大數(shù)據(jù)時(shí)代下腫瘤病理學(xué)研究生科研能力培養(yǎng)模式探討

羅韜，姚小紅，時(shí)雨，閻曉初，卞修武

作者單位：陸軍軍醫(yī)大學(xué)（第三軍醫(yī)大學(xué)）第一附屬醫(yī)院病理學(xué)研究所，重慶400038

病理學(xué)是基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)的橋梁學(xué)科，研究疾病發(fā)生發(fā)展的過(guò)程和原理。腫瘤病理學(xué)，主要研究腫瘤發(fā)生發(fā)展的過(guò)程，吸引了包括病理學(xué)，腫瘤學(xué)，分子生物學(xué)，遺傳學(xué)，信息學(xué)等多學(xué)科人才投入到這一領(lǐng)域，為腫瘤病理學(xué)的發(fā)展帶來(lái)了日新月異的變化［1］。大數(shù)據(jù)（Big Data）又稱巨量數(shù)據(jù)，指的是所涉及的數(shù)據(jù)資料量規(guī)模巨大到無(wú)法通過(guò)人腦甚至主流軟件工具進(jìn)行處理以及分析。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，主要包括存儲(chǔ)在互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)的包括DNA，RNA，蛋白等海量數(shù)據(jù)，也泛指相關(guān)的文獻(xiàn)，圖書(shū)，文獻(xiàn)，軟件等資源［2-3］。精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)時(shí)代下的腫瘤學(xué)教育工作也越來(lái)越受到重視［4］。如何分析、利用大數(shù)據(jù)時(shí)代下海量的生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)，培養(yǎng)腫瘤病理學(xué)研究生的科研能力，是研究生導(dǎo)師，帶教教員面臨的新的課題。

1 大數(shù)據(jù)時(shí)代信息傳遞/數(shù)據(jù)共享越加便利，為研究生培養(yǎng)提供方便

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，越來(lái)越多以往無(wú)法獲取的資源變得隨處可見(jiàn)，這些資源的出現(xiàn)，使研究生可以自行學(xué)習(xí)基本的實(shí)驗(yàn)技能［5］。導(dǎo)師不需要直接帶教，而是把精力放在解決整理歸納研究生培養(yǎng)需要的資源以及解惑上，這樣可以有效提高研究生培養(yǎng)的效率和質(zhì)量。

1.1 第三方數(shù)據(jù)平臺(tái)助力研究課題 生物大數(shù)據(jù)時(shí)代的標(biāo)志性成果就是第三方數(shù)據(jù)平臺(tái)如雨后春筍般的出現(xiàn)。第三方數(shù)據(jù)平臺(tái)主要指國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)/商業(yè)機(jī)構(gòu)針對(duì)相應(yīng)領(lǐng)域的研究成果，為了方便科研工作者的需要，在互聯(lián)網(wǎng)搭建的各類生物學(xué)數(shù)據(jù)平臺(tái)。在腫瘤研究領(lǐng)域，除PUBMED這類經(jīng)典的數(shù)據(jù)庫(kù)，已涌現(xiàn)出一大批優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)庫(kù)資源：包括整合數(shù)據(jù)庫(kù)（Genecard，Protein Atlas等），泛腫瘤數(shù)據(jù)庫(kù)（Oncomine［6］，TCGA［7］，Prognoscan等）以及特定腫瘤數(shù)據(jù)庫(kù)（Gliovis，KM plotter等）等。下面分別介紹幾個(gè)代表性的第三方數(shù)據(jù)庫(kù)及其在腫瘤病理學(xué)研究生培養(yǎng)中的作用。

1.1.1 Genecards 這是一個(gè)內(nèi)容豐富的基因綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，不止提供包括基因，轉(zhuǎn)錄本，編碼蛋白等基本信息，還包括指向GO與KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)的基因功能，人不同器官基因表達(dá)，蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)相互作用，抗體，重組蛋白和RNAi試劑等［8］。對(duì)于研究生，可以通過(guò)此數(shù)據(jù)庫(kù)“一站式”了解某分子的基本生物學(xué)功能，亞細(xì)胞定位，蛋白分子量，相互作用蛋白，適用抗體等重要信息。此外，該數(shù)據(jù)庫(kù)直接鏈接了包括PUBMED，Swiss-Port，UCSC，dbSNP等一百余個(gè)公共數(shù)據(jù)庫(kù)，可以直接鏈接到引用數(shù)據(jù)庫(kù)查詢?cè)敿?xì)信息。Genecards可以說(shuō)是對(duì)基因的文獻(xiàn)及數(shù)據(jù)庫(kù)信息進(jìn)行二次加工，極大提高科研效率。

1.1.2 Protein Atlas 腫瘤病理學(xué)的研究，除了新興的基因突變指標(biāo)，目前應(yīng)用最為廣泛的就是免疫組化。而Protein Atlas則是專門針對(duì)腫瘤分子蛋白染色的數(shù)據(jù)庫(kù)。其包括約24 000種人類蛋白在48種人類正常組織，20余種腫瘤組織的免疫組化染色結(jié)果，并經(jīng)專業(yè)人員閱讀和標(biāo)引，保證染色結(jié)果具有充分的代表性；并利用47個(gè)細(xì)胞系進(jìn)行熒光染色，利用激光共聚焦顯微鏡顯示該蛋白的亞細(xì)胞定位［9］。2017年，該數(shù)據(jù)庫(kù)與TCGA數(shù)據(jù)組合作，整合TCGA腫瘤/癌旁樣本已有RNA-seq數(shù)據(jù)及預(yù)后等信息，并利用相應(yīng)病人石蠟樣本制作組織芯片，推出the Pathology Atlas計(jì)劃，以蛋白組學(xué)的方式揭露腫瘤靶點(diǎn)［10］。

1.1.3 Gliovis 除了各類泛腫瘤數(shù)據(jù)庫(kù)外，還有不少以特定腫瘤為研究對(duì)象的數(shù)據(jù)庫(kù)。其中最具代表性的是Gliovis。該數(shù)據(jù)庫(kù)不僅整合了TCGA中膠質(zhì)瘤的臨床，預(yù)后，病理及分子分型等相關(guān)信息，還包括了其他膠質(zhì)瘤研究數(shù)據(jù)，包括Rembrandt，Grevendeel等大型臨床樣本數(shù)據(jù)集，并根據(jù)文獻(xiàn)研究進(jìn)一步更新，為基礎(chǔ)研究的第三方臨床驗(yàn)證提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)。此外，數(shù)據(jù)庫(kù)還提供了多種統(tǒng)計(jì)學(xué)分析方法，如相關(guān)性分析，配對(duì)檢驗(yàn)，整合分析等［11］。利用該數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行多個(gè)樣本集的整合分析，尋找在膠質(zhì)瘤發(fā)病及惡性轉(zhuǎn)化中的關(guān)鍵基因，培養(yǎng)研究生形成整合分析的思維方式。

1.2 文獻(xiàn)下載更為便捷 雖然第三方數(shù)據(jù)庫(kù)囊括了海量的基因及腫瘤信息，但依然存在兩個(gè)重要問(wèn)題：（1）數(shù)據(jù)庫(kù)都需要人力進(jìn)行整理，在即時(shí)性上會(huì)較差，一些較新的研究無(wú)法收錄；（2）數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息不完整，了解某分子或者某信號(hào)通路，不能單單依靠數(shù)據(jù)庫(kù)信息。因而，依然需要閱讀大量領(lǐng)域相關(guān)文獻(xiàn)。雖然各大高校都購(gòu)買了一些出版社的下載權(quán)限，但是依然存在需要閱讀的文獻(xiàn)無(wú)法下載的情況。此外，高校購(gòu)買的下載權(quán)限一般必須在校園網(wǎng)內(nèi)才提供下載，互聯(lián)網(wǎng)無(wú)法下載，影響研究生查閱文獻(xiàn)的效率。近年來(lái)，SCI-HUB把出版社搞得焦頭爛額，SCIENCE雜志甚至發(fā)文稱SCI-HUB讓其“愛(ài)恨交加”［12］。就實(shí)用性而言，只需要輸入相應(yīng)文獻(xiàn)標(biāo)題或者頁(yè)卷號(hào)，就可以得到需要的文獻(xiàn)全文，對(duì)于提高研究生科研效率是毋庸置疑的。

1.3 微信公眾號(hào)科研啟蒙 對(duì)于剛進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的低年級(jí)研究生，會(huì)面臨許多實(shí)際存在的問(wèn)題，而導(dǎo)師并不可能時(shí)刻協(xié)助解決，這就需要研究生自行尋找解決問(wèn)題的方式，也是培養(yǎng)研究生科研素養(yǎng)的重要訓(xùn)練。近年來(lái)，隨著中國(guó)政府科研投入的日益增長(zhǎng)，進(jìn)行科學(xué)研究工作人群數(shù)量提高，衍生出以科研技能培訓(xùn)的一個(gè)群體。特別是中國(guó)微信時(shí)代下，借助于微信平臺(tái)，許多科研啟蒙平臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生［13］，包括“小張聊科研”“實(shí)驗(yàn)萬(wàn)事屋”等，以一種詼諧幽默，通俗易懂的方式，免費(fèi)介紹文獻(xiàn)閱讀，課題申報(bào)，數(shù)據(jù)庫(kù)分析，常用軟件使用等科研工作者時(shí)常涉及的基本內(nèi)容。這些公眾號(hào)把復(fù)雜的科學(xué)研究形象化，簡(jiǎn)單化，特別適合研究生理解學(xué)習(xí)科研工作的基本思路和邏輯線，在研究生起步階段幫助很大。此外，在免費(fèi)的基礎(chǔ)上，一些公眾號(hào)也提供如信號(hào)通路圖模板，生物信息學(xué)軟件教程等付費(fèi)服務(wù)，可以滿足研究生在文章撰寫階段的需求。

2 信息化社會(huì)為病理研究生科研能力培養(yǎng)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)

海量的數(shù)據(jù)，文獻(xiàn)，資訊給腫瘤病理學(xué)研究帶來(lái)了巨大的沖擊，如何在有限的時(shí)間內(nèi)，高效的獲取自己需要的信息成為新的挑戰(zhàn)［14］。以往的培養(yǎng)模式，更多的強(qiáng)調(diào)理論水平與實(shí)驗(yàn)操作能力，而忽略了計(jì)算機(jī)分析能力的培養(yǎng)，在研究生的課程中也鮮有涉及［15］。而計(jì)算機(jī)水平的高低，極大的決定了其獲取理論知識(shí)，掌握實(shí)驗(yàn)技能，分析生信數(shù)據(jù)的效率。因而，應(yīng)該通過(guò)“三位一體”的新型培養(yǎng)方式，把理論和實(shí)踐水平作為基礎(chǔ)和支撐，計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力作為保障，邏輯思辨能力作為核心，才能培養(yǎng)出適應(yīng)新時(shí)代需要的腫瘤病理學(xué)人才。

2.1 提高研究生利用計(jì)算機(jī)處理海量數(shù)據(jù)的能力 下載的TCGA腫瘤數(shù)據(jù)庫(kù)的轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)，如何才能篩選到有意義的關(guān)鍵分子；送檢樣本的蛋白組學(xué)數(shù)據(jù)，如何才能分析出下游的信號(hào)通路；收集的腫瘤患者臨床信息資料，如何需要核心的預(yù)后指標(biāo)。這些都需要研究生能夠熟練運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。除了基礎(chǔ)的EXCEL，SPSS，Treeview等軟件的使用，網(wǎng)上數(shù)據(jù)庫(kù)也提供在線數(shù)據(jù)分析功能，如GSEA，DAVID都能進(jìn)行信號(hào)通路分析。這些大數(shù)據(jù)的分析研究，如同第三方驗(yàn)證，更好支撐我們的研究結(jié)論，是現(xiàn)今腫瘤研究不可或缺的一部分。因而培養(yǎng)研究生掌握利用計(jì)算機(jī)處理海量數(shù)據(jù)的能力，是提高研究生能力的重要方式。

2.2 強(qiáng)化研究生圖表呈現(xiàn)能力 所有的科研數(shù)據(jù)，需要簡(jiǎn)潔明了的圖表；論文的科學(xué)假設(shè)，需要直觀易懂的模式圖；論文的編輯，需要標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的方式。如何把數(shù)據(jù)分析的結(jié)果，以一種直接美觀的方式呈現(xiàn)，是一門新的學(xué)問(wèn)。我們的課程設(shè)置和研究生培養(yǎng)要求中，對(duì)文獻(xiàn)檢索，課題設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)操作等內(nèi)容提出了高質(zhì)量的要求，卻忽略了科研數(shù)據(jù)作圖，科學(xué)假設(shè)模式圖的內(nèi)容。無(wú)法熟練地操作基本的作圖和統(tǒng)計(jì)軟件，更遑論用直觀的圖表展現(xiàn)大樣本數(shù)據(jù)?？v觀高質(zhì)量的SCI論文雜志，圖表和模式圖無(wú)一不是美觀精致。研究生在進(jìn)行課題研究的時(shí)候，應(yīng)該學(xué)習(xí)以高質(zhì)量論文的圖表方式呈現(xiàn)研究結(jié)果，平時(shí)多留心互聯(lián)網(wǎng)的模式圖模板，利用PPT或者PS進(jìn)行元件拆分，在繪制模式圖時(shí)才能加以利用。

2.3 始終強(qiáng)調(diào)研究生邏輯思辨能力培養(yǎng) 研究生的模塊化教學(xué)中，文獻(xiàn)檢索和閱讀，是培養(yǎng)研究生自主學(xué)習(xí)研究領(lǐng)域最新成果的能力；實(shí)驗(yàn)操作，是培養(yǎng)研究生動(dòng)手能力；切片閱讀，是培養(yǎng)研究生病理診斷能力［16］。高度信息化的社會(huì)，慕課，愛(ài)課程等平臺(tái)把系統(tǒng)化的大學(xué)課程帶向千家萬(wàn)戶，騰訊課堂［17］，網(wǎng)易云課堂也有面向研究生培訓(xùn)課程，包括SCI論文寫作，實(shí)驗(yàn)操作，生物信息學(xué)分析等。知識(shí)的獲取變得便捷無(wú)比，使得即使在讀本科生，也能完成科研工作。但是科研工作不是單單讀文獻(xiàn)，做實(shí)驗(yàn)，統(tǒng)數(shù)據(jù)，更為核心的是，通過(guò)完整的課題研究，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思辨能力。并不是所有課題都像計(jì)劃的一樣無(wú)比順利，真實(shí)的研究課題，會(huì)出現(xiàn)許多與假說(shuō)相悖的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在排除技術(shù)問(wèn)題的前提下，如何合理的解釋，修正課題的研究方向，利用所在平臺(tái)的資源繼續(xù)推進(jìn)研究工作，這才是研究生在三年乃至六年的學(xué)習(xí)中應(yīng)該重點(diǎn)掌握的內(nèi)容。方法會(huì)過(guò)時(shí)，熱點(diǎn)會(huì)冷卻，只有思路才是維持科研工作者銳意進(jìn)取，推陳出新的不竭動(dòng)力。所以，作為導(dǎo)師，不應(yīng)該為了課題進(jìn)展速度，就全部包辦，讓研究生淪為實(shí)驗(yàn)的機(jī)器；而應(yīng)該循循善誘，讓研究生經(jīng)歷磨難的“陣痛“，才能收獲能力的提升。

3 展望

大數(shù)據(jù)時(shí)代的來(lái)臨，為腫瘤病理學(xué)研究生的培養(yǎng)帶來(lái)了機(jī)遇，也帶來(lái)了挑戰(zhàn)。機(jī)遇，在于大數(shù)據(jù)時(shí)代的共享理念，讓知識(shí)的傳播變得方便，數(shù)據(jù)獲取更為便捷；挑戰(zhàn)，在于研究生的培養(yǎng)目標(biāo)不斷提升，導(dǎo)師的能力要求不斷加強(qiáng)。利用互聯(lián)網(wǎng)豐富的資源，采用“三位一體”的培養(yǎng)模式，提高理論與實(shí)踐水平，強(qiáng)化計(jì)算機(jī)應(yīng)用技能，堅(jiān)持邏輯思辨能力培養(yǎng)，才能訓(xùn)練出滿足新時(shí)代要求的腫瘤病理學(xué)研究生。

利益沖突 作者申明不存在利益沖突

作者貢獻(xiàn)聲明 羅韜：提出設(shè)計(jì)思路、實(shí)施項(xiàng)目及撰寫論文；姚小紅：修訂思路及實(shí)施項(xiàng)目；姚小紅：實(shí)施項(xiàng)目及審校論文；時(shí)雨、閻曉初、卞修武：指導(dǎo)項(xiàng)目實(shí)施