Communications for Statistical Applications and Methods
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제27권6호
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pp.701-714
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2020
Quantitative high throughput screening (qHTS) assays are used to assess toxicity for many chemicals in a short period by collectively analyzing them at several concentrations. Data are routinely analyzed using nonlinear regression models; however, we propose a new method to analyze qHTS data using a nonlinear mixed effects model. qHTS data are generated by repeating the same experiment several times for each chemical; therefor, they can be viewed as if they are repeated measures data and hence analyzed using a nonlinear mixed effects model which accounts for both intra- and inter-individual variabilities. Furthermore, we apply a one-step approach incorporating robust estimation methods to estimate fixed effect parameters and the variance-covariance structure since outliers or influential observations are not uncommon in qHTS data. The toxicity of chemicals from a qHTS assay is classified based on the significance of a parameter related to the efficacy of the chemicals using the proposed method. We evaluate the performance of the proposed method in terms of power and false discovery rate using simulation studies comparing with one existing method. The proposed method is illustrated using a dataset obtained from the National Toxicology Program.
Genomics is providing targets faster than we can validate them and combinatorial chemistry is providing new chemical entities faster than we can screen them. Historically, the drug discovery cascade has been established as a sequential process initiated with a potency screening against a selected biological target. In this sequential process, pharmacokinetics was often regarded as a low-throughput activity. Typically, limited pharmacokinetics studies would be conducted prior to acceptance of a compound for safety evaluation and, as a result, compounds often failed to reach a clinical testing due to unfavorable pharmacokinetic characteristics. A new paradigm in drug discovery has emerged in which the entire sample collection is rapidly screened using robotized high-throughput assays at the outset of the program. Higher-throughput pharmacokinetics (HTPK) is being achieved through introduction of new techniques, including automation for sample preparation and new experimental approaches. A number of in vitro and in vivo methods are being developed for the HTPK. In vitro studies, in which many cell lines are used to screen absorption and metabolism, are generally faster than in vivo screening, and, in this sense, in vitro screening is often considered as a real HTPK. Despite the elegance of the in vitro models, however, in vivo screenings are always essential for the final confirmation. Among these in vivo methods, cassette dosing technique, is believed the methods that is applicable in the screening of pharmacokinetics of many compounds at a time. The widespread use of liquid chromatography (LC) interfaced to mass spectrometry (MS) or tandem mass spectrometry (MS/MS) allowed the feasibility of the cassette dosing technique. Another approach to increase the throughput of in vivo screening of pharmacokinetics is to reduce the number of sample analysis. Two common approaches are used for this purpose. First, samples from identical study designs but that contain different drug candidate can be pooled to produce single set of samples, thus, reducing sample to be analyzed. Second, for a single test compound, serial plasma samples can be pooled to produce a single composite sample for analysis. In this review, we validated the issue whether the second method can be applied to practical screening of in vivo pharmacokinetics using data from seven of our previous bioequivalence studies. For a given drug, equally spaced serial plasma samples were pooled to achieve a 'Pooled Concentration' for the drug. An area under the plasma drug concentration-time curve (AUC) was then calculated theoretically using the pooled concentration and the predicted AUC value was statistically compared with the traditionally calculated AUC value. The comparison revealed that the sample pooling method generated reasonably accurate AUC values when compared with those obtained by the traditional approach. It is especially noteworthy that the accuracy was obtained by the analysis of only one sample instead of analyses of a number of samples that necessitates a significant man-power and time. Thus, we propose the sample pooling method as an alternative to in vivo pharmacokinetic approach in the selection potential lead(s) from combinatorial libraries.
현재 많은 대학과 기업에서 다양한 방법으로 상용화가 가능한 protein microarray의 개발을 위해 많은 연구를 집중하고 있다. Protein microarray의 제작 및 분석 조건을 최적화하기 위한 연구도 진행되고 있지만 protein microarray로 부터 얻은 분석 결과를 모든 연구자들이 공유하고 통합하기 위한 노력이 절실한 실정이다. 뿐만 아니라, PCR 같은 무한 확장 방법이 존재하지 않는 단백질의 특성을 고려할 때, 좀 더 실용적인 protein microarray를 많이 만들기 위해서는 수많은 단백질들과 결합할 수 있는 특이성이 높고 결합력이 강한 capture molecule들을 개발하는 것이 필수이다. 그러나 이러한 장애에도 불구하고 protein microarray는 아주 적은 시료량으로 high-throughput assay가 가능하다는 장점 때문에 현재의 생명과학의 발전 추세로 볼 때 앞으로 protein microarray가 조만간 실용화될 것이며 이의 시장성은 매우 클 것으로 기대된다. 보다 빠른 실용화를 위해서는 protein microarray의 개발에 필요한 기반 기술의 개발과 동시에 이를 활용하기 위한 contents의 개발도 절실히 요구된다.
Park, Jae-Yong;Hwang, Eun Mi;Park, Nammi;Kim, Eunju;Kim, Dong-Gyu;Kang, Dawon;Han, Jaehee;Choi, Wan Sung;Ryu, Pan-Dong;Hong, Seong-Geun
Molecules and Cells
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제23권3호
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pp.357-362
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2007
There is an increasing demand for high throughput (HTP) methods for gene analysis on a genome-wide scale. However, the current repertoire of HTP detection methodologies allows only a limited range of cellular phenotypes to be studied. We have constructed two HTP-optimized expression vectors generated from the red fluorescent reporter protein (RFP) gene. These vectors produce RFP-tagged target proteins in a multiple expression system using gateway cloning technology (GCT). The RFP tag was fused with the cloned genes, thereby allowing us localize the expressed proteins in mammalian cells. The effectiveness of the vectors was evaluated using an HTP-screening system. Sixty representative human C2 domains were tagged with RFP and overexpressed in HiB5 neuronal progenitor cells, and we studied in detail two C2 domains that promoted the neuronal differentiation of HiB5 cells. Our results show that the two vectors developed in this study are useful for functional gene analysis using an HTP-screening system on a genome-wide scale.
The hot embossing process as a method for the fabrication of polymer is becoming increasingly important because of its simple process, low cost, high replication fidelity and relatively high throughput. In this paper, we carried out experimental studies and numerical simulations in order to understand the viscous flow of polymer film during hot embossing process. As the initial step of quantitating the hot embossing process, simple parametric studies for the embossing conditions have been carried out using high resolution masters which patterned by DRIE process. Under different embossing times and pressures, the viscous flow of PMMA films into micro/nano cavities has been investigated. Also, the viscous flow during the hot embossing process has been simulated by the continuum based FDM analysis considering micro/nano effect, such as surface tension and contact angle.
SCTP(Stream Control Transmission Protocol) 프로토콜의 '멀티홈잉(multi-homing)' 특성을 통해 SCTP 응용은 두 개 이상의 IP 주소를 통해 데이터를 전송할 수 있다. 본 논문에서는 리눅스 기반 테스트베드 환경에서 SCTP 멀티홈잉 특성이 처리율 성능에 미치는 영향을 분석한다. 실험을 위해 MSTNET 에뮬레이터를 활용하여 다양한 패킷손실율, 링크대역폭, 및 전송지연 환경을 구성하여 SCTP 처리율을 비교 분석 하였다. 실험 결과, 패킷 손실이 존재하는 망 환경에서 SCTP 멀티흠잉은 단일홈잉 경우에 비해 높은 성능을 보이며, 이는 SCTP 멀티홈잉에서 대체경로 재전송에 의한 효과로 볼 수 있다. 반면에, 링크대역폭 및 전송지연 요소는 상대적으로 SCTP 처리율 성능에 미치는 효과가 미미하였다.
최근 무선 인터넷 수요의 증가와 더불어 IEEE 802.11 WLAN의 표준화 작업도 활발히 진행 중이다. 고속처리량을 위한 IEEE 802.11n의 연구 동향은 크게 두 가지로 MAC 계층에서 패킷 간의 Aggregation을 통하여 시스템 처리량을 높인 결과와PHY 계층에서 MIMO 시스템을 적용하여 데이터 전송속도를 높인 결과로 정리될 수 있다. 그러나 아직까지 MAC 계층과 PHY 계층의 연동을 고려하여 IEEE 802.11n의 성능 분석을 보인 결과는 발표되지 않았다. 본 논문에서는 IEEE 802.11n 시스템에서 MAC 계층과 PHY 계층의 연동을 고려하여 성능을 분석한다. MAC 계층에서의 A-MPDU 기법과 PGY 계층에서 MIMO 방식을 적용한다. 결과적으로 기존의 방식에 비해 데이터 전송속도의 증가와 처리량이 향상되었음을 보인다. 또한, MAC과 PRY의 연동을 고려하여 현실성 있는 시뮬레이터인 NS-2를 사용하기로 한다.
무선 랜(IEEE 802,11)은 신뢰적인 데이터 전송을 위해 기존 TCP를 사용하고 무선 신호의 단절, 간섭, 감쇠 영향으로 인하여 혼잡하지 않은 상태에서 의도하지 않은 패킷손실을 유발한다. 무선 랜에서의 TCP는 패킷손실을 혼잡으로 판단하고, 혼잡제어 알고리즘을 작동하므로 전반적인 전송률이 감소된다. 본 논문은 무선 랜에서의 전송률 증가를 위해 유선 네트워크 고속전송 기법인 TCP 버퍼튜닝을 적용하여 TCP 버퍼크기와 전송률과의 상관관계를 분석한다. 분석을 통해 버퍼크기 증가에 관계없이 더 이상의 전송률이 증가되지 않는 특정 버퍼 한계점을 찾고, 이를 우리는 최대버퍼한계(Maximum Buffer Threshold, MBT)라 정의한다. 최대버퍼한계를 산출하기 위해 실제 연주를 통해 음악파일을 생성한 후 이를 이용하여 실험을 한다. 최대 버퍼한계 기반 TCP 버퍼튜닝은 운영체제 기본 버퍼크기에서의 무선 전송률과 비교하여 송수신간 RTT가 5ms 구간에서 20.3%, RTT 10ms에서 21.4%, RTT 20ms에서 45.4% 전송률이 향상된다. 또한 특정 RTT 구간에서 최대 전송률을 97%의 정확도로 예측하고, 최대버퍼한계 이상으로 TCP 버퍼크기를 설정하는 것은 전송률 증가에 영향이 없음을 확인한다.
IEEE 802.16 무선 MAN 표준안에서 best effort 서비스는 가장 낮은 우선 순위이며 예약 ALOHA 기반의 MAC 방식의 지원을 받는다. 이러한 MAC 방식에서 요청간의 충돌은 피할 수 없으므로 표준안은 충돌 중재를 위해 이진 지수형 back-off 규칙을 채택하였다. 본 논문에서는 throughput 성능의 향상을 위해 pristine 규칙과 metamorphosed 규칙으로 명명된 p-persistence 규칙에 기반한 두 가지 충돌 중재 규칙을 대안으로 제시한다. 또한 각 규칙에서 포화 throughput의 근사값을 계산하는 해석적 방법을 개발한다. 모의 실험 결과와의 비교를 통해 이러한 해석적 방법의 높은 정확성을 확인하고 이진 지수형 back-off 규칙과의 비교하여 pristine 규칙 및 metamorphosed 규칙은 높은 포화 throughput을 가져올 수 있음을 관찰한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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