病原微生物耐药基因归属模型及其建立方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种病原微生物耐药基因归属模型及其建立方法和应用，属于基因检测技术领域。该方法包括以下步骤：建立病原微生物基因数据库和耐药基因数据库；获取临床样本的病原微生物宏基因组测序数据，得到每个临床样本中病原微生物和所对应的耐药基因序列数据；对上述病原微生物的序列数据和耐药基因序列数据进行聚类分析，获得单个耐药基因与至少一个疑似来源病原微生物的正态分布模型，选取其中病原微生物丰度高且耐药基因序列数与病原微生物序列数强相关的模型，即得。采用该方法得到的病原微生物耐药基因归属模型，能够判断每种耐药基因究竟来源于哪种细菌，弥补了现有技术的缺陷，且具有适用范围广、准确性高的优点。

【技术实现步骤摘要】
病原微生物耐药基因归属模型及其建立方法和应用
本专利技术涉及基因检测
，特别是涉及一种病原微生物耐药基因归属模型及其建立方法和应用。
技术介绍
进入20世纪以来，抗生素的发现和应用控制了大部分由细菌引起的感染，明显降低了与感染相关疾病的死亡率。但细菌耐药性的出现和广泛传播为临床抗感染治疗带来极大的挑战。随着抗菌药物在临床上的广泛应用，细菌常会出现耐药性，造成临床治疗的困难。细菌耐药性可分为：①天然或固有的耐药性，其原因可能由于细菌缺少对药物敏感的靶位，或细菌具有天然屏障致药物无法进入细菌体内有关。②获得耐药性，由于细菌DNA改变而获得耐药性，使原来敏感的细菌变为耐药。其中获得性耐药主要由于耐药基因在可移动原件协助下不同物种间或种内的水平转移，造成细菌耐药，是导致细菌耐药的主要原因。目前临床细菌耐药检测常采用表型检测法，包括稀释法、扩散法(纸片法)等。其中，稀释法是用含一定量被测菌株的一定培养基将抗菌药物作系列稀释，定量测定抗菌药物抑制或杀灭待测细菌的最小抑菌浓度(minimalinhibitoryconcentration本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种病原微生物耐药基因归属模型的建立方法，其特征在于，包括以下步骤：/n建立病原微生物基因数据库：获取病原微生物参考基因数据，构建病原微生物基因数据库；/n建立耐药基因数据库：获取耐药基因参考数据，以基因为单位进行序列相似性整合，并去除质粒同源性片段，构建耐药基因数据库；/n获取病原微生物和耐药基因数据：获取临床样本的病原微生物宏基因组测序数据，分别比对到上述病原微生物基因数据库和耐药基因数据库，得到每个临床样本中病原微生物的序列数据和所对应的耐药基因序列数据；/n建立耐药基因-病原微生物归属模型：对上述病原微生物的序列数据和耐药基因序列数据进行聚类分析，获得单个耐药基因与至少一个疑似来源...

【技术特征摘要】
1.一种病原微生物耐药基因归属模型的建立方法，其特征在于，包括以下步骤：
建立病原微生物基因数据库：获取病原微生物参考基因数据，构建病原微生物基因数据库；
建立耐药基因数据库：获取耐药基因参考数据，以基因为单位进行序列相似性整合，并去除质粒同源性片段，构建耐药基因数据库；
获取病原微生物和耐药基因数据：获取临床样本的病原微生物宏基因组测序数据，分别比对到上述病原微生物基因数据库和耐药基因数据库，得到每个临床样本中病原微生物的序列数据和所对应的耐药基因序列数据；
建立耐药基因-病原微生物归属模型：对上述病原微生物的序列数据和耐药基因序列数据进行聚类分析，获得单个耐药基因与至少一个疑似来源病原微生物的正态分布模型，选取其中病原微生物丰度高，且耐药基因序列数与病原微生物序列数强相关的模型，即为病原微生物耐药基因归属模型。


2.根据权利要求1所述的病原微生物耐药基因归属模型的建立方法，其特征在于，所述建立耐药基因-病原微生物归属模型步骤中，通过以下方法进行聚类分析：
计算耐药基因序列与病原微生物序列的对数比值，对该对数比值用高斯混合模型进行聚类分析，具体过程为：先以期望值最大算法进行迭代，对于每个样品分别计算该耐药基因由该混合模型内的每种病原微生物携带的概率，获得每种病原微生物携带该耐药基因的先验概率，并获得每种病原微生物携带该耐药基因时，测序观察到耐药序列的条件概率；然后使用最大似然概率算法计算每个样品在该耐药基因序列和病原微生物序列观察值下，该耐药基因最可能是属于哪种病原微生物分类，从而实现聚类。


3.根据权利要求1所述的病原微生物耐药基因归属模型的建立方法，其特征在于，所述建立耐药基因-病原微生物归属模型步骤中，在获得病原微生物耐药基因归属模型后，还对该模型进行筛选质控，保留同时符合以下条件的模型：
1)符合该模型的临床样本数≥30个；
2)该模型中作为来源归属的病原微生物丰度中位数≥1000条序列；
3)所述耐药基因序列数与病原微生物序列数强相关的条件为：pearson相关系数，spearman相关系数，线性系数均具有统计学意义的显著性，且相关系数cor≥0.6；
4)该模型中耐药基因序列数与病原微生物序列数比值密度分布在log维度下为正态分布；
5)模型中耐药基因序列数与病原微生物序列数的比值的中位数，与该耐药基因组长度和所对应病原微生物基因组长度的理论比值相匹配。


4.根据权利要求1所述的病原微生物耐药基因归属模型的建立方法，其特征在于，所述获取病原微生物和耐药基因数据步骤中，获取临床样本的病原微生物宏基因组测序数据后，先去除低质量测序数据，再比对到人参考基因组，去除人源序列，得到非人基因组序列，按照以下方法分析数据：
分析得到病原微生物的序列数据：将获得的非人基因组序列比对到所述病原微生物基因数据库；根据比对序列数进行病原微生物丰度的定量计算，并解读判断每个临床样本检出的病原体微生物，获得病原微生物的序列数据；

【专利技术属性】
技术研发人员：许腾，何福生，张俊杰，曾伟奇，张泽武，苟雪静，李永军，王小锐，苏杭，
申请(专利权)人：广州微远基因科技有限公司，广州微远医疗器械有限公司，广州微远医学检验实验室有限公司，深圳微远医疗科技有限公司，微远深圳医学研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44