基于文獻(xiàn)計量的國外干細(xì)胞研究熱點主題分析*

張 慶 田芳慧

(濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)信息工程學(xué)院，日照 276826)

近年來，伴隨著醫(yī)學(xué)文獻(xiàn)的迅速增加，細(xì)胞學(xué)、生理學(xué)、新陳代謝以及干細(xì)胞的應(yīng)用領(lǐng)域出現(xiàn)了較新的概念和技術(shù)[1-2]。干細(xì)胞是相對未分化的細(xì)胞，具有自我更新能力和分化能力，在多個發(fā)育階段發(fā)揮著重要作用[3]。干細(xì)胞長期以來受到生物學(xué)家和醫(yī)學(xué)科學(xué)家的關(guān)注，為再生醫(yī)學(xué)材料提供了可能。

文獻(xiàn)計量學(xué)是基于文獻(xiàn)角度對學(xué)科領(lǐng)域的研究熱點進(jìn)行定量分析的一種方法?；诖?，本文從文獻(xiàn)計量視角來揭示干細(xì)胞領(lǐng)域的研究趨勢，探究該學(xué)科領(lǐng)域已發(fā)表文獻(xiàn)的特征、內(nèi)部關(guān)系、主題發(fā)展趨勢以及其知識結(jié)構(gòu)。

1 數(shù)據(jù)來源與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

文章數(shù)據(jù)來源于MEDLINE數(shù)據(jù)庫。檢索近三年發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)，所用的檢索策略為“Stem Cells”[Majr]，檢索時間為2020年2月16日，共得到相關(guān)文獻(xiàn)21601篇。

1.2 方法

1.2.1高頻詞的選定 以XML格式套錄檢索結(jié)果，利用書目共現(xiàn)分析系統(tǒng)BICOMB[4]統(tǒng)計并抽取文獻(xiàn)記錄中的主要主題詞與副主題詞，按照出現(xiàn)頻次由高到低進(jìn)行排序，選取頻次≥263的45個主題詞/副主題詞作為高頻詞。其中出現(xiàn)頻次最高的前三位主題詞/副主題詞分別為：間充質(zhì)干細(xì)胞/細(xì)胞學(xué)(mesenchymal stem cells/cytology)、間充質(zhì)干細(xì)胞/代謝(mesenchymal stem cells/metabolism)、干細(xì)胞/細(xì)胞學(xué)(stem cells/cytology)。該45個高頻詞占所有與干細(xì)胞相關(guān)主題詞的累計比例為24.69%。

1.2.2聚類分析 根據(jù)高頻詞在每篇文獻(xiàn)記錄中出現(xiàn)的情況，對高頻主題詞進(jìn)行統(tǒng)計，形成高頻詞詞篇矩陣。將詞篇矩陣輸入gCLUTO軟件，采用系統(tǒng)聚類法對所得詞篇矩陣進(jìn)行聚類分析，聚類分析的結(jié)果可以反映出高頻詞之間的親疏關(guān)系，根據(jù)高頻主題詞的聚類結(jié)果以及主題詞之間的語義關(guān)系，總結(jié)出干細(xì)胞領(lǐng)域的研究熱點。將詞篇矩陣導(dǎo)入SPSS軟件生成相似矩陣，并根據(jù)聚類結(jié)果結(jié)合相似矩陣，計算向心度和密度，繪制戰(zhàn)略坐標(biāo)圖。

2 結(jié)果

2.1 干細(xì)胞領(lǐng)域高頻主題詞共現(xiàn)聚類圖

聚類結(jié)果見圖1，縱軸代表聚類的主題詞/副主題詞，兩詞聚集到一起的距離越短，關(guān)系越密切。

圖1 干細(xì)胞研究領(lǐng)域高頻主題詞共現(xiàn)聚類圖

首先，根據(jù)每一類高頻詞的含義以及這些主題詞之間的語義關(guān)系，總結(jié)出每一類主題詞所代表的研究熱點，即干細(xì)胞領(lǐng)域的研究熱點。通過分析這些主題詞的語義關(guān)系就能得出它們所代表的類團(tuán)含義標(biāo)簽，綜合各個類別的類標(biāo)簽可以得出該主題的研究熱點。其次，利用gCLUTO軟件計算各類成員對聚類貢獻(xiàn)率的指標(biāo)(描述度Descriptive和區(qū)分度Descriminating)，選擇對每一類形成貢獻(xiàn)最大的來源文獻(xiàn)作為表示該類內(nèi)容的類標(biāo)簽文獻(xiàn)。通常選取描述度分值最高者作為該類的類標(biāo)簽文獻(xiàn)(如表1所示)，確定類標(biāo)簽文獻(xiàn)后再對文獻(xiàn)內(nèi)容進(jìn)一步分析，進(jìn)而闡釋該類研究方向的具體內(nèi)容。

表1 類成員對聚類貢獻(xiàn)率指標(biāo)

2.2 主題詞黏合度

類團(tuán)主題的確定需要參考主題詞的黏合度。主題詞黏合度可用來確定類團(tuán)內(nèi)各主題詞對本類團(tuán)的貢獻(xiàn)度，也可用來確定該黏合度所代表的主題在促進(jìn)類團(tuán)聚類的過程中的作用有效與否或者有效程度的大小。其中黏合度值最大的為類團(tuán)中心，是類團(tuán)研究的主要內(nèi)容，對于類團(tuán)的計算采用鐘偉金[5-6]學(xué)者的方法：

其中，N(Ai)為主題詞Ai的黏合度，n為類團(tuán)內(nèi)主題詞總數(shù)，F(xiàn)(Ai→Bj)為主題詞Ai與類團(tuán)內(nèi)其他主題詞的共現(xiàn)頻次。

根據(jù)公式計算出各類團(tuán)的中心詞依次是：類團(tuán)0，成骨/藥物作用；類團(tuán)1，間充質(zhì)干細(xì)胞/ 細(xì)胞學(xué)；類團(tuán)2，干細(xì)胞/細(xì)胞學(xué)；類團(tuán)3，多能干細(xì)胞 /細(xì)胞學(xué)；類團(tuán)4，腫瘤干細(xì)胞/代謝。

3 分析

3.1 類團(tuán)研究主題分析

通過對高頻主題詞/副主題詞的聚類分析，將近三年干細(xì)胞領(lǐng)域的研究分為4個方面，5個主題方向。

3.1.1干細(xì)胞在成骨分化方面的研究 1)藥物對間充質(zhì)干細(xì)胞成骨的影響。該主題包括的主題詞有：細(xì)胞分化/藥物效應(yīng)、間質(zhì)細(xì)胞/藥物效應(yīng)、間充質(zhì)干細(xì)胞、成骨/藥物效應(yīng)、干細(xì)胞/藥物效應(yīng)、間充質(zhì)干細(xì)胞/免疫學(xué)，其中心詞為成骨/藥物作用。

主要研究各種藥物對間充質(zhì)干細(xì)胞成骨的影響。通過研究藥物對間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化的影響，發(fā)現(xiàn)藥物在骨質(zhì)和牙科疾病新的治療手段，為牙周炎、骨質(zhì)疏松癥等疾病的治療開啟新方向。如，研究甘草素、高糖、Exendin-4等藥物對間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨分化的影響和作用。甘草素對脂肪組織的間充質(zhì)干細(xì)胞和骨髓的間充質(zhì)干細(xì)胞具有誘導(dǎo)成骨的能力，可以用于開發(fā)干預(yù)骨質(zhì)疏松預(yù)后治療的藥物[7]；Exendin-4可以促進(jìn)牙周膜干細(xì)胞成骨分化，而且Exendin-4可以減輕高糖對牙周膜干細(xì)胞成骨分化的抑制作用，為治療糖尿病牙周炎提供新思路[8]；高糖可以促進(jìn)根尖乳頭干細(xì)胞成牙/成骨分化[9]。

2)干細(xì)胞在骨損傷修復(fù)方面的研究。該主題包括的主題詞有：間充質(zhì)干細(xì)胞/細(xì)胞學(xué)、間充質(zhì)干細(xì)胞/代謝、間充質(zhì)干細(xì)胞移植、間充質(zhì)干細(xì)胞/生理學(xué)、組織支架/化學(xué)、組織工程方法、成骨、間充質(zhì)干細(xì)胞移植/方法、骨髓細(xì)胞/細(xì)胞學(xué)，其中心詞為間充質(zhì)干細(xì)胞/細(xì)胞學(xué)。

主要研究修復(fù)骨損傷的方法，多種化學(xué)物質(zhì)對間充質(zhì)干細(xì)胞成骨的引導(dǎo)作用。通過研究化學(xué)物質(zhì)對成骨的影響，發(fā)現(xiàn)骨組織工程的移植材料，構(gòu)建骨組織工程，促進(jìn)骨損傷的修復(fù)。如，發(fā)現(xiàn)有助于骨損傷修復(fù)和骨組織構(gòu)建的化學(xué)物質(zhì)[10]；異體脂肪干細(xì)胞聯(lián)合異種脫蛋白骨和三維打印支架具有修復(fù)較大骨損傷的潛力[11]；四氧嘧啶對骨髓造血參數(shù)的影響有助于骨組織的構(gòu)建[12]。

3.1.2干細(xì)胞再生方面的研究 該主題包括的主題詞有：干細(xì)胞/細(xì)胞學(xué)、干細(xì)胞/代謝、脂肪組織/細(xì)胞學(xué)、細(xì)胞分化/生理學(xué)、干細(xì)胞/生理學(xué)、干細(xì)胞移植、干細(xì)胞、干細(xì)胞移植/方法、再生，其中心詞為干細(xì)胞/細(xì)胞學(xué)。

主要研究干細(xì)胞再生的應(yīng)用。發(fā)現(xiàn)聽覺再生等多種潛在的可以應(yīng)用于臨床的干細(xì)胞的再生應(yīng)用，通過深入研究，將其潛在的再生應(yīng)用，擴(kuò)展到臨床再生領(lǐng)域；同時加大對脂肪源性干細(xì)胞的研究，使其能夠產(chǎn)生現(xiàn)實的應(yīng)用價值。如，發(fā)現(xiàn)存在于嗅黏膜中的嗅源性干細(xì)胞在原發(fā)性或繼發(fā)性聽神經(jīng)變性的聽覺再生的潛在應(yīng)用[13]；人肌源性儲備細(xì)胞可以促進(jìn)骨骼肌損傷后的再生[14]；脂肪源性干細(xì)胞是再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域非常有前景的細(xì)胞[15]。

3.1.3干細(xì)胞分化方面的研究 該主題包括的主題詞有細(xì)胞分化、誘導(dǎo)多能干細(xì)胞/細(xì)胞學(xué)、誘導(dǎo)多能干細(xì)胞/代謝、神經(jīng)干細(xì)胞/代謝、神經(jīng)干細(xì)胞/細(xì)胞學(xué)、多能干細(xì)胞/細(xì)胞學(xué)、細(xì)胞分化/遺傳學(xué)、細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)/方法、多能干細(xì)胞/代謝、胚胎干細(xì)胞/細(xì)胞學(xué)、胚胎干細(xì)胞/代謝，其中心詞為多能干細(xì)胞/細(xì)胞學(xué)。

主要研究多能干細(xì)胞的細(xì)胞分化。發(fā)現(xiàn)多能干細(xì)胞的研究主要在神經(jīng)細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞等方面，與神經(jīng)的聯(lián)系密切。如，發(fā)現(xiàn)人類多能干細(xì)胞源性神經(jīng)前體細(xì)胞具有擴(kuò)增和神經(jīng)元分化的作用[16]；NF-κB參與神經(jīng)前體細(xì)胞成熟必需的多方面代謝過程[17]；mRNA和rRNA協(xié)同控制胚胎干細(xì)胞的多能性和分化[18]。

3.1.4干細(xì)胞在腫瘤領(lǐng)域的研究 該主題包括的主題詞有腫瘤干細(xì)胞/代謝、腫瘤干細(xì)胞/病理學(xué)、造血干細(xì)胞/代謝、腫瘤干細(xì)胞/藥物效應(yīng)、造血干細(xì)胞/細(xì)胞學(xué)、microRNAs/遺傳學(xué)、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞增殖、microRNAs/代謝、基因表達(dá)調(diào)控，其中心詞為腫瘤干細(xì)胞/代謝。

主要研究腫瘤中的mRNAs對干細(xì)胞的影響和作用。mRNAs對干細(xì)胞主要起抑制作用，通過對mRNAs的研究，可以更清晰的了解其在腫瘤發(fā)生中的作用，有助于提高對腫瘤和腫瘤干細(xì)胞的認(rèn)識。通過研究可知，miR-34c可以與Notch1形成一個調(diào)控環(huán)，該調(diào)控環(huán)可以抑制肌肉發(fā)育[19]；miR-17-92簇在非限制性體細(xì)胞干細(xì)胞中有抑制基因表達(dá)的作用[20]；1型干擾素受體IFNAR1鏈的下調(diào)有助于造血干細(xì)胞的維持[21]。

3.2 研究主題戰(zhàn)略坐標(biāo)分析

3.2.1繪制戰(zhàn)略坐標(biāo)圖 戰(zhàn)略坐標(biāo)圖用來分析某個領(lǐng)域的各方面知識的研究現(xiàn)狀，能夠反映某一領(lǐng)域研究內(nèi)容的內(nèi)部聯(lián)系情況以及相互影響[22]。戰(zhàn)略坐標(biāo)圖是根據(jù)各個類團(tuán)的密度和向心度兩個指標(biāo)生成的。密度反映類團(tuán)內(nèi)部聯(lián)系的強度，向心度反映某一類團(tuán)與其他類團(tuán)間聯(lián)系的強度。根據(jù)聚類結(jié)果與相似矩陣計算出密度和向心度。見表2。

表2 密度值和向心度值

以向心度和密度的均值為原點，以向心度為橫坐標(biāo)，密度為縱坐標(biāo)，得到戰(zhàn)略坐標(biāo)圖。見圖2。

圖2 國外干細(xì)胞研究領(lǐng)域的戰(zhàn)略坐標(biāo)

3.2.2基于戰(zhàn)略坐標(biāo)圖的主題分析 1)核心研究主題。戰(zhàn)略坐標(biāo)圖的第一象限為核心研究主題。由圖2可知，類團(tuán)1(干細(xì)胞在骨損傷修復(fù)方面的研究)位于該象限，向心度和密度都較高，表明該主題與其他主題關(guān)系緊密，在研究中較為活躍，研究較為成熟，是干細(xì)胞研究領(lǐng)域的核心主題。

2)獨立研究主題。第二象限為獨立研究主題。由圖2可知，類團(tuán)3(干細(xì)胞分化方面的研究)位于該象限，向心度低但密度較高。表明該主題與其他主題關(guān)系較松散，但與同類團(tuán)的其他主題詞關(guān)系緊密，研究較為成熟，是干細(xì)胞研究領(lǐng)域中的獨立主題。說明在干細(xì)胞研究領(lǐng)域，對細(xì)胞分化的研究相對成熟，但因為與其他主題聯(lián)系不緊密，生命力不強，可能會因為局限性而消失。

3)邊緣研究主題。第三象限為邊緣研究主題。由圖2可知，類團(tuán)0(藥物對間充質(zhì)干細(xì)胞成骨的影響)和類團(tuán)4(干細(xì)胞在腫瘤領(lǐng)域的研究)位于該象限，向心度和密度都比較低。表明主題與其他主題關(guān)系松散，并且類團(tuán)內(nèi)主題詞關(guān)系也較為松散，發(fā)展不夠成熟，是干細(xì)胞研究領(lǐng)域的邊緣主題。

4)潛力研究主題。第四象限為潛力研究主題。由圖2可知，類團(tuán)2(干細(xì)胞再生方面的研究)位于該象限，向心度高但密度較低。表明此主題與其他主題關(guān)系緊密，但主題內(nèi)主題詞關(guān)系較為松散，研究表現(xiàn)活躍，但發(fā)展不夠成熟，是干細(xì)胞領(lǐng)域的潛力主題。表明干細(xì)胞再生領(lǐng)域的研究若引起關(guān)注，加強研究，有潛力發(fā)展為核心主題。

4 討論

通過對干細(xì)胞領(lǐng)域的高頻主題詞進(jìn)行聚類分析，可以將近三年此領(lǐng)域的研究主題分為5類，結(jié)合戰(zhàn)略坐標(biāo)圖可以得出，干細(xì)胞在骨損傷修復(fù)方面的研究是當(dāng)前的核心研究主題，研究較為成熟且活躍，占有重要地位；藥物對間充質(zhì)干細(xì)胞成骨的影響與干細(xì)胞在腫瘤領(lǐng)域的研究為邊緣研究主題，受關(guān)注程度較低，研究不成熟，與其他類團(tuán)主題聯(lián)系不廣泛；干細(xì)胞再生領(lǐng)域的研究為潛力研究主題，研究活躍但不成熟；干細(xì)胞分化方面的研究為獨立研究主題，與其他主題的聯(lián)系相對較弱。