[发明专利]一种应用支持向量机算法提高结直肠癌指示菌检测灵敏度的方法

说明书

本发明公开了一种应用支持向量机算法提高结直肠癌指示菌检测灵敏度的方法，其特征在于，通过选择ΔCt值作为基础数值，选择指示菌与便潜血FIT(拟合)指标的组合作为指示指标；以及基于支持向量机方法和核函数、惩罚系数、gamma值的参数和相应的模型的优化测试来获得更为准确的结直肠癌鉴别方法。本发明的有益效果在于：本发明的SVM优化算法结合优选的指示菌引物组合与便潜血FIT指标组合较便潜血FIT检测准确度高；较未经优化的SVM算法鉴别准确度高；较未经优化的指示菌引物组合与便潜血FIT指标组合准确度高。

技术领域

本发明属于基因检测领域，具体涉及一种应用支持向量机算法提高结直肠癌指示菌检测灵敏度的方法。

背景技术

结直肠癌是危害人们健康的第四大癌症，死亡率位居第二。已有研究表明人们的日常饮食及营养状况能影响结直肠癌发生发展。不良的饮食习惯可通过损伤宿主的DNA、调节肠道微生物的组成及代谢、干扰肠道功能性屏障的形成等方式直接影响宿主的免疫反应导致肠道炎症的发生。另外，肠道菌群也可直接影响人们患肠道疾病的敏感性。结直肠癌组织及邻近的肠粘膜内微生物组成的巨大变化即微生态失调与结直肠癌的发生发展密切相关。

已有研究表明，在结直肠癌患者的粪便及结肠黏膜中存在大量的具核梭杆菌(Fusobacterium nucleatum，简称Fn)，该菌可通过FadA抗原与E-钙粘着蛋白结合激活Wnt信号转导途径导致细胞异常增殖、微卫星不稳定。

Fn也可通过与肠道上皮细胞受体TLR4、MyD88相互作用引起炎症反应来促进肿瘤的发生。此外，一种能够产生由聚酮合酶岛基因编码的colibactin物质的大肠杆菌也与结直肠癌发生发展有关，该菌产生的colibactin在引起宿主DNA损伤的同时，可通过与细胞衰老凋亡相关的干细胞生长因子的相互作用引起上皮细胞的异常增殖。

另外，研究表明产肠毒素的脆弱拟杆菌(Enterotoxigenic Bacteroidesfragilis)一方面通过分泌精氨氧化酶代谢产生活性氧引起宿主DNA损伤，另一方面通过引起炎症反应影响结直肠癌的发生。

其它的一些肠道微生物也可通过引起炎症反应参与肿瘤的发生。通过对结直肠癌患者及高危腺瘤患者的肿瘤组织及周边正常组织黏膜中微生物组成的对比研究发现，40％的患者中肿瘤组织及附近正常组织黏膜中微生物组成相似，表明肠道微生态失调可能是癌变前的一个重要标志。

因此通过对粪便中这些与结直肠癌发生发展相关的微生物丰度异常进行检测，并提高相关结直肠癌指示菌的检测的灵敏度和精度，可以协助后期临床上对于更加准确鉴别结直肠癌提供客观性参考和帮助。

发明内容

为了克服现有技术所存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种通过优选与结直肠癌发生发展相关的微生物，使用支持向量机算法判断微生物丰度异常进而提高相关结直肠癌指示菌的检测的灵敏度和精度，从而间接提高后期鉴别结直肠癌特异性和灵敏度的方法。

为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是：

一种应用支持向量机算法提高结直肠癌指示菌检测灵敏度的方法，包括如下步骤：

步骤一：规范输入参考集数据文件格式为csv格式；

步骤二：读取数据，筛选需要使用的指标，选择ΔCt值作为基础数值，选择指示菌与FIT(拟合)指标的组合作为指示指标；

步骤三：在所有参考样本中，取70％的样本作为训练集，剩下的作为验证集；

步骤四：选择支持向量机方法，初始化分类器；

步骤五：使用训练集进行支持向量机算法的参数选优和训练；所述参数包括：核函数、惩罚系数、gamma值；

步骤六：使用上一步选优得到的包括核函数、惩罚系数、gamma值的参数和相应的模型，利用验证集里的特征数据进行预测，得到验证集的预测结果；