用于表征艰难梭菌相关病症的方法和系统技术方案

用于表征与使用者相关的梭菌相关病症的系统和方法的实施方案包括：处理网络，所述处理网络能够操作以接收包含来自使用者集合的物质的容器，所述处理网络包括能够操作以通过对物质进行测序来确定微生物群系序列的测序系统；处理系统，所述处理系统能够操作以基于微生物群系序列生成微生物群系组成数据集和微生物群系功能多样性数据集，接收与该使用者集合的梭菌相关病症相关联的补充数据集；将补充数据集和从微生物群系组成数据集和微生物群系功能多样性数据集提取的特征转化成梭菌相关病症的表征模型；以及治疗系统，基于使用表征模型针对梭菌相关病症相关的使用者进行表征，所述治疗能够操作以促进对使用者的治疗。

Methods and systems for characterizing Clostridium difficile associated diseases

An implementation of a system and method for characterizing a user-related Clostridium-associated disease includes a processing network capable of operating to receive a container containing a substance from a user collection, the processing network including a measurement capable of operating to determine a microbial population sequence by sequencing the substance. A sequence system that operates to generate a microbial flora composition data set and a microbial flora functional diversity data set based on a microbial flora sequence to receive supplementary data sets associated with Clostridium-associated diseases in the user's collection; to compose supplementary data sets and data from a microbial flora. Features extracted from the set and microbial functional diversity data sets are transformed into characterization models for Clostridium-associated diseases; and treatment systems that use characterization models to characterize users associated with Clostridium-related diseases can operate to facilitate treatment of users.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于表征艰难梭菌相关病症的方法和系统相关申请的交叉引用本申请是于2016年4月13日提交的美国专利申请No.15/097,862的部分接续申请，其要求于2015年4月13日提交的序列号为62/146,810的美国临时申请、于2015年4月13日提交的序列号为62/146,833的美国临时申请、于2015年4月14日提交的序列号为62/147,124的美国临时申请、于2015年4月13日提交的序列号62/146,852的美国临时申请、于2015年4月14日提交的序列号为62/147,058的美国临时申请、于2015年4月14日提交的序列号为62/147,077的美国临时申请、于2015年4月14日提交的序列号为62/147,315的美国临时申请以及于2015年4月14日提交的序列号为62/147,337的美国临时申请的权益，这些美国临时申请分别通过引用整体并入本文。本申请还要求于2015年12月9日提交的序列号为62/265,077的美国临时申请的权益，该美国临时申请通过引用整体并入本文。
本专利技术总体上涉及微生物学领域，更具体地涉及微生物学领域中用于表征艰难梭菌相关病症的新的且有用的系统和方法。
技术介绍
微生物群系是与生物体相关的共栖、共生和致病微生物的生态群落。人类微生物群系包括与人类细胞相比多出超过10倍的微生物细胞，但由于样品处理技术、遗传分析技术以及用于处理大量数据的资源方面的局限性，对人类微生物群系的表征仍处于初期阶段。尽管如此，微生物群系被怀疑在许多与健康/疾病相关的状态(例如，准备分娩、糖尿病、自身免疫障碍、胃肠障碍、类风湿性障碍、神经障碍等)中起着至少部分作用。考虑到微生物群系在影响受试者的健康方面的深刻影响，应付出与微生物群系的表征、由该表征形成见解以及生成被配置为从生态失调状态恢复的疗法相关的努力。然而，目前用于分析人类微生物群系和基于所获见解提供治疗措施的方法和系统仍然遗留许多尚未被解答的问题。特别是，由于当前技术的局限性，基于微生物群系组成特征和/或功能特征来表征某些健康状况的方法以及针对具体受试者进行适应性调整的治疗(例如，益生菌治疗)尚不可行。因此，在微生物学领域，需要一种用于以个体化和群体范围的方式表征艰难梭菌(C.difficile)相关病症的新的且有用的系统和方法。本专利技术提供了这样一种新的且有用的系统和方法。附图说明图1A-1B是用于微生物群系表征的方法的实施方案的流程图；图2描绘了用于微生物群系表征的系统和方法的实施方案；图3描绘了在用于微生物群系表征的系统和方法的实施方案中用于生成模型的过程的变型；图4描绘了基于益生菌的疗法在用于微生物群系表征的方法的实施方案中操作的机制的变型；图5描绘了在用于微生物群系表征的方法的实施例中的通知书的示例；图6描绘了在用于微生物群系表征的方法的实施例中用于提供与梭菌相关病症相关的信息的界面的变型；图7描绘了在用于微生物群系表征的方法的实施例中的通知书的示例；以及图8描绘了在用于微生物群系表征的方法的实施例中的通知书的示例。具体实施方式以下对本专利技术实施方案的描述无意于将本专利技术限于这些实施方案，而是旨在使本领域技术人员能够制造和使用本专利技术。1.概述。如图2所示，用于表征与使用者(例如，人类受试者、动物受试者等)相关的梭菌相关病症的系统200的一个实施方案包括：处理网络(例如，样品处理网络)210，其能够操作以接收包含来自使用者集合(例如，使用者群体)的物质(例如，包括微生物核酸物质的生物样品等)的容器，所述处理网络包括能够操作以通过对物质进行测序来确定微生物群系序列的测序系统；处理系统220，其能够操作以基于微生物群系序列生成微生物群系组成数据集和微生物群系功能多样性数据集，接收与该使用者集合的梭菌相关病症相关联的补充数据集；将补充数据集和从微生物群系组成数据集和微生物群系功能多样性数据集提取的特征转化成梭菌相关病症的表征模型；以及治疗系统230，基于使用表征模型针对梭菌相关病症相关的使用者进行表征，其能够操作以促进对使用者的治疗。系统200可以另外或可替选地包括以下中的一个或更多个：界面240，其能够操作以显示与梭菌相关病症相关的信息；样品试剂盒250，其用于向受试者提供用于收集和/或处理来自受试者的一个或更多个收集部位的生物样品的组分和/或说明；和/或任何其他合适的部组件。系统200和/或方法100用于生成和/或应用模型(例如，表征模型、治疗模型等)，所述模型可用于根据其微生物群系组成和功能特征(例如，作为临床诊断、作为伴随诊断等)中的至少一个来对受试者进行表征(例如，诊断)，和/或用于基于对受试者群体的微生物群系表征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、基于粪便物质移植物的治疗措施、临床措施等)。因此，可以使用来自受试者群体的数据根据受试者的微生物群系组成和/或功能特征来表征受试者、基于该表征指示健康状态和改善的区域，以及促进一种或更多种疗法，所述疗法可以将受试者的微生物群系的组成朝向一组或更多组理想的平衡状态调节。方法100的变型可以进一步有助于监测和/或调整提供给受试者的治疗，例如通过在整个治疗过程中接受、处理和分析来自受试者的额外样品。在具体的实施例中，系统200和/或方法100可用于促进针对患有各种健康状况的受试者的靶向治疗。系统200和/或系统200的组件优选地实施方法100和/或方法100的一部分，但是任何合适的组件都可以部分地和/或完全地实施方法100。方法100可以针对单个受试者实施，使用目标疗法对该单个受试者进行微生物群系表征和/或微生物群系调节，并且可以另外或可替选地针对受试者群体(例如，包括受试者、排除受试者)实施，其中受试者群体可以包括与受试者不相似和/或相似的患者(例如，在健康状况、饮食需求、人口统计学特征等方面)。因此，从受试者群体获得的信息由于来自受试者群体的数据集合而可以用于为受试者的行为和对受试者的微生物群系的影响之间的联系提供额外的见解。对于方法100的实施，生物样品的集合优选地从各种受试者接收，总的包括以下一种或更多种受试者：不同的人口统计学特征(例如，性别、年龄、婚姻状态、种族、民族、社会经济状态、性取向等)、不同的健康状况(例如，健康状态和疾病状态)、不同的生活情形(例如，独居、与宠物一起生活、与重要他人一起生活、与孩子一起生活等)、不同的饮食习惯(例如，杂食、素食、严格素食、糖消耗、酸消耗等)、不同的行为倾向(例如，体力活动水平、药物使用、酒精使用等)、不同的移动性水平(例如，与在给定的时间段内行进的距离有关)，和/或对微生物群系组成和/或功能特征有影响的任何其它合适的性状。这样，随着受试者数目的增加，在方法100的框中实施的对过程的预测能力相对于基于受试者的微生物群系表征各种受试者而言增加。然而，方法100可涉及生成由来自任何其它合适的受试者组的生物样品数据得出的诊断和治疗。在一个变型中，系统200可以用于实施用于表征与使用者相关的艰难梭菌(C.difficile)相关病症的方法100的一个实施方案，该实施方案包括：基于源自使用者集合(例如，使用者群体)的物质(例如，包括核酸物质的生物样品)的核酸序列生成微生物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于表征与使用者相关的梭菌相关病症的系统，所述系统包括：●处理网络，所述处理网络能够操作以接收包含来自使用者集合的物质的容器，所述处理网络包括测序系统，所述测序系统能够操作以通过对所述物质进行测序来确定微生物群系序列；●处理系统，所述处理系统能够操作以：●基于微生物群系序列生成微生物群系组成数据集和微生物群系功能多样性数据集；●接收与所述使用者集合的梭菌相关病症相关的补充数据集；●将补充数据集和从微生物群系组成数据集和微生物群系功能多样性数据集提取的特征转化成梭菌相关病症的表征模型；和●治疗系统，基于使用所述表征模型来表征与梭菌相关病症相关的使用者，所述治疗系统能够操作以促进对所述使用者的治疗。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.09 US 62/265,077;2016.04.13 US 15/097,8621.一种用于表征与使用者相关的梭菌相关病症的系统，所述系统包括：●处理网络，所述处理网络能够操作以接收包含来自使用者集合的物质的容器，所述处理网络包括测序系统，所述测序系统能够操作以通过对所述物质进行测序来确定微生物群系序列；●处理系统，所述处理系统能够操作以：●基于微生物群系序列生成微生物群系组成数据集和微生物群系功能多样性数据集；●接收与所述使用者集合的梭菌相关病症相关的补充数据集；●将补充数据集和从微生物群系组成数据集和微生物群系功能多样性数据集提取的特征转化成梭菌相关病症的表征模型；和●治疗系统，基于使用所述表征模型来表征与梭菌相关病症相关的使用者，所述治疗系统能够操作以促进对所述使用者的治疗。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理系统进一步能够操作以：●获得梭菌相关特征选择规则集，所述梭菌相关特征选择规则集将梭菌相关病症与微生物群系组成特征的子集和微生物群系功能多样性特征的子集相关联；和●基于针对所述梭菌相关特征选择规则集评估所述微生物群系组成数据集和微生物群系功能多样性数据集，来生成所述特征。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述梭菌相关特征选择规则集通过促进减少将所述补充数据集和所述特征转化成所述表征模型的处理时间来改进所述处理系统。4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述微生物群系功能多样性特征的子集包括以下项中的至少一个：蛋白质特征直系同源组的簇、基因组功能特征、分类特征、化学功能特征和系统功能特征。5.根据权利要求1所述的系统，●其中，所述梭菌相关病症包括艰难梭菌核糖体型027菌株感染，所述艰难梭菌核糖体型027菌株感染包括败血症和结肠炎中的至少一种，并且●其中，所述相关的特征包括以下项中的至少一种：与胆汁酸代谢相关的微生物群系功能多样性特征和与拟杆菌、厚壁菌和变形菌的相对丰度相关的微生物群系组成特征。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述特征包括与磷酸戊糖途径、糖异生和碳固定中的至少一种相关的京都基因和基因组百科全书(KEGG)功能特征。7.根据权利要求1所述的系统，进一步包括界面，所述界面能够操作以改善对从所述表征模型得出的梭菌相关病症信息的显示，其中，所述梭菌相关病症信息包括相对于共享人口统计特征的使用者组而言的所述使用者的微生物群系组成，并且其中所述微生物群系组成包括分类组，所述分类组包括艰难梭菌、肉毒梭菌和产气荚膜梭菌中的至少一种。8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述梭菌相关病症信息包括所述使用者相对于所述使用者组的感染风险，其中，所述感染风险与以下项中的至少一个相关：分类组和功能特征，并且其中所述治疗能够操作以降低所述感染风险。9.根据权利要求1所述的系统，进一步包括样品试剂盒，所述样品试剂盒包括所述容器，其中，所述处理网络能够操作以将所述容器递送给所述使用者集合，并且其中所述处理网络进一步包括文库制备系统，所述文库制备系统能够操作以使用与梭菌相关病症相关的微生物群系靶标相容的引物对所述物质进行片段化和多重扩增。10.一种用于表征与使用者相关的艰难梭菌(C.difficle)相关病症的方法，所述方法包括：●基于源自使用者集合的物质样品的核酸序列生成微生物群系组成数据集和微生物群系功能多样性数据集；●接收提供所述使用者集合的艰难梭菌相关病症的信息的补充数据集；●获得艰难梭菌相关特征选择规则集，所述艰难梭菌相关特征选择规则集将艰难梭菌相关病症与微生物群系组成特征的子集和微生物群系功能多样性特征的子集相关联；●基于针对所述艰难梭菌相关特征选择规则集，评估所述微生物群系组成数据集和微生物群系功能多样性数据集来生成特征集；●将所述特征集与补充数据集一起应用以生成所述艰难梭菌相关病症的表征模型；●使用所述表征模型生成与艰难梭菌相关病症相关的使用者的表征；和●基于所述表征促进对所述使用者的治疗。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述治疗能够操作以便于改变与艰难梭菌相关病症相关的使用者微生物群系组成和使用者微生物群系功能多样性，其中，促进所述治疗包括控制治疗系统以促进所述治疗。12.根据权利要求10所述的方法，其中，生成相关的特征集包括基于所述微生物群系组成特征的子集和所述微生物群系功能多样性特征的子集来生成所述使用者集合的微生物群特征向量集，并且其中应用所述特征集包括用所述微生物群系特征向量集来训练所述表征模型。13.根据权利要求10所述的方法，进一步包括：●将来自所述样品物质中的微生物的核酸物质片段化并扩增；●用任何合适的测序系统对所述核酸物质进行测序以确定核酸序列；和●确定所述核酸序列和与艰难梭菌相关病症相关的参考序列之间的比对，其中基于所述比对生成所述微生物群系组成数据集和微生物群系功能多样性数据集。14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述艰难梭菌相关病症是包括败血症和结肠炎中的至少一种的艰难梭菌感染，并且其中所述使用者的表征包括对艰难梭菌感染的诊断性分析。15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述微生物群系功能多样性特征的子集包括与胆汁酸代谢相关的功能特征，并且其中生成所述诊断性分析是基于使用具有相关的功能特征的所述表征模型。16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述补充数据集包括生物度量传感器数据，所述生物度量传感器数据提供关于艰难梭菌感染的信息，并且其中所述艰难梭菌相关特征选择规则集将所述艰难梭菌感染与得自所述生物传感器数据的生物度量特征相关联。17.根据权利要求10所述的方法，其中，所述艰难梭菌相关病症包括艰难梭菌感染风险，并且其中包括能够操作以便于改变使用者微生物群系组成以降低艰难梭菌感染风险的治疗。18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述微生物群系组成特征的子集包括与拟杆菌、厚壁菌和变形菌的相对丰度相关的组成特征，其中，生成所述表征包括基于使用具有所述组成特征的所述表征模型确定所述艰难梭菌感染风险，并且其中所述治疗能够操作以改变拟杆菌、厚壁菌和变形菌的相对丰度来降低艰难梭菌感染风险。19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述补充数据集包括与所述使用者集合相关联的抗生素方案数据，并且其中应用所述相关的特征集包括将所述相关的特征集与所述抗生素方案数据一起应用以生成所述表征模型。20.根据权利要求10所述的方法，其中，所述艰难梭菌相关病症包括艰难梭菌核糖体型027菌株的存在，并且其中生成所述表征包括确定使用者微生物群系组成中艰难梭菌核糖体型027菌株的存在。21.根据权利要求19所述的方法，其中，所述相关的特征集包括与含梭菌(属)、梭菌(科)和厚壁菌(门)中的至少一种的分类组相关的组成特征，并且其中确定艰难梭菌核糖体型027菌株的存在包括处理具有组成相关的特征的表征模型。22.根据权利要求20所述的方法，其中，所述相关的特征集包括与含以下项中的至少一项的分类单位集相关的组成特征：Flavonifractorplautii(种)、长双歧杆菌(种)、脆弱拟杆菌(种)、两歧双歧杆菌(种)、Erysipelatoclostridiumramosum(种)、Parabacteroidesdistasonis(种)、Bacteroidesvulgatus(种)、普拉梭菌(种)、Blautiasp.YHC-4(种)、Blaut...

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