TumGrowth: Nyílt hozzáférésű webes eszköz a tumor növekedési görbéinek statisztikai elemzéséhez

Rövid jelentés

Teljes cikk
Ábrák és adatok
Hivatkozások
Idézetek
Metrikák
Engedélyezés
Újranyomtatások és engedélyek
PDF

ABSZTRAKT

A daganatnövekedési görbék elemzése szokásos gyakorlat a kísérleti onkológiában, beleértve a tumor immunológiáját is. A kísérleti onkológiában a rákos sejteket rágcsálókba (többnyire egerekbe) oltják, és növekedésüket a tumor átmérőjének, felületének vagy térfogatának az időbeli mérésével határozzák meg a különféle kezelések függvényében. Ezután a daganatok/kezelések különböző csoportjait összehasonlítják egymással evolúciójuk és a kezelésre adott lehetséges válaszaik alapján. Az R csomag TumGrowth olyan szoftvereszközként hozták létre, amely lehetővé teszi statisztikai összehasonlítások sorozatának elvégzését egy standard laboratóriumban kapott daganatnövekedési görbék csoportjai között vagy között, korlátozott statisztikai ismeretekkel rendelkező kísérletezők számára. TumGrowth ingyenesen elérhető az interneten a https://kroemerlab.shinyapps.io/TumGrowth/ címen, és bármely számítógépre letölthető. Kiterjedt eszközöket kínál komplex adathalmazok vizualizálására és elemzésére, ideértve a hosszanti, keresztmetszeti és idő-végpont méréseket.

Az onkogenezis preklinikai modelljei, a tumor progressziója és a kezelési válaszok elengedhetetlenek a kísérleti rákkutatáshoz. Egy tipikus kísérlet során a rágcsálókat (általában egereket vagy patkányokat) szubkután oltják be olyan transzplantálható daganatokkal, amelyek vagy izogének (ha a befogadó immunkompetens), vagy lehetnek hisztokompatibilisek, vagy akár xenogének (ha a befogadó immunhiányos). Alternatív megoldásként a rákos sejtek ortotóp módon injektálhatók abba a szervbe, amelyből származnak, és a tumor monitorozásához ezután a lumineszcencia jelek fluoreszcenciáján (ha a daganatot megfelelő bioszenzorokkal transzdukáltak) vagy radiológiai módszereken (például mikro-számítógépen) alapuló képi technológiákra van szükség. tomográfiai vizsgálatok). A kísérleti rákok kémiai karcinogének rendszeres beadásával vagy az onkogének aktiválását célzó genetikai manipulációkkal is kiválthatók. 1

A legtöbb kísérlet célja annak értékelése, hogy a kezelések mennyire képesek megakadályozni, csökkenteni vagy megszüntetni a tumor növekedését, vagyis gyógyszereket vagy megfelelő vivőanyag-kontrollokat adnak az állatoknak, és a daganat növekedését idővel rögzítik a kezelés függvényében. A daganatok keletkezésének, kezelésének és ellenőrzésének pontos módjától függetlenül, tipikus kísérleti elrendezésben, a daganat átmérőjének, felületének vagy térfogatának többszörös mérését féknyergek figyelik, rágcsálók több csoportjában, különböző időpontokban. Az ilyen adatok elemzése, amelyek gyakran nem lineáris jellegűek (a kezelések és a megnövekedett vagy ellazult immunfelügyelet hatásai miatt), és gyakran ugyanazon kezelési csoporton belüli jelentős egyének közötti eltérések sújtják, gyakran megsértik a statisztikai adatokat. a kísérletező kompetenciája, szuboptimális elemzések készítése vagy professzionális biostatikus bevonása.

Befolyásolja-e a kezelés a tumor növekedésének pályáját? Ehhez a longitudinális elemzés elvégezhető akár a teljes tumor növekedési görbén, akár annak szegmensein, és az átfogó kísérleti beavatkozás (az összes csoportra kiterjedő) hatásai statisztikailag ugyanúgy elemezhetők, mint a csoportok páronkénti összehasonlításnak.

Befolyásolja-e a kezelés a tumor méretét a kísérletező által kiválasztott adott időpontban? Ehhez a vizualizációs program megkönnyíti az időpont kiválasztását, és a szoftvercsomag statisztikai összehasonlításokat eredményez csoportok között és csoportok között.

A kísérleti körülmények változása befolyásolja-e a daganatok megjelenését (vagy eltűnését), az állatok teljes túlélését vagy túlélését a kritikus maximális daganatméretig?

Online közzététel:

1. ábra A TumGrowth szoftver. Az adatok feltöltése után a felhasználó ellenőrzi az adatfájl integritását, vizualizálja a kísérleti eredményt, miközben lehetővé teszi a kutató számára, hogy több lehetőség közül választhasson, majd több különálló statisztikai összehasonlítást végez (hosszanti, keresztmetszeti, idő-végpont), végül generál publikáció minőségi ábrák, valamint részletes statisztikai jelentések.

TumGrowth Az alkalmazás nem csak új generált grafikonok exportálását, laboratóriumi füzetekbe és tudományos cikkekbe történő felvételét teszi lehetővé, hanem teljes anyag- és módszerkészletet is létrehoz (automatikus statisztikai jelentések készítésével, amelyek tartalmazzák a kísérleti terveket, modellezési beállításokat, a statisztikai tesztek leírását kiszámításához használt o-érték, valamint a diagnosztikai ábrák), hogy elmagyarázzák, hogyan számolták ki az egyes grafikonokat és statisztikai összehasonlításokat.

TumGrowth szabadon elérhető az interneten a https://kroemerlab.shinyapps.io/TumGrowth/ címen (a felhasználás havi 25 órára korlátozódik), és letölthető bármilyen számítógépre, amelyet offline is használhatunk (a használat korlátozásai nélkül). Ingyenes interaktív webes eszközként, TumGrowth hasznot húzhat a kísérleti onkológia területén dolgozó technikusok, hallgatók, posztdoktorok és bevett nyomozók számára. Legutóbbi használatára példák a Rák sejt, 2 Immunitás, 3 OncoImmunology 4 , 5. és Tudomány. 6. , 7

Arra számítunk, hogy alkalmazása javítani fogja a kísérleti tumor növekedési görbék statisztikai elemzését az egyre bővülő számú laboratóriumban. Elvben ez a statisztikai csomag felhasználható az obesogén diétának kitett egerek növekedési görbéinek elemzésére is.

Anyagok és metódusok

Bemenő adat

Az egyes daganatok növekedési adatai (általában a daganat felületének/térfogatának két vagy három dimenziójának méréséből származó nyers adatokként) tabulátorral elválasztott szövegfájlként (.txt) tölthetők fel. Az ilyen szöveges fájlok exportálhatók bármilyen szabványos táblázatkezelő szoftverből (például. .xls vagy .xlsx) vagy akár szöveges fájlok (például. .doc), amelyeket széles körben alkalmaznak a tumor növekedési kísérletének dokumentálására kísérleti onkológiai laboratóriumokban.

A TumGrowth által végzett elemzések

Az adatokat interaktív vizualizációnak vetjük alá a program több külön almenüjével (Vonal diagramok szakasz), amely lehetővé teszi a kísérletező számára, hogy megértse a kísérlet biológiai eredményét. Ezenkívül a tumor növekedési adatait három különböző típusú statisztikai összehasonlításnak vetik alá, és az e célra tervezett három almenü (Longitudinális elemzés, Keresztmetszeti elemzés, Túlélési elemzés) mindegyike tartalmaz szöveges kommentárokat a felhasználó irányításához.

Először longitudinális elemzéseket hajtanak végre a tumor növekedési görbéinek teljes szegmensén, amelyek a tumor növekedési jellemzőinek töréspontjainak automatikus elemzésének és a Bonferroni-korrigált alapon történő kimutatásának vethetők alá. o-a maradványokból számított értékek (ha szükséges). A következő lépésben a tumor növekedési görbéit II típusú ANOVA-nak vetjük alá, és páronként összehasonlítjuk a csoportokat. A felhasználó kiválaszthatja a választás összehasonlítását. Ezenkívül a szoftver egy sor diagnosztikai ábrát tartalmaz, amelyek lehetővé teszik a felhasználó számára, hogy ellenőrizze az alkalmazott statisztikai modell megfelelőségét.

Másodszor, a keresztmetszeti elemzések lehetővé teszik a tumor dimenzióinak összehasonlítását egyetlen időpontban, amelyet a felhasználó választ a különböző lehetőségek interaktív megjelenítésével. Az ilyen adatsorokat ismét ki lehet vetni a kimutatásra Bonferroni-korrigált alapján o-a maradványokból számított értékek (ha szükséges), majd a csoportok összehasonlítása. Ezután a szoftver kiszámítja o-értékeket a Wilcoxon rangösszeg teszt segítségével, amely a Holm módszerrel állítható be.

Harmadszor: az időponttól a végpontig tartó adatokat Kaplan Meier-ábrákként jelenítjük meg, és statisztikai összehasonlításnak vetjük alá őket a Cox regressziós modell, a valószínűségi arányok, a Wald és a pontszám tesztek segítségével. Fontos megjegyezni, hogy a program rugalmasan meghatározza az alternatív cenzorálási határokat (például. a tumor megjelenésének ideje, a tumor maximális mérete, az állat túlélése, a kísérlet hossza stb.). A veszélyarányok becslése mindig lehetséges, még események hiányában is, a Firth korrekcióval.

Eredmények exportálása

Minden grafikon exportálható .png vagy .svg fájlként, tudva, hogy a .svg fájlok kompatibilisek az orvosbiológiai kutatóközösség által széles körben használt grafikus szoftverekkel (például Adobe Illustrator). A statisztikai jelentések mindegyike exportálható .doc, .htlm vagy .pdf dokumentumként. Az ilyen jelentések tartalmazzák az átalakított adatok ábráit, a tervezést és a modell specifikációit összefoglaló táblázatokat, a csoportok közötti összehasonlításhoz használt statisztikai módszerek leírását, valamint a statisztikai minőségellenőrzés diagnosztikai diagramjait.

A lehetséges összeférhetetlenség nyilvánosságra hozatala

Potenciális összeférhetetlenséget nem hoztak nyilvánosságra.