Ein Abonnement von JoVE ist erforderlich, um diesen Inhalt anzuzeigen. Melden Sie sich an oder beginnen Sie noch heute mit einer kostenlosen Testphase.

Methodenartikel

Datenbanken zur effizienten Verwaltung von mittelgroßen, niedrigen Geschwindigkeiten und multidimensionalen Daten im Tissue Engineering

5.9K Aufrufe

⸱

DOI:

10.3791/60038

⸱

22. November 2019

 ,  ,  ,  ,  ,  , 

Korrespondierende Autoren: Anna Grosberg <grosberg@uci.edu>

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Viele Forscher generieren "mittelgroße", datenarme und mehrdimensionale Daten, die mit Datenbanken und nicht mit Tabellenkalkulationen effizienter verwaltet werden können. Hier bieten wir einen konzeptionellen Überblick über Datenbanken, einschließlich der Visualisierung mehrdimensionaler Daten, verknüpfen von Tabellen in relationalen Datenbankstrukturen, Der Zuordnung halbautomatischer Datenpipelines und der Verwendung der Datenbank zur Klärung der Bedeutung von Daten.

Zusammenfassung

Die Wissenschaft stützt sich auf immer komplexere Datensätze für den Fortschritt, aber gängige Datenverwaltungsmethoden wie Tabellenkalkulationsprogramme sind für den wachsenden Umfang und die Komplexität dieser Informationen unzureichend. Datenbankverwaltungssysteme haben zwar das Potenzial, diese Probleme zu beheben, werden aber außerhalb von Geschäfts- und Informatikbereichen nicht häufig genutzt. Dennoch generieren viele Forschungslabore bereits "mittlere, niedrige Geschwindigkeiten, mehrdimensionale Daten, die von der Implementierung ähnlicher Systeme sehr profitieren könnten. In diesem Artikel bieten wir einen konzeptionellen Überblick über die Funktionsweise von Datenbanken und deren Vorteile bei Tissue Engineering-Anwendungen. Strukturelle Fibroblastendaten von Personen mit einer laminazur A/C-Mutation wurden verwendet, um Beispiele in einem spezifischen experimentellen Kontext zu veranschaulichen. Beispiele hierfür sind das Visualisieren multidimensionaler Daten, das Verknüpfen von Tabellen in einer relationalen Datenbankstruktur, das Zuordnen einer halbautomatischen Datenpipeline zum Konvertieren von Rohdaten in strukturierte Formate und das Erläutern der zugrunde liegenden Syntax einer Abfrage. Die Ergebnisse der Analyse der Daten wurden verwendet, um Diagramme mit verschiedenen Anordnungen zu erstellen, und die Bedeutung wurde in der Zellorganisation in ausgerichteten Umgebungen zwischen der positiven Kontrolle der Hutchinson-Gilford-Progerie, einer bekannten Laminopathie, und allen anderen experimentellen Gruppen demonstriert. Im Vergleich zu Tabellenkalkulationen waren Datenbankmethoden enorm zeitsparend, nach der Einrichtung einfach zu bedienen, ermöglichten den sofortigen Zugriff auf originale Dateispeicherorte und erhöhten Datenstrenge. Als Reaktion auf die Betonung der experimentellen Strenge durch die National Institutes of Health (NIH) ist es wahrscheinlich, dass viele wissenschaftliche Bereiche aufgrund ihrer starken Fähigkeit, komplexe Daten effektiv zu organisieren, schließlich Datenbanken als gängige Praxis übernehmen werden.

Einleitung

In einer Zeit, in der der wissenschaftliche Fortschritt stark von der Technologie getrieben wird, ist der Umgang mit großen Datenmengen zu einem integralen Facetten der Forschung in allen Disziplinen geworden. Die Entstehung neuer Bereiche wie Computerbiologie und Genomik unterstreicht, wie kritisch die proaktive Nutzung der Technologie geworden ist. Diese Trends werden sich aufgrund von Moores Gesetz und stetigen Fortschritten aus dem technologischen Fortschritt sicher fortsetzen1,2. Eine Folge davon sind jedoch die steigenden Mengen generierter Daten, die die Fähigkeiten bisher tragfähiger Organisationsmetho....

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Protokoll

HINWEIS: Siehe Tabelle der Materialien für die in diesem Protokoll verwendeten Softwareversionen.

1. Bewerten, ob die Daten von einem Datenbankorganisationsschema profitieren würden

  1. Laden Sie die Beispielcodes und Datenbanken herunter (siehe Ergänzende Codierungsdateien, die in Tabelle 1zusammengefasst sind).
  2. Verwenden Sie Abbildung 1, um auszuwerten, ob der Interessendatensatz "mehrdimensional" ist.
    HINWEIS: Abbildung 1 ist eine grafische Darstellung einer mehrdimensionalen Datenbank, die für den Beispieldat....

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Ergebnisse

Multidimensionalität der Daten
Im Rahmen des hier vorgestellten Beispieldatensatzes wurden die im Abschnitt Methoden beschriebenen Probanden in Gruppen von Individuen aus den drei Familien mit der herzkrankheitserregenden LMNA-Mutation ("Patienten"), verwandten nicht-mutationsnegativen Kontrollen ("Kontrollen"), nicht-mutationsbezogenen negativen Kontrollen ("Spender") und einer Person mit Hutchinson-Gilford-Progeria-Syndrom (HGPS) als positiv kontrollierbare20. Die Er.......

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Diskussion

Technische Diskussion des Protokolls
Der erste Schritt bei der Prüfung der Verwendung von Datenbanken besteht darin, zu prüfen, ob die Daten von einer solchen Organisation profitieren würden.

Der nächste wichtige Schritt besteht darin, einen automatisierten Code zu erstellen, der die minimale Eingabe des Benutzers anfordert und die Tabellendatenstruktur generiert. Im Beispiel hat der Benutzer die Kategorie des Datentyps (Zellkerne oder Strukturmessungen), den Betreffbetreff.......

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Offenlegungen

Die Autoren haben nichts zu verraten.

Danksagungen

Diese Arbeit wird vom National Heart, Lung, and Blood Institute der National Institutes of Health, Fördernummer R01 HL129008, unterstützt. Die Autoren danken insbesondere den Mitgliedern der LMNA-Genmutation für ihre Teilnahme an der Studie. Wir danken auch Linda McCarthy für ihre Unterstützung bei der Zellkultur und der Pflege der Laborräume, Nasam Chokr für ihre Teilnahme an der Zellbildgebung und der Analyse von Kernen und Michael A. Grosberg für seine sachdienliche Beratung beim Einrichten unserer ersten Microsoft Access-Datenbank sowie bei der Beantwortung weiterer technischer Fragen.

....

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
4',6'-Diaminodino-2-phenylinodol (DAPI)Life Technologies, Carlsbad, CA
Alexa Fluor 488 PhalloidinLife Technologies, Carlsbad, CA
Alexa Fluor 750 Anti-KaninchenLife Technologies, Carlsbad, CA
digitale CCD-Kamera ORCAR2 C10600-10BHamamatsu Photonics, Präfektur Shizuoka, Japan
FibronektinCorning, Corning, NY
IX-83 inverses motorisiertes MikroskopOlympus America, Center Valley, PA
Matlab R2018bMathworks, Natick, MA
MS AccessMicrosoft, Redmond, WA
Paraformaldehyd (PFA)Fisher Scientific Company, Hanover Park, IL
polyklonales Kaninchen Anti-Human-FibronektinSigma Aldrich Inc., Saint Louis, MO
Polydimethylsiloxan (PDMS)Ellsworth Adhesives, Germantown, WI
Prolong Gold AntifadeLife Technologies, Carlsbad, CA
rechteckige GlasdeckgläserFisher Scientific Company, Hanover Park, IL
Triton-XSigma Aldrich Inc. , Saint Louis, MO

Referenzen

  1. Cavin, R. K., Lugli, P., Zhirnov, V. V. Science and engineering beyond Moore's law. Proceedings of the IEEE. 100, Special Centennial Issue 1720-1749 (2012).
  2. Mast, F. D., Ratushny, A. V., Aitchison, J. D. Systems cell biology. The Journal of Cell Biology. 206 (6), 695-706 (2014).
  3. Barone, ....

Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.

Nachdrucke und Genehmigungen

Weitere Artikel entdecken

Datenbankmanagementrelationale DatenbankDatenpipelineQuery-DesignDateibenennungVersionskontrolleDatenvisualisierungstatistische Analyse