Samenvatting Methoden:
Prof. Swinnen
Hoe moet ik dit kennen voor de examens?
• Overzicht van de verschillende methoden
• Inzicht in methoden (principes)
• Afweging van verschillende methoden (mogelijkheden, beperkingen)
• Toepassing van methodes en combinaties van methoden om concrete vraagstelling te
beantwoorden
Deel 1: Biomedische vraagstelling en Onderzoeksmethodiek
• Het domein van biomedisch onderzoek is zeer breed
• Er is een zeer breed gamma aan vraagstellingen
• Ontwerp van biomedische experimenten
• Twee grote klassen van methoden
• Statische bepalingen versus kwantitatieve, dynamische en vergelijkende analyse
• Selectie van de methode
• Vereisten/eigenschappen van methoden
• Experimentele variatie
Het domein van biomedisch onderzoek is zeer breed
•
disciplines
fysiologie pathologie
hoe werkt ons lichaam? wat loopt er
neurowetenschappen fout?
neurodegeneratieve
cardiologie aandoeningen
hematologie hart- en vaatziekten
endocrinologie kanker
… diabetes
infectiezieken
…
• niveaus
organisme weefsel cel subcellulair
1
,Er is een zeer breed gamma aan vraagstellingen
Er wordt een onderscheid gemaakt tussen tal van verschillende vraagstellingen / onderzoeken:
• Open exploratief → hypothese gedreven:
o Open exploratief onderzoek:
▪ Onderzoek waarbij we breed gaan zoeken naar een antwoord zonder een
specifieke richting te kiezen
▪ Voorbeeld:
– Hoe beïnvloeden androgenen het onstaan en de progressie van
prostaatkanker? Onderzoeken welke genen/eiwitten worden
geregeld door androgenen in prostaatkankercellen
o Hypothese-gedreven onderzoek:
▪ Onderzoek waarbij we een antwoord vooropstellen (hypothese) en dit
toetsen
▪ Voorbeeld:
– Wordt prostaatkanker beïnvloed door androgenen via modulatie
van het Ets-gen? Onze hypothese is dat Ets hierin een rol speelt
en deze hypothese kan experimenteel getoetst worden
• Fundamenteel / translationeel / klinisch onderzoek:
o Fundamenteel onderzoek:
▪ Gericht op een gedetailleerde analyse van de moleculaire bestandsdelen
en processen in de cel en in het organisme
o Translationeel onderzoek:
▪ Maakt de overgang tussen fundamenteel en klinisch onderzoek
o Klinisch onderzoek:
▪ Patiënt gericht:
– Optimaliseren van diagnose
– Verbetering van behandeling
– Nieuw geneesmiddel
▪ PICO principe van ‘evidence-based medicine’:
– Patient § Intervention § Controls § Outcome
▪ Klinisch onderzoek loopt (vaak) over 4 verschillende fasen:
– Fase 1 is het toedienen van het geneesmiddel aan willekeurige
proefpersonen om te zien of het betreffende geneesmiddel weinig
/ geen neveneffecten met zich meebrengt
– In fase 2 wordt het geneesmiddel toegediend aan een beperkte
groep van patiënten, niet met als doel om de patiënten te genezen,
maar puur om na te gaan of er geen grote neveneffecten en / of
eventueel gunstige gevolgen zijn bij de patiënten in kwestie
– In fase 3 wordt het geneesmiddel op grote(re) schaal toegediend
aan een grote groep patiënten en wordt er ook gekeken of de
patiënten baat hebben bij het geneesmiddel
– Fase 4 is dan het bekijken van het lange termijn effect van het
geneesmiddel bij de patiënten en wordt er aan marketing gedaan
2
, • Analyses in vivo / ex vivo / in vitro / in silico
o In vivo:
▪ Bepalingen bij levende organismen
▪ Voorbeelden:
– Meting lichaamstemperatuur, bloeddruk
– Medische beeldvorming
– …
o Ex vivo:
▪ Metingen op stalen van een organisme
▪ Voorbeelden:
– Immunohistochemie van biopt
– ...
o In vitro:
▪ Metingen in een proefbuis
▪ Voorbeelden:
– Bepaling van DNA-concentratie
– PCR-reactie
– …
o In silico:
▪ Analyses met een computer
▪ Voorbeelden:
– (Re)analyse genexpressiedata
– Studie van interactienetwerken
Ontwerp van biomedische experimenten
(bio)medisch probleem
literatuur (peer-review)
testbare onderzoeksvraag/hypothese
biologisch systeem (gezond-ziek) / modelsysteem + moduleren
bepaling vd variabele(n) (wat meten ?)
keuze van methode(n) (hoe?)
bepaling aantal stalen (power analyse) (technische/biologische variatie)
controles (vehicle / mock / …) !!
financiering, goedkeuringen en toelatingen
uitvoering experimenten + statistische analyse
herhaling van experiment
formulering van conclusie
3
, Twee grote klassen van methoden
In het biomedisch onderzoek worden twee grote klassen van methoden onderscheiden:
• Methode voor analyse:
o ‘We meten iets’
o Voorbeelden:
▪ Klinische analyses (hormonen, metabolieten…)
▪ Isolatie, meting, sequentiebepaling van DNA…
▪ Analyse van processen (gentranscriptie…)
• Methode voor modulatie:
o ‘We veranderen iets aan het organisme / proefmodel’:
▪ Essentieel in het biomedisch onderzoek
o Voorbeelden:
▪ Behandeling met inhibitor
▪ Transfectie met plasmidevectoren
▪ Transgenese
▪ RNA-interferentie
▪ …
Statische bepalingen versus kwantitatieve, dynamische en vergelijkende analyse
Naast verschillende experimenten / onderzoeken en methoden bestaan er binnen het biomedisch
onderzoek ook statische en / of dynamische bepalingen:
• Statische bepalingen:
o ‘We bepalen iets dat relatief onveranderlijk is of dat discrete waarden
(identificatie) geeft’
o Voorbeelden:
▪ Bepaling van gensequentie
▪ Bepaling van intron-exon boundaries
▪ Identificatie van interagerende eiwitten
▪ …
• Kwantitatieve, dynamische en vergelijkende analyse:
o ‘We bepalen iets dat makkelijk variëert en een range van waarden kan hebben’
o Voorbeelden:
▪ Meting van cholesterolspiegels
▪ Meting van suikerspiegels voor en na maaltijd
▪ Vergelijking transcriptoom van gezond versus ziek weefsel
▪ Fluorescentie
▪ …
Selectie van de methode
Opdat een bepaalde methode geschikt is om toe te passen, dienen aan een aantal criteria te
worden voldaan:
4
Prof. Swinnen
Hoe moet ik dit kennen voor de examens?
• Overzicht van de verschillende methoden
• Inzicht in methoden (principes)
• Afweging van verschillende methoden (mogelijkheden, beperkingen)
• Toepassing van methodes en combinaties van methoden om concrete vraagstelling te
beantwoorden
Deel 1: Biomedische vraagstelling en Onderzoeksmethodiek
• Het domein van biomedisch onderzoek is zeer breed
• Er is een zeer breed gamma aan vraagstellingen
• Ontwerp van biomedische experimenten
• Twee grote klassen van methoden
• Statische bepalingen versus kwantitatieve, dynamische en vergelijkende analyse
• Selectie van de methode
• Vereisten/eigenschappen van methoden
• Experimentele variatie
Het domein van biomedisch onderzoek is zeer breed
•
disciplines
fysiologie pathologie
hoe werkt ons lichaam? wat loopt er
neurowetenschappen fout?
neurodegeneratieve
cardiologie aandoeningen
hematologie hart- en vaatziekten
endocrinologie kanker
… diabetes
infectiezieken
…
• niveaus
organisme weefsel cel subcellulair
1
,Er is een zeer breed gamma aan vraagstellingen
Er wordt een onderscheid gemaakt tussen tal van verschillende vraagstellingen / onderzoeken:
• Open exploratief → hypothese gedreven:
o Open exploratief onderzoek:
▪ Onderzoek waarbij we breed gaan zoeken naar een antwoord zonder een
specifieke richting te kiezen
▪ Voorbeeld:
– Hoe beïnvloeden androgenen het onstaan en de progressie van
prostaatkanker? Onderzoeken welke genen/eiwitten worden
geregeld door androgenen in prostaatkankercellen
o Hypothese-gedreven onderzoek:
▪ Onderzoek waarbij we een antwoord vooropstellen (hypothese) en dit
toetsen
▪ Voorbeeld:
– Wordt prostaatkanker beïnvloed door androgenen via modulatie
van het Ets-gen? Onze hypothese is dat Ets hierin een rol speelt
en deze hypothese kan experimenteel getoetst worden
• Fundamenteel / translationeel / klinisch onderzoek:
o Fundamenteel onderzoek:
▪ Gericht op een gedetailleerde analyse van de moleculaire bestandsdelen
en processen in de cel en in het organisme
o Translationeel onderzoek:
▪ Maakt de overgang tussen fundamenteel en klinisch onderzoek
o Klinisch onderzoek:
▪ Patiënt gericht:
– Optimaliseren van diagnose
– Verbetering van behandeling
– Nieuw geneesmiddel
▪ PICO principe van ‘evidence-based medicine’:
– Patient § Intervention § Controls § Outcome
▪ Klinisch onderzoek loopt (vaak) over 4 verschillende fasen:
– Fase 1 is het toedienen van het geneesmiddel aan willekeurige
proefpersonen om te zien of het betreffende geneesmiddel weinig
/ geen neveneffecten met zich meebrengt
– In fase 2 wordt het geneesmiddel toegediend aan een beperkte
groep van patiënten, niet met als doel om de patiënten te genezen,
maar puur om na te gaan of er geen grote neveneffecten en / of
eventueel gunstige gevolgen zijn bij de patiënten in kwestie
– In fase 3 wordt het geneesmiddel op grote(re) schaal toegediend
aan een grote groep patiënten en wordt er ook gekeken of de
patiënten baat hebben bij het geneesmiddel
– Fase 4 is dan het bekijken van het lange termijn effect van het
geneesmiddel bij de patiënten en wordt er aan marketing gedaan
2
, • Analyses in vivo / ex vivo / in vitro / in silico
o In vivo:
▪ Bepalingen bij levende organismen
▪ Voorbeelden:
– Meting lichaamstemperatuur, bloeddruk
– Medische beeldvorming
– …
o Ex vivo:
▪ Metingen op stalen van een organisme
▪ Voorbeelden:
– Immunohistochemie van biopt
– ...
o In vitro:
▪ Metingen in een proefbuis
▪ Voorbeelden:
– Bepaling van DNA-concentratie
– PCR-reactie
– …
o In silico:
▪ Analyses met een computer
▪ Voorbeelden:
– (Re)analyse genexpressiedata
– Studie van interactienetwerken
Ontwerp van biomedische experimenten
(bio)medisch probleem
literatuur (peer-review)
testbare onderzoeksvraag/hypothese
biologisch systeem (gezond-ziek) / modelsysteem + moduleren
bepaling vd variabele(n) (wat meten ?)
keuze van methode(n) (hoe?)
bepaling aantal stalen (power analyse) (technische/biologische variatie)
controles (vehicle / mock / …) !!
financiering, goedkeuringen en toelatingen
uitvoering experimenten + statistische analyse
herhaling van experiment
formulering van conclusie
3
, Twee grote klassen van methoden
In het biomedisch onderzoek worden twee grote klassen van methoden onderscheiden:
• Methode voor analyse:
o ‘We meten iets’
o Voorbeelden:
▪ Klinische analyses (hormonen, metabolieten…)
▪ Isolatie, meting, sequentiebepaling van DNA…
▪ Analyse van processen (gentranscriptie…)
• Methode voor modulatie:
o ‘We veranderen iets aan het organisme / proefmodel’:
▪ Essentieel in het biomedisch onderzoek
o Voorbeelden:
▪ Behandeling met inhibitor
▪ Transfectie met plasmidevectoren
▪ Transgenese
▪ RNA-interferentie
▪ …
Statische bepalingen versus kwantitatieve, dynamische en vergelijkende analyse
Naast verschillende experimenten / onderzoeken en methoden bestaan er binnen het biomedisch
onderzoek ook statische en / of dynamische bepalingen:
• Statische bepalingen:
o ‘We bepalen iets dat relatief onveranderlijk is of dat discrete waarden
(identificatie) geeft’
o Voorbeelden:
▪ Bepaling van gensequentie
▪ Bepaling van intron-exon boundaries
▪ Identificatie van interagerende eiwitten
▪ …
• Kwantitatieve, dynamische en vergelijkende analyse:
o ‘We bepalen iets dat makkelijk variëert en een range van waarden kan hebben’
o Voorbeelden:
▪ Meting van cholesterolspiegels
▪ Meting van suikerspiegels voor en na maaltijd
▪ Vergelijking transcriptoom van gezond versus ziek weefsel
▪ Fluorescentie
▪ …
Selectie van de methode
Opdat een bepaalde methode geschikt is om toe te passen, dienen aan een aantal criteria te
worden voldaan:
4
