הדור של מסד נתונים מקיף החזה אונקולוגיה - כלי למחקר Translational

Summary

באתר האונקולוגית החזי פותחה כדי לשמש כמאגר נתונים מקיפה עבור קליניים ומעבדתיים למטרות מחקר translational. המאגר ישמש חוקרי סרטן translational במסגרת תוכנית החזה אונקולוגיה המחקר. באתר זה ניתנת להתאמה מודלים סרטן אחרים, כמו גם מחלות אנושיות אחרות.

Abstract

אונקולוגיה החזי תוכנית פרוייקט מסד נתונים נוצר כדי לשמש כמאגר, מקיף מאומת, ונגיש עבור היטב המבואר דגימות סרטן נתונים קליניים להיות זמינים לחוקרים במסגרת תוכנית החזה אונקולוגיה המחקר. באתר זה גם לוכדת נפח גדול של נתונים גנומי proteomic המתקבלים ללימודים רקמת הגידול השונים. צוות חוקרים במדע קליני ובסיסי, biostatistician, ומומחה ביואינפורמטיקה כונסה לעצב את מסד הנתונים. משתני עניין הוגדרו בבירור ותיאורים שלהם נכתבו בתוך מדריך הפעלה סטנדרטית על מנת להבטיח עקביות של ביאור נתונים. באמצעות פרוטוקול לבנקאות רקמות פוטנציאליים ועוד פרוטוקול לבנקאות הגידול רטרוספקטיבי, דגימות הרקמות מחולים הסכים הפרוטוקולים הללו נאספו. מידע קליני כגון נתונים דמוגרפיים, אפיון סרטן, תוכניות הטיפול בחולים אלה היו הפשטה ונכנס לתוך מסד הנתונים Access. נתונים proteomic ו גנומית נכללו במסד הנתונים, קושרו מידע קליני בחולים תיאר בתוך מסד הנתונים. הנתונים מהטבלה כל היו קשורים באמצעות הפונקציה יחסים ב-Microsoft Access כדי לאפשר את מנהל מסד הנתונים כדי להתחבר מידע קליניים ומעבדתיים במהלך שאילתה. נתוני שאילתה אז יכול להיות מיוצא לניתוח סטטיסטי הדור השערה.

Protocol

1. אוניברסיטת קלינית הפרוטוקולים מחקר:

1. שני פרוטוקולים האוניברסיטה פותחו לצורך יוזמה זו. הפרוטוקול הראשון מאפשר הרכש המיועד של רקמות מסרטן ריאות, סרטן הוושט, סרטן carcinoid, thymoma, וחולים מזותליומה. הפרוטוקול מאפשר גם דם ונוזלי גוף אחרים שייגבו מן החולים ללימודי סמן ביולוגי. הפרוטוקול מאפשר לחוקרים לקבל מידע קליני ממקור החולה של דגימות כגון דרך הפשטה תרשים לאחסן הן הדגימה נתונים קליניים באתר מוגן.
2. הפרוטוקול השני דומה לראשון אלא שהוא מאפשר לחוקרים גישה רקמות הפקידה בעבר דוגמאות אחרות שהושגו במהלך אבחון סרטן של המטופל לטיפול. חולים אשר הסכימו לניתוח באוניברסיטת שיקגו, אשר חתמו על פרוטוקול זכאים.

2. איסוף נתוני המחקר הקליני לפרוטוקול:

1. מטופלים שיראו באוניברסיטת שיקגו המרכז הרפואי לטיפול של ממאירויות הנ"ל נכללו בפרוטוקול זה.
2. חולים הזכאים זוהו על ידי האונקולוג המטפל שלהם היו הסכים על ידי חבר בצוות הקליני הכשרה שני פרוטוקולים.
3. לאחר הסכמתו, מידע ההיסטוריה הרפואית של המטופל הושג באמצעות הפשטה התרשים היה נכנס לתוך מסד הנתונים על ידי חבר בצוות התמיכה קליניים.

3. אוסף הדגימה לפרוטוקול:

דגימות רקמות

1. רקמות ממאירות המכיל ידועים או חשודים שהושגו במהלך טיפול קליני רגיל של המטופל באמצעות ביופסיה או ניתוח נכללו בפרוטוקול זה. רקמה לא נוספים, מחוץ למה היה צורך הבדיקות לאבחון של החולה, הושג.
2. לאחר הסרה כירורגית של המדגם הדרוש להכנת סעיפים קבועים, הרקמה שיורית שהונח על הקרח.
3. טכנאי הרכש רקמות מועבר המדגם שיורית על קרח המחלקה לפתולוגיה.
4. רקמות שיורית נשקלו, מדדו, הועברו לאחסון, שכותרתו, ותועדו כראוי על פי נוהל ההפעלה הסטנדרטית.
5. אחסון לטווח ארוך של דגימות היה נשמר במקפיא -80 מעלות צלזיוס במחלקה לפתולוגיה.
6. כדי לגשת דגימות רקמה של חולים שעברו כבר ניתוח ממאירות החזה, רשימות של חולים ומתוחזק על ידי שיתוף פעולה מנתחים אונקולוגים היו הפניה. באופן זה המטופלים עניין זוהו. דגימות הגידול שלהם רקמה ניתן לאחזר מהמחלקה לפתולוגיה אם ההסכמה הושגה.

דגימות דם

7. במהלך דם ציינו קלינית שואבת, פרוטוקול מותר גם 2-6 מבחנות נוספות של דם צינור 5 מ"ל ירוק העליון (הפרין), אחד 10ml הצינור העליון סגול (EDTA germline DNA) ואחד 10 מ"ל הצינור העליון אדום (סרום) של דם.
8. עד שש דגימות בנקודות זמן שונות נלקחו, עם התאריך של הדם לצייר המבואר.
9. דגימות דם היו centrifuged בסל"ד 2000 למשך 10 דקות.
10. מרכיבי פלזמה ו בסרום היו aliquoted צינורות cryovial ב 1 מ"ל חלקים.
11. עבור אוסף של כדוריות הדם הלבנות, 1-2 מ"ל העליון של ממשק / שבריר כדוריות דם אדומות היו resuspended עם 1-2 מ"ל של מדיום שימור התא (ממ EBS מדיה + 10% נסיוב עוברי cal + 5% DMSO).
12. כל דגימות הוקפאו לאט 70-80 בתיבת הקפאת איזופרופיל מעלות צלזיוס במשך 16-24 שעות לאחר מכן הועברו ל -70 ° C ל -80 מעלות צלזיוס תיבת אחסון.
13. דגימות כל תויגו עם מזהה קודים ייחודי תיעד כראוי על ידי טכנאי מעבדה בדמות רכש המדגם.

הגוף בנוזלים אחרים:

14. נוזלים לא נאסף לשימוש קליני יכול להיות נאסף ונשמר תחת פרוטוקול זה. דגימות כיח נאספו ונשלחו עבור ציטולוגיה. דגימות כיח אוחסנו על הקרח על 4 מעלות צלזיוס בזמן שהוא מועבר.
15. דגימות כיח הועברו לאחר מכן 15 צינורות מ"ל פלקון centrifuged בסל"ד 1400 למשך 10 דקות.
16. Supernatant היה aliquoted ב 4 חלקים מ"ל cyrovials 6mL. Cyrovials הושמו במקפיא, על קרח יבש, או בקופסת הקפאה איזופרופיל להיות קפוא לאחר מכן ל -70 ° C ל -80 ° C. לאחר 16-24 שעות, דגימות שהועברו -70 ° C ל -80 ° C תיבת אחסון.
17. דגימות כל תויגו עם מזהה קודים ייחודי תיעד כראוי על ידי טכנאי מעבדה בדמות רכש המדגם.

4. בניית תשתיות מערכות מידע:

1. לאחר הערכת מספר תוכניות ניהול מסדי נתונים, Microsoft Access נבחרה כתוכנית לבית קליניים נתוני מעבדה עבור בית החזה ביוםמסד cology תוכנית הפרויקט מבוסס על operability ויכולתה לקשר סטים של נתונים הקשורים.
2. צוות של רופאים, חוקרים במדע בסיסי, biostatistician, ומומחה ביואינפורמטיקה כונסה כדי לזהות משתנים עניין ללכוד בתוך מסד הנתונים.
3. הצוות זיהה אלמנטים נתונים הקשורים למטופל דמוגרפיים, אפיון סרטן, גורמים אפידמיולוגיים, וכן ביאור הדגימה בהתבסס על הצרכים של החוקרים האונקולוגית ובית החזה בהתייחסו בסטנדרטים שנקבעו לגבי Common רכיבי נתונים (CDEs) על ידי המוסד הלאומי לסרטן.
4. הצוות פיתח תוכנית קידוד כדי להפוך נתונים analyzable למטרות מחקר. במידת האפשר, הנתונים מקודדים באמצעות משתנים מספריים כדי להפחית את כמות טקסט חופשי נכנס לתוך מסד הנתונים.
5. משתני עניין חולקו בין שבעה שולחנות שונים בתוך Microsoft Access כדי ללכוד היבטים מגוונים של מידע קשור.

5. עיצוב תוכן העניינים של כל טבלה:

1. שבעה שולחנות העיקרי נוצרו: 1) מטופלים שולחן, 2) הנתונים בטבלה לדוגמה, 3) TMA בטבלה, 4) שולחן דוגמאות דנ"א, 5) חזה אונקולוגיה שולחן הוועידה, 6) קו שולחן Cell, 7) ג elegans השולחן.
2. הטבלה חולים תוכנן השולחן רק בתוך מסד הנתונים לבית מידע רלוונטי מבחינה קלינית על מטופלים, סרטן שלהם, כמובן הקליני שלהם, גורמי הסיכון שלהם, והתוצאה שלהם (איור 1). הכוונה של עיצוב מסוים זה היה להגביל את היתירות בתוך מסד הנתונים.
3. את הנתונים לדוגמה קישורים שולחן דגימות פתולוגיות למקורות המטופל שלהם. מדגם כל נתון מספר מדגם פתולוגיה מספר זה קשור מספר שיא הרפואית של המטופל. דגימות מרובות ניתן לקבל אצל כל אדם ולכן השולחן כולל גם מידע על תאריך את הדגימה הושג וסוג דגימה שנאספו: הגידול הראשוני, הגידול חוזר, או הדגימה הנתיחה.
4. הטבלה TMA נעשה שימוש עד כה כדי ללכוד ביטוי חלבון נתונים עבור 63 חלבונים ייחודיים. TMA ניתן לאפיין את החלוקה של חלבונים ביטוי דיפרנציאלי בתוך רקמת הגידול לבין שאינם סרטניים באמצעות נוגדנים למקם חלבונים (איור 2). ביטוי חלבון מיוצג על ידי ציון של 0, 1, 2, 3 או על בסיס ההתרשמות של הפתולוג של עוצמת ואחוז מכתים TMA.
   כאשר מכתים אחוזים נמדדת, ציון של 0 מציין לא מכתים, 1 מציין מכתים פחות מ 11%, 2 מציין מכתים פחות מ -50%, ו - 3 מציין מכתים יותר מ 50%. כאשר העוצמה נמדדת, ציון מוקצה בהתאם לכמות היחסית של כתמים, גם על בסולם של 0 עד 3. במקרים מסוימים, שקופיות IHC נסרקים גם ברזולוציה גבוהה ועוצמת מכתים היא לכמת ידי המערכת האוטומטית הדמיה נייד (ACIS) תוכנת הדמיה במקביל הניקוד של פתולוג. עם זאת, עבור שתי טכניקות, ציון גבוה מעיד ביטוי חלבון גדולה יותר.
   בנוסף, הטבלה TMA annotates את המיקום של אגרוף TMA לשימוש עתידי. בנוסף, מסד הנתונים כולל את המקור של הרקמה (גידול, צומת רגיל, לימפה, רקמת גרורתי), מיקום בתוך המדגם (מרכז, קצה), היסטולוגיה של הסרטן, ומספר רשומה רפואית לקשר את המידע הזה בחזרה את השולחן חולים.
5. הטבלה דוגמאות דנ"א מפרטת את כל הדנ"א מאוחסן בתוך המעבדה. דגימות DNA קשורים למקור המטופל שלהם באמצעות מספר שיא הרפואית של המטופל. מידע בסיסי על הדגימה הוא נתפס כדי לתאר את מקור הדגימה, כולל מיקום ואת היסטולוגיה של הגידול. המטרה של השולחן הזה היא לתאר את שינויים גנטיים אשר היה מאופיין בתוך הדגימה באמצעות שרשרת פולימראז התגובה, רצפי DNA סטנדרטי, ומנתח מוטציוני.
   הטבלה גם לוכדת משתנים כגון שינויים חומצת אמינו, שינויים נוקלאוטיד, homozygosity, נרדפות, ואת הגן שבו המוטציה התרחשה. דוגמאות של גנים אשר נחקרו כוללים Paxillin, cCbl, EGFR, p53, KRAS, cMet ו EphB4. החוקר אשר אפיינה את המוטציות מופיע גם.
6. הטבלה החמישית בתוך מסד הנתונים הוא אונקולוגיה חזה שולחן הוועידה. הכנס האונקולוגית החזה היא פגישה שבועית של אונקולוגים רפואי, מנתחים החזה, פתולוגים, רדיולוגים, אונקולוגים, ושאר חברי הצוות האונקולוגית החזי קליניים שעומדים לפתח תיאום תוכניות טיפול בחולה. המטרה של השולחן הזה היא הרשימה חולים אשר נדונו בכנס כחלק סטנדרטי של הטיפול. מידע על הזמינות של דגימות פתולוגיות לכל מטופל הוא נתפס גם בטבלה זו.
7. הטבלה השישי בטבלה שורות תאים. זהו שולחן שעמד חופשי בתוך מסד הנתונים כי זה לא קשור לאף אחד השולחנות האחרים. הוא מתאר את שורות תאים כי כבר לנצלד במעבדה למטרות מחקר. הטבלה לוכדת את השינויים חומצת אמינו, שינויים נוקלאוטיד, homozygosity ו הרדפה של מוטציות, ואת המיקום של מוטציות בתוך הדנ"א קו התא.
8. הטבלה השביעי ג elegans השולחן וזה גם שולחן שעמד חופשי. טבלה זו מפרטת קינאזות טירוזין קולטן orthologous וכולל את הציון מחט, שהיא מידה של דמיון עם חלבונים אנושיים.

6. יצירת קשרים בין טבלאות:

1. כל טבלה מוקצה המפתח הראשי, אשר משמש מזהה ייחודי עבור כל ערך בתוך הטבלה. על פי ההגדרה, ערך מזהה ייחודי לא ניתן לחזור. לדוגמה, בתוך טבלת חולים, המפתח הראשי הוא מספר רשומה רפואית מאז MRN יכול רק לסמן אדם אחד ייחודי. בתוך הטבלה את הנתונים לדוגמה, המפתח הראשי הוא מדגם הפתולוגיה (SP) מספר. ככל TMA ו-DNA שולחנות דוגמאות לא מזהים ייחודיים, מספר בובה הוקמה כמפתח הראשי. השולחנות TMA ו-DNA היו קשורים אז אל השולחנות האחרים באמצעות MRN ומספרי SP, בהתאמה. הדבר מבטיח כי כל אגרוף TMA ו דגימות דנ"א המקושרות אל המידע הן ספציפיות על המדגם מידע קליני מן המטופל לתרום.
2. ב-Microsoft Access, טבלאות בודדות מקושרים באמצעות המפתחות הראשיים שלהם כך נוצרות מערכות יחסים לוגיים (איור 3). יחסים אלה נחוצים כדי לייצר שאילתות שבו נתונים שנאספו ממספר טבלאות.

7. שאילתות:

1. ביצוע שאילתה של קבוצות הקשורות נתונים פשוט יחסית בתוך Microsoft Access. שאילתה יכולה להיות מעוצבת על ידי בחירת "אפשרות עיצוב השאילתה" תחת הלשונית ליצור.
2. טבלאות כולל בתחומי עניין נבחרים ומוצגים.
3. משתני משולחנות עניין נבחרים, ואם יש צורך, ניתן לסנן על פי קריטריונים של החוקר עניין (איור 4).
4. השאילתה לאחר מכן ניתן להפעיל, וכתוצאה מכך בשדות הרצויים הרשומים בטופס אלקטרוני.

8. ייצוא נתונים:

1. לאחר שאילתה נוצר, הנתונים ניתן לייצא. בעוד שרוב החוקרים מעדיפים את הנתונים בצורה של גיליון אלקטרוני של Microsoft Excel, הנתונים ניתן לייצא למספר תוכניות אחרות באמצעות התפריט יצוא תחת הלשונית "נתונים חיצוניים". נתונים ניתן לשמור באמצעות סיומת הקובץ המתאים.
2. כאשר הנתונים מיוצאים למטרות סטטיסטיות, קבוצה של משתנים שנקבעו כלולים בנתוני היצוא כך ניתוח מקיף ניתן לעשות כדי לשלוט על covariates.

9. ייבוא ​​נתונים:

1. ייבוא ​​הנתונים דורש התאמה מושלמת בין הפורמט של הנתונים המיובאים ואת הפורמט של הטבלה ב-Access. המשתנים של עניין בתוך הטבלה לייבא חייב שמות כמו בטבלה של Access. איות חייב להיות מדויק ולא ניתן חללים חללים שבהם לא קיימים בטבלה של Access.
2. לאחר סימטריה בין שני שולחנות מושגת, יש למשתמש את היכולת להשתמש לצרף או לעדכן שאילתה כדי לייבא את הנתונים לתוך Access. שאילתת הוספה תאפשר למשתמש להוסיף שורות חדשות של נתונים לתוך מסד הנתונים Access. לדוגמה, אם המידע זמין על מטופלים שלא היו כבר במסד הנתונים, שאילתת ההוספה יכול לשמש כדי להוסיף אותם חולים. עם זאת, אם הנתונים החדשים זמין על חולים או דגימות כי צריך להיות שונה, שאילתת עדכון חייב להתבצע על ערכים אלה.

10. עדכון מסד נתונים:

1. חברי הפרויקט באתר יש התפקידים שנקבעו כדי להבטיח את מסד הנתונים נשמר הנוכחי. אחת במשרה מלאה לעובד קבוע המוטל עם אכלוס ועדכון מסד נתונים עם מידע קליני מבוסס על חולים שעברו הסכים במרפאה.
2. עובד נוסף במשרה מלאה, בתפקיד מנהל את הנתונים, הוא מואשם בקבלת נתוני מעבדה כפי שהוא הופך להיות זמין המזינים את המידע הזה לתוך מסד הנתונים עם עדכון או שאילתת הוספה.
3. עוזרי המחקר אשר מאומנים בפרוטוקול אחראים על ביצוע עדכון שיטתי של הנתונים בכל שישה חודשים כדי לקבל את הנתונים העדכניים ביותר הזמינים. הדבר חשוב במיוחד עבור שדות כגון מצב תאריך חיוני של איש הקשר האחרון, כמו בתחומים אלה יש השפעה ישירה על ניתוחים הישרדות שבוצעו על הנתונים.

11. גישה למסד הנתונים:

1. המאגר נגיש רק לאנשים שאינם תואמים HIPAA ונכללים תחת פרוטוקול IRB. גישה מצטמצם עוד לאנשים מאומנים Microsoft Access ויש להם אחריות ישירה על עדכון או שינוי הנתונים.
2. החוקרים שתרמו באתר רשאי לבקש מידע ממסד הנתונים ממנהל נתונים, אך הם עצמםלא רשאים לגשת לנתונים ישירות.
3. מנהל נתונים מספק מידע דה זיהו החוקרים המבקש על ידי הסרת משתנים כגון מספר רשומה רפואית ושם של המטופל בעת יצירת שאילתת הייצוא.

12. נציג תוצאות:

חוקר עשוי להיות מעוניין לדעת את המשמעות הקלינית של ביטוי יתר של החלבון Paxillin בסרטן ריאות שאינם קטנים התא. כחוקר זה יצר הרבה מאוד נתונים TMA במסד הנתונים עבור Paxillin, מנהל נתונים אישרה בקשה של החוקר לקבל גישה למידע קליני כדי לתאם עם הנתונים במעבדה. מנהל נתונים מפעילה שאילתה שבו הוא משלב גם את לוח חולים ואת לוח TMA. משתני עניין מהשולחן חולים כוללים תאריך של המטופל הלידה, המין שלהם, היסטולוגיה של סרטן שלהם, את השלב של סרטן שלהם, התאריך שלהם האבחון, מעמד חיוני שלהם, תאריך המוות שלהם, ותאריך שלהם הקשר האחרון. שימוש אלה משתנים, כמו גיל בעת האבחנה ושלב, לערפלנים חשוב ניתן להסביר ומבוקרת. מתוך הטבלה TMA, מידע חשוב כגון סוג הגידול ואת ביטוי חלבון ניתן לקביעה.

כאשר שתי הטבלאות המקושרות באמצעות מספר רשומה רפואית, מידע לחולה מאנשים אשר הגידולים נחקרו לביטוי Paxillin כלולים בפלט. התוצאות ניתן לסנן כך רק חולים עם סרטן ריאות שאינם קטנים התא מוצגים. התוצאות יכולות להיות מעודן יותר, המבוססות על צרכים של החוקר.

תוצאות אלו ניתן לייצא לניתוח נתונים ראשוני על ידי biostatistician ואת התוצאות משותפים ולאחר מכן עם החוקר.

עמוד פרויקט בבית: מסד נתונים של Access התבנית נוהל הפעלה רגילה זמינים בכתובת:
http://www.ibridgenetwork.org/uctech/salgia-thoracic-oncology-access-template

רישיון: זמינה בחינם לשימוש אקדמי ללא כוונת רווח.

הגבלות לשימוש על ידי אנשי אקדמיה, שאינם: המשתמשים דורשים רישיון מסחרי. לשאלות בנוגע שימושים מסחריים, אנא צור קשר האוניברסיטה של משרד שיקגו הטכנולוגי של קניין רוחני (UChicagoTech) בשעה (773) 702-1692 או www.tech.uchicago.edu

באיור 1. צילום מסך של מסד הנתונים של Access המתארות קטע טבלה חולים.

איור 2. סכמטי המתאר microarray רקמות (TMA) ²

איור 3. המתארת ​​יחסים מסך הוקמה בין השולחנות בתוך מסד הנתונים Access. טבלאות המקושרות באמצעות מפתחות ראשיים.

איור 4. השאילתה לדוגמה עבור מוטציה Paxillin, התוצאות TMA, ומשתנים קליניים.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Centrifuge	Eppendorf
Conical centrifuge tube	Falcon BD	518-PG
Minimum essential medium eagle (MEM)	Sigma-Aldrich	M4655-500ML
Fetal Calf Serum	Cellgro	MTT35011CV
Dimethyl Sulfoxide (DMSO)	American Bioanalytical	AB03091
BD Vacutainer Serum Tubes	Fisher Scientific	367815