假设检验范式
我们都记得我们的第一个科学展览项目。你想做的就是放火或者让它爆炸。但是在你被允许接触小苏打和醋之前，你的老师让你提出一个你将要测试的明确假设——因为在头脑中没有具体问题的情况下进行一个实验是没有意义的，对吗?好吧，也许不是。
虽然这种基于“假设检验”的特殊方法是许多科学发现的重要组成部分，但技术的快速进步开辟了一个假设生成方法的新领域，在那里，基因组学和蛋白质组学等高通量筛选方法允许您在短短几天的时间内生成大量数据。通过这种方式，科学家可以让生物学驱动他们的假设，从而提出公正的问题。
梅兰妮解释说“糖尿病是一种全球流行病，它与心脏病的内在关联风险——这是一个迫切的生物学问题。”在临床上，糖尿病患者在心肌缺血后死亡的风险更大。所以，我们的首要问题是，糖尿病患者的心脏发生了什么导致了恢复失败?”
“目前，我们正在研究糖尿病患者心脏信号级联的变化。我们知道代谢途径被改变了，但我们怀疑还有更深层次的适应在起作用，由于假设的发展和测试的方式，这些适应尚未得到重视。我们使用蛋白质组学作为假设生成的方法，通过这种方式，生物学数据推动我们的假设并跟踪目标。”
蛋白质组学的力量
蛋白质组学就像拍一张宝丽来照片，在特定的时间点拍摄细胞环境中所有蛋白质的快照。通过量化各种蛋白质在不同条件下的相对丰度或存在/缺失，例如在正常健康心脏和糖尿病心脏中，你可以开始了解细胞内发生了什么变化，导致这种病理状态。
识别这些差异对于开发治疗疾病的新药物靶点或创建对某些病理具有高度特异性的更好的诊断测试非常有用。
“在我们的蛋白质组学工作中，我们将完整的蛋白质，通过受控的蛋白质水解，将它们分解成其成分或肽。”除此之外，我们基于这些肽的完整质量和组成它们的氨基酸的质量来分析它们，使用高分辨率、高灵敏度的质谱——可以绘制“质量地图”。在一两个小时的时间里进行了成千上万次精确的质量测量。”
怀特实验室的液相色谱-质谱(LC-MS/MS)系统(中)。从心脏组织中获得的肽样本被放置在一个绝缘支架中(左)，在那里它们受到高压液相色谱分离。然后将样品电离注入质谱仪(右)。
“然后我们将这些质量图谱与从翻译基因组中产生的多肽的硅内预测进行比较。”这一领域的发展使我们能够深入到细胞内部，了解信号级联是如何被调节的，细胞如何应对氧化还原应激，蛋白质是如何被分解的，或者哪些蛋白质相互作用。可能的问题不胜枚举!”
利用Langendorff灌注制备蛋白质组学组织
梅兰妮和她的团队使用隔离Langendorff心脏灌注，准备组织样本进行蛋白质组学分析。这项技术是他们实验的关键部分，因为它使他们能够密切监测心脏直到样本被取走，同时去除任何干扰蛋白质组学分析的混淆蛋白(如血液中的白蛋白)。
“通过生成所有组织样本，ADInstruments技术对我们的工作很有帮助。该系统还允许我们收集与心肌细胞直接接触的挤压灌注液，为研究心脏特异性生物标志物提供了一种新的方法。使用Langendorff系统，我们可以精确地测定我们的损伤或治疗的传递时间，并通过使用PowerLab和LabChart的数字记录密切观察功能效果。这也为我们的蛋白质组学工作提供了制衡。”
白色实验室的Panlab Langendorff设置
在此期间，他们在Langendorff仪器上监测灌注压、血流率、心率、舒张压和收缩压等生理参数，并使用LabChart计算速率压力积(RPP)。
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一个典型的Langendorff记录高亮LVP、心电图、灌注压及计算变量。
“蛋白质组学非常清晰地描绘了特定时刻的细胞状况。因此，我们的排除标准是必不可少的，这也是通过LabChart获得的数据对我们的成功至关重要的地方。使用我们的蛋白质组学方法，我们已经看到了“新手”在心脏手术切除中的影响，以及灌注方案开始/完成前的心律失常的影响。这就是蛋白质组学的作用——它会告诉你哪里出了问题。返回并重新查询初始数据的能力对我们后续的所有工作都非常重要。
这一领域的一个关键进展是朗根多夫系统的数字化。当Melanie刚开始工作时，我们用Grass-Instrument Co.的测谎仪记录了上面提到的所有生理参数，产生了大量的纸张，非常难以跟踪和管理!现在只需要按下保存键。
“我已经依赖朗根多夫心脏灌注近20年了，在过去10-15年里，主要是通过数据采集的数字化和装置的‘小型化’，我见证了该领域的快速发展。”有了台式朗根多夫灌注解决方案，该领域发生了革命性的变化。”
研究员繁忙的生活
老草仪器公司的测谎仪
建立一个成功的职业研究人员远非易事，它可能需要大量的奉献和努力工作。像大多数初级调查员一样，Melanie的时间经常被讲课、申请补助金或监督她的学生所占据，然而，她仍然抽出时间做一些她最喜欢的事情。
“我还是喜欢去实验室(当他们让我去的时候!)我试着尽可能多地进去，因为它能保持我的好奇心。我非常喜欢做的另一件事是和人们谈论我的工作。有时，只是在饮水机旁的一次谈话就能促使你回过头来，以全新的视角看待自己的数据。”
当被问及到目前为止她职业生涯中最自豪的是什么时，梅兰妮回答道:这听起来可能不太科学，但我为自己是一个有工作的妈妈而自豪。经常有孩子和积极的科学事业是很难协调的，你需要一个真正好的支持网络在你周围。所以能回来做我喜欢的事真的很值得。”
梅勒妮·怀特博士是悉尼大学查尔斯·帕金斯中心心脏基金会(澳大利亚)未来领袖研究员。她在科学学院和医学与卫生学院教授病理学学科的高年级学生。
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