[发明专利]基于病原微生物宏基因组的多种菌群间Granger因果分析方法

权利要求书

1.基于病原微生物宏基因组的多种菌群间Granger因果分析方法，其特征在于，包括获取病原微生物宏基因组，对病原微生物宏基因组数据进行聚类分析，划分出每一个菌种，核算每个菌种在疾病发展相应时间节点的物种丰度，对每个时间节点建立每组变量的时间序列并进行修正，对修正后的数据进行Granger因果分析，从而找出主要致病菌。

2.根据权利要求1所述的基于病原微生物宏基因组的多种菌群间Granger因果分析方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1：致病微生物样本的核酸提取；

S2：致病微生物核酸的二代高通量测序；

S3：测序原始数据的拼接与对比；

S4：根据OTU聚类分析原理对每个菌种数据进行划分，OTU聚类根据病原微生物基因数据库数据比对获得；

S5：统计每组数据在疾病发展过程中的时间节点以及对应的物种丰度，建立每个物种丰度的时间序列数据；

S6：使用Matlab对每组数据的时间序列平稳性进行检验，筛选出若干组时间序列较为平稳的数据；

S7：利用二阶自回归模型对筛选出的数据作Granger因果关系检验，得到每组数据相应的δ值；

S8：根据δ值的比较预测出主要致病菌。

3.根据权利要求1所述的基于病原微生物宏基因组的多种菌群间Granger因果分析方法，其特征在于，所述的步骤S1中，致病微生物样本的核酸提取包括破碎、提取和纯化。

4.根据权利要求1所述的基于病原微生物宏基因组的多种菌群间Granger因果分析方法，其特征在于，所述的步骤S3中，测序原始数据的拼接与对比在FLASH软件中进行。

5.根据权利要求1所述的基于病原微生物宏基因组的多种菌群间Granger因果分析方法，其特征在于，所述的步骤S4中，每个菌种数据采用SeekDeep软件进行OUT聚类分析。

6.根据权利要求1所述的基于病原微生物宏基因组的多种菌群间Granger因果分析方法，其特征在于，所述的步骤S5中，针对微生物样本数据特点，设定时间序列X：{x₁，x₂，x₃，......，x_n}，其中x_n对应的是第n个样本的采样时间点，以时间轴T为横坐标求解自变量X，试图找到时间轴T同自变量X之间的关系，即X＝f(T)。

7.根据权利要求1所述的基于病原微生物宏基因组的多种菌群间Granger因果分析方法，其特征在于，所述的步骤S7中，Granger因果关系检验利用时间序列过去的a个点对当前的点求解回归方程，这里a为回归方程的阶，即lag，接下来通过时间范围T：lag上[x₁lag]的点预测[lag+1]上的点[xlag+1]，xlag+1-x_plag+1产生误差ε₁，以此类推时间范围T：(n-1)lag(n-1)上[x_n-1lag(n-1)]的点预测[n]上的点[x_n]，x_n-x_pn产生误差ε_n-lag。得到一系列的误差后，使用无偏估计方法求解联合回归产生的无偏估计误差δ。

8.根据权利要求3所述的基于病原微生物宏基因组的多种菌群间Granger因果分析方法，其特征在于，所述的致病微生物样本破碎采用表面活性剂法。

9.根据权利要求3所述的基于病原微生物宏基因组的多种菌群间Granger因果分析方法，其特征在于，所述的致病微生物样本破碎后采用离心柱提取法进行提取。

10.根据权利要求3所述的基于病原微生物宏基因组的多种菌群间Granger因果分析方法，其特征在于，所述的致病微生物样本提取后采用磁珠分离法进行纯化。