用于对复杂异质群落中的微生物株系进行分析、确定其功能关系及相互作用以及基于此确定诊断和生物状态管理的方法、设备和系统技术方案

公开了用于对复杂异质群落中的微生物株系进行分析、确定其功能关系及相互作用以及基于此确定诊断和生物状态管理的方法、设备和系统。还公开了用于状态和状态畸变/偏离的诊断、分析和处理的方法，包括诸如生物活性改性剂的处理，所述生物活性改性剂诸如含有合成的微生物群集的生物活性改性剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对复杂异质群落中的微生物株系进行分析、确定其功能关系及相互作用以及基于此确定诊断和生物状态管理的方法、设备和系统本申请要求2016年12月28日提交的美国临时专利申请No.62/439,804的优先权和权益；本申请还要求2017年9月18日提交的美国临时专利申请No.62/560,174的优先权和权益；上述申请的整个内容出于所有目的据此以引用方式明确地并入。本申请可能包含受版权、掩码作品和/或其他知识产权保护的材料。此类知识产权的相应所有者不反对任何人对公开内容的拓制，因为它出现在已公布的专利局文件/记录中，但在其他方面保留所有权利。
技术介绍
微生物在自然界中以群落形式共存并参与多种相互作用，从而导致各个群落成员之间的协作和竞争。微生物生态学的进展揭示了大多数群落中高度的物种多样性和复杂性。微生物在环境中无处不在，它们栖息在生物圈内的各种各样的生态系统中。各个微生物及其相应群落在诸如海洋(深海和海洋表面)、土壤和动物组织(包括人体组织)的环境中发挥着独特的作用。
技术实现思路
本公开涉及用于对复杂异质群落中的微生物株系进行分析、确定其功能关系及相互作用以及基于此确定诊断和生物状态管理的方法、设备和系统。还公开了用于状态和状态畸变及状态偏离的诊断、分析和处理的方法，包括含有合成微生物群集的处理。在本公开的一个方面，公开了一种诊断方法。该方法可包括获得共有至少一个共同环境参数(诸如样品类型、样品位置、样品时间等)的至少两个样品。所述至少两个样品中的至少一个可被定义为处于第一状态，并且所述至少两个样品中的至少一个可被定义为处于第二状态，第二状态不同于第一状态。例如，在一个实施方案中，所述至少两个状态中的一个是健康状态或与健康样品来源(例如，具有一个或多个期望特征或元数据的样品来源)相关联的状态，而另一个状态是非健康/患病状态或与非健康/患病样品来源(例如，在一些情况下，尤其是与健康样品来源的一个或多个相应特征或元数据进行比较时，具有一个或多个不期望特征或元数据的样品来源)相关联的状态。对于每个样品，检测样品中一种或多种微生物类型的存在，并确定每个样品中所述一种或多种微生物类型中的每种检出微生物类型的数量。测量每个样品中独特的第一标记物及其量，每个独特的第一标记物是检出微生物类型的微生物株系的标记物。基于每种微生物类型的数量和独特的第一标记物的数量/相应数量确定每个样品中每种微生物株系的绝对细胞计数。然后，测量每种微生物株系的至少一个独特的第二标记物，并确定该微生物株系的活性水平(例如，基于超过指定活性阈值的独特的第二标记物)。根据实现方式，活性水平可以是数值的、相对的和/或二元的(例如，活性/非活性)。根据确定的活性来过滤每种微生物株系的绝对细胞计数，以提供所述至少两个样品中的每一个的活性微生物株系及其相应绝对细胞计数的集合或列表。可以对来自第一状态的所述至少一个样品与来自第二状态的所述至少一个样品的活性微生物株系的经过滤的绝对细胞计数进行比较或处理，以定义或确定基线状态(例如，健康状态或正常状态)。基线状态可根据指定的分类群和/或株系的存在或不存在来定义或表征。在一些实施方案中，该方法包括或还包括获得至少一个另外的样品，该另外的样品具有未知状态。然后，对于所述至少一个另外的样品，检测一种或多种微生物类型的存在，并确定所述一种或多种微生物类型中的每种检出微生物类型的数量。确定独特的第一标记物及其量，每个独特的第一标记物是检出微生物类型的微生物株系的标记物。从每种微生物类型的数量和独特的第一标记物的数量确定每种微生物株系的绝对细胞计数。基于指定阈值使用每种微生物株系的至少一个独特的第二标记物，以确定所述微生物株系的活性水平。根据确定的活性来过滤每种微生物株系的绝对细胞计数，以提供活性微生物株系及其相应绝对细胞计数的集合。然后将所述至少一个另外的样品的活性微生物株系及其相应绝对细胞计数的集合与所述基线状态进行比较，以确定所述至少一个另外的样品的状态(例如，健康或非健康、正常或异常等)。然后输出和/或显示(例如，在显示屏或图形界面上)所确定的所述至少一个另外的样品的状态。根据一些进一步的实施方案，所确定的所述至少一个另外的样品的状态对应于与所述至少一个另外的样品相关联的环境的状态。根据实现方式，与所述至少一个另外的样品相关联的环境可包括地理空间环境，诸如田地或牧场、饲料环境或来源(例如谷粮仓)、目标动物和/或畜群等。可识别或确定对于与所述至少一个另外的样品相关联的环境的处理。在基线是健康状态等实施方案中，处理可被配置为使环境状态朝向基线偏移。在一些实施方案中，处理可被配置为使环境状态朝向与期望目标或有利结果相关联的状态偏移。处理可包括合成群集(尤其是根据本公开的方法形成的合成群集)、化学/生物处理或药物、处理方案、两种或更多种前述处理的组合等。在一些实施方案中，可基于所述至少一个另外的样品来更新基线状态。在本公开的另一方面，公开了一种分析方法。这样的方法可包括获得至少两个样品集合，每个样品集合包括多个样品。在一些实现方式中，所述至少两个样品集合中的至少一个样品集合可被定义为处于第一状态，并且所述至少两个样品集合中的至少一个样品集合可被定义为处于第二状态，其中第一状态不同于第二状态，并且所述样品集合中样品的范围对应于与所述样品集合对应的状态的范围。在其他实现方式中，所述样品集合内的样品被定义为处于相应状态，或者状态确定或定义在分析后进行。该方法然后包括检测每个样品中的多种微生物类型，确定每个样品中多种微生物类型中的每种检出微生物类型的绝对细胞数量，以及测量每个样品中独特的第一标记物及其量，每个独特的第一标记物是检出微生物类型的微生物株系的标记物。该方法然后包括基于所述样品中每种检出微生物类型的数量和所述样品中独特的第一标记物的数量及其量，确定存在于每个样品中的每种微生物株系的绝对细胞计数，以及测量每种微生物株系的至少一个独特的第二标记物，以确定每个样品中的活性微生物株系。然后生成所述至少两个样品集合的每个样品的活性微生物株系及其相应绝对细胞计数的集合。该方法包括对所述至少两个样品集合的每个样品和/或相应样品的活性微生物株系和相应绝对细胞计数进行分析以定义基线状态。在一些实施方案中，基线状态可根据指定的分类群和/或株系的存在或不存在来定义和/或表征。然后，获得具有未知状态的至少一个另外的样品。对于所述至少一个另外的样品，该方法还包括：(1)检测一种或多种微生物类型的存在；(2)确定每种检出微生物类型的数量；(3)测量独特的第一标记物及其量，每个独特的第一标记物是检出微生物类型的微生物株系的标记物；(4)从每种微生物类型的数量和独特的第一标记物的数量确定每种微生物株系的绝对细胞计数；(5)基于指定阈值测量每种微生物株系的至少一个独特的第二标记物，以确定所述微生物株系的活性水平；以及(6)根据确定的活性来过滤每种微生物株系的绝对细胞计数，以提供活性微生物株系及其相应绝对细胞计数的集合。将所述至少一个另外的样品的活性微生物株系及其相应绝对细胞计数的集合与所述基线状态进行比较，以确定与所述至少一个另外的样品相关联的状态，并显示或输出所确定的与所述至少一个另外的样品相关联的状态。该方法还可包括基于基线状态和所确定的与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，所述方法包括：获得至少两个样品集合，每个样品集合包括多个生物样品，所述至少两个样品集合中的至少一个样品集合被定义为处于第一状态，并且所述至少两个样品集合中的至少一个样品集合被定义为处于第二状态，其中所述第一状态不同于所述第二状态；检测每个样品中的多种微生物类型；确定每个样品中的所述多种微生物类型中的每种检出微生物类型的绝对细胞数量；测量每个样品中独特的第一标记物及其量，每个独特的第一标记物是检出微生物类型的微生物株系的标记物；基于所述样品中每种检出微生物类型的所述绝对细胞数量和所述样品中独特的第一标记物的数量及其相对量，确定存在于每个样品中的每种微生物株系的绝对细胞计数；测量每种微生物株系的至少一个独特的第二标记物，以确定每个样品中的活性微生物株系；生成所述至少两个样品集合的每个样品的活性微生物株系及其相应绝对细胞计数的集合；对所述至少两个样品集合的每个样品的所述活性微生物株系和相应绝对细胞计数进行分析以定义基线状态，其中所述基线状态包括指定的分类群和/或株系的存在或不存在或者特定丰度或活性；获得具有未知状态的至少一个另外的样品，所述至少一个另外的样品是来自生物样品来源的生物样品；对于所述至少一个另外的样品：检测一种或多种微生物类型的存在；确定每种检出微生物类型的绝对细胞数量；测量独特的第一标记物及其量，每个独特的第一标记物是检出微生物类型的微生物株系的标记物；从每种微生物类型的所述数量和所述独特的第一标记物的所述量确定每种微生物株系的所述绝对细胞计数；基于指定阈值测量每种微生物株系的至少一个独特的第二标记物，以确定所述微生物株系的活性水平；生成所述至少一个另外的样品的活性微生物株系及其相应绝对细胞计数的集合；对所述至少一个另外的样品的活性微生物株系及其相应绝对细胞计数的所述集合与所述基线状态进行比较，以确定与所述至少一个另外的样品相关联的状态；输出/显示所述确定的与所述至少一个另外的样品相关联的状态；如果所述确定的与所述至少一个另外的样品相关联的状态与所述基线状态实质上不同，则基于所述确定的状态来确定用于所述生物样品来源的处理；以及向所述生物样品来源施用所述处理。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.28 US 62/439,804;2017.09.18 US 62/560,1741.一种方法，所述方法包括：获得至少两个样品集合，每个样品集合包括多个生物样品，所述至少两个样品集合中的至少一个样品集合被定义为处于第一状态，并且所述至少两个样品集合中的至少一个样品集合被定义为处于第二状态，其中所述第一状态不同于所述第二状态；检测每个样品中的多种微生物类型；确定每个样品中的所述多种微生物类型中的每种检出微生物类型的绝对细胞数量；测量每个样品中独特的第一标记物及其量，每个独特的第一标记物是检出微生物类型的微生物株系的标记物；基于所述样品中每种检出微生物类型的所述绝对细胞数量和所述样品中独特的第一标记物的数量及其相对量，确定存在于每个样品中的每种微生物株系的绝对细胞计数；测量每种微生物株系的至少一个独特的第二标记物，以确定每个样品中的活性微生物株系；生成所述至少两个样品集合的每个样品的活性微生物株系及其相应绝对细胞计数的集合；对所述至少两个样品集合的每个样品的所述活性微生物株系和相应绝对细胞计数进行分析以定义基线状态，其中所述基线状态包括指定的分类群和/或株系的存在或不存在或者特定丰度或活性；获得具有未知状态的至少一个另外的样品，所述至少一个另外的样品是来自生物样品来源的生物样品；对于所述至少一个另外的样品：检测一种或多种微生物类型的存在；确定每种检出微生物类型的绝对细胞数量；测量独特的第一标记物及其量，每个独特的第一标记物是检出微生物类型的微生物株系的标记物；从每种微生物类型的所述数量和所述独特的第一标记物的所述量确定每种微生物株系的所述绝对细胞计数；基于指定阈值测量每种微生物株系的至少一个独特的第二标记物，以确定所述微生物株系的活性水平；生成所述至少一个另外的样品的活性微生物株系及其相应绝对细胞计数的集合；对所述至少一个另外的样品的活性微生物株系及其相应绝对细胞计数的所述集合与所述基线状态进行比较，以确定与所述至少一个另外的样品相关联的状态；输出/显示所述确定的与所述至少一个另外的样品相关联的状态；如果所述确定的与所述至少一个另外的样品相关联的状态与所述基线状态实质上不同，则基于所述确定的状态来确定用于所述生物样品来源的处理；以及向所述生物样品来源施用所述处理。2.如权利要求1所述的方法，其中所述处理是生物活性改性剂，并且所述生物活性改性剂包括合成微生物群群集，所述方法还包括：基于所述基线状态和所述确定的与所述至少一个另外的样品相关联的状态选择一种或多种活性微生物株系；以及将所述一种或多种活性微生物株系与载体培养基组合以形成所述合成微生物群集，所述合成微生物群集被配置为施用于所述生物样品来源并使生物样品来源的状态朝向所述基线状态偏移。3.一种方法，所述方法包括：获得共有至少一个共同参数的至少两个样品，所述至少两个样品中的至少一个被定义为处于第一状态，并且所述至少两个样品中的至少一个被定义为处于第二状态，所述第二状态不同于所述第一状态；对于每个样品，检测所述样品中的一种或多种微生物类型的存在；确定每个样品中的所述一种或多种微生物类型中的每种检出微生物类型的总数量；测量每个样品中独特的第一标记物及其量，每个独特的第一标记物是检出微生物类型的微生物株系的标记物；从每种微生物类型的所述总数量和所述独特的第一标记物的相对数量确定每个样品中每种微生物株系的绝对细胞计数；基于指定阈值测量每种微生物株系的至少一个独特的第二标记物，以确定每个样品中所述微生物株系的活性水平；根据所述确定的活性来过滤每种微生物株系的所述绝对细胞计数，以提供所述至少两个样品中的每一个的活性微生物株系及其相应绝对细胞计数的集合；对来自所述第一状态的所述至少一个样品和来自所述第二状态的所述至少一个样品的活性微生物株系的所述经过滤的绝对细胞计数进行比较，以定义/确定基线状态，所述基线状态根据指定的分类群和/或株系的存在或不存在或者特定丰度或活性来定义；获得至少一个另外的样品，所述另外的样品具有未知状态；对于所述至少一个另外的样品：检测一种或多种微生物类型的存在；确定所述一种或多种微生物类型中的每种检出微生物类型的数量；测量独特的第一标记物及其量，每个独特的第一标记物是检出微生物类型的微生物株系的标记物；从每种微生物类型的所述数量和所述独特的第一标记物的所述数量确定每种微生物株系的所述绝对细胞计数；基于指定阈值测量每种微生物株系的至少一个独特的第二标记物，以确定所述微生物株系的活性水平；根据所述确定的活性来过滤每种微生物株系的所述绝对细胞计数，以提供活性微生物株系及其相应绝对细胞计数的集合；对所述至少一个另外的样品的活性微生物株系及其相应绝对细胞计数的所述集合与所述基线状态进行比较，以确定所述至少一个另外的样品的状态；输出/显示所述确定的所述至少一个另外的样品的状态。4.如权利要求3所述的方法，其中所述确定的所述至少一个另外的样品的状态对应于与所述至少一个另外的样品相关联的环境的状态。5.如权利要求4所述的方法，所述方法还包括确定对于与所述至少一个另外的样品相关联的所述环境的处理，其中所述处理被配置为使所述环境的所述状态朝向所述基线偏移。6.如权利要求4所述的方法，所述方法还包括确定对于与所述至少一个另外的样品相关联的所述环境的处理，其中所述处理被配置为使所述环境的所述状态偏离当前状态。7.如权利要求5或权利要求6中的一项所述的方法，其中处理包括改变管理或生活方式。8.如权利要求5或权利要求6中的一项所述的方法，其中处理包括改变饲料成分或饲喂方案。9.如权利要求5或权利要求6中的一项所述的方法，其中处理包括施用药物或治疗剂。10.如权利要求5或权利要求6中的一项所述的方法，其中处理包括医学干预。11.如权利要求3、4、5、6、7、8、9或10中的一项所述的方法，所述方法还包括：基于所述至少一个另外的样品更新所述基线状态。12.如权利要求3、4、5、6、7、8、9、10或11中的一项所述的方法，其中定义所述基线状态包括定义一种特定微生物株系的阈值。13.如权利要求3、4、5、6、7、8、9、10或11中的一项所述的方法，其中定义所述基线状态包括定义一组微生物株系的阈值。14.如权利要求3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或13中的一项所述的方法，其中定义所述基线状态包括有监督的机器学习。15.如权利要求3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或13中的一项所述的方法，其中定义所述基线状态包括无监督的机器学习。16.如权利要求3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15中的一项所述的方法，其中对所述至少一个另外的样品的活性微生物株系及其相应绝对细胞计数的所述集合与所述基线状态进行比较包括确定一种特定微生物株系的所述相对量。17.如权利要求3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15中的一项所述的方法，其中对所述至少一个另外的样品的活...

【专利技术属性】
技术研发人员：M恩布里，CJ马蒂诺，
申请(专利权)人：埃斯库斯生物科技股份公司，
类型：发明
国别省市：美国,US