GMDAI个性化健康解决方案系统及计算机存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种关联基因和代谢数据与补充剂干预(GMDAI)个性化健康解决方案系统，以及含其的计算机可读介质和装置。所述GMDAI个性化健康解决方案系统包括通路决策模块和补充剂干预模块，所述通路决策模块可综合生物通路中标志物的检测水平做出提高或降低所述标志物中的一种或多种的决策，所述补充剂干预模块可推荐个性化的补充方案包括补充剂的种类和剂量。本发明专利技术首创了生物通路组学，设计并检测了基因和代谢标志物的独特组合，并通过生物信息学处理和整理数据，使用生物通路组学设计用于干预的补充剂的种类和剂量，利用本发明专利技术开发的算法可关联生物检测数据、补充剂种类和剂量，迅速、准确地进行个性化干预。准确地进行个性化干预。准确地进行个性化干预。

【技术实现步骤摘要】
GMDAI个性化健康解决方案系统及计算机存储介质


[0001]本专利技术涉及生物医药领域，尤其涉及一种关联基因和代谢数据与补充剂干预(GMDAI)个性化健康解决方案系统，以及含其的计算机可读介质和装置。

技术介绍

[0002]人类的健康和寿命受我们的基因以及饮食、生活方式和其他环境因素的影响。生物通路是指细胞中分子之间的一系列作用，导致细胞中的某种产物或变化，以支持我们生命的正常运行。人体细胞中有三大生物通路(代谢通路、基因调控通路、信号转导途径)来维持我们的生命。在基因调控通路中，我们的基因编码在代谢生物合成和信号转导通路中活跃的代谢酶、受体和转运蛋白。通过识别选定的遗传多态性和平行测试这些生化通路中的关键代谢物水平，我们可以更好地了解个体健康状况。这种详细的了解使我们能够尝试在细胞水平上预测某些疾病风险的易感性，并指导怎样进行干预，提供详细说明关于补充剂的类型、最佳剂量和其他生活方式的改变建议成为一个个性化干预方案，以改善和维护人们的健康，延缓衰老。
[0003]生物体内的氧化代谢会产生少量的自由基，起着细胞信号转导等作用。体内的抗氧化系统能及时清除较多的自由基以维持自由基的代谢平衡。但是在一些损伤因素的作用下可诱导体内大量自由基的堆积，细胞中抗氧化保护机制不足时，使活性氧产生堆积并对细胞产生毒性，从而产生氧化和抗氧化的不平衡状态，这种状态称为氧化应激。高等动物对ROS的清除拥有完整的防御体系包括酶学机制和非酶学机制。在酶学防御体系中包括在转硫生物通路中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)等。SOD歧化为H2O2。CAT催化分解H2O2为H2O和O2。GPX利用GSH还原氢过氧化物为H2O或醇类化合物。非酶学机制主要是一些低分子量的抗氧化分子，如α
‑
生育酚、Vc和谷胱甘肽。
[0004]谷胱甘肽即γ
‑
L
‑
谷氨酰
‑
L
‑
半胱氨酰
‑
甘氨酸，为广泛存在于生物体内的生物活性非蛋白硫醇化合物。在生理条件下，谷胱甘肽主要以还原型谷胱甘肽(glutathione，GSH)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)两种形式存在，其中有活性的GSH约占90％，GSSG可被谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase，GR)还原为GSH，并消耗NADPH。GSH的主要特点是具有游离的巯基和很强的供电子或质子氢的能力，它可以作为水相的抗氧化剂和抗氧化酶的辅因子，在生物体内发挥重要的生理功能：(a)作为胞内最丰富的抗氧化剂，保护DNA、蛋白质和其它生物分子抵抗氧化损伤；(b)通过谷胱甘肽
‑
S
‑
转移酶(glutathione
‑
S
‑
transferase，GST)完成对外源物质的解毒作用。因此，提高体内GSH的含量或比例有利于减少细胞的氧化损伤，促进机体的解毒。
[0005]此外，GSH还有抗惊厥、抗血栓和抗动脉粥样硬化作用。研究发现，当组织发生病变时，组织中谷胱甘肽水平及GSH与GSSG比例会发生变化，但是短期内是增高还是下降却因不同的疾病而有所不同。保持较高GSH与GSSG比例的动态平衡对生物体至关重要，特别是高水平的GSH通过生物信号转导通路结合NMDA受体，调节脑神经递质保持脑健康。而且，GSH相关通路中涉及相当多酶，各酶间相互关联、错综复杂，而人工评估产生很多误差、成本高、耗时
长，因此亟需一种快速、有效地分析生物体内转硫生物通路中相关的基因标志物和代谢标志物等，并产生个性化健康解决方案的系统，以推荐适当种类和剂量的补充剂，通过抗细胞氧化应激、激发和增加免疫细胞和细胞排毒等功能，达到转硫生物通路中生物系统动态平衡，从而保持健康、延缓衰老。

技术实现思路

[0006]为解决现有技术中缺乏快速、有效地分析生物体内生物通路尤其是转硫生物通路中相关的基因标志物和代谢标志物等，并产生个性化健康解决方案的系统的技术问题，提供一种GMDAI个性化健康解决方案系统及计算机存储介质。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案之一为：一种计算机辅助的关联基因和代谢数据与补充剂干预(GMDAI)的个性化健康解决方案系统，其包括：
[0008](1)通路决策模块：所述通路决策模块利用生物通路组学确定生物通路中相关的标志物，所述生物通路包括基因调控通路、代谢通路和信号转导通路；其中，首先获得所述标志物的检测水平，并将所述检测水平区分为高、增加、正常、减少或低中的一种或多种；然后综合所述标志物的的检测水平做出提高或降低所述标志物中的一种或多种的决策；
[0009](2)补充剂干预模块：所述补充剂干预模块根据生物通路组学以及(1)通路决策模块提供的决策，推荐个性化的补充方案，所述补充方案为补充调节基因标志物活性、影响代谢标志物和/或信号转导通路标志物的检测水平的补充剂中的一种或多种，并根据所述补充剂的种类确定其剂量。
[0010]本专利技术中，术语“补充剂”即营养补充剂，或保健品(health supplements)。
[0011]优选地，所述系统还包括：
[0012](3)方案终裁模块：所述方案终裁模块优化所述补充方案，其包括：
[0013](i)删除重复的补充剂；和/或，
[0014](ii)如果补充剂的剂量有冲突，则选择较低的剂量。
[0015]在一些较佳的具体实施例中，(1)通路决策模块中，所述基因标志物的活性根据其SNP的基因型确定分为高、增加、正常、减少或低；和/或，所述代谢标志物的检测水平在下限百分位以下、介于下限百分位和上限百分位之间、高于上限百分位时，该代谢标志物的值分别被确认为低、正常和高。
[0016]优选地，基因标志物的活性的高、增加、正常、减少或低分别被赋值为2、1、0、
‑
1和
‑
2；且当一个基因有一个以上的标志物被检测时，则其活性为一个以上的标志物的平均值。
[0017]在一些较佳的具体实施例中，(1)通路决策模块中，所述百分位数由以下公式计算：
[0018]第n百分位＝AVG+SD*(第n百分位的z值)
[0019]其中，n为0～100间的任意值，AVG代表样本均值，SD代表标准差，z为该百分位在标准正态分布模型中的概率值；由此可根据所述百分位数和所述标志物的浓度判断个体样本代谢物的检测水平为低、正常或高。
[0020]在一些更佳的具体实施例中，在(1)通路决策模块中，所述基因调控通路的基因标志物包括GLS2、GCLC、GCLM、GSS、GSR、GSTP1、GSTM1、GSTT1、GPX1、GPX4、SEPP1、SOD1、SOD2、SOD3、CAT和GGT1；所述代谢通路的代谢标志物包括GSH、GSSG和GSH:GSSG；
[0021]和/或，
[0022](2)补充剂干预模块中，所述影响代谢标志物检测水平的补充剂包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GMDAI个性化健康解决方案系统，其特征在于，其包括：(1)通路决策模块：所述通路决策模块利用生物通路组学确定生物通路中相关的标志物，所述生物通路包括基因调控通路、代谢通路和信号转导通路；其中，首先获得所述标志物的检测水平，并将所述检测水平区分为高、增加、正常、减少或低中的一种或多种；然后综合所述标志物的检测水平做出提高或降低所述标志物中的一种或多种的决策；(2)补充剂干预模块：所述补充剂干预模块根据所述生物通路组学以及(1)通路决策模块提供的决策，推荐个性化的补充方案；所述补充方案为补充调节基因标志物活性、影响代谢标志物和/或信号转导通路标志物的检测水平的补充剂中的一种或多种，并根据所述补充剂的种类确定其剂量；优选地，所述GMDAI个性化健康解决方案系统还包括：(3)方案终裁模块：所述方案终裁模块优化所述补充方案，其包括：(i)删除重复的补充剂；和/或，(ii)如果补充剂的剂量有冲突，则选择较低的剂量。2.如权利要求1所述的GMDAI个性化健康解决方案系统，其特征在于，(1)通路决策模块中，所述基因标志物的活性根据其SNP的基因型确定分为高、增加、正常、减少或低；和/或，所述代谢标志物的检测水平在下限百分位以下、介于下限百分位和上限百分位之间、高于上限百分位时，该代谢标志物的值分别被确认为低、正常和高；优选地，基因标志物的活性的高、增加、正常、减少或低分别被赋值为2、1、0、
‑
1和
‑
2；且当一个基因有一个以上的标志物被检测时，则其活性为所述一个以上的标志物的平均值。3.如权利要求2所述的GMDAI个性化健康解决方案系统，其特征在于，(1)通路决策模块中，所述百分位数由以下公式计算：第n百分位＝AVG+SD*(第n百分位的z值)其中，n为0～100间的任意值，AVG代表样本均值，SD代表标准差，z为该百分位在标准正态分布模型中的概率值；由此可根据所述百分位数和所述标志物的浓度判断个体样本代谢物的检测水平为低、正常或高。4.如权利要求2或3所述的GMDAI个性化健康解决方案系统，其特征在于，在(1)通路决策模块中，所述基因调控通路的基因标志物包括GLS2、GCLC、GCLM、GSS、GSR、GSTP1、GSTM1、GSTT1、GPX1、GPX4、SEPP1、SOD1、SOD2、SOD3、CAT和GGT1；所述代谢通路的代谢标志物包括GSH、GSSG和GSH:GSSG；和/或，在(2)补充剂干预模块中，所述影响代谢标志物检测水平的补充剂包括GSH和NAC，所述调节基因标志物活性的补充剂包括SFN、NAD+、B2、Se、Q10H2、Zn、Cu和Mn。5.如权利要求4所述的GMDAI个性化健康解决方案系统，其特征在于，(1)通路决策模块中，所述基因标志物的活性根据下表所示的各基因的SNP对应的基因型确定；
；和/或，所述代谢标志物的检测水平中，所述GSH的下限百分位为第60百分位数，上限百分位为第90百分位数；所述GSSG的下限百分位为第10百分位，上限百分位为第90百分位数；所述GSH:GSSG的下限百分位为第60百分位，上限百分位为第90百分位数。6.如权利要求4或5所述的GMDAI个性化健康解决方案系统，其特征在于，(1)通路决策模块中，同时做以下评估和决策：(A)当GSH水平为高时，决策为降低GSSG水平；(B)当GSH水平为低：(a)GSSG水平为低时，决策为增加GSH水平；(b)GSSG水平为正常或高时，决策为增加GSH水平，同时降低GSSG水平；(C)当GSH:GSSG为低：(a)GSH水平为高时，决策为降低GSSG水平；(b)GSH水平为正常或低时：(i)GSSG水平为正常或高时，决策为增加GSH水平且降低GSSG水平；(ii)GSSG水平为低时，决策为增加GSH水平；优选地，(2)补充剂干预模块中，(A)当决策为增加GSH水平时，则NAC或GSH的选择取决于GSS、GCLC、GCLM、GLS2四个基因的活性：(a)若所述四个基因中最低的活性为高于减少，则选择NAC作为补充剂，(b)若所述四个基因中最低的活性低于减少，则选择GSH作为补充剂；(B)当决策为降低GSSG水平时，则选择B2和NADPH作为补充剂；更优选地，(2)补充剂干预模块中，(A)NAC的剂量由GSTM1、GSTP1、GSTT1、GSR、GSS、GCLC、GCLM和GLS2的活性决定；和/或，(B)GSH的剂量由GSTM1、GSTP1、GSTT1和GSR的活性决定；和/或，(C)B2和NADPH的剂量由GSR的活性决定；进一步更优选地，(2)补充剂干预模块中，当决策为增加GSH水平时，还包括使用异硫氰酸盐和Q10H2作为补充剂，和/或，使用硒、锌、铜和锰作为补充剂。7.如权利要求6所述的GMDAI个性化健康解决方案系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：高醇新，
申请(专利权)人：健科国际股份有限公司，
类型：发明
国别省市：