Кратък доклад

  • Пълен член
  • Цифри и данни
  • Препратки
  • Цитати
  • Метрика
  • Лицензиране
  • Препечатки и разрешения
  • PDF

РЕЗЮМЕ

Анализът на кривите на растежа на тумора е стандартна практика в експерименталната онкология, включително туморна имунология. В експерименталната онкология раковите клетки се инокулират на гризачи (предимно мишки) и растежът им се следи чрез измерване на диаметъра, повърхността или обема на тумора във времето като функция на отделни лечения. След това различни групи тумори/лечения се сравняват помежду си за тяхното развитие и възможни отговори на лечението. Пакетът R TumGrowth е създаден като софтуерен инструмент, позволяващ извършването на поредица от статистически сравнения между или между групи криви на растежа на тумора, получени в стандартна лаборатория, за експериментатори с ограничени познания в статистиката. TumGrowth е свободно достъпен онлайн на https://kroemerlab.shinyapps.io/TumGrowth/ и може да бъде изтеглен на всеки компютър. Той предлага изчерпателна панорама от инструменти за визуализиране и анализ на сложни набори от данни, включително измервания на надлъжно, напречно сечение и време до крайната точка.

статия

Предклиничните модели на онкогенезата, прогресията на тумора и отговорите на лечението са от съществено значение за експерименталните изследвания на рака. В типичен експеримент гризачите (обикновено мишки или плъхове) се инокулират подкожно с трансплантируеми тумори, които са или изогенични (ако получателят е имунокомпетентен), или могат да бъдат хисто-несъвместими или дори ксеногенни (ако получателят е имунодефицитен). Алтернативно, раковите клетки могат да се инжектират ортотопно в органа, от който произхождат, а след това мониторингът на тумора изисква технологии за изображения, базирани на флуоресценция на луминесцентни сигнали (ако туморът е бил трансдуциран с подходящи биосензори) или радиологични методи (като микрокомпютър томографски сканирания). Експерименталният рак може също да бъде предизвикан от редовното прилагане на химични канцерогени или генетични манипулации, целящи активирането на онкогените. 1

Обхватът на повечето експерименти е да се оцени капацитетът на леченията за предотвратяване, намаляване или премахване на растежа на тумора, което означава, че на животните се прилагат лекарства или подходящ контрол на носителя и растежът на тумора се отчита във времето като функция от лечението. Независимо от точния начин на генериране, лечение и наблюдение на тумори, при типична експериментална настройка се наблюдават множество измервания на диаметъра, повърхността или обема на тумора, чрез дебеломери, в няколко групи гризачи в различни часови точки. Анализът на такива данни, които често имат нелинеен характер (поради ефектите от леченията и въздействието на засиленото или спокойно имунонаблюдение) и често са засегнати от големи междуиндивидуални вариации в рамките на една и съща група за лечение, често нарушава статистическите данни компетентност на експериментатора, даваща неоптимални анализи или изискваща участието на професионален биостатист.

Влияе ли лечението на траекторията на туморен растеж? За това може да се извърши надлъжен анализ или върху цялата крива на растежа на тумора, или върху негови сегменти и ефектите от цялостната експериментална интервенция (за всички групи) могат да се анализират статистически по същия начин, както групите могат да бъдат подложени на двойни сравнения.

Засяга ли лечението размера на тумора в даден момент от време, избран от експериментатора? За това програмата за визуализация улеснява избора на времевата точка, а софтуерният пакет дава статистически сравнения между и между групите.

Влияе ли вариацията в експерименталните условия върху появата (или изчезването) на тумори, общото оцеляване на животните или тяхното оцеляване до критичен максимален размер на тумора?

Публикувано онлайн:

Фигура 1. Цялостен работен процес на TumGrowth софтуер. След качване на данни потребителят проверява целостта на файла с данни, визуализира експерименталния резултат, като същевременно позволява на изследователя да избира между няколко възможности, след това извършва няколко различни статистически сравнения (надлъжно, напречно сечение, време до крайната точка) и накрая генерира качество на публикациите Фиг., както и подробни статистически отчети.

Фигура 1. Цялостен работен процес на TumGrowth софтуер. След качване на данни потребителят проверява целостта на файла с данни, визуализира експерименталния резултат, като същевременно позволява на изследователя да избира между няколко възможности, след това извършва няколко различни статистически сравнения (надлъжно, напречно сечение, време до крайната точка) и накрая генерира качество на публикациите Фиг., както и подробни статистически отчети.

TumGrowth приложението не само позволява експортиране на нови генерирани графики, за включване в лабораторни тетрадки и научни статии, но също така генерира пълен набор от материали и методи (чрез автоматично създаване на статистически отчети, които включват експериментален дизайн, настройки за моделиране, описание на статистическите тестове използва се за изчисляване на стр-стойност, както и диагностични графики), за да се обясни как е изчислена всяка графика и всяко статистическо сравнение.

TumGrowth е свободно достъпен онлайн на https://kroemerlab.shinyapps.io/TumGrowth/ (използване ограничено до 25 часа на месец) и може да бъде изтеглен на всеки компютър, за да се използва и офлайн (без ограничения за използването му). Като безплатен интерактивен уеб инструмент, TumGrowth трябва да спечелят на техници, студенти, докторанти и утвърдени изследователи, работещи в областта на експерименталната онкология. Примери за скорошно използване включват статии в Ракова клетка, 2 Имунитет, 3 ОнкоИмунология 4 , 5 и Наука. 6 , 7

Предполагаме, че използването му ще подобри статистическите анализи на експерименталните криви на растежа на тумора във все по-голям брой лаборатории. По принцип този статистически пакет може също да се използва за анализ на кривите на растеж на мишки, подложени на обезогенни диети.

Материали и методи

Въвеждане на данни

Данните за растежа на всеки отделен тумор (обикновено като сурови данни, получени от измерването на две или три измерения на повърхността/обема на тумора) могат да бъдат качени като текстов файл, разделен с табулация (.txt). Такива текстови файлове могат да бъдат експортирани от всеки стандартен софтуер за електронни таблици (напр. .xls или .xlsx) или дори текстови файлове (напр. .doc), които са широко използвани за документиране на експеримент за растеж на тумори в експериментални онкологични лаборатории.

Анализи, извършени от TumGrowth

Данните се подлагат на интерактивна визуализация, като се използват няколко различни подменюта (раздел Линейни диаграми) на програмата, което позволява на експериментатора да разбере биологичния резултат от експеримента. Освен това данните за растежа на тумора се подлагат на три различни типа статистическо сравнение и всяко от трите подменюта (Надлъжен анализ, Анализ на напречното сечение, Анализ на оцеляването), предназначени за тази цел, съдържа текстови анотации, насочващи потребителя.

Първо, надлъжните анализи се извършват върху цели сегменти от кривите на растежа на тумора, които могат да бъдат подложени на автоматични анализи на точките на прекъсване в характеристиките на растежа на тумора и откриване на извънредни резултати въз основа на коригираната от Bonferroni стр-стойности, изчислени от остатъците (ако е необходимо). В следващия етап кривите на растежа на тумора се подлагат на тип II ANOVA и двойни сравнения между групи. Потребителят може да избере избраното сравнение. Освен това софтуерът включва поредица от диагностични графики, позволяващи на потребителя да провери адекватността на прилагания статистически модел.

Второ, анализите на напречното сечение позволяват сравнение на размерите на тумора в един единствен момент от времето, който е избран от потребителя при интерактивна визуализация на различни опции. Такива набори от данни могат отново да бъдат подложени на откриване на основата въз основа на коригираната от Bonferroni стр-стойности, изчислени от остатъчните количества (ако е необходимо), последвани от сравнение на групите. След това софтуерът изчислява стр-стойности чрез тест за ранг на Wilcoxon, който може да се коригира по метода на Holm.

Трето, данните от времето до крайната точка се визуализират като графики на Каплан Майер и се подлагат на статистически сравнения посредством регресионния модел на Кокс, съотношенията на вероятност, Wald и тестовете за оценка. Важно е да се отбележи, че програмата е гъвкава при определяне на алтернативни цензурни отсечки (напр. време на появяване на тумора, максимален размер на тумора, оцеляване на животното, продължителност на експеримента и т.н.). Оценката на коефициентите на риск винаги е възможна, дори при липса на събития, посредством корекцията на Фърт.

Експортиране на резултати

Всяка графика може да бъде експортирана като .png или .svg файл, знаейки, че .svg файловете са съвместими с графичен софтуер (като Adobe Illustrator), който се използва широко от общността за биомедицински изследвания. Всеки от статистическия отчет може да бъде експортиран като .doc, или .htlm или .pdf документ. Такива доклади включват графики на трансформираните данни, таблици, обобщаващи дизайна и спецификацията на модела, описание на статистическите методи, използвани за междугрупови сравнения, както и диагностични графики за статистически контрол на качеството.

Разкриване на потенциални конфликти на интереси

Не са разкрити потенциални конфликти на интереси.