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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Lu, Ying (EDT)/ Fang, Ji-Qian (EDT)

出品人:

页数:1101

译者:

出版时间:

价格:$ 261.12

装帧:HRD

isbn号码:9789810247997

丛书系列:

图书标签:

• 医学统计学
• 生物统计学
• 统计分析
• 医学研究
• 流行病学
• 数据分析
• 临床试验
• 统计方法
• 高级统计
• 健康科学

《生命科学前沿：现代生物学研究方法与实践》 图书简介 在瞬息万变的生命科学领域，数据驱动的决策和严谨的实验设计是推动科研进步的两大基石。本书《生命科学前沿：现代生物学研究方法与实践》旨在为生命科学领域的科研人员、研究生及高年级本科生提供一套全面、深入且实用的研究方法论和技术指南。它不仅涵盖了从基础实验设计到复杂数据分析的全流程，更侧重于将前沿技术与伦理规范相结合，确保研究成果的科学性、可靠性与社会责任感。 本书的结构设计遵循了现代生物学研究的逻辑顺序，分为六个核心部分，共计二十章内容，力求在广度与深度上达到平衡。 --- 第一部分：研究基础与设计原理（Foundations and Design Principles） 本部分着重于构建稳固的科学思维框架，这是所有高质量研究的起点。 第一章：科学假设的建立与检验（Formulating and Testing Scientific Hypotheses） 本章深入探讨了如何从广泛的生物学观察中提炼出清晰、可操作的科学假设。内容包括零假设与备择假设的严格定义，如何通过文献调研和预实验来支撑假设的初步合理性。重点介绍了基于证据链（Chain of Evidence）的假设构建模型，以及如何避免认知偏差在假设形成阶段的影响。 第二章：实验设计的黄金法则（The Golden Rules of Experimental Design） 这是全书的基石之一。我们详细阐述了控制变量法的精髓，区分了系统误差与随机误差。核心内容包括样本量计算的实用方法（尤其针对小样本研究），随机化（Randomization）在减少偏倚中的作用，以及盲法（Blinding）在评估中的必要性。本章将引入功效分析（Power Analysis）在设计阶段的实际应用，确保实验具有足够的统计敏感度来检测预期的效应。 第三章：模型系统的选择与验证（Selection and Validation of Model Systems） 生物学研究严重依赖模型系统。本章对比了不同类型模型（如原代细胞、永生化细胞系、类器官、模式生物如小鼠、斑马鱼）的优缺点及其适用性。重点关注模型保真度（Fidelity）的评估标准，例如基因表达谱的一致性分析，以及如何设计交叉验证流程以确认特定模型对目标生物学问题的代表性。 --- 第二部分：分子与细胞生物学核心技术（Core Techniques in Molecular and Cellular Biology） 本部分聚焦于当代分子生物学实验室中最常用且关键的技术，强调操作的标准化与结果的可重复性。 第四章：高通量测序技术的数据准备与质量控制（Data Prep and QC for NGS Technologies） 涵盖了RNA-Seq、ChIP-Seq及ATAC-Seq等主流测序技术的样本制备要点。我们详细讨论了文库构建中的关键影响因素，如片段大小选择、PCR循环数的控制，以及如何使用FastQC等工具进行原始数据质量的初步评估，包括序列质量分数、GC含量分布异常检测。 第五章：蛋白质组学研究的样本处理与分析（Sample Handling and Analysis in Proteomics） 重点介绍从组织匀浆到质谱分析前的蛋白质提取、纯化与定量策略。内容涉及稳定同位素标记（如SILAC、TMT）在相对定量中的应用，以及二维电泳（2DE）与液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）的优化流程。本章还包含磷酸化蛋白组学中关键的富集策略讨论。 第六章：活细胞成像的高级方法学（Advanced Methods in Live-Cell Imaging） 超越基础的荧光显微镜，本章深入探讨了共聚焦显微镜（Confocal Microscopy）的三维重建，以及荧光漂白后恢复（FRAP）和光激活定位显微技术（PALM）在分子动力学研究中的应用。特别强调了漂白、光毒性对细胞生理状态的影响控制。 --- 第三部分：功能基因组学与表观遗传学（Functional Genomics and Epigenetics） 本部分关注基因功能的解析和基因调控网络的构建。 第七章：CRISPR/Cas9系统的精确编辑与脱靶分析（Precision Editing and Off-Target Analysis of CRISPR/Cas9） 详细解析了CRISPR系统的机制，包括sgRNA的设计原则（如避免PAM近侧序列）。重点内容是脱靶效应的评估，介绍使用 GUIDE-seq、CIRCLE-seq 等先进技术来系统性地识别非预期编辑位点，并提供优化Cas9变体（如高保真酶）的选择指南。 第八章：单细胞测序的数据预处理与批次效应校正（Preprocessing and Batch Effect Correction in Single-Cell Sequencing） 单细胞分析是当前热点。本章专注于从原始计数矩阵到下游分析的过渡。详细介绍降维技术（如t-SNE、UMAP）的选择标准，以及如何识别和校正技术性批次效应（Batch Effects），包括使用Harmony、Seurat V4的集成方法等。 第九章：染色质免疫共沉淀（ChIP）实验的稳健性优化（Robust Optimization of Chromatin Immunoprecipitation） ChIP实验的成功依赖于高度标准化的流程。本章详细描述了交联条件的优化、超声破碎的有效性评估、以及针对低丰度蛋白的富集策略。特别探讨了ChIP-qPCR和ChIP-Seq数据分析流程的差异。 --- 第四部分：生物医学研究中的定量分析（Quantitative Analysis in Biomedical Research） 本部分着重于处理和解释来自生物学实验产生的复杂数据，强调统计严谨性。 第十章：统计推断在生物学中的应用误区（Misapplications of Statistical Inference in Biology） 探讨了生物学研究中常见的统计陷阱，如P值滥用、多重比较校正（如Bonferroni、FDR）的必要性与选择。本章强调了效应量（Effect Size）报告的重要性，而非仅仅依赖P值。 第十一章：生存分析与时间事件数据处理（Survival Analysis and Time-to-Event Data） 在临床前和转化研究中，生存数据至关重要。本章全面覆盖了Kaplan-Meier生存曲线的绘制与解释，Log-Rank检验，以及Cox比例风险模型的应用。重点讲解了如何处理审查（Censoring）数据和模型假设（如比例风险假设）的检验。 第十二章：生物学数据的聚类与分类算法（Clustering and Classification Algorithms for Biological Data） 介绍了K-means、层次聚类（Hierarchical Clustering）在表型分组中的应用。同时，阐述了支持向量机（SVM）和随机森林（Random Forest）在构建预测模型（如疾病风险预测）时的优势和局限性。 --- 第五部分：转化医学与临床研究方法（Translational Medicine and Clinical Study Methods） 本部分面向将基础研究成果转化为临床应用的读者。 第十三章：前瞻性与回顾性队列研究的设计（Designing Prospective vs. Retrospective Cohort Studies） 详细区分了两种队列研究的优劣、偏倚来源及如何通过设计来最小化这些偏倚。讨论了协变量调整在观察性研究中的重要性，如倾向性评分匹配（Propensity Score Matching）。 第十四章：生物标志物的发现、验证与标准化（Discovery, Validation, and Standardization of Biomarkers） 介绍生物标志物的I、II、III期验证流程。重点讨论诊断准确性的评估指标，如灵敏度（Sensitivity）、特异性（Specificity）、受试者工作特征曲线（ROC曲线）下面积（AUC）的解释。 第十五章：生物伦理与数据共享的规范（Bioethics and Data Sharing Standards） 讨论知情同意的现代要求、数据隐私保护（如GDPR对生物数据的要求）。强调负责任的研究行为（RCR），包括数据可追溯性和结果的透明度。 --- 第六部分：科研写作、同行评审与成果传播（Scientific Writing, Peer Review, and Dissemination） 高质量的研究必须以清晰的方式呈现和传播。 第十六章：图表制作的清晰度与数据可视化原则（Clarity in Figure Construction and Data Visualization Principles） 强调“一图胜千言”背后的设计原则。内容包括选择正确的图表类型以匹配数据分布，色彩选择的科学性，以及如何确保图表在不同分辨率下的可读性。避免信息过载的“浴缸图”。 第十七章：撰写高影响力科学论文的结构与技巧（Structure and Tactics for Writing High-Impact Scientific Papers） 详述IMRAD（引言、方法、结果与讨论）结构的有效构建。重点指导如何撰写引人注目的摘要，如何构建逻辑严密的讨论部分，并有效应对审稿人提出的建设性意见。 第十八章：预印本与开放科学实践（Preprints and Open Science Practices） 探讨预印本平台在加速知识传播中的角色，以及开放数据（Open Data）和开放方法（Open Methods）对提高研究透明度和可重复性的贡献。 --- 结论：面向未来的研究范式 本书的最终目标是培养研究人员具备批判性评估新方法和集成多学科知识的能力。在生命科学的快速发展中，掌握这些基础方法论，并能根据具体科学问题灵活调整策略，是取得突破性进展的关键。本书为读者提供了一套强大的工具箱，使其能够在复杂多变的生命科学前沿，以最严谨和高效的方式推进他们的研究事业。

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