本發(fā)明實施例涉及生物，特別涉及一種用于預(yù)測奧密克戎變異株所致的新型冠狀病毒感染患者重癥進程的生物標志物組合及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、新型冠狀病毒感染是一種急性呼吸道傳染病。針對新型冠狀病毒的病原學(xué)、疫苗和特效藥物的研究一直備受關(guān)注，雖然已經(jīng)陸續(xù)批準使用了不同類型的新型冠狀病毒疫苗和治療藥物，但目前仍沒有能夠消除新型冠狀病毒流行的特效藥物或疫苗。導(dǎo)致新型冠狀病毒難以消滅的最主要原因是其基因組具有較強的可塑性，可以通過頻繁的突變和重組在人群中持續(xù)流行和傳播。其中，omicron變異株于2021年11月在感染人群中被發(fā)現(xiàn)，由于其傳播力和免疫逃逸能力顯著增強，在2022年初迅速取代delta變異株，目前已成為全球絕對優(yōu)勢的流行株。截至2023年9月初，omicron毒株的5個亞型(ba.1、ba.2、ba.3、ba.4、ba.5)在一系列的世代中演化為750多個子代亞分支。目前，由omicron流行株引起的新型冠狀病毒確診和死亡病例數(shù)仍在不斷增加。相比于初始毒株，雖然其致病力與死亡率明顯降低，在臨床上主要表現(xiàn)為無癥狀和包括咳嗽、咳痰、鼻塞、流鼻涕等上呼吸道輕微癥狀，但免疫缺陷、老年人或有基礎(chǔ)性疾病等免疫力低下人群被認為是新型冠狀病毒的高危人群，他們更容易發(fā)展為重癥感染甚至死亡。目前，與omicron感染相關(guān)的不同疾病階段和嚴重程度的分子動態(tài)變化過程尚未明確，一旦omicron感染患者病情加重，就需要立即轉(zhuǎn)入專業(yè)的重癥監(jiān)護病房接受治療，否則會面臨生命危險。鑒于現(xiàn)有藥物和疫苗無法完全根除omicron變異株。
2、因此，臨床上迫切需要確定哪些新型冠狀病毒患者將發(fā)展為重癥，以便在病程早期采取有效的臨床管理措施，并合理分配醫(yī)療資源進行快速治療，從而挽救生命和降低死亡率。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明目的是提供用于預(yù)測奧密克戎變異株所致的新型冠狀病毒感染患者重癥進程的生物標志物組合及其應(yīng)用，可預(yù)測omicron感染所致新型冠狀病毒感染(新型冠狀病毒)的病情輕重程度并可能指導(dǎo)其治療方案的選擇。
2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
3、在本發(fā)明實施例的第一方面，提供了用于預(yù)測奧密克戎變異株所致的新型冠狀病毒感染患者重癥進程的生物標志物組合，所述生物標志物組合由10-表澤蘭氧化苦內(nèi)酯(10-epi-eupatoroxin)、丙泊酚葡糖苷酸(propofol?glucuronide)和2-羥基戊二酸二乙酯(2-hydroxyglutarate)3種代謝物組成。
4、在本發(fā)明實施例的第二方面，提供了所述的用于預(yù)測奧密克戎變異株所致的新型冠狀病毒感染患者重癥進程的生物標志物組合的檢測試劑在制備用于預(yù)測omicron所致的新型冠狀病毒感染患者重癥進程的產(chǎn)品中的應(yīng)用。
5、進一步地，所述檢測試劑包含選自以下的一種或多種檢測方法的試劑：高效液相色譜法、氣相色譜法、酶聯(lián)免疫吸附試驗、質(zhì)譜法或快速液相色譜法。
6、進一步地，所述產(chǎn)品包含試劑、試劑盒、試紙、芯片、系統(tǒng)中的至少一種。
7、進一步地，所述產(chǎn)品的受試樣品選自待測對象的組織、細胞、分泌物中的至少一種。
8、在本發(fā)明實施例的第三方面，提供了一種用于預(yù)測omicron所致的新型冠狀病毒感染患者重癥進程的模型的構(gòu)建方法，所述方法包括使用所述的生物標志物組合進行模型構(gòu)建，獲得預(yù)測奧密克戎變異株所致的新型冠狀病毒感染患者重癥進程的計算模型。
9、進一步地，所述構(gòu)建方法包括邏輯回歸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、極端梯度提升、決策樹、隨機森林中的至少一種。
10、作為一種具體的實施方式，所述模型的構(gòu)建方法具體包括：
11、獲取omicron所致的新型冠狀病毒感染患者的實驗室檢查指標；
12、對所述實驗室檢查指標進行基線分析和相關(guān)性分析進行初步篩選，獲得初步篩選后的變量，隨機分為訓(xùn)練集和測試集；
13、在訓(xùn)練集中，使用機器學(xué)習(xí)方法對所述初步篩選后的變量進行重要性的排序，并采用boruta特征選擇進行變量集評分，獲得最終篩選的變量；輸入所述最終篩選的變量使用多個初始預(yù)測模型，分別構(gòu)建多個訓(xùn)練后預(yù)測模型；
14、采用模型評估指標對所述多個所述訓(xùn)練后預(yù)測模型進行評估，并將評估后最優(yōu)的訓(xùn)練后預(yù)測模型確定為預(yù)測omicron所致的新型冠狀病毒感染患者重癥進程的模型。
15、進一步地，所述多個初始預(yù)測模型包括：機器學(xué)習(xí)中的極端梯度提升樹、邏輯回歸算法、隨機森林算法、決策樹、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法模型；
16、所述預(yù)設(shè)模型評估指標包括：繪制出所述多個預(yù)測模型的受試者工作特征曲線，通過roc曲線下面積auc和準確度來評價預(yù)測模型的效能。
17、在本發(fā)明實施例的第四方面，提供了一種采用所述方法構(gòu)建獲得的用于預(yù)測奧密克戎變異株所致的新型冠狀病毒感染患者重癥進程的模型。
18、在本發(fā)明實施例的第五方面，提供了一種用于預(yù)測omicron所致的新型冠狀病毒感染患者重癥進程的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：
19、處理器和存儲器，所述存儲器耦接到所述處理器，所述存儲器存儲指令，當(dāng)所述指令由所述處理器執(zhí)行時采用所述的模型對所述的生物標志物組合的檢測結(jié)果進行計算，獲得預(yù)測奧密克戎變異株所致的新型冠狀病毒感染患者重癥進程。
20、在本發(fā)明實施例的第六方面，提供了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時使用以下步驟：將用于預(yù)測奧密克戎變異株所致的新型冠狀病毒感染患者重癥進程的生物標志物組合的檢測結(jié)果輸入所述系統(tǒng)中，經(jīng)過計算獲得奧密克戎變異株所致的新型冠狀病毒感染患者重癥進程。
21、在本發(fā)明實施例的第七方面，提供了一種用于預(yù)測奧密克戎變異株所致的新型冠狀病毒感染患者重癥進程的產(chǎn)品，所述產(chǎn)品包括所述的用于預(yù)測omicron所致的新型冠狀病毒感染患者重癥進程的系統(tǒng)或所述的計算機可讀存儲介質(zhì)。
22、進一步地，所述產(chǎn)品還包括所述的用于預(yù)測奧密克戎變異株所致的新型冠狀病毒感染患者重癥進程的生物標志物組合的檢測試劑。
23、本發(fā)明實施例中的一個或多個技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點：
24、本發(fā)明實施例提供的用于預(yù)測奧密克戎變異株所致的新型冠狀病毒感染患者重癥進程的生物標志物組合中，本發(fā)明首次發(fā)現(xiàn)10-表澤蘭氧化苦內(nèi)酯(10-epi-eupatoroxin)、丙泊酚葡糖苷酸(propofol?glucuronide)和2-羥基戊二酸二乙酯(2-hydroxyglutarate)可預(yù)測omicron感染所致新型冠狀病毒感染(新型冠狀病毒)的病情輕重程度，auc?value達到1，其中最佳截斷值為0.437，對應(yīng)的特異性為1，敏感性為1。以此生物標志物作為檢測標志物，特異性強，靈敏度高，準確性高。
1.一種用于預(yù)測奧密克戎變異株所致的新型冠狀病毒感染患者重癥進程的生物標志物組合，其特征在于，所述生物標志物組合由10-表澤蘭氧化苦內(nèi)酯(10-epi-eupatoroxin)、丙泊酚葡糖苷酸(propofol?glucuronide)和2-羥基戊二酸二乙酯(2-hydroxyglutarate)3種代謝物組成。
2.權(quán)利要求1所述的生物標志物組合的檢測試劑在制備用于預(yù)測奧密克戎變異株所致的新型冠狀病毒感染患者重癥進程的產(chǎn)品中的應(yīng)用。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于，所述檢測試劑包含選自以下的一種或多種檢測方法的試劑：高效液相色譜法、氣相色譜法、酶聯(lián)免疫吸附試驗、質(zhì)譜法或快速液相色譜法。
4.一種用于預(yù)測奧密克戎變異株所致的新型冠狀病毒感染患者重癥進程的模型的構(gòu)建方法，所述方法包括使用權(quán)利要求1所述的生物標志物組合進行模型構(gòu)建，獲得預(yù)測奧密克戎變異株所致的新型冠狀病毒感染患者重癥進程的計算模型。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的構(gòu)建方法，其特征在于，所述構(gòu)建方法包括邏輯回歸、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、極端梯度提升、決策樹、隨機森林中的至少一種。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求4-5任一項所述方法構(gòu)建獲得的用于預(yù)測奧密克戎變異株所致的新型冠狀病毒感染患者重癥進程的模型。
7.一種用于預(yù)測奧密克戎變異株所致的新型冠狀病毒感染患者重癥進程的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：
8.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時使用以下步驟：將用于預(yù)測奧密克戎變異株所致的新型冠狀病毒感染患者重癥進程的生物標志物組合的檢測結(jié)果輸入如權(quán)利要求7所述系統(tǒng)中，經(jīng)過計算獲得奧密克戎變異株所致的新型冠狀病毒感染患者重癥進程。
9.一種用于預(yù)測奧密克戎變異株所致的新型冠狀病毒感染患者重癥進程的產(chǎn)品，其特征在于，所述產(chǎn)品包括：權(quán)利要求7所述的用于預(yù)測omicron所致的新型冠狀病毒感染患者重癥進程的系統(tǒng)或權(quán)利要求8所述的計算機可讀存儲介質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的權(quán)利要求1所述的一種用于預(yù)測奧密克戎變異株所致的新型冠狀病毒感染患者重癥進程的產(chǎn)品，其特征在于，所述產(chǎn)品還包括：用于預(yù)測奧密克戎變異株所致的新型冠狀病毒感染患者重癥進程的生物標志物組合的檢測試劑。