实验设计 | 甲基化芯片研究设计

实验设计

是研究项目中最关键的步骤！

就是由于

再复杂的数据分析方法，也难以弥补实验设计的缺陷

在研究启动之前，首先建议要明确一个研究课题的主要方向：寻找某种疾病/状态条件下的生物标志物(biomarker)，还是探寻DNA甲基化对基因调控的作用机制。

一般来说，只要是选择了合适的技术方法和重复样本的个数，以及一定的检测深度（范围），所有设计都可被视为以探究生物标志物/相互关系为目的；

然而，对于DNA甲基化的生物学机制研究，主要还是建议采用纵向（时间进程）或梯度研究，因为这样设计不仅可以捕捉到稳定的甲基化变化趋势，还可以准确地推断出那些缺失样本的数据。

实验设计

1. 横断面设计：病例-对照研究

最普遍采用的研究类型，方法是将一种特定状态（病例组）与典型状态（对照组）进行比较，通常用于识别可能有助于对刺激或其他状态作出反应的因素。

优势 - 病例组/对照组样本量相对庞大，增加了组间比较的统计功效；

缺点 - 不同分组标准则可能出现难以控制的复杂个体表型，进而会降低发现甲基化-疾病相关性的几率。

建议样本数量             ≥100-1000例  vs  100-1000例

不推荐样本数量          ≤50例 vs 50例

* 在病例数量有限的情况下，增加对照数量可以提高分析结果的统计优势

动物和细胞               1-3个生物学重复

* 药物处理和诱导细胞实验，需考虑梯度和时间进程的实验设计

另附    全基因组甲基化测序(WGBS)的实验设计建议：

测序深度：≥2个生物学重复， 15×测序覆盖深度

                    ≥3个生物学重复，    5×测序覆盖深度

不推荐单个样本互相比较，即便覆盖深度达到≥30×；

* 实验经费有限条件下，建议优先增加生物学重复，其次考虑适当增加有效测序深度

2. 纵向(时间进程)或渐进式研究

在多个时间点或者随着某一参数的逐渐变化而进行DNA甲基化检测，例如药物梯度浓度、诱导后不同时间点。

该设计能够观察DNA甲基化的变化趋势，过滤噪音并增强结果可靠性。例如随着时间推移或随着药物浓度逐渐变化时，DNA甲基化明显升高或降低的结果，要比仅仅两个条件下比较差异变化的结果更可靠。

3. 双胞胎(同卵)比较研究

对于同卵双胞胎在性状或疾病差异的研究，可能是最好的实验方案。

因为同卵双胞胎可以排除遗传变异和年龄的相关问题，甚至一定程度上还能排除所在的环境因素。

样本数量：大约25对同卵双胞胎

                 （需考虑年龄及环境因素对受试者的影响）

4. 多代家系遗传研究

虽然不能避免个体间年龄造成影响（DNA甲基化特征与年龄相关），但得益于减少了个体间的遗传变异差异，并且还能发现新生突变或跨代效应。

家系研究受到样本数量少和临床信息收集难度大的限制。

以后将对家系设计单独详细展开&分享讨论

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琪先生

在记录和分享中学习

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