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当您从“多变量”数据表中运行非线性回归时,分析参数对话框的第一个选项卡是“数据”选项卡。在此处,您需要告知Prism哪些列包含X值(预测变量),哪些列包含Y值(响应变量),以及哪些列定义了您希望用单独曲线拟合的独立数据集。

变量分配概览

“数据”选项卡包含两个主要部分。左侧显示源数据表中可用于分析的所有变量;右侧有三个框,用于将变量分配给分析中的相应角色。

要分配变量,您可以将其从左侧拖拽到右侧相应的框中,或者点击每个分配框中的“+ 添加变量...”按钮,然后从列表中进行选择。分配完成后,您可以将鼠标悬停在变量上,点击出现的“X”按钮来移除该变量。

在列表中查找变量

多变量数据表中包含的变量数量往往远超单次分析所需。在“可用变量”列表上方有两个控件,可用于缩小列表显示范围,从而让您无需滚动浏览不需要的变量,即可快速找到所需变量。

•搜索框。输入变量名称的任意部分,即可仅显示名称匹配的变量。

•变量类型。将列表限制为单一变量类型,即“连续型”或“分类型”。此操作仅改变列表中显示的变量,不会更改任何变量的实际类型,也不会影响您已完成的分配。

列表中的每个变量均根据其变量类型显示相应的背景色,且“+ 添加变量...”下拉菜单中也使用相同的颜色,因此连续型和分类型变量可一目了然地区分。

响应(Y)变量

响应变量是您测量的结果。这是您预期会随 X 变化而变化的因变量。在剂量-反应实验中,这可能是抑制率、细胞存活率或受体结合率;在酶动力学中,可能是反应速率;在药代动力学中,可能是血浆中的药物浓度。

响应变量必须是连续数值数据。Prism 将拟合曲线以根据 X 预测 Y,因此您的 Y 值必须是定量测量值。

指定多个响应变量

“多变量”表格的一个强大功能在于,您可以为同一 X 值下测得的多项响应变量进行分配。当您在同一实验中测量多个读数时,这种情况很常见。例如,在每种药物浓度下的细胞存活率和凋亡率,或者在结合实验中的多个荧光通道。

当您指定多个响应变量时,Prism 会为每个响应变量分别拟合曲线。如果您还指定了分组变量,则会获得响应变量与分组之间每种组合对应的曲线。因此,如果有 2 个响应变量和 3 个处理组,您将获得 6 条拟合曲线(2 × 3 = 6)。

响应变量的要求:

•必须是连续数值数据

•所有值必须使用一致的单位

•可以包含重复测量(同一 X 值下的多个 Y 值)

响应变量的典型示例:

•Percent_Inhibition

•细胞存活率

•荧光强度

•结合信号

•酶速率

•吸光度

•发光

•响应百分比

•血浆浓度

预测变量(X)

预测变量即为自变量。这是您通过系统性改变来观察其对响应影响的因素。在剂量-反应实验中,该变量为药物浓度或剂量;在酶动力学实验中,该变量为底物浓度;在时间过程实验中,该变量为时间;在结合研究中,该变量为配体浓度。

X变量必须是连续数值数据。Prism利用这些X值来拟合您选择的方程,并预测X与Y之间的关系。

预测变量的要求:

•必须是连续数值数据

•所有数值必须使用一致的单位

•通常需要至少 5-6 个不同的 X 值,且这些值应覆盖曲线的整个范围,以确保曲线拟合的可靠性

•每次分析只能指定一个预测变量

预测变量的良好示例:

•浓度_uM

•剂量_mg/kg

•时间_小时

•底物浓度_mM

•配体浓度_nM

•对数浓度

•温度_摄氏度

您使用的列名将自动作为拟合曲线图上的 X 轴标签显示,因此请使用包含单位的描述性名称。

关于对数转换的 X 值的说明

对于跨越多个数量级的剂量反应曲线(例如 0.001 到 100 µM),您的数据表中的 X 值可能已经过对数转换。 这没问题——只需确保您使用的是 log(X) 的适当方程,而不是 X。或者,您可以存储实际浓度,让 Prism 的剂量反应方程在内部处理对数转换,这通常更直观。

分组变量

分组变量虽为可选,但在需要针对不同实验条件拟合独立曲线时却必不可少。常见示例包括筛选实验中的不同化合物、不同的细胞系、不同的处理条件、不同的时间点或不同的批次。

若未指定任何分组变量,Prism 将对所有数据拟合一条曲线;若指定一个或多个分组变量,Prism 将针对每个独特的分组水平组合分别拟合曲线,并为每条曲线提供单独的参数估计值(如 EC50、Vmax、Kd 等)。

指定多个分组变量

您可以指定多个分组变量,以针对不同因子的组合拟合曲线。例如,您可以同时按“化合物”(5种测试化合物)和“细胞系”(3种不同的细胞系)进行分组。Prism 将拟合 15 条独立曲线(5 × 3 = 15),每条曲线对应一种化合物-细胞系组合。

此功能对于大规模实验非常强大,但请注意以下几点:

•分组变量越多,需要拟合的曲线就越多

•每条曲线都需要足够的数据(通常至少需要 5-6 个 X 值,且每个 X 值至少对应一个 Y 值)

•曲线数量增多会导致结果表格和图表变得庞大

•参数更多的复杂模型可能需要更多数据

分组变量的要求:

•必须是分类变量

•可以有两个或更多水平

•分组标签的拼写和大小写应保持一致

分组变量的良好示例:

•化合物 (Drug_A, Drug_B, Drug_C, Control)

•细胞系 (HeLa, A549, HEK293, MCF7)

•处理 (溶媒组、预处理组、联合处理组)

•时间点 (4小时, 24小时, 48小时, 72小时)

•批次(Batch_1、Batch_2、Batch_3)

•基因型(野生型、杂合子、敲除)

•温度(25℃、37℃、42℃)

变量赋值示例

让我们来看几个常见场景,以及如何为每个场景分配变量。

场景 1:简单的剂量反应曲线(单一化合物)

您正在为单一化合物拟合剂量反应曲线,且无需进行组间比较。

变量赋值:

•响应变量 (Y):抑制率

•预测因子(X):浓度_uM

•分组:无

结果:一条拟合曲线,包含估计的EC50、Hill斜率及其他参数。

场景 2:比较多种化合物

您正在比较几种测试化合物的剂量反应曲线。

变量分配:

•响应(Y):响应

•预测因子(X):Dose_uM

•分组:化合物,取值包括 Drug_A、Drug_B、Drug_C、Control

结果:四条拟合曲线(每种化合物一条),每条曲线都有各自的参数估计值,便于您比较不同化合物的EC50值。

场景 3:同一实验中的多个读数

您在每种药物浓度下都测量了细胞活力和凋亡情况。

变量分配:

•响应变量(Y):存活率 且 凋亡率(两者均被分配)

•预测因子(X):浓度_uM

•分组:化合物,包含 Drug_A、Drug_B 值

结果:四条拟合曲线:

•细胞存活率-Drug_A

•细胞存活率-Drug_B

•凋亡-Drug_A

•凋亡-药物_B

这使您能够比较同一化合物对不同细胞终点的影响。

场景 4:多因素实验

您在不同的细胞系上测试了多种化合物,以了解其效力是否随细胞环境而变化。

变量分配:

•响应变量(Y):存活率(%)

•预测因子(X):浓度_uM

•分组:化合物 且 细胞系(两者均已分配)

结果:如果有3种化合物和2种细胞系,将得到6条拟合曲线(3 × 2 = 6),代表所有组合,从而可以比较不同化合物和细胞类型间的EC50值。

场景 5:酶动力学

您正在测量不同底物浓度下的酶速率,以估算Km和Vmax。

变量赋值:

•响应变量 (Y):Velocity_uM_per_min

•预测因子(X):底物_mM

•分组:Enzyme_Prep(用于比较不同的酶制剂或突变体)

结果:针对每种酶制剂绘制独立的米氏-门捷列夫曲线,并分别估算其Km和Vmax值。

如何分配变量

有两种方法可将变量分配到相应角色:

方法 1:拖放

1.在“可用变量”列表中点击并按住某个变量名称

2.将其拖动到右侧相应的分配框中

3.松开鼠标将其放入框中

方法 2:添加按钮

1.在任意赋值框中点击“+ 添加变量...”按钮

2.从弹出的列表中选择或搜索要赋值的变量

要删除变量:

•将鼠标悬停在变量上,然后点击赋值框中变量名称旁边的“X”按钮

•该变量将返回“可用变量”列表

常见问题

问:每条曲线需要多少个数据点?

答:这依赖于方程的复杂程度。简单的两参数方程可能只需 4-5 个数据点,但大多数剂量反应曲线(4 参数逻辑斯蒂方程)至少需要 5-6 个不同的 X 值,且这些值应能充分覆盖曲线的范围。更复杂的方程则需要更多的数据点。 在每个 X 值处增加重复测量可提高精度,但不能替代 X 值范围的充分覆盖。

问:我可以指定多个预测变量(X)吗?

答:不可以,非线性回归是将Y拟合为单一X变量的函数。如果您有多个预测因子,则需要使用多元回归或其他多元分析方法。

问:如果同时指定多个响应变量和多个分组变量,会发生什么情况?

答:Prism 将为每种组合拟合曲线。如果有 3 个响应变量和 4 个组,您将得到 12 条曲线(3 × 4 = 12)。这对于全面分析很有用,但请确保每条曲线都有足够的数据。

问:Prism 如何处理含有缺失值的行?

答: Prism 会自动排除响应变量、预测变量或任何已分配分组变量中存在缺失值的行。仅使用完整数据集进行曲线拟合。

问:我的数据中有重复测量。我需要先对它们求平均值吗?

答:不需要,请将重复测量保留为单独的行。Prism 在拟合每条曲线时会使用所有数据点,这在统计学上比预先求平均值更为恰当。在相同 X 值处的重复测量有助于定义数据中的变异性。

问:我可以将不同的方程拟合到不同的曲线上吗?

答:不可以。在单次分析中,Prism 会将同一方程拟合到由分组变量定义的所有曲线上。若需拟合不同的方程,请针对每个数据子集分别进行分析。

问:我需要按特定顺序对数据进行排序吗?

答: 不需要,行序无关紧要。Prism 会根据曲线拟合和绘图的需要对数据进行整理。