控制組 (control) 怎麼取? 這篇給你大方向

原文出處

摘要

一個好的控制組是把實驗做好的前提。透過控制組我們能起到剔除非真假說、優化實驗設計、了解實際強度的作用。實驗中,至少需要正、負兩種基本的控制組來回答實驗問題。要針對系統誤差和實驗本身進一步設計控制組的話,5M1E法則與波特五力模型可以提供找控制組的思路,再輔以一些注意事項,就能更精準地利用控制組來解釋試驗數據的意義

設計預實驗的方向

去除外部環境的影響:5M1E

如何規劃實驗的方向

SOP的撰寫與優化

我很喜歡我的mentor, Dr. W 。Dr. W在我還是小學徒時曾教導過我一句話:一個好的控制組是把實驗做好的前提。

蔡雞如我當然一開始完全不懂到底這句話的意義何在,實驗不就是A+B+C有加出自己想要的結果就好了嗎?

直到自己越碰越多實驗,才終於會在無限重作實驗時,深夜獨自看著高掛的月亮說:師父,我終於懂了!

有有錢人才會有更有錢的人,有比較才會有傷害,有控制組才能顯示實驗組處理是不是真的有差。所以選好比較對象,才能更直接、更精準的比出實驗數據之間 “到底有沒有差”,才能下判斷、決定後續作法

我們先來聊控制組的作用

Why need 控制組?

刪掉不可能的選項,從而證明事情。

這個應該是最直觀、最基本的功用了。控制組本身就是要控制好變因,讓實驗組可以藉由單一因子的差異來判定各種假說的可能性

在排除所有可能性之後,剩下的無論多麼不合乎情理,那就是真相。”  (when you have eliminated the impossible, whatever remains, however improbable, must be the truth) -----------------------------------------夏洛克.福爾摩斯

讓我們發現 實驗設計、操作流程 哪裡有問題

這點算是上一點的延伸,當我們做完預實驗或是在debug時,可以透過加入一些簡單的控制組來縮小我們除錯的範圍,同時優化我們的SOP。

簡單的比方,當你懷疑試藥有問題時,重新配置一次試藥來做同一個反應這個做法,本質上是做 “試藥配置時間” 這個變因的控制組。

反應強度

表現量很高 
非常顯著的抑制
strongly affect the......

恩,那 “高” 是多高,跟誰比起來很高? “顯著” 有多顯著? 一星還是二星還是感覺很顯著? strong 是大幅抑制還是抑制到幾乎沒有/完全沒有?

這些問題本質上都是來自於 “形容詞描述事情的模糊地帶”,而一個好的控制組可以很好的描述清楚這些模糊地帶。

同樣的例子,”很高” 我們可以換成 “跟X狀態的Y比,高1.6倍” 之類的,描述得越細節則狀態表示得越清楚,相對的也會失去能夠解釋的範圍。

基本需要的兩種控制組

主要是正負控制組兩種,雖然蠻基本的不過還是介紹一下

正控制組:一定會有你要的反應出現

  • 通常反應相當劇烈,變化明顯容易觀察
  • 重複性高
  • 好的正控制組相當難找,尤其是在未知領域探勘的路上 (都確定要加某個因素就會有你要的反應了,那還需要研究?)

負控制組:確定不會有你要的反應出現

負控制組

  • 最簡單的設計就是什麼都不加,相當暴力的做法
  • 設計多個負控制而言,一般性的原則就是專一、依序的去掉某個參數

Where I can find control

去除實驗環境的干擾

主要是排除外在因素所造成的bias (也就是系統誤差),讓我們的差異主要來自實驗處理的差異還有老天(隨機誤差),這個方面可以參照5M1E法則的大方向來找尋控制組 (先前的文章),這裡簡單列一下

  • 人,人為誤差
  • 機,機器儀器
  • 料,用料試藥
  • 法,方法設計
  • 環,環境因素
  • 測,測定精準

實驗內部變因:借鏡商業上的波特五力來思考

波特五力是以企業為中心,考慮外界對該企業競爭影響的方法 (供應商、消費者、替代品、競爭者、前再進入者)。由於實驗其實就是用外界處理來改變研究對象的過程,所以找控制組 (不變的情況) 可以用同樣的思維來類推。

拿pathway上的基因調節研究來比方,控制組可以考慮這樣找:

  • 1. 供應商,也就是從上游基因/operon
  • 2. 消費者,參數影響的下游基因/reporter
  • 3. 替代品,本身功能/功用近似的/redundant, 同功基因
  • 4. 競爭者,branch pathway/ transport pathway
  • 5. 潛在進入者,加上特定條件/環境時會連帶影響到的,比方說加了某個inducer elicitor後會表現的

選擇控制組的幾個注意事項

  • 直接簡明,1個直接證據勝過100個間接,100個間接證據也無法證明真正的存在過,但是1個直接可以直觀解決這件事。
  • 反面的反面不等於正面,比方說把一個基因突變掉再插回去 =/= 原本的樣子
  • 優先挑選眾所周知的控制組,眾所周知通常代表著:重複性高、代表性好
  • 控制組本身對實驗結果可能會有影響,使用前要注意。
  • 注意控制組的設計是否確實只移除了 “一個因素”,別因為想研究珍珠的樣子,就把整杯珍奶倒掉
  • 通常一個實驗組會對到一個控制組,所以控制跟實驗總數應當接近,這是一個可以檢查自己有沒有漏做的點

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