一种基于基因检测的微生物感染风险预测方法及系统与流程

本发明涉及一种微生物感染风险预测方法及系统，尤其涉及一种基于基因检测的微生物感染风险预测方法、系统及装置，属于基因检测技术与微生物感染病学相结合的医学应用领域。

背景技术：

1、微生物感染是指身体受到病原微生物（比如细菌、病毒、真菌、寄生虫等）侵入并繁殖引起的疾病，已成为全球范围内的重要健康问题，对人类健康和社会经济造成了严重影响。具体来说，病原微生物可以通过各种途径进入人体，比如空气飞沫、接触感染、食物或水源、昆虫叮咬等方式，一旦病原微生物侵入人体，就会与宿主体的细胞或组织发生相互作用，从而导致病理过程的发生。个体对微生物感染的易感性和抵抗力存在明显的差异，差异的来源包括遗传因素、环境因素和行为习惯。

2、传统的微生物感染风险评估一般是评估特定微生物对人群的危害鉴定、特征描述、暴露评估和风险特征等，无法从个体角度区分易感人群，更无法从感染风险、感染严重程度、继发疾病遗传风险等不同维度评估微生物感染的个体风险，这些局限制约了传染病的预防和个体化治疗。并且，预防和治疗微生物感染的方法主要基于广谱措施，缺乏个体化和精准的预测手段，这导致了许多挑战，包括过度和不必要的使用抗生素、治疗失败、医疗资源浪费以及感染的传播和暴发。因此，亟待需要寻找进行个体化和精准化预测的研究方向。

3、研究表明，个体对微生物感染易感性和抵抗力（即“感染风险”）存在明显的个体遗传差异，比如：诺如病毒一种高致病、传染性极强的肠道病毒，可引起人急性胃肠炎。人群中存在一部分人可以免疫诺如病毒，他们被称为“非分泌者”。非分泌者携带 fut2基因g428a（rs601338）、c571t（rs1800028）等纯合子变异，fut2基因变异影响其产生 abh 抗原，而abh抗原是诺如病毒的受体，因此非分泌者表现出对诺如病毒的抵抗能力，不易被感染。

4、此外，个体的遗传因素还可以影响炎症反应和抗菌物质产生等方面的生理过程，从而影响微生物感染后的严重程度（比如:不携带 hla-b*27:05 单倍型感染艾滋病毒后有病毒贮积的风险，更容易积累病毒，影响其感染后的严重程度），以及可能导致的继发疾病风险（比如:携带rs2294008 cc基因型的人，感染幽门螺杆菌后发展为十二指肠溃疡（继发疾病）的遗传风险较高）。

5、随着高通量基因检测技术的发展，该技术已被广泛应用于各种遗传特征的分析，使得个体层面的疾病风险预测成为可能。因此，利用基因检测技术快速获得个体的遗传特征信息，以实现对微生物感染风险的评估，将成为进行个体化和精准化预测的研究方向。

技术实现思路

1、针对上述现存的技术问题，本发明提供一种基于基因检测的微生物感染风险预测方法、系统及装置，通过从多维度预测微生物感染的风险，以期克服传统方法的局限，达到更加及时、个体化的感染风险评估和预警的技术目的。

2、为实现上述目的，首先，本发明提供一种基于基因检测的微生物感染风险预测方法，包括如下步骤：

3、s1、通过公开文献获取微生物感染相关的标准化信息，包括微生物感染相关的变异名、病原微生物类型、病原微生物名、基因与病原微生物关联的风险类型、等位基因、与等位基因关联的表型、等位基因的遗传贡献or值、参考文献编号，并构建微生物感染参考数据库；

4、s2、获取中国人群的基因数据，并进行质量控制，建立中国人群微生物感染基线数据集；然后根据中国人群微生物感染基线数据集，计算微生物感染相关的变异在中国人群中的频率；

5、s3、获取用户的基因数据，根据微生物感染参考数据库，对用户进行病原微生物感染风险预测，并生成微生物感染风险报告。

6、本发明方法进一步的，步骤s1中，所述通过公开文献获取微生物感染相关的标准化信息，包括如下步骤：

7、s1-1、通过在公开数据库中检索微生物感染相关的主题词，得到微生物感染相关的检索文献；

8、s1-2、通过文献管理软件去除检索文献中的重复文献，得到去重文献；

9、s1-3、根据微生物感染参考数据库的纳入条件，通过人工阅读去重文献的摘要和正文内容，筛选出符合条件的纳入文献；

10、s1-4、提取纳入文献中的信息，并进行标准化数据格式处理。

11、本发明方法更进一步的，步骤s1-3中，所述微生物感染参考数据库的纳入条件，包括：

12、1）有明确标注样本的族裔信息；

13、2）研究样本规模大于1000人；

14、3）针对gwas研究，基因位点的统计显著性p值小于5×10-8；

15、针对候选基因研究，基因位点的统计显著性p值小于0.05；

16、4）基因位点的连锁不平衡ld分析r2小于0.8。

17、本发明方法进一步的，步骤s1中，所述与等位基因关联的表型包括风险较低、风险较高；

18、当等位基因的遗传贡献or值小于等于1时，将与等位基因关联的表型定义为风险较低；

19、当等位基因的遗传贡献or值大于1时，将与等位基因关联的表型定义为风险较高，并将对应的等位基因称作风险等位基因。

20、本发明方法更进一步的，步骤s1中，所述基因与病原微生物关联的风险类型包括感染风险、感染严重程度、继发疾病遗传风险；

21、当公开文献记载由于个体遗传特征导致个体对病原微生物本身带来的易感性差别时，将基因与病原微生物关联的风险类型定义为感染风险；

22、当公开文献记载由于个体遗传特征导致个体在病原微生物感染发生后有严重程度差别时，将基因与病原微生物关联的风险类型定义为感染严重程度；

23、当公开文献记载由于个体遗传特征导致个体在病原微生物感染发生后有关联疾病发生倾向差别时，将基因与病原微生物关联的风险类型定义为继发疾病遗传风险。

24、本发明方法进一步的，步骤s2中，所述质量控制，包括：

25、a）去除性别错误的个体；

26、b）去除snp缺失率大于0.05的个体；

27、c）去除等位基因频率maf小于0.01的snp位点；

28、d）去除哈迪温伯格平衡hwe检验的阈值小于1×10-5的snp位点。

29、本发明方法更进一步的，步骤s3中，所述对用户进行病原微生物感染风险预测，包括：

30、（一）对于一种基因与病原微生物关联的风险类型只对应一个等位基因的情况：

31、当用户携带与等位基因关联的表型为风险较低的等位基因，即用户没有携带风险等位基因时，则在某一种基因与病原微生物关联的风险类型下，预测结果为影响程度较低；

32、当用户携带与等位基因关联的表型为风险较高的等位基因，即用户携带了风险等位基因时，则在某一种基因与病原微生物关联的风险类型下，预测结果为影响程度较高；

33、（二）对于一种基因与病原微生物关联的风险类型对应两个及以上等位基因的情况：

34、首先，根据中国人群微生物感染基线数据集，计算人群平均携带风险等位基因数m，公式如下：

35、

36、式中，j表示与病原微生物的感染相关的j个变异；pi表示第i个变异的风险等位基因在中国人群中的频率；

37、其次，将用户携带的风险等位基因数b与对应的中国人群平均携带风险等位基因数m进行比较：

38、当b大于m时，则在某一种基因与病原微生物关联的风险类型下，预测结果为影响程度较高；

39、当b小于或等于m时，则在某一种基因与病原微生物关联的风险类型下，预测结果为影响程度较低。

40、本发明方法更进一步的，步骤s3中，所述微生物感染风险报告，包括：报告id、用户id、检测方式、报告日期、感染风险预测结果、感染严重程度预测结果、继发疾病遗传风险预测结果、预防建议、相关知识、检测细节和局限、参考文献；

41、其中，所述感染风险预测结果、感染严重程度预测结果、继发疾病遗传风险预测结果均包括影响程度和查看详情；所述影响程度为较低或较高；所述查看详情用于展示与某病原微生物预测结果相关的基因变异的详细信息，包括检测基因、检测位点、检测结果、变异类型、影响描述。

42、其次，为实现上述目的，本发明提供一种基于基因检测预测微生物感染风险的分析系统，包括数据库构建模块、微生物感染风险预测模块、报告生成模块；

43、所述数据库构建模块，用于通过公开文献获取微生物感染相关的标准化信息，包括微生物感染相关的变异名、病原微生物类型、病原微生物名、基因与病原微生物关联的风险类型、等位基因、与等位基因关联的表型、等位基因的遗传贡献or值、参考文献编号，并构建微生物感染参考数据库；

44、所述微生物感染风险预测模块，用于获取中国人群的基因数据，并进行质量控制，建立中国人群微生物感染基线数据集；然后根据中国人群微生物感染基线数据集，计算微生物感染相关的变异在中国人群中的频率；

45、所述报告生成模块，用于获取用户的基因数据，根据微生物感染参考数据库，对用户进行病原微生物感染风险预测，并生成微生物感染风险报告。

46、再者，为实现上述目的，本发明提供一种基于基因检测的微生物感染风险预测装置，包括客户端、服务器和计算设备，其中：

47、所述客户端用于连接服务器获得并查看微生物感染风险报告；

48、所述服务器分别连接客户端和计算设备，用于接收或发送信息；

49、所述计算设备用于接收并存储客户端发送的信息，或者向客户端发送信息，包括：处理器、通信器及存储器，其中：

50、所述处理器是计算设备的控制中心；

51、所述通信器是计算设备与服务器进行通信连接的通信中心；

52、所述存储器用于存储所述的一种基于基因检测的微生物感染风险预测方法的计算机软件程序，并由处理器进行加载和执行。

53、综上，本发明通过从多维度（包括感染风险、感染严重程度、继发疾病遗传风险）预测微生物感染的风险，实现了更及时、个体化的感染风险评估和预警，并具有如下有益效果和技术优势：

54、1、本发明从遗传风险角度，对普通人群的多种微生物感染风险进行综合预测和分析，对易感人群起到预防警示作用，对个体是否采取进阶微生物感染筛查起到指导作用，以及可作为个体健康遗传咨询解读的重要组成部分。

55、2、本发明利用现在的人口遗传资源及其遗传多样性，去寻找各种感染发病的分子机制，革新人类对微生物感染的认识，从而为个体抗感染预防、治疗或者是预防感染流行病学事件提供更多参考信息。

56、3、本发明方法构建得到的分析系统简单易用，能够为临床防治感染提供参考和借鉴，具有较高的参考价值，填补了现有技术的空缺。