构原子坐标结合界面
计算与推断生物信息学分析Bioinformatics

如何把不同实验产生的数据整理、比较并转化为可复核的生物学特征?

注释结果差异特征关系网络
纵向与人群队列研究Cohort study

暴露、特征与健康结局在一组人群中如何随时间变化?

个体时间线风险估计亚组差异
读取与测量RNA 测序RNA sequencing

样本中的 RNA 种类、丰度和剪接状态如何变化?

转录本表达矩阵剪接事件
读取与组装长读长测序Long-read sequencing

如何跨越重复区域和复杂结构,读取更完整的基因组或转录本?

长读段结构变异单倍型
分子测量蛋白质组学Proteomics

样本中有哪些蛋白质,它们的丰度、修饰和相互作用如何变化?

蛋白鉴定丰度矩阵修饰位点
分子测量代谢组学Metabolomics

生物样本中的代谢物谱如何反映状态、暴露和反应?

代谢物峰相对丰度代谢通路
模型与干预类器官培养Organoid culture

如何在体外建立保留部分组织结构和功能的模型?

三维结构细胞组成功能反应
干预与验证随机对照试验Randomized controlled trial

一种干预相对于对照是否改变预先定义的结局?

组间差异效应估计不良事件
纵向与人群流行病学研究Epidemiology

疾病、暴露和人群特征如何在时间与空间中分布?

发生率患病率风险比
空间与形态医学影像Medical imaging

如何用影像观察人体结构、功能和随时间变化的病灶特征?

像素或体素病灶特征分割结果
群落与环境宏基因组学Metagenomics

如何在不逐一培养的情况下观察微生物群落的组成与功能潜力?

物种组成功能基因代谢潜力

任何方法都要带着边界。

样本对照质控重复外部验证