牛玉光 李元豐 田英麗 于慧穎
1中國人民解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學中心日間診療科(北京 100853)
2軍事科學院軍事醫(yī)學研究院輻射醫(yī)學研究所,蛋白質組學國家重點實驗室,國家蛋白質科學中心(北京 100850)
3中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊第九六四醫(yī)院(安徽 130117)
4中國人民解放軍第五醫(yī)學中心門診部(北京 100071)
耳鳴是指患者在客觀上未受外界聲源或電刺激,卻在主觀上存在聲音感知的一種臨床癥狀,可伴有焦慮、抑郁等心理疾病。耳鳴在普通人群中的發(fā)生率約為3-30%,其中約有1-3%的患者因耳鳴而影響正常的生活和工作。因此,耳鳴與耳聾、眩暈同被列為耳鼻咽喉頭頸外科三大難治癥狀,是臨床迫切需要解決的頑癥[1,2],也是耳鼻喉科研究生需要重點關注的疾病之一。然而截至目前,耳鳴的發(fā)病機制尚不十分清楚,發(fā)現(xiàn)和鑒定耳鳴遺傳易感基因,將有望為耳鳴的發(fā)病機理研究提供線索。因此,指導耳鼻喉科研究生開展耳鳴的全基因組遺傳關聯(lián)研究,將有望提高我們對耳鳴的認知,為探討耳鳴的遺傳學發(fā)病機制和防診治措施的研發(fā)提供重要的理論依據(jù)[3,4]。同時,也為研究生將來開展耳鳴的臨床診治和耳鳴的發(fā)病機理研究提供思路。
筆者從事耳鼻喉科臨床工作多年,診治耳鳴患者數(shù)百例。同時,筆者開展了多項耳鼻喉科復雜疾病的遺傳易感性研究,積累了一定的科學研究經驗。本文擬以筆者指導耳鼻喉科學術型碩士研究生開展的為期兩年的噪聲性耳鳴全基因組遺傳關聯(lián)研究為例,探討研究生培養(yǎng)模式。該課題旨在采用全基因組關聯(lián)研究(Genome-wide association study,GWAS)策略,發(fā)現(xiàn)和鑒定與噪聲性耳鳴發(fā)生發(fā)展相關的遺傳易感基因。我們針對該研究案例,總結出了四個培訓模塊:文獻調研培訓模塊、樣本招募和采集培訓模塊、數(shù)據(jù)分析培訓模塊和研究總結培訓模塊,對研究生進行邊講解、邊實踐的培養(yǎng)模式,重點培養(yǎng)其分析問題解決問題的能力和科學邏輯思維能力,取得了理想效果。期望拋磚引玉,引起同行專家對耳鼻喉科碩士研究生培養(yǎng)的關注,并提出寶貴的意見和建議。
文獻調研是指根據(jù)課題研究需求,通過調查文獻獲得資料,從而全面掌握和了解研究背景的過程。文獻調研是科學研究的第一步,也是極其重要的一步。通過文獻調研,可讓研究生全面了解課題研究的意義、以往研究的方法、成果以及不足之處等。
文獻調研主要分為文獻檢索和文獻綜合分析兩大部分。首先,研究生需要以自學為主的方式,學會使用PubMed等文獻數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)性查詢相關文獻。應指導研究生通過不同的檢索途徑,如分類號、作者、年份、關鍵詞等,獲取有價值的內容,并有效避免錯誤的檢索,減少后續(xù)文獻閱讀的工作量。其次,需要培養(yǎng)研究生綜合分析文獻的能力。一是需要提升研究生專業(yè)英語能力,達到快速、準確進行英文科學論文的閱讀。二是引導研究生學會精讀和泛讀相結合的方式進行文獻閱讀。并在閱讀文獻的同時,學會制作文獻閱讀卡片,記錄相關研究的關鍵信息,包括:論文題目、發(fā)表年份、發(fā)表雜志、研究設計、主要的研究發(fā)現(xiàn)和科學意義及價值等。最后,要注重培養(yǎng)研究生歸納總結的能力,要求研究生根據(jù)自己的研究方向,整理出研究思路,適時作出閱讀筆記和文獻綜述。
以噪聲性耳鳴GWAS課題為例,該課題的文獻調研主要涉及以下兩個方面的內容:
1.1.1 GWAS的文獻調研
GWAS是一種不基于任何生物學假設的遺傳易感基因研究方法和策略。目前,通過GWAS策略,研究人員已成功發(fā)現(xiàn)了數(shù)千個疾病/性狀相關的遺傳易感基因[5]。這些遺傳變異的發(fā)現(xiàn),已為疾病新的治療方案的研發(fā)提供了候選靶點。
需要引導研究生通過文獻閱讀,了解和熟悉GWAS一般流程和科學意義。首先,通過閱讀GWAS綜述文章、查閱GWAS數(shù)據(jù)庫(如GWAS catalog數(shù)據(jù)庫),了解截止目前GWAS概況、GWAS的一般流程、GWAS目前的瓶頸等。
1.1.2 耳鳴遺傳易感性研究的文獻調研
首先,引導研究生對已有的耳鳴遺傳易感性研究進行全面梳理,并記錄相關研究的關鍵信息,以了解耳鳴易感基因研究現(xiàn)狀。其次,向研究生講解耳鳴常見的誘因,包括噪聲暴露、年齡老化和耳毒性藥物的應用等,不同誘因導致的耳鳴,其易感基因可能存在一定的差異,在進行文獻調研時,需要對不同類型的耳鳴進行區(qū)分。
病例和對照人群的招募是GWAS的起始步驟和整個研究成敗的關鍵。本項研究是針對人的血液樣本研究,需要向研究對象提前做好宣教工作,并簽訂知情同意書,且需要留底備案。在研究開展前,針對本項研究,需要研究單位的醫(yī)學倫理委員會審核通過倫理審查。接下來,應向研究生詳細介紹病例和對照樣本的招募和采集流程:①招募常年接觸職業(yè)噪聲暴露的人員,對常年接受職業(yè)噪聲的強度進行分類并測算。②對上述人員進行流行病學調查。制作調查問卷,內容包括姓名、年齡、民族、籍貫、既往史、耳毒藥物史、家族史、接觸噪聲的時間長度和噪聲種類等。③對上述人員進行純音聽力檢測。根據(jù)耳鳴診斷標準篩選出耳鳴病例組和對照組。④在簽訂“耳鳴研究血液樣本采集知情同意書”后,進行血液樣本的采集。⑤使用單核苷酸多態(tài)性(Single Nucleotide Polymorphism,SNP)芯片分型平臺,對DNA樣本進行全基因組SNP分型。介紹樣本采集流程后,研究生需要實地參與現(xiàn)場調查和樣本的招募與采集工作。低年級研究生可以對采集數(shù)據(jù)進行整理,如將姓名、年齡、噪聲暴露的時間、純音測聽檢查結果、耳鳴的特征等進行信息錄入,高年級碩士研究生可將整理的樣本信息數(shù)據(jù)進行流行病學統(tǒng)計分析,可參照其他噪聲暴露調查文獻進行歸納總結。
GWAS策略的一個顯著特點是數(shù)據(jù)量大,對研究人員的數(shù)據(jù)分析能力的要求較高。在數(shù)據(jù)分析培訓模塊,由于醫(yī)學研究生計算機編程能力和數(shù)據(jù)統(tǒng)計能力較弱,需要進行正確引導,同時進行短期培訓,使研究生達到熟練掌握Linux操作系統(tǒng)最基礎的操作。
GWAS的數(shù)據(jù)分析主要分為三個部分:數(shù)據(jù)質量控制、SNP基因型的推算和遺傳關聯(lián)分析。
1.3.1 數(shù)據(jù)質量控制
質量控制分為針對SNP的質量控制和針對個體的質量控制[6]。均使用PLINK軟件(1.07版本)操作。這個步驟,需要向研究生講解每個質量控制步驟的內涵。例如,針對離群個體的去除,需要研究生掌握離群個體的定義和計算方法,以及去除離群個體的原因。離群個體需要去除的原因在于:離群個體的存在,將導致病例-對照人群混雜或人群分層等現(xiàn)象,最終導致研究產生假陽性結果[7]。
1.3.2 SNP基因型的推算
SNP基因型的推算,也稱SNP填補。需要研究生了解其基本原理和操作流程。
1.3.3 遺傳關聯(lián)分析
遺傳關聯(lián)分析主要分為三個步驟:確定需校正的混雜因素、遺傳關聯(lián)分析和關聯(lián)結果的判讀。
耳鼻喉科學術型研究生培養(yǎng)的目標之一是熟悉科學研究的基本流程和環(huán)節(jié)。數(shù)據(jù)整理和結果匯總是科學研究必須完成的任務。帶教導師主要負責引導和把關,研究生可先以實驗記錄的形式將結果整理,逐步訓練后,再以標準的科學論文格式進行中文寫作訓練。如研究生具有一定的英文寫作能力,可適當進行英文寫作訓練??茖W論文規(guī)范性是研究生寫作時最容易忽視的,需要加強引導和培訓。科學論文主體主要有:引言、方法、結果和討論四個部分。以本課題論文為例,引言部分需要通過整理文獻調研模塊的成果,系統(tǒng)總結耳鳴的概況、耳鳴的易感基因研究概況以及耳鳴易感基因研究的意義。方法部分需要詳細回溯整個研究過程中涉及到的人群、實驗方法和統(tǒng)計方法。方法需要嚴格遵守科學規(guī)范,并檢查是否符合醫(yī)學實驗設計原則。結果部分,需要邏輯完整的描述科學發(fā)現(xiàn),并與以往研究結果進行詳細比較。新的科學發(fā)現(xiàn)需要圖、表的支持,以增強文章的可讀性。討論部分首先要總結本文的主要發(fā)現(xiàn),即發(fā)現(xiàn)了噪聲性耳鳴新的易感基因,其次要對發(fā)現(xiàn)的易感基因可能的機理進行討論,需要研究生詳細閱讀相關文獻,了解耳鳴的發(fā)病機理及易感基因的功能,進行一定的理論推導,然后對研究的優(yōu)缺點進行系統(tǒng)總結,本課題的優(yōu)點在于病例-對照來自噪聲背景相似的環(huán)境等,缺點在于病例-對照的樣本量仍較少等,最后需對研究成果的意義進行討論,我們發(fā)現(xiàn)的噪聲性耳鳴的易感基因,將有望為耳鳴的發(fā)病機理研究提供線索,為耳鳴防診治措施的研發(fā)提供候選靶標。
在四個培訓模塊基礎上,我們著重培養(yǎng)研究生兩個方面的能力,即分析問題解決問題能力和科學邏輯思維能力。
研究生需要運用知識分析問題、解決問題,重點在于不斷通過啟發(fā)誘導,提高其獨立分析問題解決問題的能力。例如,在數(shù)據(jù)分析培訓模塊,研究生可能會面臨程序無法運行的問題,研究生應首先自己分析出現(xiàn)該問題的可能原因(文件格式不對、運行環(huán)境不對或者命令操作不對等),并自行根據(jù)可能的錯誤原因進行糾正;如仍未解決問題,可與高年級碩士研究生討論解決或詢問帶教導師。在研究總結模塊,研究生可能面臨結果難以解釋的問題,如以往研究中與耳鳴顯著相關的位點,在本研究中沒有得到驗證,研究生應首先核查數(shù)據(jù),然后閱讀相關文獻,查詢該現(xiàn)象在以往的GWAS中是否存在,并尋找可能的緣由。
研究生處于科研起步階段,在培養(yǎng)研究生的全過程均需要注重科學邏輯思維能力的培養(yǎng),因此在四個培訓模塊均需要有意識地教育研究生科學邏輯思維能力的重要性。例如,在文獻調研培訓模塊中,需要指導研究生進行精讀文獻的訓練,使其了解并學習以往經典研究的整體邏輯及研究細節(jié)。在研究生深刻理解以往研究工作的基礎上,引導研究生對以往研究工作的缺陷進行思考,并提出改進意見。又如,在研究總結模塊中,指導研究生對每個結果,使用規(guī)范的科技論文以圖表形式展示,并引導其思考,每個結果能夠推導出什么結論,結果和結果間的邏輯關系如何等。由此,提升研究生科學邏輯思維能力。
綜上,通過上述四個模塊培訓和兩種能力培養(yǎng),研究生能夠完整體會科學研究的整個過程:課題設計(文獻調研)、樣本招募和采集、數(shù)據(jù)分析和結果匯總(研究總結),為其將來進一步的醫(yī)學科學研究奠定堅實的基礎。未來我們將根據(jù)上述模塊,培養(yǎng)出更多的、合格的具有一定科研能力的耳鼻喉科研究生,為耳鼻喉科科學研究提供更多的基礎性成果。