Methoden in het Biomedisch Onderzoek 1
Hoofdstuk 1: Inleiding
1.1 Inleiding en situering
1.1.1 Belang van methoden in het biomedisch onderzoek
Meeste antwoorden zitten al in ons lichaam → moeten ze er alleen uithalen → methoden nodig.
Antwoord? Afhankelijk van gebruikte methode Sterrenhemel of kanker
Al heel wat Nobelprijzen gewonnen voor biomedische methoden.
Beschikbaarheid van adequate methoden met hun mogelijkheden & hun beperkingen bepalen
grotendeels de opbouw van onze kennis & de toepassingen ervan.
Momenteel is er een enorme evolutie in de ontwikkeling van biomedische methoden
→ exponentiële toename in biomedische kennis.
→ Bij elke methode: -doelstelling van de methode (Principe?)
-fysische achtergrond
-praktische tips (Let daar of daar op)
-mogelijkheden en beperkingen (Zeer nauw gerelateerd met voor- & nadelen)
-voor- en nadelen
-toepassing (adhv vb literatuur) (kunnen opnoemen)
-voorbeelden van resultaten (kunnen opnoemen)
-ethische aspecten
-kosten
-perspectieven (nog in/recent ontwikkel ing/t)
Hoofdstuk 2: Biomedische vraagstelling en onderzoeksmethodiek
2.1 Achtergrond
Domein v biomedisch onderzoek is zeer breed
Disciplines:
- Fysiologie; hoe werkt ons lichaam
- Pathologie; wat loopt er fout?
Niveau’s:
- Organisme
- Weefsel
- Cel
- Sub cellulair
Doel van wetenschappers: uitvoeren v reproduceerbare experimenten om:
- e wetenschappelijke vraag beantwoorden
- e wetenschappelijk doel te bereiken ontwikkeling geneesmiddel
Herhaalbaarheid is belangrijk!:
- je moet kunnen voorspellen wat zal gebeuren als experiment w herhaalt
- om vooruitgang te boeken, moet elke wetenschapper namelijk vertrouwen op experimenten die ih
verleden zijn gebeurd
Maar (!!!) je kan niet tot ih eindige herhalen (tijd/geld) daarom:
- inductieve conclusie (als h werkt op 10.000 mensen, dan zal het bij 11.000.000 ook werken)
- redenering door analogie (Als appel loskomt zal het vallen; als peer loskomt zal het wss ook vallen)
2.2 Het kader
Kader = manier van aanpak vh onderzoek
Klassiek kader:
Hypothese → onderzoeksvraag → data → model
1
,Alternatief kader:
Onderzoeksvraag → data → model → validatie van model
Litteratuuronderzoek nodig:
• Wat is al geweten over h onderwerp?
• Is wat je wil weten verifieerbaar met experimenten?
Klassiek kader:
1. Hypothese: een nog onbevestigde stelling die d onderzoeker moet proberen te falsifiëren
(Meestal gebaseerd op voorgaande experimenten)
Wnr bacterie X behandeld w met stof Y, gaat ze dood (onderzoeker mag niet bevooroordeeld
zijn → hemel is rood)
2. Onderzoeksvraag: concrete vraag om de hypothese te kunnen testen
Gaat bacterie X dood wnr ze behandeld w met stof Y?
3. Data: experimenten die wn ontworpen om d onderzoeksvraag te beantwoorden
Experimenten die proberen aan te tonen dat bacterie X blijft leven als ze behandeld w met
stof Y
4. Model: voorspelt wat gaat gebeuren als de handeling w herhaald
Bacterie X gaat dood wnr ze behandeld w met stof Y
Alternatief kader:
Niet alle onderzoek kan starten ve hypothese
- Te breed om te starten ve concrete hypothese onderzoek om h genoom ve organisme te bepalen
- Te onbekend om e hypothese te kunnen formuleren hoe lang beschermt het Covid-19 vaccin tegen
de ziekte
Daarom start vanuit e onderzoeksvraag om e (voorlopig) model uit te bouwen dat moet gevalideerd
wn
Door cyclus verschillende keren te doorlopen w h model verbeterd
Fundamenteel / translationeel / klinisch onderzoek:
Fundamenteel:
Gericht op e gedetailleerde analyse v moleculen & processen id cel & h organisme zonder
onmiddellijke toepassing Welke cellulaire processen beïnvloeden d Krebs cyclus?
Translationeel:
Maakt overgang tss fundamenteel & klinisch onderzoek Welk v die cellulaire processen zijn ontregeld
ie metabole ziekte & hoe kunnen we dit verhelpen?
Klinisch:
Patiënt-gericht: optimaliseren v diagnose, verbetering v behandeling & nieuw geneesmiddel Hebben
patiënten met e metabole ziekte baat bij geneesmiddel X?
Klinisch onderzoek gebeurt in 4 fasen:
2
,2.3 Het systeem
Het systeem = alles dat wetenschapper gebruikt om e (serie van) experiment(en) uit te voeren
• Modelsysteem specifieke muizenstam of bacterie
- D genetische achtergrond v deze dieren
- H voedsel dat d dieren krijgen
• Gebruikte materialen & methoden
- Recipiënten & andere verbruiksartikelen (buisjes, platen, pipetten, …)
- Technieken & methoden
- Reagentia
• Omgeving vh experiment
- Temperatuur, luchtvochtigheid, licht, …
- De wetenschapper
• Verwerking vd experimenten
- Hoe d resultaten wn verwerkt, welke berekeningen
- Voorstelling vd resultaten
- Gebruikte statische testen
2.3.1 Opstellen van het systeem
Over elk aspect moet beslist wn. Onderzoeksvraag/hypothese staat centraal: hoe deze zo goed
mogelijk te beantwoorden? 1 vd 1ste vragen: kwantitatieve of kwalitatieve data?
2.3.2 Validatie van het systeem
Om teleurstellingen/tijdverlies te vermijden: validatiesysteem nodig!
• Specificiteit systeem
• Gevoeligheid systeem
• Stabiliteit systeem
• Efficiëntie systeem
• Veiligheid systeem
2.3.3 Specificiteit systeem
Detecteert d gebruikte methode h gewenste resultaat & enkel dit resultaat?
→ let op voor vals positieve & vals negatieve resultaten
Dokter tegen man: “Je bent zwanger” → vals positief
Dokter tegen vrouw: “Je bent niet zwanger” → vals negatief
Worden ook type I & type II fouten genoemd → te vermijden door gebruik van goede controles
3
, Antilichaam – antigen interacties; Is het lichtblauwe antilichaam aanwezig ih staal?
2.3.4 Gevoeligheid systeem
Is h systeem gevoelig genoeg om h molecule/resultaat te detecteren? ‘Basis’ niveau, detecteren v
verschillen tss condities
Signaal/ruis verhouding:
groter = gevoeliger
Signal
Indien niet gekend: pilootexperiment uitvoeren (experiment kankercellijn proliferatie)
signaal
2.3.5 Stabiliteit systeem
Is h systeem stabiel binnen d periode vh experiment?
Juiste controles toevoegen om stabiliteit te testen
- negatieve controles
2.3.6 Doeltreffendheid van het systeem tijd
In welke concentratie & hoe vaak moet e verandering wn toegediend om e globaal effect te
verkrijgen?
4
Hoofdstuk 1: Inleiding
1.1 Inleiding en situering
1.1.1 Belang van methoden in het biomedisch onderzoek
Meeste antwoorden zitten al in ons lichaam → moeten ze er alleen uithalen → methoden nodig.
Antwoord? Afhankelijk van gebruikte methode Sterrenhemel of kanker
Al heel wat Nobelprijzen gewonnen voor biomedische methoden.
Beschikbaarheid van adequate methoden met hun mogelijkheden & hun beperkingen bepalen
grotendeels de opbouw van onze kennis & de toepassingen ervan.
Momenteel is er een enorme evolutie in de ontwikkeling van biomedische methoden
→ exponentiële toename in biomedische kennis.
→ Bij elke methode: -doelstelling van de methode (Principe?)
-fysische achtergrond
-praktische tips (Let daar of daar op)
-mogelijkheden en beperkingen (Zeer nauw gerelateerd met voor- & nadelen)
-voor- en nadelen
-toepassing (adhv vb literatuur) (kunnen opnoemen)
-voorbeelden van resultaten (kunnen opnoemen)
-ethische aspecten
-kosten
-perspectieven (nog in/recent ontwikkel ing/t)
Hoofdstuk 2: Biomedische vraagstelling en onderzoeksmethodiek
2.1 Achtergrond
Domein v biomedisch onderzoek is zeer breed
Disciplines:
- Fysiologie; hoe werkt ons lichaam
- Pathologie; wat loopt er fout?
Niveau’s:
- Organisme
- Weefsel
- Cel
- Sub cellulair
Doel van wetenschappers: uitvoeren v reproduceerbare experimenten om:
- e wetenschappelijke vraag beantwoorden
- e wetenschappelijk doel te bereiken ontwikkeling geneesmiddel
Herhaalbaarheid is belangrijk!:
- je moet kunnen voorspellen wat zal gebeuren als experiment w herhaalt
- om vooruitgang te boeken, moet elke wetenschapper namelijk vertrouwen op experimenten die ih
verleden zijn gebeurd
Maar (!!!) je kan niet tot ih eindige herhalen (tijd/geld) daarom:
- inductieve conclusie (als h werkt op 10.000 mensen, dan zal het bij 11.000.000 ook werken)
- redenering door analogie (Als appel loskomt zal het vallen; als peer loskomt zal het wss ook vallen)
2.2 Het kader
Kader = manier van aanpak vh onderzoek
Klassiek kader:
Hypothese → onderzoeksvraag → data → model
1
,Alternatief kader:
Onderzoeksvraag → data → model → validatie van model
Litteratuuronderzoek nodig:
• Wat is al geweten over h onderwerp?
• Is wat je wil weten verifieerbaar met experimenten?
Klassiek kader:
1. Hypothese: een nog onbevestigde stelling die d onderzoeker moet proberen te falsifiëren
(Meestal gebaseerd op voorgaande experimenten)
Wnr bacterie X behandeld w met stof Y, gaat ze dood (onderzoeker mag niet bevooroordeeld
zijn → hemel is rood)
2. Onderzoeksvraag: concrete vraag om de hypothese te kunnen testen
Gaat bacterie X dood wnr ze behandeld w met stof Y?
3. Data: experimenten die wn ontworpen om d onderzoeksvraag te beantwoorden
Experimenten die proberen aan te tonen dat bacterie X blijft leven als ze behandeld w met
stof Y
4. Model: voorspelt wat gaat gebeuren als de handeling w herhaald
Bacterie X gaat dood wnr ze behandeld w met stof Y
Alternatief kader:
Niet alle onderzoek kan starten ve hypothese
- Te breed om te starten ve concrete hypothese onderzoek om h genoom ve organisme te bepalen
- Te onbekend om e hypothese te kunnen formuleren hoe lang beschermt het Covid-19 vaccin tegen
de ziekte
Daarom start vanuit e onderzoeksvraag om e (voorlopig) model uit te bouwen dat moet gevalideerd
wn
Door cyclus verschillende keren te doorlopen w h model verbeterd
Fundamenteel / translationeel / klinisch onderzoek:
Fundamenteel:
Gericht op e gedetailleerde analyse v moleculen & processen id cel & h organisme zonder
onmiddellijke toepassing Welke cellulaire processen beïnvloeden d Krebs cyclus?
Translationeel:
Maakt overgang tss fundamenteel & klinisch onderzoek Welk v die cellulaire processen zijn ontregeld
ie metabole ziekte & hoe kunnen we dit verhelpen?
Klinisch:
Patiënt-gericht: optimaliseren v diagnose, verbetering v behandeling & nieuw geneesmiddel Hebben
patiënten met e metabole ziekte baat bij geneesmiddel X?
Klinisch onderzoek gebeurt in 4 fasen:
2
,2.3 Het systeem
Het systeem = alles dat wetenschapper gebruikt om e (serie van) experiment(en) uit te voeren
• Modelsysteem specifieke muizenstam of bacterie
- D genetische achtergrond v deze dieren
- H voedsel dat d dieren krijgen
• Gebruikte materialen & methoden
- Recipiënten & andere verbruiksartikelen (buisjes, platen, pipetten, …)
- Technieken & methoden
- Reagentia
• Omgeving vh experiment
- Temperatuur, luchtvochtigheid, licht, …
- De wetenschapper
• Verwerking vd experimenten
- Hoe d resultaten wn verwerkt, welke berekeningen
- Voorstelling vd resultaten
- Gebruikte statische testen
2.3.1 Opstellen van het systeem
Over elk aspect moet beslist wn. Onderzoeksvraag/hypothese staat centraal: hoe deze zo goed
mogelijk te beantwoorden? 1 vd 1ste vragen: kwantitatieve of kwalitatieve data?
2.3.2 Validatie van het systeem
Om teleurstellingen/tijdverlies te vermijden: validatiesysteem nodig!
• Specificiteit systeem
• Gevoeligheid systeem
• Stabiliteit systeem
• Efficiëntie systeem
• Veiligheid systeem
2.3.3 Specificiteit systeem
Detecteert d gebruikte methode h gewenste resultaat & enkel dit resultaat?
→ let op voor vals positieve & vals negatieve resultaten
Dokter tegen man: “Je bent zwanger” → vals positief
Dokter tegen vrouw: “Je bent niet zwanger” → vals negatief
Worden ook type I & type II fouten genoemd → te vermijden door gebruik van goede controles
3
, Antilichaam – antigen interacties; Is het lichtblauwe antilichaam aanwezig ih staal?
2.3.4 Gevoeligheid systeem
Is h systeem gevoelig genoeg om h molecule/resultaat te detecteren? ‘Basis’ niveau, detecteren v
verschillen tss condities
Signaal/ruis verhouding:
groter = gevoeliger
Signal
Indien niet gekend: pilootexperiment uitvoeren (experiment kankercellijn proliferatie)
signaal
2.3.5 Stabiliteit systeem
Is h systeem stabiel binnen d periode vh experiment?
Juiste controles toevoegen om stabiliteit te testen
- negatieve controles
2.3.6 Doeltreffendheid van het systeem tijd
In welke concentratie & hoe vaak moet e verandering wn toegediend om e globaal effect te
verkrijgen?
4
