[发明专利]一种受扰动代谢通路确定方法及系统

说明书

本发明涉及一种受扰动代谢通路确定方法及系统，包括：获取待测生物样本；采用高通量分析技术和谱数据处理方法对生物样本进行分析和处理，得健康和异常生物样本代谢物的浓度集合；计算健康生物样本代谢物集合中任意两种代谢物的健康生物样本浓度比值对数，得健康生物样本浓度比值对数集；同理得异常生物样本浓度比值对数集；根据上述浓度比值对数集确定偏离系数集；根据偏离系数集确定代谢物的扰动矩阵；获取通路隶属矩阵；根据代谢物的扰动矩阵和通路隶属矩阵确定代谢通路扰动矩阵；采用单边T检验对代谢通路扰动矩阵分析，确定受扰动代谢通路。通过本发明上述方法能准确获取显著受扰动的疾病代谢通路，降低生物样品的个体间差异对于通路识别的影响。

技术领域

本发明涉及代谢通路分析技术领域，特别是涉及一种受扰动代谢通路确定方法及系统。

背景技术

代谢组学方法是一种借助高通量、高灵敏度与高精度的现代分析技术，通过研究代谢系统复杂的、动态的变化规律，对研究对象的生理病理状态进行较为详尽的分析。近年来，随着代谢组学技术和相应的数据分析技术的飞速发展，对生物代谢通路的研究以及对其与疾病相关的代谢组学研究也取得了快速的发展。在疾病的发展过程中，通常伴随着一些重要代谢通路的扰动受损，鉴定与特定疾病相关的受扰动代谢通路，对研究疾病的发生过程具有重要意义，且由于受扰动代谢通路可作为药物作用靶点，进而对疾病进行有效的治疗，因此对代谢通路的研究是发展个性化疾病诊疗的关键之一，同时可为探索疾病的发病机制和药物作用靶点提供重要线索。

近年来，研究者提出一些代谢通路分析方法，如代谢组学领域常用软件MetaboAnalyst(http://www.metaboanalyst.ca)中的通路分析模块MPEA(metabolitepathway enrichment analysis)。这些代谢通路分析方法通常包括如下三个步骤：首先，利用多变量或单变量统计方法，筛选对照组和疾病组之间的显著差异(如，均值差异)代谢物；其次，根据代谢通路数据库(如，KEGG和HMDB)得到显著差异代谢物的代谢通路隶属关系；最后，根据各代谢通路上显著差异代谢物的数量，利用统计方法计算各通路的富集指数，判断受扰动的代谢通路。然而，在疾病研究中，由于生物个体间的差异以及疾病严重程度的不同，代谢物水平在同一研究组内的不同个体之间可能存在差异。例如，某些代谢物的扰动可能只出现在部分疾病样本中；代谢水平在部分疾病样本中出现上调，而在另一部分疾病样本中可能保持平稳或者出现下调。传统基于组间差异的统计方法(如均值差异)很难识别这类代谢物的作用，因此很难对显著差异代谢物进行准确界定。此外，由于实验样品获取困难，以及样品分析费用高等限制，目前大多数代谢组学研究的样本量都很少，而当样本量较小时，离群样本点也将对基于组间差异的统计结果产生较大影响，进而影响后续通路分析的鲁棒性和准确性。

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种受扰动代谢通路确定方法及系统，以降低生物样本的个体差异对于受扰动通路识别的影响。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种受扰动代谢通路确定方法，所述受扰动代谢通路确定方法包括：

获取待测生物样本；所述待测生物样本包括多个异常生物样本和多个健康生物样本；

采用高通量分析技术和谱数据处理方法分别对所述健康生物样本和所述异常生物样本进行分析，得到健康生物样本代谢物的浓度集合以及异常生物样本代谢物的浓度集合；所述健康生物样本代谢物的浓度集合以及所述异常生物样本代谢物的浓度集合中均包括多种代谢物的浓度；

计算所述健康生物样本代谢物集合中任意两种代谢物的浓度比值对数，得到健康生物样本中代谢物浓度比值对数集；

计算所述异常生物样本代谢物集合中任意两种代谢物的浓度比值对数，得到异常生物样本中代谢物浓度比值对数集；

根据所述健康生物样本中代谢物浓度比值对数集和所述异常生物样本中代谢物浓度比值对数集确定偏离系数集；所述偏离系数集中包括多个偏离系数；