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当您从“多变量”数据表运行非线性回归时,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(预测因子),哪些列包含 Y 值(因变量),以及哪些列定义了您希望用单独曲线拟合的独立数据集。
“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至右侧的相应框中,或者点击每个分配框中的“+ 添加变量...”按钮并从列表中选择。分配完成后,您可以通过将鼠标悬停在变量上并点击出现的“X”按钮来移除该变量。
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,这可能是反应速率。在药代动力学中,这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。
“多变量”表格的一个强大功能在于,您可以为同一组 X 值分配多个响应变量。当您在同一实验中测量多个读数时,这种情况很常见。例如,在每种药物浓度下测量的细胞存活率和凋亡率,或结合实验中的多个荧光通道。
当您指定多个响应变量时,Prism 会为每个变量分别拟合曲线。如果您同时指定分组变量,则会获得响应变量与分组之间所有组合的曲线。因此,如果有 2 个响应变量和 3 个处理组,您将得到 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
•所有数值必须使用一致的单位
•可包含重复测量(同一 X 值对应的多个 Y 值)
响应变量的良好示例:
•抑制率
•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,它是药物浓度或剂量;在酶动力学中,它是底物浓度;在时间过程实验中,它是时间;在结合研究中,它是配体浓度。
X变量必须是连续数值数据。Prism利用这些X值拟合您选择的方程,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 个覆盖曲线范围的独立 X 值,以确保曲线拟合的可靠性
•每次分析仅可指定一个预测变量
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显示在拟合曲线图的 X 轴标签上,因此请使用包含单位的描述性名称。
对于跨度达多个数量级的剂量反应曲线(例如 0.001 至 100 µM),您的数据表中可能已对 X 值进行了对数转换。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,并让 Prism 的剂量反应方程在内部处理对数转换,这通常更直观。
分组变量虽非必需,但在需要针对不同实验条件拟合独立曲线时却至关重要。常见示例包括筛选实验中的不同化合物、不同细胞系、不同处理条件、不同时间点或不同批次。
若未指定任何分组变量,Prism 将对所有数据拟合一条单一曲线。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拟合独立曲线,并为每条曲线提供单独的参数估计值(如 EC50、Vmax、Kd 等)。
您可以指定多个分组变量,以拟合不同因子组合的曲线。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
•每条曲线都需要充足的数据(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:
•必须是分类型变量
•可包含两个或更多水平
•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 (药物_A, 药物_B, 药物_C, 对照组)
•细胞系 (HeLa, A549, HEK293, MCF7)
•处理 (溶剂对照, 预处理, 联合处理)
•时间点 (4小时, 24小时, 48小时, 72小时)
•批次 (批次_1, 批次_2, 批次_3)
•基因型 (野生型, 杂合子, 敲除)
•温度 (25℃, 37℃, 42℃)
让我们来看几个常见场景,以及如何为每个场景分配变量。
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。
变量分配:
•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。
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 Drug_A、Drug_B、Drug_C、Control
结果:四条拟合曲线(每种化合物一条),每条曲线均包含独立的参数估计值,便于您比较不同化合物的 EC50 值。
您在每种药物浓度下都测量了存活率和凋亡率。
变量分配:
•响应变量 (Y):存活率 且 凋亡率(两者均已分配)
•预测因子 (X):Concentration_uM
•分组:化合物,包含 Drug_A、Drug_B 值
结果:四条拟合曲线:
•存活率-Drug_A
•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。
您在不同的细胞系上测试了多种化合物,以查看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(两者均被分配)
结果:若包含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,从而可比较不同化合物与细胞类型间的EC50值。
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:为每种酶制剂绘制独立的米氏-门登曲线,并分别估算其Km和Vmax值。
有两种方法可以为变量分配角色:
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.将其拖动至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
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)至少需要 5-6 个不同的 X 值,且需充分覆盖曲线的范围。更复杂的方程需要更多的数据点。在每个 X 值上进行重复测量可以提高精度,但不能替代拥有足够范围的 X 值。
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。若存在多个预测变量,则需采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怎样?
答:Prism 将为每种组合拟合曲线。若存在 3 个响应变量和 4 个分组,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。仅使用完整数据进行曲线拟合。
问:我的数据包含重复测量。是否需要先对其求平均值?
答:不需要,请将重复测量数据保留为单独的行。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 值处的重复测量数据有助于定义您数据中的变异性。
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。若需拟合不同方程,请针对每个数据子集分别运行分析。
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自动整理数据。