[發明專利]一種受擾動代謝通路確定方法及系統

有效

• 申請號: 202010008409.3
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111210876B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 董繼揚;張璇;鄧伶莉;許晶晶
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G16B40/10
• 分類號: G16B40/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 楊媛媛

本發明涉及一種受擾動代謝通路確定方法及系統，包括：獲取待測生物樣本；采用高通量分析技術和譜數據處理方法對生物樣本進行分析和處理，得健康和異常生物樣本代謝物的濃度集合；計算健康生物樣本代謝物集合中任意兩種代謝物的健康生物樣本濃度比值對數，得健康生物樣本濃度比值對數集；同理得異常生物樣本濃度比值對數集；根據上述濃度比值對數集確定偏離系數集；根據偏離系數集確定代謝物的擾動矩陣；獲取通路隸屬矩陣；根據代謝物的擾動矩陣和通路隸屬矩陣確定代謝通路擾動矩陣；采用單邊T檢驗對代謝通路擾動矩陣分析，確定受擾動代謝通路。通過本發明上述方法能準確獲取顯著受擾動的疾病代謝通路，降低生物樣品的個體間差異對于通路識別的影響。

技術領域

本發明涉及代謝通路分析技術領域，特別是涉及一種受擾動代謝通路確定方法及系統。

背景技術

代謝組學方法是一種借助高通量、高靈敏度與高精度的現代分析技術，通過研究代謝系統復雜的、動態的變化規律，對研究對象的生理病理狀態進行較為詳盡的分析。近年來，隨著代謝組學技術和相應的數據分析技術的飛速發展，對生物代謝通路的研究以及對其與疾病相關的代謝組學研究也取得了快速的發展。在疾病的發展過程中，通常伴隨著一些重要代謝通路的擾動受損，鑒定與特定疾病相關的受擾動代謝通路，對研究疾病的發生過程具有重要意義，且由于受擾動代謝通路可作為藥物作用靶點，進而對疾病進行有效的治療，因此對代謝通路的研究是發展個性化疾病診療的關鍵之一，同時可為探索疾病的發病機制和藥物作用靶點提供重要線索。

近年來，研究者提出一些代謝通路分析方法，如代謝組學領域常用軟件MetaboAnalyst(http://www.metaboanalyst.ca)中的通路分析模塊MPEA(metabolitepathway enrichment analysis)。這些代謝通路分析方法通常包括如下三個步驟：首先，利用多變量或單變量統計方法，篩選對照組和疾病組之間的顯著差異(如，均值差異)代謝物；其次，根據代謝通路數據庫(如，KEGG和HMDB)得到顯著差異代謝物的代謝通路隸屬關系；最后，根據各代謝通路上顯著差異代謝物的數量，利用統計方法計算各通路的富集指數，判斷受擾動的代謝通路。然而，在疾病研究中，由于生物個體間的差異以及疾病嚴重程度的不同，代謝物水平在同一研究組內的不同個體之間可能存在差異。例如，某些代謝物的擾動可能只出現在部分疾病樣本中；代謝水平在部分疾病樣本中出現上調，而在另一部分疾病樣本中可能保持平穩或者出現下調。傳統基于組間差異的統計方法(如均值差異)很難識別這類代謝物的作用，因此很難對顯著差異代謝物進行準確界定。此外，由于實驗樣品獲取困難，以及樣品分析費用高等限制，目前大多數代謝組學研究的樣本量都很少，而當樣本量較小時，離群樣本點也將對基于組間差異的統計結果產生較大影響，進而影響后續通路分析的魯棒性和準確性。

發明內容

基于此，本發明的目的是提供一種受擾動代謝通路確定方法及系統，以降低生物樣本的個體差異對于受擾動通路識別的影響。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種受擾動代謝通路確定方法，所述受擾動代謝通路確定方法包括：

獲取待測生物樣本；所述待測生物樣本包括多個異常生物樣本和多個健康生物樣本；

采用高通量分析技術和譜數據處理方法分別對所述健康生物樣本和所述異常生物樣本進行分析，得到健康生物樣本代謝物的濃度集合以及異常生物樣本代謝物的濃度集合；所述健康生物樣本代謝物的濃度集合以及所述異常生物樣本代謝物的濃度集合中均包括多種代謝物的濃度；

計算所述健康生物樣本代謝物集合中任意兩種代謝物的濃度比值對數，得到健康生物樣本中代謝物濃度比值對數集；

計算所述異常生物樣本代謝物集合中任意兩種代謝物的濃度比值對數，得到異常生物樣本中代謝物濃度比值對數集；

根據所述健康生物樣本中代謝物濃度比值對數集和所述異常生物樣本中代謝物濃度比值對數集確定偏離系數集；所述偏離系數集中包括多個偏離系數；