Tworzenie kompleksowej bazy danych onkologii klatki piersiowej – narzędzie do badań translacyjnych

Jeden ze współczesnych paradygmatów badań nad rakiem zakłada, że zrozumienie zmian genetycznych prowadzących do nowotworu pozwoli na usprawnienie profilaktyki, wczesnego wykrywania, identyfikację markerów prognostycznych oraz opracowanie terapii celowanych. Ta onkologiczna baza danych w programie Microsoft Access składa się z siedmiu głównych tabel, w tym tabeli pacjentów z informacjami klinicznymi, tabeli TMA z danymi o ekspresji białek oraz tabeli próbek DNA. Dzięki danym o mutacjach opracowano relacje łączące dane między tabelami, tak aby badania laboratoryjne tkanek należących do konkretnego pacjenta można było powiązać z jego historią kliniczną.

Powiązane dane można następnie pobrać za pomocą zapytania do bazy danych i poddać analizie statystycznej w celu określenia zależności między ekspresją białek, DNA, mutacjami a wynikami klinicznymi. Ostatecznie łączenie danych klinicznych i laboratoryjnych ułatwia badanie aberracji genetycznych i ekspresji białek z perspektywy punktów końcowych u pacjentów z nowotworami. Kluczowym elementem badań translacyjnych jest zdolność do gromadzenia danych z badań klinicznych i podstawowych nauk biologicznych oraz łączenia ich w sensowne relacje.

Jednak narzędzia bioinformatyczne niezbędne do realizacji tych zadań są często ograniczone i zależne od konkretnej instytucji. Baza danych ta została opracowana, aby pomóc naszym badaczom w udzieleniu odpowiedzi na kluczowe pytania istotne dla translacyjnych badań nad rakiem, takie jak wpływ profilu genetycznego i proteomicznego pacjenta na określone punkty końcowe kliniczne, na przykład odpowiedź na terapię lub przeżywalność. Chociaż baza danych ta została stworzona dla badaczy i klinicystów zajmujących się nowotworami klatki piersiowej, model ten można zastosować do innych jednostek chorobowych oraz dostosować do potrzeb badaczy i innych instytucji.

Mamy nadzieję, że wdrożą Państwo ten protokół w swoich własnych projektach baz danych. Przed rozpoczęciem translationalnego projektu bazy danych niezbędne jest opracowanie protokołów zatwierdzonych przez IRB. Aby zapewnić poufność danych pacjentów, wszystkie zebrane próbki tkanek, krwi lub innych płynów ustrojowych należy oznaczyć unikalnym identyfikatorem z kodem kreskowym i odpowiednio udokumentować w formularzu pozyskania próbek.

Aby rozpocząć tworzenie bazy danych, należy najpierw utworzyć tabele główne służące do gromadzenia interesujących obszarów, takich jak informacje o danych próbek pacjentów, mikrotablicach tkankowych oraz preparatach DNA. Inne istotne tabele mogą obejmować tabele dotyczące konferencji onkologii klatki piersiowej, linii komórkowych oraz gans. Aby utworzyć tabelę w programie Microsoft Access, należy przejść do karty Tworzenie i wybrać opcję Tabela.

Początkowo tabela jest wyświetlana w widoku arkusza danych. Aby jednak wprowadzić interesujące nas zmienne, tabela musi zostać przełączona w widok projektu. W karcie Narzędzia główne wybierz Widok, następnie Widok projektu, a następnie wprowadź i opisz interesujące zmienne w widoku projektu dla tabeli pacjenta.

Będą to obejmować numer dokumentacji medycznej, nazwisko, imię, datę urodzenia i tak dalej. W widoku projektu pole daty musi zostać opisane za pomocą typu danych, ponieważ numer dokumentacji medycznej składa się z siedmiu cyfr. Zmienna ta zostanie zdefiniowana jako numeryczna.

Ponieważ zmienna nazwisko jest tekstem, jest ona wyszczególniona jako zmienna tekstowa. Pomocne jest również podanie opisu dla danej zmiennej. Na przykład w przypadku zmiennej płeć ważne jest, aby osoba wprowadzająca dane wiedziała, że mężczyznę należy oznaczyć liczbą jeden, a kobietę liczbą dwa; należy tak zaprojektować tabele, aby ograniczyć redundantność.

Tabela pacjentów powinna być jedynym miejscem w bazie danych, w którym przechowywane są szczegółowe informacje o pacjentach, ich nowotworach, przebiegu klinicznym, czynnikach ryzyka oraz wynikach leczenia. Należy opracować przykładową tabelę danych, aby powiązać preparaty patologiczne z pacjentami, z których pochodzą, ponieważ od każdego pacjenta można pobrać wiele preparatów. Tabela ta powinna łączyć numer identyfikacyjny każdego preparatu z numerem dokumentacji medycznej pacjenta. Tabela TMA służy do rejestracji danych o ekspresji białek uzyskanych z immunohistochemicznej analizy mikroarray tkankowego.

Oznacz badane białko i określ poziom jego ekspresji, korzystając ze zstandaryzowanego systemu punktacji. Zidentyfikuj również typ analizowanej tkanki, na przykład tkankę nowotworową lub prawidłową, oraz wymień wszystkie próbki DNA, które poddano analizie mutacyjnej. W tabeli próbek DNA wyraźnie zaznacz zmiany genetyczne, takie jak opis dokładnej mutacji, gen, w którym wystąpiła mutacja, oraz końcowy efekt takiej mutacji.

Utwórz piątą tabelę konferencyjną dotyczącą onkologii klatki piersiowej, aby opisać cotygodniowe spotkania klinicznego zespołu onkologii torakalnej. Uwzględnij istotne informacje wynikające z tych spotkań, takie jak dostępność próbek patologicznych. Dla każdego pacjenta sporządź oddzielną tabelę linii komórkowych, opisującą linie komórkowe wykorzystywane w laboratorium. Na potrzeby badawcze opisz istotne charakterystyki każdej komórki.

Na koniec należy utworzyć kolejną autonomiczną tabelę dla CL elgan, aby wymienić autologiczne receptory, kinazy tyrozynowe oraz powiązany wynik needle score. Jest to miara podobieństwa do białek ludzkich. Aby ułatwić zapytania z wielu tabel, poszczególne tabele muszą być powiązane za pomocą kluczy głównych.

Ustal klucz główny lub unikalny identyfikator dla każdej tabeli. Unikalny identyfikator to liczba lub słowo, które reprezentuje tylko jedną, konkretną osobę i nie może zostać wymienione dwukrotnie w tabeli. Na przykład numer dokumentacji medycznej pacjenta jest kluczem głównym w tabeli pacjentów.

Aby ustanowić klucz główny, przejdź do widoku projektu odpowiedniej tabeli. Kliknij prawym przyciskiem myszy pole, które ma stać się kluczem głównym, a następnie wybierz opcję klucz główny.

Aby połączyć tabele, przejdź do karty narzędzi bazy danych i kliknij ikonę relacji. Przeciągnij myszą od interesującego pola w jednej tabeli do odpowiadającego mu pola w drugiej tabeli. W ten sposób dwie tabele zostaną połączone za pomocą utworzonych relacji.

Następnie można uruchomić zapytanie, aby uzyskać powiązane informacje z wielu tabel. W karcie Tworzenie należy wybrać opcję Projektowanie zapytania, a następnie wybrać i wyświetlić tabele, w tym interesujące pola. Następnie z każdej tabeli należy wybrać interesujące zmienne. Uruchom zapytanie, aby wygenerować wyniki w formie arkusza kalkulacyjnego, i zapisz dane z odpowiednim rozszerzeniem pliku w celu ich późniejszego importu.

Należy zweryfikować, czy nazwy zmiennych w zaimportowanych danych są w pełni zgodne z nazwami zmiennych w programie Microsoft Access. Dane nie zostaną pomyślnie zaimportowane, jeśli zmienne są opisane w różny sposób, na przykład gdy w jednej tabeli występują spacje, a w drugiej nie. Po uzyskaniu spójności między obiema tabelami należy użyć zapytania do dopisania lub aktualizacji, aby zaimportować dane do programu Access.

Zapytanie dołączające dodaje nowe wiersze danych, takie jak nowi pacjenci, podczas gdy zapytanie aktualizujące odświeża dane w rekordach już istniejących w bazie danych. Aby wyeksportować dane do arkusza kalkulacyjnego Microsoft Excel, przejdź do karty danych zewnętrznych i kliknij eksportuj dane do programu Excel. Program Microsoft Access umożliwia również eksport danych do innych powszechnie używanych formatów.

Badaczka jest zainteresowana skorelowaniem informacji dotyczących białka paxin w tabeli pacjentów, tabeli TMA oraz tabeli próbek DNA. Ponieważ tabele są już powiązane za pomocą numeru dokumentacji medycznej, dane można łatwo odpytywać. Aby uzyskać odpowiednie informacje, badaczka klika kartę tworzenia i wybiera projekt zapytania. Następnie wybiera trzy interesujące ją tabele: pacjenci, TMA oraz próbki DNA z każdej z tabel.

Wybiera interesujące ją zmienne, takie jak imię i nazwisko pacjenta z tabeli pacjentów, pochodzenie próbki z tabeli TMA, ekspresję paxiny z tabeli TMA oraz mutacje Paxin z tabeli próbek DNA. Następnie klika „uruchom zapytanie”, aby wygenerować zapytanie, a wyniki pojawiają się w arkuszu kalkulacyjnym z zapytaniem. W tym arkuszu pojawią się wszyscy pacjenci, dla których dostępne są zarówno dane o ekspresji, jak i mutacjach paxiny.

Następnie można określić częstotliwość występowania takich mutacji, skorelować konkretne mutacje ze zmianami w ekspresji lub powiązać mutacje ze zmiennymi klinicznymi, takimi jak przeżywalność. Należy pamiętać, że zaprezentowane tutaj wyniki dotyczą pacjentów próbnych, a nie rzeczywistych pacjentów zidentyfikowanych w bazie danych. Wyniki mogą zostać wyeksportowane do wstępnej analizy danych przez biostatystyka, a następnie udostępnione badaczowi.

Podczas tworzenia takiej bazy danych ważne jest zapewnienie, aby wszystkie dane były wprowadzane w spójny sposób. Dane należy wprowadzać do pola tylko wtedy, gdy badacz jest pewien ich poprawności. Należy ponownie podkreślić znaczenie zachowania poufności oraz prowadzenia bazy danych w ścisłej zgodności z przepisami HIPAA i regulacjami IRB.

Dzięki temu projektowi bazy danych translacyjnych z wykorzystaniem programu Microsoft Access udało nam się zbudować bazę obejmującą prawie 3000 unikalnych pacjentów oraz uzyskać dane o ekspresji 63 unikalnych białek. Postępy, jakich możemy dokonać w identyfikacji takich mutacji, mają potencjał, by prowadzić do usprawnień w naszej zdolności do zapobiegania, wykrywania i leczenia wyniszczających chorób.