手机版 下载桌面 设为首页

基于GraphPad Prism软件实现非线性拟合

  基于GraphPadPrism软件实现非线性拟合。本文详细讲解了基础实验数据中非线性拟合的实现方法。这里“非线性拟合”或许名词太过于专业,对于很多读者来说可能有些陌生,但我想很多读者有过制作标准曲线的经历,这也是一种“曲线拟合”,举一个略显复杂的例子,我们需要根据下面的方程来拟合曲线并计算某化学药物的半数抑制浓度(IC50),方程如下:Y=Bottom +(Top-Bottom)/(1+10^((LogIC50-X)*HillSlope)),该方程已不再是简单的线性关系,其中有四个参数:Top、Bottom、IC50和HillSlope,如果要确定方程中的这四个参数,我们首先需要在二维坐标系中获得适量的坐标点,然后找到一条最佳的曲线,让这条曲线尽可能通过所有的点,曲线一旦确定那么这几个参数就确定了,则可得到IC50的值。读者朋友们面临的问题可能比这更复杂,但处理原则是类似的。下面我们就以案例的形式为大家演示曲线拟合的过程,本案例的数据来自笔者本人的研究数据[1],为了便于读者阅读和理解,笔者对数据进行了简化处理。
  【案例1】计算药物IC50。乳腺癌细胞接种于96孔板中,每孔接种数量一致。待细胞贴壁后我们使用不同浓度梯度的药物A(0~800 μmol/L)处理乳腺癌细胞24小时,然后通过CCK-8法测定各接种细胞孔的吸光度值,吸光度值越大表示存活细胞越多。我们的实验目的是拟合剂量-存活曲线并计算药物的IC50值。以0 μmol/L药物处理孔的细胞的存活率为1,其他各浓度的吸光度值与0 μmol/L药物孔的比值即为相对存活率。根据药物浓度与对应的相对存活率在二维坐标系中描点,按照Y=Bottom +(Top-Bottom)/(1+10^((LogIC50-X)*HillSlope))方程拟合剂量存活曲线,计算方程中的参数。该实验在相同的条件下进行了三次独立的重复实验,假定每次独立重复实验设有3个复孔,那每个药物浓度应该有9个测量数据,本案例中我们对数据进行了简化处理,仅选择了三次独立重复实验的单个培养孔的吸光度值并计算相对存活率。试剂空白对照设置等实验操作细节可参考CCK-8试剂盒的说明书,本案例重点讲解数据处理与统计分析过程。数据整理如下表1所示。

  表1.不同药物A浓度梯度处理乳腺癌细胞的相对存活率

  

  接下来我们将表1中的数据按照如下图1~图3所示操作步骤录入Graphpad Prism 7.0 软件(San Diego, CA, USA)并绘制散点图,初步判断曲线形状。接下来的分析策略是通过绘制的散点图进行曲线拟合。第一步,我们首先对A的浓度进行对数转换,生成新的数据集,如图4~图6所示。使用新生成的数据集拟合曲线并计算IC50,如图7~图11所示。

  图1. 新建数据框。依次选择“XY”-“Enter/importdata”选择第二行填入数字“3”,表示每组有3个独立样本或3次独立重复实验数据。

  图2. 录入数据。

  图3. 选择绘制散点图。如图示选择绘制图形类型设置误差线表示标准差(SD)点击“OK”

  图4. 对药物浓度进行对数转换。如图示依次选择“Analyze”-“Transform”点击“OK”。

  图5. 对药物浓度进行对数转换。如图示操作,勾选“Standardfunction”-“TransformX values using”选择对数转换公式勾选“Newgraph”复选框点击“OK”。

  图6. 对药物浓度进行对数转换后新生成的数据集。

  图7. 非线性拟合。如图示依次选择“Analyze”→“XYanalyses”→“Nonlinear regression (curvefit)”→点击“OK”。

  图8. 非线性拟合。如图示依次选择“Fit”→“Choosean equation”→“Dose-response-Inhibition”→“log(inhibitor) vs. response--Variableslope (four parameters)”→点击“OK”。其他选项默认。假定如果读者想通过某一药物浓度计算存活率,可以勾选“Interpolate”。

  注意:此处软件提供了四个公式,笔者推荐选择第二个公式,即“log(inhibitor)vs. response--Variable slope (four parameters)”。选择第一个公式的操作与本例类似,选择其他公式与本例操作不同,读者可自行尝试。

  图9. 计算IC50公式的细节。假定读者想了解关于拟合方程的细节可以点击图8右侧的“Details”,可以了解公式中每个参数的具体含义。软件自带的非线性拟合方程是有限的,假定读者有特殊要求,有时需要自己定义公式,可点击上图8右侧“New”新建公式,并给公式的参数设定初始值,在下一篇中笔者将进行详细讲解。

  图10. 曲线拟合计算结果。软件会根据坐标系中的描点计算公式中的参数。

  图11. 最后绘制的剂量存活率曲线。笔者通过在软件中设置坐标系和图形参数获得上图,读者可以自行按照前述章节方法尝试。

  3.总结

  本文详细讲解了基础实验数据中非线性拟合的实现方法。

分类标签:GraphPad Prism  非线性拟合  

声明:本文转载仅出于学习和传播信息所需,并不意味着代表本站观点或证实其内容的真实性;其他网站或个人转载使用须保留本站所注“来源”,并自负相关法律责任;如作者不希望被转载或其他事宜,请及时联系我们!