关于生长曲线拟合及细胞群体倍增时间的简化计算

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论文字数:**** 论文编号:lw202397128 日期:2025-03-17 来源:论文网
作者:严泉剑 李六金 张宇梅 杨贵忠 刘海军 郭金龙 王禾 邵国兴

【关键词】 曲线拟合
  关键词: 细胞培养;曲线拟合;细胞群体倍增时间
  0 引言
  目前细胞群体倍增时间的计算方法有两种,而我们基于计数法绘制细胞生长曲线所获数据,利用SPSS软件进行理论推导而得的理论倍增时间计算方法计算相对简单实用,现介绍如下.
  
  1 材料和方法
  指数函数拟合模型(Exponential)中,Y=b0 ×2b1 ×t 要比Y=b0 ×eb1 ×t 更符合细胞的生物学特性,因为细胞增殖为二分裂生长.Y=b
0 ×2b1 ×t 在SPSS的曲线模拟功能选项中并没有此函数拟合模型,故将原始数据的自变量时间变量作一转换,即将原自变量乘以ln2即可,理论依据为Y=b0 ×2b1 ×t =b0 ×eb1 ×tln2 =b0 ×eb1 ×(tln2) .依据此列变量进行曲线拟合,记录相应复相关指数及b0 ,b1 值.细胞倍增时间定义是在生长曲线上细胞数量增加一倍的时间,可以从曲线上换算出,细胞倍增的时间区间即为对数生长期,细胞传代实验多在此区间进行,细胞群体倍增时间的计算方法有两种:①做图法 在细胞生长曲线的对数生长期找出细胞增加一倍所需的时间,即倍增时间,公式法,按细胞倍增时间计算细胞群体倍培时间,其公式为:Td =Δt×Lg2/(LgNt -LgN0 ),计算比较复杂,而我们基于上述曲线进行理论推导而行的理论倍增时间,计算相对简单,首先我们定义Td为倍增时间,Δt为计数间隔天数,Nt为对数生长期任一点的理论观察值,N0为对数生长期理论初始值,推算结果为Td =24h/b1 ,以下为推导过程.
  
  Td=Δt×24h×Lg2/(LgNt -LgN0 )=Δt×24h×Lg2/(Lg(b0 ×eb1×tln2 )-Lg(b0 ×eb1×t0ln2 )) =Δt×24h×Lg2/[Lg(b0 ×2b1×t )-Lg(b0 ×2b1×t0 )] =Δt×24h×Lg2/b1 ×(t-t0 )Lg2 =Δt×24h×Lg2/b1 ×Δt×Lg2 =24h/b1   2 结果
  原始数据、相关转换、理论估测值及各自残差符合实验要求.基于全部数据用指数函数拟合模型(Exponential)拟合的曲线的复相关指数R
2 (Rsq)为0.989,b0 为0.8421,b1 为0.5929,故其Td =24h/b1 =40.48h.基于对数生长期数据用指数函数拟合模型(Exponential)拟合的曲线的复相关指数R2 (Rsq)为0.989,b0 为2.3141,b1 为0.9206,故其Td =24h/b1 =26.07h.
  
  3 讨论
  由于细胞生长曲线的散点图用LOWNESS法模拟的曲线类似“S”形,故基于全部数据的曲线拟合模型既使拟合优度比较好,Td值受区间两侧数值的影响亦较大,这由结果2和3比较可以清楚看出.根据细胞倍增的时间区间为对数生长期,因而用基于全部数据拟合的曲线去计算Td,Td值要受区间外数值的影响,其真实性受到影响.所以我们仅对对数生长期数值进行曲线拟合,拟合优度更好,其中以Y=b0 ×2b1×t 要比Y=b0 ×e
b1×t 更符合细胞的生物学特性,因为细胞增殖为二分裂生长.而基于此模型得出的Td=24h/b1计算方法更简单,可信度更高.所以我们上述所用方法是目前计算的较为简便有效的方法,实际应用中比较顺手[1,2] .
  
  致 谢 第四军医大学吴军正、司徒镇强、徐勇勇教授及西安交通大学数学系李开泰、李红俊教授的指教.
  

参考文献


  
  [1]严泉剑,张 菊,闫小君,段 杰,张宇梅,赵锦荣,苏成芝.HPV感染阳性角朊细胞的原代培养及生物学特性研究[J].第四军医大学学报,2001;22(2):171-173.
  [2]严泉剑,张 菊,闫小君,段 杰,赵锦荣,张宇梅,苏成芝.树突细胞免疫对HPV感染阳性角朊细胞生物学特性影响[J].第四军医大学学报,2001;22(8):684-686.
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