[發明專利]用于量化生物擾動的影響的系統和方法

有效

• 申請號: 201710175970.9
• 申請日: 2012-06-11
• 公開（公告）號: CN106940758B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: J·霍恩格;F·馬丁;M·派奇;A·塞沃爾
• 申請（專利權）人: 菲利普莫里斯生產公司
• 主分類號: G16B5/00
• 分類號: G16B5/00;G16H50/50;G06N5/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 宋巖

公開了用于量化生物擾動的影響的系統和方法。提供了用于使用響應數據和基礎生物機制的計算網絡模型生成生物影響因子的系統和方法，該生物影響量化因子生物系統的擾動。生物影響因子可以表示擾動對于結果的長期影響。作為示例，該系統和方法可以基于暴露到諸如香煙煙霧的物劑來生成表示諸如肺癌的疾病的進展的生物影響因子。

本申請是申請號為201280028438.X，申請日為2012年6月11日，題為“用于量化生物擾動的影響的系統和方法”的中國發明專利申請的分案申請。

背景技術

人體經常受到暴露于在長期來看能夠造成嚴重的健康風險的潛在有害物劑(agent)而擾動。暴露于這些物劑下能夠危害人體內部的生物機制的正常機能。為了理解和量化這些擾動對人體的影響，研究人員研究生物系統對暴露于物劑作出響應的機制。有些團體已經在活體動物試驗方法中廣泛地使用。但是，動物試驗方法并非總是足夠的，因為關于它們的可靠性和關聯性存在著疑問。在不同動物的生理方面存在著眾多差異。因此，不同的物種對于暴露于物劑下可能會作出不同的響應。因此，關于從動物試驗中獲得的響應是否可以外推到人類生物學中是存在疑問的。其他方法包括通過對人類志愿者的臨床研究來評估風險。但是這些風險評估是以后驗方式執行的，并且因為疾病可能要花費數十年來表現出，所以這些評估可能不足以闡明將有害物質與疾病聯系起來的機制。另外一些方法包括體外實驗。盡管，基于體外細胞和組織的方法作為對它們的基于動物的相應方法的完全或部分替代方法已經獲得普遍接受，但是這些方法價值有限。因為體外方法集中于細胞和組織機制的具體方面；它們并不總是會考慮在整個生物系統中發生的復雜的相互作用。

在過去十年中，與傳統的劑量相關的療效和毒性測定結合的核酸、蛋白質及代謝物水平的高吞吐量測量結果已經作為用于闡明許多生物過程的作用機制的方法而出現。研究人員已經嘗試將來自這些全異測量結果的信息與來自科學文獻的關于生物路徑的知識結合以構建(assemble)有意義的生物模型。為了這個目的，研究人員已經開始使用能夠挖掘大量數據的數學及計算技術(例如，聚類和統計方法)來識別可能的生物作用機制。

之前的工作同樣探討了揭示由對生物過程的一種或多種擾動引起的基因表達變化的特性特征的重要性，以及關于該特征存在于作為對該過程的具體活動幅度的測量結果的附加數據集內的后續評分。在這方面的大部分工作已經涉及對與疾病表型關聯的特征的識別和評分。這些表型衍生的特征提供顯著的分類能力，但是在單個具體擾動與特征之間缺少機理或因果關系。因此，這些特征可以表示通過通常未知的機制導致相同的疾病表型的或由其引起的多種不同的未知擾動。

一個挑戰在于理解在生物系統中的各種個體生物實體的活動如何允許活化或抑制不同的生物機制。因為個體實體(例如，基因)會涉及多種生物過程(例如，發炎和細胞增殖)，對基因活動的測量并不足以識別觸發該活動的基礎生物過程。

當前技術都沒有被應用來執行預測風險評價并且解決短期暴露到擾動與長期疾病結果之間的關系。通常，該問題是通過傳統的縱向流行病學研究來解決的，但是這種研究可能呈現出道德挑戰并且不能滿足對于風險評價的當前急迫需求。實際上，對于新的物劑，傳統的縱向流行病學研究不能被使用。因此，需要改善的系統和方法來研究擾動對于人體的影響。

發明內容

這里描述了用于與從生物系統的實體的子集測量的活動數據來量化生物系統對于一個或多個擾動的響應的系統、方法和產品。