用于分析微生物的存在的系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于审查用于识别样品中的微生物的测序数据的方法。接收显示结果集的分析的请求，该结果集通过对来自该样品的核酸测序而获得。该结果集包括测序统计量、针对微生物参考序列映射的核苷酸序列以及核苷酸序列映射到每个相应参考序列的映射统计量。将第一可定制诊断模板应用于该结果集。该可定制诊断模板指定测序统计量的子集、微生物的子集和映射统计量的子集。显示可定制用户界面，该可定制用户界面包括：审查状态、用于更新该审查状态的第一示能表示、测序统计量的子集的概要、满足最小映射阈值的每种微生物的映射统计量的子集的概要、以及用于将第二可定制诊断模板应用于结果集的第二示能表示。板应用于结果集的第二示能表示。板应用于结果集的第二示能表示。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分析微生物的存在的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求于2021年2月23日提交的名称为“Systems and Methods for Analysis of Presence of Microorganisms”的美国临时专利申请第63/152,765号的优先权，据此其全文以引用方式并入本文。


[0003]本说明书描述了与可视化测序信息相关的技术。

技术介绍

[0004]宏基因组学(metagenomics)，即微生物种群的基因组分析，使得以前所未有的深度和广度对环境和人体中的微生物群落进行谱分析成为可能。其迅速扩大的应用正在彻底改变我们对自然环境和人造环境中的微生物多样性的理解，并将微生物群落谱与健康和疾病联系起来。迄今为止，大多数研究依赖于微生物标记基因(例如，细菌16S rRNA)的PCR扩增，为此已经建立了大型的精选数据库。最近，更高通量和更低成本的测序技术已经使得能够转向不依赖富集或基于广泛病原体富集的下一代测序(NGS)，以谱分析微生物和宿主标记，以及它们对健康和感染及其他疾病的影响(合称为“NGS ID”)。这些方法减少了偏差，改善了对丰度较低的分类群的检测，并且能够发现新型病原体以及表达感兴趣的基因。
[0005]虽然常规的病原体特异性核酸扩增试验是高度灵敏的且特异性的，但它们需要可能的病原体的先验知识，如有限的诊断面板那样，能够诊断最常见的病原体。相比之下，NGS ID允许对理论上无限数量的常见的和罕见的病原体以及抗微生物药物耐药性(AMR)标记进行无偏检测和分子分型。下一代测序仪器的广泛可用性、更低的试剂成本和简化的样品制备方案使越来越多的研究人员能够针对宏基因组学研究进行高通量DNA和RNA
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seq。然而，测序数据的分析仍然是非常困难且耗时的，需要生物信息学技能、计算资源以及许多实验室和/或技术人员(特别是诊断实验室和/或诊断人员)并不具备的微生物学专业知识。

技术实现思路

[0006]本公开提供了用于解决上述确定的发现数据集中模式的问题的技术方案(例如，计算系统、方法和非暂态计算机可读存储介质)。
[0007]如上所述，下一代测序技术生成大量的测序数据，这些测序数据对于临床或实验室环境中的技术人员而言，可能过于复杂而难以有效地审查以为进一步行动(例如，基于患者样品中识别的一种或多种病原体为患者提供治疗方案)提供明智决策。因此，本领域需要这样的系统和方法：允许呈现并可视化测序数据以检测并分析生物和/或非生物样品中的微生物和它们的宿主，而不需要技术人员拥有先进的基因组学、生物信息学和统计技能，以及跨广泛支系和类别的微生物学专业知识。
[0008]本公开提供了一种全面的方法，用于识别和分析生物和/或非生物样品(诸如从患者获得的样品)中的生物体(例如，微生物、病原体和/或AMR标记)和它们的宿主。例如，将从
患者样品获得的测序数据输入到分析管线中，从而生成初步结果。该分析管线包括到对应于微生物集的一个或多个参考序列(例如，该微生物集的完整的和/或不完整的基因组)的映射(例如，比对)，这些初步结果包括样品中的微生物的数量和同一性、质量控制数据和/或测序元数据(例如，读段数量、覆盖率和/或比对同一性)。用于可视化和审查从分析管线获得的结果的系统和方法允许临床或实验室环境中的用户快速且有效地分析生物和/或非生物样品，从而允许传输相关结果用于进一步行动(例如，用于诊断、监测、治疗或调节目的)。例如，相关结果的传输和/或任何推荐的行动可在由执业医生批准初步结果之后在报告中提供。
[0009]本文所公开的系统和方法为用户或技术人员提供了对用于下游决策(例如，用于发布报告)的信息的访问，同时允许简化或详细的分析方法的灵活性。例如，本文提供的交互式可视化和审查工具任选地是自动化的，因此避免了需要技术人员具有广泛的生物信息学和/或微生物学专业知识以基于测序数据生成可行的结果。另选地，在一些情况下，本文提供的交互式可视化和审查工具是可定制的，因此允许附加的交互用于故障诊断、管线开发或将分析定向到特定的感兴趣的生物体(例如，通过应用过滤器)。通常，无论是使用简化的分析方法还是详细的分析方法，都采用最少的用户交互用于相关结果的最终批准。
[0010]以下呈现了本专利技术的
技术实现思路
，以便提供对本专利技术的各方面中的一些方面的基本理解。本
技术实现思路
不是本专利技术的广泛的概述。它并不旨在标识本专利技术的关键/重要元素或划定本专利技术的范围。其唯一目的是以简化形式呈现本专利技术的概念中的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。
[0011]本公开的一个方面提供了一种方法，该方法用于在具有显示器、一个或多个处理器和存储由该一个或多个处理器执行的一个或多个程序的存储器的计算机系统处，促进审查核酸测序数据，这些核酸测序数据是为识别生物或非生物样品(例如，来自受试者)中的微生物和/或抗微生物药物耐药性标记的子集的存在而准备的。
[0012]该方法包括接收显示从来自生物和/或非生物样品的核酸的测序反应获得的结果集的分析的请求。该结果集包括来自测序反应的多个测序统计量，针对对应于微生物集的多个参考序列映射的多个核苷酸序列(其中该微生物集包括至少3种、至少5种、至少10种、至少20种、至少30种、至少40种、至少50种、至少60种、至少70种、至少80种、至少90种或至少100种微生物)，以及针对该微生物集中的每种相应微生物，用于将相应核苷酸序列映射到相应微生物或宿主的参考序列的对应的多个映射统计量。
[0013]响应于该请求，将第一可定制诊断模板应用于该结果集，其中该可定制诊断模板指定该多个测序统计量的子集、该微生物集的子集和该多个映射统计量的子集。
[0014]该方法还包括在显示器上显示可定制用户界面，该可定制用户界面包括核酸测序数据的审查状态；用于更新核酸测序数据的审查状态的第一示能表示；多个测序统计量的子集的概要；对于满足结果集中的最小映射阈值的微生物集的子集中的每种相应微生物，映射到相应微生物的参考序列的多个核苷酸序列中相应核苷酸序列的多个映射统计量的子集的对应概要；以及用于将第二可定制诊断模板应用于结果集的第二示能表示。
[0015]在所附权利要求书的范围内的系统、方法和设备的各种实施方案各自具有若干方面，其中没有单个方面单独地负责本文所述的期望属性。在不限制所附权利要求书的范围的情况下，本文描述了一些突出的特征。在考虑了这一讨论之后，并且特别是在阅读了标题
为“具体实施方式”的章节之后，人们将理解如何使用各种实施方案的特征。
[0016]引用合并
[0017]本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用整体并入本文，其程度与每篇单独的出版物、专利或专利申请被具体且单独地指明通过引用并入的程度相同。
附图说明
[0018]本文所公开的具体实施以举例的方式而非限制的方式在附图的各图中示出。在整个附图的若干视图中，相似的附图标号是指对应的部分。
[0019]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于促进审查核酸测序数据的方法，所述核酸测序数据是为识别第一生物或非生物样品中的微生物和/或抗微生物药物耐药性标记的子集的存在而准备的，所述方法包括：在具有显示器、一个或多个处理器和存储由所述一个或多个处理器执行的一个或多个程序的存储器的计算机系统处：A)接收显示结果集的分析的请求，所述结果集通过对来自所述第一生物或非生物样品的核酸进行的测序反应而获得，其中所述结果集包括(i)来自所述测序反应的多个测序统计量，(ii)针对与至少3种微生物的集合对应的多个参考序列映射的多个核苷酸序列，和(iii)对于至少3种微生物的所述集合中的每种相应微生物，用于将相应核苷酸序列映射到所述相应微生物的所述参考序列的对应多个映射统计量；B)响应于所述请求将第一可定制诊断模板应用于所述结果集，其中所述可定制诊断模板指定(i)所述多个测序统计量的子集，(ii)至少3种微生物的所述集合的子集，和(iii)所述多个映射统计量的子集；以及C)在所述显示器上显示可定制用户界面，所述可定制用户界面包括：(i)所述核酸测序数据的审查状态，(ii)用于更新所述核酸测序数据的所述审查状态的第一示能表示，(iii)所述多个测序统计量的所述子集的概要，(iv)对于满足所述结果集中最小映射阈值的至少3种微生物的所述集合的所述子集中的每种相应微生物，映射到所述相应微生物的所述参考序列的所述多个核苷酸序列中所述相应核苷酸序列的所述多个映射统计量的所述子集的对应概要，和(v)用于将第二可定制诊断模板应用于所述结果集的第二示能表示。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述可定制用户界面还包括：(vi)用于对所述多个测序统计量的所述子集的所述对应概要进行扩展的第三示能表示，和(vii)用于对所述多个映射统计量的所述子集的多个值的概要进行扩展的第四示能表示。3.根据权利要求2所述的方法，其中在用户选择所述第四示能表示时，所述方法还包括在所述显示器上显示用于修改所述多个映射统计量的所述子集的示能表示。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中在用户选择所述第四示能表示时，所述方法还包括在所述显示器上显示用于验证所述多个映射统计量的所述子集的示能表示。5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其中在用户选择所述第四示能表示时，所述方法还包括在所述显示器上显示用于将用户输入的文本串附加到所述多个映射统计量的所述子集的示能表示。6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其中在用户选择所述第四示能表示时，所述方法还包括在所述显示器上显示用于访问参考序列数据库的示能表示，所述参考序列数据库至少包括所述相应微生物的所述参考序列。7.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，其中在用户选择所述第四示能表示时，所述方法还包括在所述显示器上显示所述多个映射统计量的所述子集中的映射统计量的图形表示。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其中在用户选择所述第四示能表示时，所述方法还包括在所述显示器上显示所述多个测序统计量的所述子集中的测序统计量的图形表示。9.根据权利要求7或8所述的方法，其中所述图形表示是热图的形式。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述可定制用户界面还包括用于导出所述结果集的所述分析从而生成报告的第五示能表示。11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，所述方法还包括：D)生成报告，所述报告包括：所述多个测序统计量的所述子集的所述概要，和对于满足所述结果集中最小映射阈值的至少3种微生物的所述集合的所述子集中的每种相应微生物，所述相应微生物的种类和映射到所述相应微生物的所述参考序列的所述多个核苷酸序列中所述相应核苷酸序列的所述多个映射统计量的所述子集的所述概要。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述报告还包括所述多个映射统计量的所述子集中的映射统计量的图形表示。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述图形表示是热图的形式。14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法，其中所述报告还包括基于满足所述结果集中最小映射阈值的相应微生物的所述种类的第一治疗方案。15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中所述多个映射统计量的所述子集的所述概要包括满足所述结果集中最小映射阈值的相应微生物的抗微生物药物耐药性状态，并且所述报告还包括基于所述相应微生物的所述种类和所述相应微生物的所述抗微生物药物耐药性状态的第二治疗方案。16.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，其中所述报告还包括患者反应状态。17.根据权利要求11至16中任一项所述的方法，其中所述相应微生物的所述种类包括在所述相应的参考序列中至少共享阈值序列同一性的至少3种微生物的所述集合中两种或更多种微生物的种类。18.根据权利要求11至17中任一项所述的方法，其中所述生成报告包括将所述报告传输到云计算基础设施。19.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，其中在用户选择所述第二示能表示时，所述方法还包括通过将过滤器应用于所述多个测序统计量的所述子集、至少3种微生物的所述集合的所述子集和所述多个映射统计量的所述子集来将所述第二可定制诊断模板应用于所述结果集。20.根据权利要求19所述的方法，其中所述第二可定制诊断模板包括疾病病症过滤器，至少3种微生物的所述集合中的微生物基于所述微生物与数据库中的所述疾病病症同时出现的阈值数量而用所述疾病病症注释，并且所述应用所述过滤器选择性地保留用所述疾病病症注释的一种或多种微生物。21.根据权利要求19或20所述的方法，其中所述第二可定制诊断模板包括靶微生物过滤器，并且所述应用所述过滤器选择性地保留与所述靶微生物至少共享阈值序列同一性的一种或多种微生物。22.根据权利要求19至21中任一项所述的方法，其中
所述第二可定制诊断模板包括抗微生物药物耐药性过滤器，所述应用所述过滤器选择性地保留一种或多种微生物，并且所述多个核苷酸序列中的所述相应核苷酸序列映射到所述相应微生物的所述参考序列表明存在抗微生物药物耐药性标记。23.根据权利要求19至22中任一项所述的方法，其中所述第二可定制诊断模板包括映射统计量过滤器，并且所述应用所述过滤器选择性地保留至少具有所述多个映射统计量中的映射统计量的阈值的一种或多种微生物。24.根据权利要求19至23中任一项所述的方法，其中所述第二可定制诊断模板包括指定所述过滤器的一个或多个存储参数、至少3种微生物的所述集合的所述子集和所述多个映射统计量的所述子集。25.根据权利要求1至24中任一项所述的方法，其中所述审查状态选自由以下项组成的组：第一审查、第二审查、医疗主管审查、最终审查、已通过和已批准状态。26.根据权利要求1至25中任一项所述的方法，其中所述可定制用户界面还包括结果历史，所述结果历史至少包括应用于所述结果集的所述第一可定制诊断模板，其中所述结果集的所述审查状态为已批准。27.根据权利要求1至26中任一项所述的方法，其中所述可定制用户界面还包括结果概要，所述结果概要包括基于至少3种微生物的所述集合中每种相应微生物的所述多个映射统计量的所述结果集的所述分析状态，并且其中所述状态选自由以下项组成的组：无效、不确定、检测到微生物、检测到包括潜在病原体的微生物，以及未检测到微生物。28.根据权利要求1至27中任一项所述的方法，其中满足最小映射阈值的至少3种微生物的所述集合的所述子集是基于相应核苷酸序列与所述相应微生物的所述参考序列的比对具有序列比对百分比的最高值的微生物的阈值数量。29.根据权利要求1至28中任一项所述的方法，其中满足最小映射阈值的至少3种微生物的所述集合的所述子集是基于相应核苷酸序列映射到所述相应微生物的所述参考序列的具有测序覆盖率的最高值的微生物的阈值数量。30.根据权利要求1至29中任一项所述的方法，其中所述多个映射统计量包括映射到所述相应微生物的所述参考序列的核苷酸序列的计数。31.根据权利要求1至30中任一项所述的方法，其中所述多个映射统计量包括(i)映射到所述相应微生物...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特，
申请(专利权)人：艾迪恩艾技术公司，
类型：发明
国别省市：