[發(fā)明專利]一種生物代謝組學(xué)數(shù)據(jù)處理方法、分析方法及裝置和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111130359.7
• 申請(qǐng)日: 2021-09-26
• 公開（公告）號(hào): CN113588847B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙丹;李安州;郭磊;劉萌萌;李靖瀟;王燕;劉小芬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 萱闈（北京）生物科技有限公司;鄭州市第三人民醫(yī)院
• 主分類號(hào): G01N30/02
• 分類號(hào): G01N30/02;G01N30/72;G01N30/86
• 代理公司: 北京箴思知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11913
• 代理人: 李春暉

1.一種生物代謝組學(xué)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，所述生物代謝組學(xué)數(shù)據(jù)包括待測(cè)樣品的液相色譜-質(zhì)譜數(shù)據(jù)，所述生物代謝組學(xué)數(shù)據(jù)處理方法包括篩選出多個(gè)所述待測(cè)樣品中的差異代謝物的步驟，所述篩選出多個(gè)所述待測(cè)樣品中的差異代謝物的步驟包括：

（1）對(duì)所述生物代謝組學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和標(biāo)準(zhǔn)化處理，得到二維矩陣數(shù)據(jù)；

（2）缺失峰補(bǔ)齊處理：對(duì)所述二維矩陣數(shù)據(jù)進(jìn)行稀疏重構(gòu)處理，再進(jìn)行降維處理；所述稀疏重構(gòu)處理的方法包括二維離散余弦變換法；所述降維處理的方法包括壓縮感知算法；

采用所述二維離散余弦變換法進(jìn)行所述稀疏重構(gòu)處理，并采用所述壓縮感知算法進(jìn)行所述降維處理時(shí)，具體包括如下步驟：a:設(shè)步驟（1）得到的所述二維矩陣數(shù)據(jù)為，其中，n為代謝組學(xué)特征數(shù)；b：形成二維觀測(cè)矩陣y=Ax+N，其中，，A為采用所述二維離散余弦變換進(jìn)行稀疏構(gòu)成的字典矩陣，x為稀疏矩陣，N為加性高斯白噪聲，m為所述二維觀測(cè)矩陣的維度，即輸入信號(hào)x經(jīng)過所述二維離散余弦變換得到的維度數(shù)；c:采用正交匹配追蹤算法計(jì)算所述稀疏重構(gòu)處理得到的數(shù)據(jù)的頻率f_t和殘差R_t；

，

，

其中，為經(jīng)過t次迭代的索引積核選出的所述字典矩陣A的列集合，f_t為t次迭代后的頻率，R_t為t次迭代后的殘差，上標(biāo)H為所述字典矩陣的轉(zhuǎn)置操作；

根據(jù)f_t，采用二維離散反余弦變換恢復(fù)壓縮后的數(shù)據(jù)，得數(shù)據(jù)X’，其中，，且mn，取m=20；

判斷迭代完成后R_t是否高于允許的最大訓(xùn)練殘差值；若迭代完成后R_t高于所述允許的最大訓(xùn)練殘差值，則重復(fù)步驟a、步驟b和步驟c；反之，停止迭代；

（3）對(duì)步驟（2）得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行化學(xué)計(jì)量分析，篩選出所述待測(cè)樣品中的所述差異代謝物。

2.如權(quán)利要求1所述的生物代謝組學(xué)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，所述待測(cè)樣品的液相色譜-質(zhì)譜數(shù)據(jù)的檢測(cè)過程中還包括校驗(yàn)的操作，所述校驗(yàn)包括如下步驟：所述檢測(cè)的過程中插入對(duì)QC樣品的測(cè)試，所述QC樣品為所述待測(cè)樣品的混合物，基于所述QC樣品的液相色譜-質(zhì)譜數(shù)據(jù)對(duì)所述待測(cè)樣品的液相色譜-質(zhì)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)誤差校正。

3.如權(quán)利要求2所述的生物代謝組學(xué)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，所述校驗(yàn)過程中，刪除所述QC樣品的液相色譜-質(zhì)譜數(shù)據(jù)中變異系數(shù)大于30%的特征；

和/或，所述QC樣品的液相色譜-質(zhì)譜數(shù)據(jù)中變異系數(shù)小于30%的特征峰的比例為大于70%。

4.如權(quán)利要求1所述的生物代謝組學(xué)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，所述預(yù)處理包括基線校正、峰識(shí)別、峰過濾和峰對(duì)齊中的任意一種或多種；

和/或，所述預(yù)處理在AMIX tool-kit軟件、MetaXCMS軟件、MZmine2軟件或Mnova軟件中進(jìn)行；

和/或，所述預(yù)處理的操作前還進(jìn)一步包括將所述液相色譜-質(zhì)譜數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為mzXML格式數(shù)據(jù)的操作。

5.如權(quán)利要求1所述的生物代謝組學(xué)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)化處理在MetaXCMS軟件中進(jìn)行。

6.如權(quán)利要求1所述的生物代謝組學(xué)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)化處理的方法包括權(quán)重轉(zhuǎn)換。

7.如權(quán)利要求6所述的生物代謝組學(xué)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)化處理包括如下步驟：對(duì)所述預(yù)處理后的生物代謝組學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行中心化，再除以列變量標(biāo)準(zhǔn)差。

8.如權(quán)利要求1所述的生物代謝組學(xué)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，所述化學(xué)計(jì)量分析包括核主成分分析KPCA。

9.如權(quán)利要求8所述的生物代謝組學(xué)數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于，所述差異代謝物的篩選條件包括VIP≥1。