基于文献计量的国外干细胞研究热点主题分析*

张 庆 田芳慧

(济宁医学院医学信息工程学院，日照 276826)

近年来，伴随着医学文献的迅速增加，细胞学、生理学、新陈代谢以及干细胞的应用领域出现了较新的概念和技术[1-2]。干细胞是相对未分化的细胞，具有自我更新能力和分化能力，在多个发育阶段发挥着重要作用[3]。干细胞长期以来受到生物学家和医学科学家的关注，为再生医学材料提供了可能。

文献计量学是基于文献角度对学科领域的研究热点进行定量分析的一种方法。基于此，本文从文献计量视角来揭示干细胞领域的研究趋势，探究该学科领域已发表文献的特征、内部关系、主题发展趋势以及其知识结构。

1 数据来源与方法

1.1 数据来源

文章数据来源于MEDLINE数据库。检索近三年发表的相关文献，所用的检索策略为“Stem Cells”[Majr]，检索时间为2020年2月16日，共得到相关文献21601篇。

1.2 方法

1.2.1高频词的选定 以XML格式套录检索结果，利用书目共现分析系统BICOMB[4]统计并抽取文献记录中的主要主题词与副主题词，按照出现频次由高到低进行排序，选取频次≥263的45个主题词/副主题词作为高频词。其中出现频次最高的前三位主题词/副主题词分别为：间充质干细胞/细胞学(mesenchymal stem cells/cytology)、间充质干细胞/代谢(mesenchymal stem cells/metabolism)、干细胞/细胞学(stem cells/cytology)。该45个高频词占所有与干细胞相关主题词的累计比例为24.69%。

1.2.2聚类分析 根据高频词在每篇文献记录中出现的情况，对高频主题词进行统计，形成高频词词篇矩阵。将词篇矩阵输入gCLUTO软件，采用系统聚类法对所得词篇矩阵进行聚类分析，聚类分析的结果可以反映出高频词之间的亲疏关系，根据高频主题词的聚类结果以及主题词之间的语义关系，总结出干细胞领域的研究热点。将词篇矩阵导入SPSS软件生成相似矩阵，并根据聚类结果结合相似矩阵，计算向心度和密度，绘制战略坐标图。

2 结果

2.1 干细胞领域高频主题词共现聚类图

聚类结果见图1，纵轴代表聚类的主题词/副主题词，两词聚集到一起的距离越短，关系越密切。

图1 干细胞研究领域高频主题词共现聚类图

首先，根据每一类高频词的含义以及这些主题词之间的语义关系，总结出每一类主题词所代表的研究热点，即干细胞领域的研究热点。通过分析这些主题词的语义关系就能得出它们所代表的类团含义标签，综合各个类别的类标签可以得出该主题的研究热点。其次，利用gCLUTO软件计算各类成员对聚类贡献率的指标(描述度Descriptive和区分度Descriminating)，选择对每一类形成贡献最大的来源文献作为表示该类内容的类标签文献。通常选取描述度分值最高者作为该类的类标签文献(如表1所示)，确定类标签文献后再对文献内容进一步分析，进而阐释该类研究方向的具体内容。

表1 类成员对聚类贡献率指标

2.2 主题词黏合度

类团主题的确定需要参考主题词的黏合度。主题词黏合度可用来确定类团内各主题词对本类团的贡献度，也可用来确定该黏合度所代表的主题在促进类团聚类的过程中的作用有效与否或者有效程度的大小。其中黏合度值最大的为类团中心，是类团研究的主要内容，对于类团的计算采用钟伟金[5-6]学者的方法：

其中，N(Ai)为主题词Ai的黏合度，n为类团内主题词总数，F(Ai→Bj)为主题词Ai与类团内其他主题词的共现频次。

根据公式计算出各类团的中心词依次是：类团0，成骨/药物作用；类团1，间充质干细胞/ 细胞学；类团2，干细胞/细胞学；类团3，多能干细胞 /细胞学；类团4，肿瘤干细胞/代谢。

3 分析

3.1 类团研究主题分析

通过对高频主题词/副主题词的聚类分析，将近三年干细胞领域的研究分为4个方面，5个主题方向。

3.1.1干细胞在成骨分化方面的研究 1)药物对间充质干细胞成骨的影响。该主题包括的主题词有：细胞分化/药物效应、间质细胞/药物效应、间充质干细胞、成骨/药物效应、干细胞/药物效应、间充质干细胞/免疫学，其中心词为成骨/药物作用。

主要研究各种药物对间充质干细胞成骨的影响。通过研究药物对间充质干细胞成骨分化的影响，发现药物在骨质和牙科疾病新的治疗手段，为牙周炎、骨质疏松症等疾病的治疗开启新方向。如，研究甘草素、高糖、Exendin-4等药物对间充质干细胞的成骨分化的影响和作用。甘草素对脂肪组织的间充质干细胞和骨髓的间充质干细胞具有诱导成骨的能力，可以用于开发干预骨质疏松预后治疗的药物[7]；Exendin-4可以促进牙周膜干细胞成骨分化，而且Exendin-4可以减轻高糖对牙周膜干细胞成骨分化的抑制作用，为治疗糖尿病牙周炎提供新思路[8]；高糖可以促进根尖乳头干细胞成牙/成骨分化[9]。

2)干细胞在骨损伤修复方面的研究。该主题包括的主题词有：间充质干细胞/细胞学、间充质干细胞/代谢、间充质干细胞移植、间充质干细胞/生理学、组织支架/化学、组织工程方法、成骨、间充质干细胞移植/方法、骨髓细胞/细胞学，其中心词为间充质干细胞/细胞学。

主要研究修复骨损伤的方法，多种化学物质对间充质干细胞成骨的引导作用。通过研究化学物质对成骨的影响，发现骨组织工程的移植材料，构建骨组织工程，促进骨损伤的修复。如，发现有助于骨损伤修复和骨组织构建的化学物质[10]；异体脂肪干细胞联合异种脱蛋白骨和三维打印支架具有修复较大骨损伤的潜力[11]；四氧嘧啶对骨髓造血参数的影响有助于骨组织的构建[12]。

3.1.2干细胞再生方面的研究 该主题包括的主题词有：干细胞/细胞学、干细胞/代谢、脂肪组织/细胞学、细胞分化/生理学、干细胞/生理学、干细胞移植、干细胞、干细胞移植/方法、再生，其中心词为干细胞/细胞学。

主要研究干细胞再生的应用。发现听觉再生等多种潜在的可以应用于临床的干细胞的再生应用，通过深入研究，将其潜在的再生应用，扩展到临床再生领域；同时加大对脂肪源性干细胞的研究，使其能够产生现实的应用价值。如，发现存在于嗅黏膜中的嗅源性干细胞在原发性或继发性听神经变性的听觉再生的潜在应用[13]；人肌源性储备细胞可以促进骨骼肌损伤后的再生[14]；脂肪源性干细胞是再生医学领域非常有前景的细胞[15]。

3.1.3干细胞分化方面的研究 该主题包括的主题词有细胞分化、诱导多能干细胞/细胞学、诱导多能干细胞/代谢、神经干细胞/代谢、神经干细胞/细胞学、多能干细胞/细胞学、细胞分化/遗传学、细胞培养技术/方法、多能干细胞/代谢、胚胎干细胞/细胞学、胚胎干细胞/代谢，其中心词为多能干细胞/细胞学。

主要研究多能干细胞的细胞分化。发现多能干细胞的研究主要在神经细胞、神经干细胞等方面，与神经的联系密切。如，发现人类多能干细胞源性神经前体细胞具有扩增和神经元分化的作用[16]；NF-κB参与神经前体细胞成熟必需的多方面代谢过程[17]；mRNA和rRNA协同控制胚胎干细胞的多能性和分化[18]。

3.1.4干细胞在肿瘤领域的研究 该主题包括的主题词有肿瘤干细胞/代谢、肿瘤干细胞/病理学、造血干细胞/代谢、肿瘤干细胞/药物效应、造血干细胞/细胞学、microRNAs/遗传学、信号转导、细胞增殖、microRNAs/代谢、基因表达调控，其中心词为肿瘤干细胞/代谢。

主要研究肿瘤中的mRNAs对干细胞的影响和作用。mRNAs对干细胞主要起抑制作用，通过对mRNAs的研究，可以更清晰的了解其在肿瘤发生中的作用，有助于提高对肿瘤和肿瘤干细胞的认识。通过研究可知，miR-34c可以与Notch1形成一个调控环，该调控环可以抑制肌肉发育[19]；miR-17-92簇在非限制性体细胞干细胞中有抑制基因表达的作用[20]；1型干扰素受体IFNAR1链的下调有助于造血干细胞的维持[21]。

3.2 研究主题战略坐标分析

3.2.1绘制战略坐标图 战略坐标图用来分析某个领域的各方面知识的研究现状，能够反映某一领域研究内容的内部联系情况以及相互影响[22]。战略坐标图是根据各个类团的密度和向心度两个指标生成的。密度反映类团内部联系的强度，向心度反映某一类团与其他类团间联系的强度。根据聚类结果与相似矩阵计算出密度和向心度。见表2。

表2 密度值和向心度值

以向心度和密度的均值为原点，以向心度为横坐标，密度为纵坐标，得到战略坐标图。见图2。

图2 国外干细胞研究领域的战略坐标

3.2.2基于战略坐标图的主题分析 1)核心研究主题。战略坐标图的第一象限为核心研究主题。由图2可知，类团1(干细胞在骨损伤修复方面的研究)位于该象限，向心度和密度都较高，表明该主题与其他主题关系紧密，在研究中较为活跃，研究较为成熟，是干细胞研究领域的核心主题。

2)独立研究主题。第二象限为独立研究主题。由图2可知，类团3(干细胞分化方面的研究)位于该象限，向心度低但密度较高。表明该主题与其他主题关系较松散，但与同类团的其他主题词关系紧密，研究较为成熟，是干细胞研究领域中的独立主题。说明在干细胞研究领域，对细胞分化的研究相对成熟，但因为与其他主题联系不紧密，生命力不强，可能会因为局限性而消失。

3)边缘研究主题。第三象限为边缘研究主题。由图2可知，类团0(药物对间充质干细胞成骨的影响)和类团4(干细胞在肿瘤领域的研究)位于该象限，向心度和密度都比较低。表明主题与其他主题关系松散，并且类团内主题词关系也较为松散，发展不够成熟，是干细胞研究领域的边缘主题。

4)潜力研究主题。第四象限为潜力研究主题。由图2可知，类团2(干细胞再生方面的研究)位于该象限，向心度高但密度较低。表明此主题与其他主题关系紧密，但主题内主题词关系较为松散，研究表现活跃，但发展不够成熟，是干细胞领域的潜力主题。表明干细胞再生领域的研究若引起关注，加强研究，有潜力发展为核心主题。

4 讨论

通过对干细胞领域的高频主题词进行聚类分析，可以将近三年此领域的研究主题分为5类，结合战略坐标图可以得出，干细胞在骨损伤修复方面的研究是当前的核心研究主题，研究较为成熟且活跃，占有重要地位；药物对间充质干细胞成骨的影响与干细胞在肿瘤领域的研究为边缘研究主题，受关注程度较低，研究不成熟，与其他类团主题联系不广泛；干细胞再生领域的研究为潜力研究主题，研究活跃但不成熟；干细胞分化方面的研究为独立研究主题，与其他主题的联系相对较弱。