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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。
“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。
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。
“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。
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)。
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℃)
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。