用于微生物组分类学特征相关的状况的微生物组来源的诊断和治疗的方法及系统技术方案

一种用于至少一个受试者中的微生物组分类学特征相关的状况的表征、诊断和治疗中的至少一种的方法，该方法包括：接收来自受试者群体的生物样品的聚合集；生成受试者群体的微生物组组成数据集和微生物组功能多样性数据集中的至少一种；基于从微生物组组成数据集和微生物组功能多样性数据集中的至少一种提取的特征生成状况的表征；基于该表征生成被配置为矫正状况的疗法模型；以及在与受试者相关联的输出设备，基于表征和疗法模型为受试者安排疗法。

Methods and systems for the diagnosis and treatment of microbial group sources for the status of the taxonomic characteristics of the microbiome

At least one of the methods of characterization, diagnosis and treatment for at least one of the subjects in the microbiome taxonomic character in the related situation, the method includes: receiving biological samples from polymerization in subjects group; group groups generated by the microbial composition and microbial functional group data set the diversity of the data set at least one; at least one generation features extracted from the microbial group data sets and microbial functional diversity based on the data set; based on the characterization of generation is configured as a therapy model correction condition; the output device associated with as well as the subjects, based on the characterization and therapy model for subjects for therapy.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于微生物组分类学特征相关的状况的微生物组来源的诊断和治疗的方法及系统相关申请的交叉引用本申请还要求2015年4月13日提交的序号为62/146,767的美国临时申请、2015年4月13日提交的序号为62/146,833的美国临时申请、2015年4月14日提交的序号为62/147,077的美国临时申请、和2015年4月14日提交的序号为62/147,304的美国临时申请的权益，其每一个通过该引用以其整体并入本文。
本专利技术总体涉及医学诊断领域，且更具体地涉及医学诊断领域中的用于微生物组来源(microbiome-derived)的诊断和治疗的新的且有用的方法及系统。背景微生物组是与生物体相关的共栖(commensal)、共生(symbiotic)和病原微生物的生态群。人类微生物组包含与整个人体中存在的人类细胞一样多的微生物细胞，但由于样品处理技术、遗传分析技术和用于处理大量数据的资源方面的限制，人类微生物组的表征仍处于初期阶段。尽管如此，怀疑微生物组在许多与健康/疾病相关的状态(例如，分娩的准备(preparationforchildbirth)、胃肠道紊乱等)中发挥至少部分的作用。鉴于微生物组在影响受试者健康方面的深远影响，应致力于与以下相关的努力：微生物组的表征、从表征生成洞察、以及生成被配置为矫正失调状态的治疗。然而，目前用于分析人类的微生物组并基于获得的洞察提供治疗措施的方法及系统留下了许多未被答复的问题。特别地，由于目前的技术的限制，用于表征某些健康状况的方法和适合于特定受试者的疗法(例如，益生菌疗法)尚不可行。因此，在微生物学领域，对用于以个体化和群体广度的方式表征微生物组分类群相关的状况的新的且有用的方法及系统存在需求。本专利技术产生了这样的新的且有用的方法及系统。附图简述图1A是用于表征微生物组来源的状况和鉴定治疗措施的方法的实施方案的流程图；图1B是用于生成微生物组来源的诊断的方法的实施方案的流程图；图1C是用于生成微生物组来源的诊断和治疗的方法的变化形式的一部分的流程图；图2示出了用于生成微生物组来源的诊断和治疗的方法及系统的实施方案；图3示出了用于生成微生物组来源的诊断和治疗的方法的实施方案的一部分的变化形式；图4示出了用于在用于生成微生物组来源的诊断和治疗的方法及系统的实施方案中生成模型的方法的变化形式；图5示出了在用于表征健康状况的方法的实施方案中基于益生菌的疗法藉以起作用的机制的变化形式；图6示出了在用于生成微生物组来源的诊断和治疗的方法的实例中疗法相关的通知提供的实例；以及图7示出了与用于生成微生物组来源的诊断和治疗的方法关联的示例数据。实施方案描述本专利技术的实施方案的以下描述不意图将本专利技术限制为这些实施方案，而是意图使本领域的任何技术人员能够制造和使用本专利技术。1.用于表征微生物组来源的状况和鉴定治疗措施的方法如图1A中示出的，用于诊断和治疗微生物组分类学特征相关的状况(conditionassociatedwithmicrobiometaxonomicfeatures)的第一方法100包括：接收来自受试者群体的样品的聚合集(anaggregatesetofsamples)S110；表征与受试者群体相关的样品的聚合集中的每一个的微生物组组成和/或功能特征(functionalfeatures)，从而生成受试者群体的微生物组组成数据集和微生物组功能多样性数据集中的至少一种S120；接收与受试者群体的至少一个子集(atleastasubsetofthepopulationofsubjects)相关的补充数据集，其中补充数据集提供与状况相关的特性(characteristics)的信息S130；以及将补充数据集和从微生物组组成数据集和微生物组功能多样性数据集中的至少一种提取的特征转化成状况的表征模型S140。在一些变化形式中，第一方法100还可以包括：基于表征，生成被配置为改进状况的状态的疗法模型S150。第一方法100的变化形式可以另外地或可选地包括基于从微生物组功能多样性数据集和/或微生物组组成数据集中的至少一种提取的特征通过表征模型聚类本来不相关的状况(otherwiseunrelatedconditions)S140’；和基于在处理来自受试者的样品后确定的微生物组功能特征和/或微生物组组成特征的鉴定，以非明显的方式诊断受试者具有状况S141’。第一方法100用于生成可用于根据受试者的微生物组组成和功能特征中的至少一种来表征和/或诊断受试者(例如，作为临床诊断、作为伴随诊断(companiondiagnostic)等等)的模型，并基于对受试者群体的微生物组分析为受试者提供治疗措施(例如基于益生菌的治疗措施、基于噬菌体的治疗措施、基于小分子的治疗措施、基于益生元(prebiotic)的治疗措施、临床措施等等)。因此，来自受试者群体的数据可以用于根据其微生物组组成和/或功能特征表征受试者，基于表征指示健康的状态和改善的方面(area)，以及安排(promote)可以使受试者的微生物组的组成朝向期望的平衡状态的集合中的一种或更多种调整的一种或更多种疗法。在变化形式中，方法100可用于对罹患微生物组分类学特征相关的状况的受试者安排靶向疗法，其中该状况以某种方式影响受试者，并产生关于以下中的一种或更多种的生理和/或心理作用：认知状态、情绪、生理功能(例如，胃肠系统功能、内分泌系统功能、心血管系统功能、神经系统功能、免疫系统功能、肌肉骨骼系统功能等)、疼痛、能量水平、代谢、和任何其他合适的生理或心理作用。特别地，方法100可适于表面上不相关的状况的表征和/或诊断，其中微生物组分类学特征以非明显的方式是跨该状况另外共有的。如此，方法100可用于使用基于微生物组的诊断和微生物组调节治疗以新的方式诊断和/或治疗通常彼此不相关的状况。在这些变化形式中，与状况相关的诊断通常使用以下中的一种或更多种来评估：生物样品的血细胞分析、基于成像的方法、内窥镜检查、应激试验、运动试验、活组织检查、行为调查工具(例如，患者健康问卷-9(PHQ-9)调查、患者健康问卷-2(PHQ-2)调查、来源于精神障碍诊断与统计手册(DSM)的一个版本的工具、来源于社会交往问卷(SCQ)的工具、临床总体印象(CGI)量表、简易精神病学评定量表等)；基于运动技能的评估、和任何其他标准方法。在具体实例中，方法100可用于以下中的一种或更多种的表征和/或治疗介入：酸反流(acidreflux)/胃食管反流疾病(gastroesophagealrefluxdisease,GERD)、焦虑症、抑郁症、肥胖症、和任何其他相关的状况。同样地，使用基于微生物组的诊断和/或治疗，方法100可用于以完全非典型的方法表征此类表面上不相关的状况、紊乱、和/或不利状态。因此，在一些实施方案中，第一方法100的输出可以用于基于受试者的微生物组组成和/或受试者的微生物组的功能特征的分析来为受试者生成诊断和/或提供治疗措施。因此，如图1B中示出的，源自第一方法100的至少一种输出的第二方法200可以包括：接收来自受试者的生物样品S210；基于处理源自生物样品的微生物组数据集，表征受试者具有某种形式的微生物组分类学特征相关的状况S220；以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于至少一个受试者中的状况的表征、诊断和治疗中的至少一种的方法，所述方法包括：●在样品处理网络，用使用引物组的多重扩增操作、测序分析操作、和比对操作处理来自受试者群体的样品的聚合集的每一个的核酸内容物；●在与所述样品处理网络通信的计算系统，在处理所述样品的聚合集后生成微生物组组成数据集；●在所述计算系统，接收补充数据集，所述补充数据集提供所述受试者群体中所述状况的存在的信息；●在所述计算系统，从所述微生物组组成数据集提取特征的集合；●在所述计算系统，将所述补充数据集和所述特征的集合转化成所述状况的表征模型；以及●在用所述表征模型处理来自所述受试者的样品后，鉴定与所述状况相关的所述特征的集合的至少一个子集，从而基于所述特征的集合诊断所述受试者具有所述状况。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.13 US 62/146,833;2015.04.13 US 62/146,767;1.一种用于至少一个受试者中的状况的表征、诊断和治疗中的至少一种的方法，所述方法包括：●在样品处理网络，用使用引物组的多重扩增操作、测序分析操作、和比对操作处理来自受试者群体的样品的聚合集的每一个的核酸内容物；●在与所述样品处理网络通信的计算系统，在处理所述样品的聚合集后生成微生物组组成数据集；●在所述计算系统，接收补充数据集，所述补充数据集提供所述受试者群体中所述状况的存在的信息；●在所述计算系统，从所述微生物组组成数据集提取特征的集合；●在所述计算系统，将所述补充数据集和所述特征的集合转化成所述状况的表征模型；以及●在用所述表征模型处理来自所述受试者的样品后，鉴定与所述状况相关的所述特征的集合的至少一个子集，从而基于所述特征的集合诊断所述受试者具有所述状况。2.如权利要求1所述的方法，其中生成所述表征模型包括用以下检验中的至少一种进行统计分析：Kolmogorov-Smirnov检验和Welch’st-检验，以分析跨表现出所述状况的所述受试者群体的第一子集和未表现出所述状况的所述受试者群体的第二子集具有变化的微生物组组成特征。3.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：●基于所述表征模型，生成被配置为改进所述状况的状态的疗法模型；以及●在与所述受试者相关联的输出设备，基于所述表征模型和所述疗法模型，为具有所述状况的受试者安排疗法。4.如权利要求3所述的方法，其中安排所述疗法包括为所述受试者安排微生物组组成改变疗法以改进所述状况的状态。5.如权利要求1所述的方法，其中将所述补充数据集和所述特征的集合转化成所述表征模型包括使用统计分析鉴定与所述状况跨所述受试者群体的子集的存在显著相关的分类单元的集合相关的特征。6.如权利要求5所述的方法，其中所述分类单元的集合包括以下中的至少一种：拟杆菌科(Bacteroidaceae)(科)、拟杆菌属(Bacteroides)(属)、黄杆菌科(Flavobacteriaceae)(科)、黄杆菌目(Flavobacteriales)(目)、黄杆菌纲(Flavobacteriia)(纲)、和八叠球菌属(Sarcina)(属)。7.如权利要求5所述的方法，其中所述状况包括胃食管反流疾病(GERD)，使得诊断所述受试者具有所述状况包括基于与所述样品相关的分类单元的集合的鉴定诊断所述受试者具有GERD。8.如权利要求7所述的方法，其中诊断所述受试者还包括在鉴定与所述样品相关的功能特征的集合后诊断所述受试者具有GERD，所述功能的集合来源于以下中的一种或更多种：与所述微生物组组成数据集相关的蛋白特征的直系同源聚类、来自京都基因和基因组百科全书(KEGG)的基因组功能特征、来自直系同源聚类(COG)数据库的基因组功能特征、化学功能特征和系统功能特征。9.如权利要求8所述的方法，其中所述功能特征的集合包括细胞运动相关的第一京都基因和基因组百科全书(KEGG)功能特征、分泌系统相关的第二KEGG功能特征、和含硒化合物代谢相关的第三KEGG功能特征。10.如权利要求5所述的方法，其中所述状况包括焦虑症，使得诊断所述受试者具有所述状况包括基于与所述样品相关的分类单元的集合的鉴定诊断所述受试者具有焦虑症。11.如权利要求10所述的方法，其中诊断所述受试者还包括在鉴定与所述样品相关的功能特征的集合后诊断所述受试者具有焦虑症，其中所述功能特征的集合包括碳水化合物代谢相关的第一京都基因和基因组百科全书(KEGG)功能特征、核糖体生物发生相关的第二KEGG功能特征、和半乳糖代谢相关的第三KEGG功...

【专利技术属性】
技术研发人员：扎迦利·阿普特，丹尼尔·阿尔莫纳西德，杰西卡·里奇曼，斯亚沃什·瑞兹万·贝赫巴哈尼，
申请(专利权)人：优比欧迈公司，
类型：发明
国别省市：美国,US