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本申請要求于2014年7月18日提交的美國臨時申請?zhí)?2/026,241的優(yōu)先權(quán)，該申請的內(nèi)容通過引用整體并入本文。

發(fā)明領(lǐng)域

本發(fā)明涉及評估受試者(例如，人類患者)可能由于內(nèi)部驅(qū)動或外部施加的事件(例如，不足的飲食、暴露于毒素、識別的疾病狀態(tài)、其他醫(yī)學(xué)病況或其他類型的干擾)而具有的各種生理需求的方法。所述方法的方面是計算機輔助的，并且可以用于評估受試者對營養(yǎng)或藥物支持的需求。因此，本發(fā)明的特征在于配置成執(zhí)行本文方法的計算機系統(tǒng)以及含有用于執(zhí)行方法的程序代碼的計算機可讀介質(zhì)，所述方法包括評估受試者對營養(yǎng)或藥物支持的需求的方法。作為分析的一部分，本發(fā)明還包括生物轉(zhuǎn)換曲線(translationcurve)的生成，并且通過本方法獲得的信息可以擴展到包括依賴于與給定生物標志物相關(guān)的多個分析物的復(fù)雜分析的治療方法。在另一方面，本發(fā)明的特征在于針對給定受試者(例如，人類患者)或受試者組(例如，暴露于類似條件的家畜群(aherdoflivestock)或作物(cropofplants))定制的藥物或生理學(xué)上可接受的組合物。

發(fā)明背景

包括硫胺素(維生素b1)、核黃素(維生素b2)、煙酸(維生素b3)、吡哆醇(維生素b6)、葉酸(維生素b9)、生物素(維生素b7)和鈷胺素(維生素b12)的b族維生素用作整個身體的酶途徑的輔因子或共底物，并因此是最重要的營養(yǎng)生物標志物之一。高劑量的b族維生素可以部分地補償常見的單核苷酸多態(tài)性(snp)，所述snp導(dǎo)致這些途徑中的酶表現(xiàn)出降低的結(jié)合親和力和因此更低的反應(yīng)速率(amesetal.,am.j.clin.nutr.75:616-658,2002；amesetal.,于nutrigenomics:discoveringthepathtopersonalizednutrition277-293,2006)。對先天的代謝錯誤(iem)的研究揭示了維生素輔因子和依賴于它們的酶之間的親密關(guān)系。例如，已證明向患有遺傳性酶缺陷的患者施用超生理量的相應(yīng)的維生素輔因子至少部分恢復(fù)了酶功能(ames,arch.biochem.biophys.423(1):227-234,2004)。雖然在文獻中討論的許多iem代表完全酶功能障礙的極端和/或罕見實例，但是已經(jīng)顯示相同的機制在具有部分酶損傷的個體中起作用。一個很好的例子是編碼亞甲基四氫葉酸還原酶(mthfr)的基因，它是同型半胱氨酸和葉酸代謝的核心。已經(jīng)顯示許多snp影響mthfr，并且其中一些在普通人群中相對常見，影響高達20％的個體(leclercetal.,ncbibookshelfidnbk6561)。高同型半胱氨酸水平與心血管疾病有關(guān)(waldetal.,bmj325:1-7,2002)并且，因此影響mthfr的snp可能是研究最多的；我們已經(jīng)看到這種突變與同型半胱氨酸水平相關(guān)的顯著性在葉酸和核黃素耗盡的病況下被放大(scott,proc.natl.acad.sci.usa98(6):14754-14756,2001；mcnultyetal.,circulation113:74-80,2006；和weisbergetal.,atherosclerosis156:409-415,2011)。

發(fā)明概述

在第一方面，本發(fā)明的特征在于生成功能需求分數(shù)的方法，其指示個體受試者(或患者)是否處于特定生理狀態(tài)或者是否具有特定生理需求。如下文進一步描述的，這些狀態(tài)和需求在本文中稱為“生物標志物”，并且評估分析物(例如，生成與相應(yīng)生物標志物相關(guān)的生物轉(zhuǎn)換曲線)的方法構(gòu)成本發(fā)明的第二方面。

生成功能需求分數(shù)的方法可以包括以下步驟：(a)提供來自受試者的樣品；(b)測量樣品中與生物標志物相關(guān)的多個分析物；(c)對于高于或低于指定正常限度的每個分析物，指定反映分析物和生物標志物之間的關(guān)系強度的分配的關(guān)系分數(shù)；(d)通過對每個分配的關(guān)系分數(shù)求和生成總分配的關(guān)系分數(shù)；和(e)使用總分配的關(guān)系分數(shù)來生成功能需求分數(shù)。

一旦可用，可以以各種方式使用總分配的關(guān)系分數(shù)，以生成或鑒定功能需求分數(shù)，并從而評估相應(yīng)的生物標志物。例如，計算機系統(tǒng)可以將總分配的關(guān)系分數(shù)以其最初被產(chǎn)生的形式或以進一步被處理的形式映射到生物轉(zhuǎn)換曲線上，以確定功能需求分數(shù)。或者，計算機系統(tǒng)可以將總分配的關(guān)系分數(shù)并入用于解決功能需求分數(shù)的方程中。然后可以將功能需求分數(shù)與功能需求標度(例如，數(shù)字標度(例如，方便起見為從0到10)或比色標度)進行比較，所述功能需求標度已經(jīng)被劃定以表示限度，在所述限度內(nèi)患者的功能需求分數(shù)轉(zhuǎn)化為正常功能需求或正常生理狀態(tài)(在這種情況下不需要干預(yù))或異常功能需求或異常生理狀態(tài)(在這種情況下，將考慮和/或推薦干預(yù))。例如，患者的功能需求分數(shù)可以指示對營養(yǎng)生物標志物或中等或高度干擾的生理狀態(tài)(例如，顯著的生態(tài)失調(diào))的中等或高度功能需求。盡管我們選擇指的是中等和高度功能需求，但是應(yīng)當理解，當然也可以使用不同的術(shù)語(例如，“有些升高”或“顯著升高”)。此外，還可以容易地定義附加類別(即，多于這里所示的兩個類別“中等”和“高度”)。在一個實施方案中，受試者的需求被分類為超過正常需求一定的百分比或倍數(shù)增加。

在任何實施方案中，受試者可以是哺乳動物；樣品可以是組織、血液、血清、血漿或尿液樣品；并且當樣品是尿液樣品時，該方法可以任選地進一步包括測量尿液樣品中的肌酐水平的步驟。

在任何實施方案中，本發(fā)明的方法可用于評價生物標志物，所述生物標志物是生物分子。例如，生物標志物可以是維生素a(類胡蘿卜素)、維生素e(生育酚)、coq10、基于植物的抗氧化劑、維生素c、α-硫辛酸、谷胱甘肽、硫胺素(維生素b1)、核黃素(維生素b2)、煙酸(維生素b3)、吡哆醇(維生素b6)、生物素(維生素b7)、葉酸(維生素b9)、鈷胺素(維生素b12)、錳、鉬、鎂、鋅、核酸、脂質(zhì)或脂肪分子、益生菌、胰酶、線粒體功能障礙的標志物、由微生物(例如，細菌、病毒或真菌)選擇性表達的分子或癌癥特異性抗原。在各種實施方案中，可以評估生物分子的表達水平、活性水平或轉(zhuǎn)錄后或翻譯后狀態(tài)(例如，甲基化)。

在具體實施方案中，(a)生物分子是coq10，并且多個分析物包含乳酸(h)、琥珀酸(h)、β-oh-β-甲基戊二酸(h)、coq10(l/h)或其組合；(b)營養(yǎng)生物標志物是維生素c，并且多個分析物包含胱氨酸(h)、谷胱甘肽(l)、8-ohdg(h)或其組合；(c)生物分子是核黃素(維生素b2)，并且多個分析物包含丙酮酸(h)、α-酮戊二酸(h)、琥珀酸(h)、己二酸(h)、辛二酸(h)、犬尿酸(h)、α-酮異戊酸(h)、α-酮異己酸(h)、α-酮-β-甲基戊酸(h)、戊二酸(h)、組氨酸(h)、α-氨基己二酸h)、肌氨酸(h)或其組合；(d)生物分子是煙酸(維生素b3)，并且多個分析物包含丙酮酸(h)、異檸檬酸(h)、α-酮戊二酸(l/h)、蘋果酸(h)、β-oh-β-甲基戊二酸(h)、5-oh-吲哚乙酸(l/h)、犬尿酸(h)、喹啉酸(l)、α-酮異戊酸(h)、α-酮異己酸(l)、α-酮β-甲基戊酸(h)、黃尿酸(l)、異亮氨酸(l)、亮氨酸(l)、賴氨酸(l)、甲硫氨酸(l)、苯丙氨酸(l)、蘇氨酸(l)、色氨酸(l)、纈氨酸(l)、丙氨酸(l)、谷氨酸(h)、酪氨酸(l)或其組合；(e)生物分子是鈷胺素(維生素b12)，并且多個分析物包含乳酸(h)、琥珀酸(l)、5-oh-吲哚乙酸(l)、亞氨基谷氨酸(h)、甲基丙二酸(h)、組氨酸(h)、異亮氨酸(h)、亮氨酸(l/h)、甲硫氨酸(l)、苯丙氨酸(h)、纈氨酸(h)、半胱氨酸(h)、α-氨基己二酸(h)、胱硫醚(h)、氨(h)、甘氨酸(h)或肌氨酸(h)或其組合；或者(f)生物分子是鎂，并且多個分析物包含乳酸(h)、檸檬酸(h)、異檸檬酸(h)、5-oh-吲哚乙酸(l)、苯丙氨酸(h)、?；撬?l)、氨(h)、鳥氨酸(h)、尿素(l)、乙醇胺(h)、鎂(l/h)或其組合。名稱“(h)”表示當以高于正常預(yù)期水平存在時分析物通常被認為是異常的，名稱“(l)”表示當以低于正常預(yù)期水平存在時分析物通常被認為是異常的，以及名稱(l/h)表示當以比通常預(yù)期的更高或更低的水平存在時，分析物被認為是異常的。

在任何實施方案中，本發(fā)明的方法可用于評估生物標志物，所述生物標志物是生理狀態(tài)。在具體實施方案中，生理狀態(tài)：(a)在暴露于病原體、微生物、毒素、放射性物質(zhì)、煙霧、紫外線、熱或變應(yīng)原之后形成；(b)是關(guān)節(jié)病、生態(tài)失調(diào)、胰腺功能不全或精神疾病的狀態(tài)；(c)發(fā)生在衰老、神經(jīng)疾病、心臟病、血管疾病、骨質(zhì)疏松癥、癌癥、肝衰竭、腎衰竭、生態(tài)失調(diào)、聽力喪失、視力喪失或肌肉萎縮的情況下；(d)作為醫(yī)療或醫(yī)療事件的不想要的副作用發(fā)生；或者(e)特征為炎癥。例如，生理狀態(tài)在暴露于毒素后形成，并且多個分析物可包括檸檬酸、順烏頭酸、異檸檬酸、戊二酸、α-酮基苯乙酸、α-羥基異丁酸、乳清酸、焦谷氨酸、鉛、汞、銻、砷、鎘或其組合。當其以異常高的水平存在時，多個分析物中的每一種都是異常的。

從關(guān)系標度生成所分配的關(guān)系分數(shù)。在一個實施方案中，關(guān)系標度是一系列值，其中最低值被分配給表示分析物與生物標志物之間的最弱關(guān)系的一條數(shù)據(jù)，最高值被分配給表示分析物與生物標志物之間的最強關(guān)系的一條數(shù)據(jù)，以及最低值和最高值之間的值被分配給表示分析物與生物標志物之間的關(guān)系在最弱關(guān)系和最強關(guān)系之間的關(guān)系的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以憑經(jīng)驗生成或可以已被公開報道。

使用總分配的關(guān)系分數(shù)來生成功能需求分數(shù)的步驟包括將總分配的關(guān)系分數(shù)以其最初被產(chǎn)生的形式或以進一步被處理的形式映射到生物轉(zhuǎn)換曲線，以確定功能需求分數(shù)。在一些實施方案中，總分配的關(guān)系分數(shù)(a)除以潛在的總分配的關(guān)系分數(shù)并表示為其分數(shù)或百分比，從而指示分析物異常的程度；和(b)將分析物異常的程度映射到生物轉(zhuǎn)換曲線上以確定功能需求分數(shù)。使用總分配的關(guān)系分數(shù)來生成功能需求分數(shù)的步驟可包括將總分配的關(guān)系分數(shù)并入表示生物轉(zhuǎn)換曲線的方程中并求解功能需求分數(shù)。例如，方程可以是y＝[(10·x)^z/(10^z)]或y＝[(10·x)^z/(10^z)]·10，其中y是功能需求分數(shù)，x是總分配的關(guān)系分數(shù)除以總潛在關(guān)系分數(shù)，并且z是大于零并且小于或等于10的數(shù)。在一些情況下，z是phi(～1.618)。將功能需求分數(shù)與定義生物標志物或能夠調(diào)節(jié)生物標志物的試劑的功能需求的功能需求標度進行比較。當功能需求是正常需求時，其可以被指定為最大定義的功能需求的約20％或以下的任何功能需求分數(shù)。中等升高的需求可以被指定為大于最大限定功能需求的約20％但小于80％的任何異常，并且高度功能需求可以被指定為最大限定功能需求的80％或以上。

分配的關(guān)系分數(shù)、總分配的關(guān)系分數(shù)、功能需求分數(shù)或生物轉(zhuǎn)換曲線或方程，其中針對它們比較分析物異常程度，可以通過計算機系統(tǒng)和/或使用計算機可讀介質(zhì)生成。

在功能需求分數(shù)指示患者處于不合需求的生理狀態(tài)或具有特定生理需求的情況下，可以通過后面進一步描述的動作來治療患者。因此，在第三方面，本發(fā)明的特征在于基于功能需求分數(shù)開具治療或治療患者的方法。例如，如果發(fā)現(xiàn)患者對營養(yǎng)生物標志物具有中等升高的或高的功能需求，則可向患者施用營養(yǎng)生物標志物，或者如果患者的生理狀態(tài)被中等或高度擾動則可治療或積極治療患者。下文進一步提供治療方案的實例。因此，本發(fā)明的特征在于通過包括以下步驟的方法治療懷疑具有缺陷生物標志物的患者的方法：(a)提供來自患者的樣品；(b)測量樣品中與生物標志物相關(guān)的多個分析物；(c)對于高于或低于指定正常限度的每個分析物，指定反映分析物和生物標志物之間的關(guān)系的強度的指定關(guān)系分數(shù)；(d)通過對每個分配的關(guān)系分數(shù)求和生成總分配的關(guān)系分數(shù)；(e)使用總分配的關(guān)系分數(shù)來確定患者相對于生物標志物有缺陷的程度；和(f)根據(jù)確定的需求治療患者。

使用總分配的關(guān)系分數(shù)來生成功能需求分數(shù)的步驟可以包括以下步驟：(a)將總分配的關(guān)系分數(shù)以其最初被產(chǎn)生的形式或者進一步被處理的形式映射到生物轉(zhuǎn)換曲線，以確定功能需求分數(shù)，或者(b)將總分配的關(guān)系分數(shù)并入表示解決功能需求分數(shù)的生物轉(zhuǎn)換曲線的方程中。生物標志物可以是營養(yǎng)生物標志物，在這種情況下，治療患者可以包括改變患者的飲食或施用膳食補充劑。生物標志物可以是生理狀態(tài)，在這種情況下治療患者可以包括施用將生理狀態(tài)改變?yōu)楦硐氲囊?guī)范的治療。

在另一方面，本發(fā)明的特征在于開發(fā)用于評估生物標志物的工具的方法。這些方法可以包括使用計算機系統(tǒng)生成生物轉(zhuǎn)換曲線，其顯示了確定分析物異常程度和功能需求標度之間關(guān)系的數(shù)據(jù)的最佳擬合。方法還可以包括建立關(guān)系標度以對生物標志物和多個分析物之間的關(guān)系的證據(jù)強度進行分級。方法可以進一步包括檢查與分析物和生物標志物之間的關(guān)系相關(guān)的證據(jù)，并且生成與生物標志物相關(guān)的多個分析物內(nèi)的每個分析物的關(guān)系分數(shù)。

在另一方面，本發(fā)明的特征在于一種含有經(jīng)配置用于生成生物轉(zhuǎn)換曲線的程序代碼的計算機系統(tǒng)或計算機可讀介質(zhì)。

在另一方面，本發(fā)明的特征在于生成用于構(gòu)建生物轉(zhuǎn)換曲線的數(shù)據(jù)的方法。該方法可以包括以下步驟：(a)提供多個不同的混合物，包括第一混合物和第n混合物，其中，相對于彼此，第一混合物包括最低劑量的活性劑，第n混合物包括最高劑量的活性劑，并且第一混合物和第n混合物之間的每種混合物包含在最低劑量和最高劑量之間被滴定的活性劑劑量；(b)向感興趣群體內(nèi)的一組受試者中的每個受試者施用每種不同的混合物，其中首先施用第一混合物，最后施用第n混合物，并且在施用第一混合物的時間和施用第n混合物的時間之間的某一時間點依次施用每種中間混合物；和(c)在施用每種混合物后從受試者獲得生物樣品。該方法還可以包括以下步驟：(d)測量生物樣品中與生物標志物相關(guān)的多個分析物的表達或活性水平，所述生物標志物又是活性劑或受活性劑影響。該方法還可以包括以下步驟：(e)向高于或低于表達或活性的指定正常限度的每個分析物分配反映分析物和生物標志物之間的關(guān)系的強度的分配的關(guān)系分數(shù)。該方法還可包括以下步驟：(f)使用分配的關(guān)系分數(shù)來確定在每個受試者中施用多個不同的混合物中的每一個之后觀察到的平均分析物異常程度。該方法還可以包括以下步驟：(g)將平均分析物異常程度轉(zhuǎn)化為功能需求標度。在施用第一混合物后觀察到的平均分析物異常程度可以等于最大功能需求分數(shù)，在施用第n混合物后觀察到的平均分析物異常程度可以等于最小功能需求分數(shù)，并且在最小和最大功能需求分數(shù)之間以線性方式插入施用第一混合物和第n混合物之間的每種混合物后觀察到的平均分析物異常程度。包括這些步驟的任何組合的方法可以進一步包括使用計算機系統(tǒng)或計算機可讀介質(zhì)(例如，通過確定與生物標志物相關(guān)分析物異常程度和功能需求分數(shù)的圖最佳擬合的曲線來生成生物轉(zhuǎn)換曲線)。

在另一方面，本發(fā)明的特征在于一種被配置為生成來自受試者的樣品的功能需求分數(shù)的計算機系統(tǒng)。計算機系統(tǒng)可以包括：存儲介質(zhì)，其存儲：(a)來自樣品的與生物標志物相關(guān)的多個分析物的測量結(jié)果，以及(b)對于高于或低于指定正常限度的每個分析物，指定反映分析物和生物標志物之間的關(guān)系的強度的分配的關(guān)系分數(shù)的信息；和至少一個處理器，其經(jīng)配置來處理測量結(jié)果和指定所分配的關(guān)系分數(shù)的信息以生成功能需求分數(shù)。該處理可以包括：通過對所分配的關(guān)系分數(shù)中的每一個求和來生成總分配的關(guān)系分數(shù)，和使用總分配的關(guān)系分數(shù)生成功能需求分數(shù)。

在另一方面，本發(fā)明的特征在于一種存儲軟件的計算機可讀介質(zhì)，該軟件用于從來自受試者的樣品產(chǎn)生功能需求分數(shù)。軟件可以包括用于使計算機系統(tǒng)接收來自樣品的與生物標志物有關(guān)的多個分析物的測量結(jié)果的指令，，并可以進一步包括指令，針對高于或低于指定正常限度的每個分析物，所述指令用于使計算機系統(tǒng)接收反映了分析物和生物標志物之間的關(guān)系強度的分配的關(guān)系分數(shù)的指定；通過對每個所分配的關(guān)系分數(shù)求和來生成總分配的關(guān)系分數(shù)；以及使用總分配的關(guān)系分數(shù)來生成功能需求分數(shù)。

附圖簡述

圖1a、1b和1c是根據(jù)本發(fā)明的方法生成并組織的數(shù)據(jù)的示意圖。圖1a示出了與生物標志物b2的潛在總關(guān)系分數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)。對八個分析物與維生素b2的關(guān)系的強度進行評分，然后發(fā)現(xiàn)在從患者預(yù)測獲得的樣品中異常高。圖1b示出了組織用于確定與b2相關(guān)的各種分析物中的異常程度的數(shù)據(jù)的代表性方式，并且圖1c是生成同源生物轉(zhuǎn)換曲線的圖。

圖2示出了功能需求分數(shù)和相應(yīng)的生物轉(zhuǎn)換曲線的計算的一般示例。

圖3示出了對樣品評估生物標志物b2。

圖4示出了對樣品評估生物標志物b3。

圖5示出了對樣品評估生物標志物b12。

圖6示出了個人營養(yǎng)建議。

圖7是示出確定限定對患者的正常、升高和高度功能需求的邊界的步驟的直方圖，其中生物標志物是腸微生物組的生物多樣性。

發(fā)明詳述

目前，大多數(shù)醫(yī)生通過確定患者是否具有明顯的臨床缺陷綜合征來評估患者的營養(yǎng)需求。一些醫(yī)生直接測量選擇的維生素，特別是b族維生素中的那些維生素，但是這些測試可能由于這些輔因子在血清或血漿中被嚴格調(diào)節(jié)的方式而應(yīng)用有限。實際上，維生素缺陷綜合征如pellagra(維生素b3缺陷)主要仍然是臨床診斷，并且，“異常的”維生素水平在此類情況下已針對明顯缺陷被粗略定義。在新千年中的幾個發(fā)展表明，現(xiàn)在是重新評估這個醫(yī)療保健領(lǐng)域的時候。人類基因組的測序已經(jīng)增強了生化個體性的概念和個性化醫(yī)療的潛力，并且更多的整體方法，諸如在系統(tǒng)生物學(xué)中采用的方法，已經(jīng)增強了我們的觀點，即現(xiàn)有的營養(yǎng)和營養(yǎng)狀況測試方法(以及其他分析)可以并應(yīng)當加以改進。

本文所述的方法包括用于確定一般生物標志物包括營養(yǎng)生物標志物的狀態(tài)的新方法。這些方法最終依賴于我們對其中一個給定生物標記物是活性的或者由此可以評估一個給定生物標志物的生理過程(例如，生物化學(xué)一個或多個途徑)的理解，并且本發(fā)明的方法的優(yōu)點是任何給定的生物標志物的分析可以得到改善，因為影響標志物的生理學(xué)(例如，生物化學(xué)一個或多個途徑)的理解得到了改善。可以直接評估許多生物標志物，包括營養(yǎng)生物標志物。例如，可以評估在從患者獲得的樣品中生物標志物的量或活性水平(并且這可以作為本發(fā)明的方法的一部分或作為本發(fā)明的方法的輔助而完成)。然而，單獨的直接評估不能檢測功能缺陷。例如，維生素b12的血清測量結(jié)果是出乎意料地不一致，并且在某些情況下可能不準確地被報告為低或高，以及在存在邊界或功能缺陷的其他情況下誤導(dǎo)為“正常”(gaby,nutritionalmedicine2011:91-92,2011；還參見linder,nutritionalbiochemistryandmetabolism,withclinicalapplications1985:300,1985)。類似地，即使測量紅細胞葉酸的較新實踐比在血清中測量該生物標志物更準確，但紅細胞葉酸受紅細胞中維生素b12和鐵狀態(tài)的影響，并且也不總是可靠的度量(gaby,nutritionalmedicine2011:74,2011)。與依賴于直接測量相反，本發(fā)明的方法包括在從受試者獲得的樣品中測量多個與生物標志物相關(guān)的分析物(例如，2-25個分析物或更多(例如，約25-50、50-75、75-100或100-250個分析物))。分析物可以包括在由依賴于所討論的營養(yǎng)生物標志物的酶催化的生化反應(yīng)的任一側(cè)上的氨基酸和有機酸。當酶反應(yīng)受損時，前體達到異常高的濃度，并且下游產(chǎn)物的濃度趨于降低。已經(jīng)在血液(或血液成分，諸如血漿或血清)、尿液、腦脊液(csf)和其他體液中測量了氨基酸和有機酸，并且可以在本發(fā)明的方法的情況下測量在這樣的樣品以及糞便樣品和組織樣品(例如，從諸如活檢的程序獲得的樣品或從面頰刮擦獲得的上皮細胞)中的分析物。分析物和營養(yǎng)生物標志物之間的一些關(guān)系比其他更強，并且?guī)讉€生物標志物可與給定的分析物相關(guān)。在個體患者的情況下解釋來自此類復(fù)雜且相關(guān)的途徑的數(shù)據(jù)充滿挑戰(zhàn)，而本發(fā)明的方法實現(xiàn)了這一點。

盡管已經(jīng)開發(fā)了用于評估和治療人受試者的本發(fā)明的方法，但受試者可以是其中分析物反映生物標志物的狀態(tài)的任何生物實體。例如，受試者可以是任何哺乳動物，包括人、馴養(yǎng)動物(例如，家貓或狗)、研究動物(例如，嚙齒動物或非人靈長類動物)或家畜。受試者還可以是收獲用于物質(zhì)消耗(例如，用于食品、衣服或其他紡織品、家畜飼料、生物燃料或藥物)的作物或作物成員(例如，栽培植物、真菌或藻類)。當受試者是植物時，其可以是甘蔗、南瓜、玉米、小麥、水稻、木薯、大豆、干草、馬鈴薯、棉花或煙草植物，并且樣品可以作為整體或其部分從該植物提取(例如，樣品可以是來自根、根狀莖、莖、葉、花、果實或種子的提取物)。

考慮到生理過程和生物化學(xué)途徑的復(fù)雜性，并且鑒于本發(fā)明的方法可以廣泛應(yīng)用于許多類型的動物和植物，應(yīng)當理解，一些情況下給定部分可以是生物標志物或分析物。例如，維生素b2可以是生物標志物，同時，在維生素b2用于指示不同生物標志物的狀態(tài)時，在這種情況下，維生素b2可以用作多個分析物之一。

術(shù)語“約”在本文中用于指示這樣的值，其包括針對所采用的裝置或方法用以確定所述值或該值的正或負10％(無論哪個更大)的內(nèi)在誤差變化。

“分析物”是指任何物質(zhì)(例如，生物分子)、任何更復(fù)雜的實體(例如，組織中的細胞或存在于例如血液、csf、唾液、糞便或尿中的細胞(例如，任何類型的白細胞或紅細胞))或狀態(tài)(例如，血壓或血糖水平)，可用于指示生物標志物的功能狀態(tài)。例如，分析物可以是充當化學(xué)反應(yīng)的底物或通過與所討論的生物標志物具有一些功能關(guān)系的生物途徑或系統(tǒng)中的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的化合物或分子。例如，分析物可以用作代謝途徑中的化學(xué)反應(yīng)的底物，其中營養(yǎng)生物標志物用作酶的輔因子。給定的分析物可以與多于一種營養(yǎng)生物標志物相關(guān)。例如，當評估營養(yǎng)生物標志物b12、另一種b族維生素(例如，b6)或另一種維生素諸如維生素a或維生素e時，可以甘氨酸作為分析物檢查。

“分配的關(guān)系分數(shù)”是指當分析物被發(fā)現(xiàn)與獲自患者的樣品中規(guī)定的標準(例如，表達或活性水平)不同時，分配給分析物的一些量級(即不為零)的關(guān)系分數(shù)。當分析物是異常的(即，以比規(guī)定的標準更高或更低的水平存在或者比規(guī)定的標準更多或更少的功能活性)時，所分配的關(guān)系分數(shù)具有與關(guān)系分數(shù)相同的值。當分析物是正常的或在正常限度內(nèi)(即，以在規(guī)定的標準內(nèi)的一定量或活性水平存在)，則不將關(guān)系分數(shù)分配給該分析物?；蛘?，并且實際上，計算機系統(tǒng)可以不采用值(即，所分配的關(guān)系分數(shù)將為零，否則被否定或中和)。

“生物轉(zhuǎn)換曲線”是線性或曲線圖，針對其可對功能需求分數(shù)作圖或比較，以確定其樣品被測試了與生物標志物相關(guān)的多個分析物(例如，營養(yǎng)生物標志物)的受試者是否具有正常需求(即，當前被滿足并且不需要干預(yù)來改善受試者的健康、持續(xù)良好健康或感覺健康的預(yù)后的需求)或是否具有在某種程度上升高的需求(例如，中等升高的需求或高度功能需求)，由此表明需要營養(yǎng)生物標志物的治療性操作處理。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解的是，線性或曲線圖可以由數(shù)學(xué)方程表示。因此，生物轉(zhuǎn)換曲線也可以描述為描述多個分析物與生物標志物(例如，已經(jīng)響應(yīng)于干預(yù)(例如，將生物標志物施用于本文進一步描述的受試者群體)而被擾亂的生物標志物)之間關(guān)系的數(shù)學(xué)表達式。因此，可以通過從圖中繪制(例如，使用圖的圖形表示上的軸)或通過使用描述圖和其上的點的方程求解功能需求分數(shù)，來確定功能需求分數(shù)。

“生物標志物”是指可以通過本文的方法客觀評價的生物分子或生理狀態(tài)，并且其作為結(jié)果用作個體受試者健康狀況的指標。當生物標志物是生物分子時，其可以是通過內(nèi)源性生產(chǎn)或獲取(例如，消耗或暴露)而在體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的元素、化學(xué)化合物或更復(fù)雜的部分。生物分子可以是有機的或無機的。例如，生物標志物可以是維生素、脂質(zhì)、礦物質(zhì)(以元素形式或化合物形式；例如，鈣、鐵、鉀或鋅)、核酸(例如，基因)、肽(例如，神經(jīng)肽)或蛋白質(zhì)(例如，酶、激素、轉(zhuǎn)錄因子或生長因子)。當生物標志物可以根據(jù)受試者的飲食(例如，其中生物標志物存在于食物中或根據(jù)受試者的飲食在受試者中變化)而波動時，其可以被進一步描述為營養(yǎng)生物標志物。因此，“營養(yǎng)生物標志物”是可以例如，被消耗(例如，維生素或礦物質(zhì))或以其它方式與飲食或營養(yǎng)狀態(tài)相關(guān)的物質(zhì)。在生物標志物是生理狀態(tài)的情況下，其可以是通過受試者內(nèi)部機制(例如，已認知的疾病過程，諸如癌癥或其他干擾，諸如吸收微量營養(yǎng)物失敗)或外部機制(例如，暴露于毒素、輻射、變應(yīng)原或其他有害力)產(chǎn)生的受試者的生理病況。生物分子可以在正常狀態(tài)(即，當化合物或分子正常發(fā)揮作用時，由占優(yōu)勢的醫(yī)學(xué)認知認為存在的狀態(tài))或與疾病過程或其他干擾相關(guān)的修飾狀態(tài)(例如，聚集的、螯合的、二聚化的、糖基化的、甲基化的、酰胺化的、磷酸化的等)下被評估。在一些情況下，生物標志物和任何后續(xù)治療可以是同一個和相同的。例如，生物標志物可以是給定的維生素或礦物質(zhì)，所述維生素或礦物質(zhì)經(jīng)本發(fā)明的方法確定為是受試者缺乏的，從而推薦該受試者消耗該維生素或礦物質(zhì)。在其他情況下，生物標志物和任何后續(xù)治療可以是不同的。例如，當生物標志物是表示不良反應(yīng)(例如，對變應(yīng)原或毒素的不良反應(yīng))的化合物或分子時，治療可以是用于治療不良反應(yīng)的藥物(例如，抗組胺劑、解毒劑或抗毒素藥(counter-toxin))。

“功能需求分數(shù)”是針對個體受試者開發(fā)的生理狀態(tài)或生理需求的指示。分數(shù)可以是數(shù)字，但不一定是數(shù)字；分數(shù)可以由顏色、符號或其他記號表示或轉(zhuǎn)換為顏色、符號或其他記號。

盡管術(shù)語“患者”可以用于指患有某種認知的醫(yī)學(xué)病況(例如，癌癥或精神疾病)的個體，但是我們也可以使用該術(shù)語更一般地指代任何受試者或個體，而不管其健康狀態(tài)。我們傾向于將“受試者”稱為經(jīng)受本發(fā)明的方法的個體植物或動物，并且將“患者”稱為隨后由于檢測到的異常而治療的受試者。本發(fā)明的方法可以包括選擇具有懷疑或認知的營養(yǎng)或醫(yī)學(xué)需求的受試者的步驟?；蛘?，可以為了監(jiān)測健康狀態(tài)并接受早期干擾指示(如通過輕微升高的功能需求所證明的)的目的而選擇其明顯是健康的受試者(例如，蓬勃發(fā)展的植物或健康良好的動物)。因此，在一些實施方案中，考慮受試者的醫(yī)學(xué)病況，并且在其它實施方案中，對明顯健康的受試者實施方法或不考慮受試者的健康狀態(tài)或關(guān)于受試者健康狀態(tài)的其他信息而實施方法。因此，本文所述的方法可包括或排除執(zhí)行一個(或另一)診斷測試或治療程序的步驟。例如，確定功能需求分數(shù)的方法可包括使受試者經(jīng)受另一診斷測試(例如，對慢性病況癥諸如糖尿病的測試，內(nèi)分泌功能的測試，檢測癌癥(例如，成像程序)、炎癥或動脈粥樣硬化的測試，或評估精神敏感或精神疾病的測試)。

我們可以將術(shù)語“肽”和“蛋白質(zhì)”可互換地用于指氨基酸殘基的聚合物，而不管其長度、序列或翻譯后修飾。當涉及較短的聚合物諸如神經(jīng)肽或較大的天然存在的或合成的蛋白質(zhì)的任何片段時，我們傾向于優(yōu)選術(shù)語肽，而當提及蛋白質(zhì)(諸如酶、激素、轉(zhuǎn)錄因子和生長因子)的全長的天然存在或合成的形式時，我們傾向于術(shù)語蛋白質(zhì)。

“關(guān)系標度”是指指示分析物和生物標志物之間的關(guān)系的強度的值的范圍，其可以方便地表示為數(shù)值(例如，正整數(shù)或水平)。與其他指標或分數(shù)一樣，關(guān)系標度可以由數(shù)字范圍表示，但不一定是數(shù)字。關(guān)系標度可以由顏色、符號或其他記號的范圍表示或轉(zhuǎn)換為顏色、符號或其他符號的范圍。

“關(guān)系評分”是指基于與給定生物標志物(例如，營養(yǎng)生物標志物)相關(guān)的多個分析物中的每種分析物的關(guān)系標度生成的值(例如，數(shù)值)。

“總分配的關(guān)系分數(shù)”是指通過將與給定生物標志物(例如，營養(yǎng)生物標志物)相關(guān)的多個分析物中的每一個的分配的關(guān)系分數(shù)求和而生成的值(例如，使用數(shù)值執(zhí)行方法的情況中的數(shù)量)。如上所述，實際上，在一些情況下不存在分配的關(guān)系分數(shù)，因為對于以一定量存在或在指定規(guī)范內(nèi)具有活性水平的每種分析物而言，其為零。因此，在實踐中，多個分析物中的任何這樣的分析物的分配的關(guān)系分數(shù)對總分配的關(guān)系分數(shù)沒有貢獻。例如，在分析物a、b和c與營養(yǎng)生物標志物x相關(guān)的情況下，營養(yǎng)生物標志物x的總分配的關(guān)系分數(shù)是a的分配的關(guān)系分數(shù)、b的分配的關(guān)系分數(shù)和c的分配的關(guān)系分數(shù)的總和(記住，如果這些分析物中的任何一個或多個在正常限度內(nèi)，則它們的分配的關(guān)系分數(shù)為零)。所分配的關(guān)系分數(shù)表示分析物和生物標志物之間的關(guān)系的強度，因為該關(guān)系在某個時間點被理解和確定。因此，隨著且當新的科學(xué)證據(jù)變得可用時，關(guān)系標度、分配的關(guān)系分數(shù)和總分配的關(guān)系分數(shù)可隨時間而改變。任何給定的總分配的關(guān)系分數(shù)可隨著受試者隨時間改變的病況而改變(因為所分配的關(guān)系分數(shù)取決于在從受試者獲得的樣品中給定分析物是否存在或在正常范圍內(nèi)是具有活性的)。

“總潛在關(guān)系分數(shù)”是指所評估的多個分析物中的所有分析物的關(guān)系分數(shù)的總和，而不管在來自患者或受試者的生物材料樣品中，分析物是否在指定的正常范圍內(nèi)。

可以通過在計算機系統(tǒng)上運行軟件程序來生成本文的多個要素，包括所分配的關(guān)系分數(shù)、總分配的關(guān)系分數(shù)、功能需求分數(shù)，特別是生物轉(zhuǎn)換曲線；本文描述的值可以由接收存儲在與處理器耦合的存儲介質(zhì)上的輸入的至少一個處理器或計算機系統(tǒng)生成，和/或使用存儲軟件的計算機可讀介質(zhì)，所述軟件包括在計算機系統(tǒng)上執(zhí)行軟件時執(zhí)行該方法的指令。

適于用本發(fā)明的方法評估的分析物和生物標志物包括化學(xué)化合物，諸如維生素和脂質(zhì)或脂蛋白。脂質(zhì)可以是磷脂(例如，如在細胞膜中發(fā)現(xiàn)的)、膽固醇(例如，低密度或高密度脂蛋白)、甘油三酯、固醇或脂肪酸。更具體地，脂質(zhì)可以是鞘磷脂或可以具有二酰基甘油酯結(jié)構(gòu)(例如，磷脂酸鹽、腦磷脂、卵磷脂、磷脂酰絲氨酸或磷脂酰膽堿或磷酸肌醇，諸如磷脂酰肌醇、磷脂酰肌醇磷酸酯或磷脂酰肌醇二磷酸酯或三磷酸酯)。

當分析物或生物標志物是元素或礦物質(zhì)時，其可以是硼、鈣、氯化物、鉻、鈷(其包含在維生素b12中)、銅、氟、碘、鐵、鉛、鎂、錳、汞、磷、鉀、硒、硅、鈉、硫、釩或鋅。應(yīng)當理解的是，一些生物標志物可以被認為是在兩個或更多個分類內(nèi)。例如，汞可能存在于一些食物中，也被認為是毒素。在一些情況下，給定部分(例如，化合物)是分析物或生物標志物。

當分析物或生物標志物是核酸時，其可以是dna序列，如將存在于基因、基因的調(diào)控區(qū)或其部分中。在其它實施方案中，當生物標志物是核酸時，其可以是rna序列，諸如mrna或微rna。

當分析物或生物標志物是肽時，其可以是神經(jīng)肽諸如甘丙肽(galanin)、腦啡肽(enkephalin)、神經(jīng)肽y(neuropeptidey)、生長抑素(somatostatin)、膽囊收縮素(cholecystokinin)、血管活性腸肽(vasoactiveintestinalpeptide，vip)、物質(zhì)p或神經(jīng)降壓素(neurotensin)。當分析物或生物標志物是蛋白質(zhì)時，其可以是酶或輔酶(例如，代謝酶、消化酶或食物酶)或激素(例如，肽激素或類固醇激素)。肽激素的實例包括糊精、抗苗勒氏管激素(anti-mullerianhormone)、脂聯(lián)素、促腎上腺皮質(zhì)激素、血管緊張素原和血管緊張素、抗利尿激素、心房性肽(atrialnatureticpeptide)、腦利鈉肽、降鈣素、膽囊收縮素、促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素、皮質(zhì)抑素、腦啡肽、內(nèi)皮素、促紅細胞生成素、促卵泡激素、甘丙肽、胃抑制肽、胃泌素、饑餓素(ghrelin)、胰高血糖素、胰高血糖素樣肽-1、促性腺激素釋放激素、生長激素釋放激素、鐵調(diào)素、人絨毛膜促性腺激素、人胎盤催乳素、生長激素、抑制素、胰島素、胰島素樣生長因子、瘦素、促脂解素、促黃體激素、促黑激素、胃動素、食欲素、催產(chǎn)素、胰多肽、甲狀旁腺激素、垂體腺苷酸環(huán)化酶激活肽、催乳素、催乳素釋放激素、松弛素、腎素、促胰液素(secretin)、生長抑素、促血小板生成素、促甲狀腺激素、促甲狀腺激素釋放激素和vip。如同本文所描述的其他試劑，給定試劑可以以多于一種方式分類。例如，vip是肽和激素。類固醇激素包括睪酮、脫氫表雄酮、雄烯二酮、二氫睪酮、醛固酮、雌二醇、雌酮、雌三醇、皮質(zhì)醇、孕酮、骨化三醇和鈣二醇。當生物標志物是營養(yǎng)生物標志物時，其可以進一步分類為常量營養(yǎng)物或微量營養(yǎng)物(以最易于表達為百萬分之一份或更少的水平出現(xiàn))。因此，“營養(yǎng)生物標志物”是可以例如，被消耗(例如，維生素或礦物質(zhì))或以其它方式與飲食或營養(yǎng)狀態(tài)相關(guān)的物質(zhì)。

當分析物或生物標志物是生理狀態(tài)時，其可以是通過受試者內(nèi)部機制(例如，認知的疾病過程，諸如癌癥或其他干擾，諸如吸收微量營養(yǎng)物或?qū)χT如干旱的環(huán)境事件的響應(yīng)失敗)或外部機制(例如，暴露于毒素、輻射(例如，紫外光或核輻射)、變應(yīng)原或其它有害力)產(chǎn)生的生理狀況。生物分子可以在正常狀態(tài)(即，當化合物或分子正常發(fā)揮作用時，由占優(yōu)勢的醫(yī)學(xué)認知認為存在的狀態(tài))或與疾病過程或其他干擾相關(guān)的修飾狀態(tài)(例如，聚集的、螯合的、二聚化的、糖基化的、甲基化的、酰胺化的、磷酸化的等)。在一些情況下，生物標志物和任何后續(xù)治療可以是同一個和相同的。例如，生物標志物可以是給定的維生素或礦物質(zhì)，所述維生素或礦物質(zhì)在本發(fā)明的方法確定受試者缺乏該維生素或礦物質(zhì)時推薦該受試者消耗該維生素或礦物質(zhì)。在其他情況下，生物標志物和任何后續(xù)治療可以是不同的。例如，當生物標志物是表示不良反應(yīng)(例如，對變應(yīng)原或毒素的不良反應(yīng))的化合物或分子時，治療可以是用于治療不良反應(yīng)的藥物(例如，抗組胺劑、解毒劑或抗毒素藥)。

關(guān)系標度：如上所述，關(guān)系標度是指示分析物和生物標志物之間的關(guān)系的強度的值的范圍。關(guān)系標度可以使用數(shù)值(例如，正整數(shù))方便地表示。然而，其他表示也是可能的。例如，標度可以由顏色、符號或其他記號表示或轉(zhuǎn)換為顏色、符號或其他記號。標度上的最低值(例如，數(shù)字)(通常，但不一定為1)可以等于在分析物和營養(yǎng)生物標志物之間存在關(guān)系的證據(jù)的最低等級；標度上的最高數(shù)字(其可以是，但不一定是5)可以等于在分析物和營養(yǎng)生物標志物之間存在關(guān)系的證據(jù)的最高等級；并且介于中間的數(shù)字等于中間等級的證據(jù)，從最低等級增加到最高等級。雖然它可能不直觀，但可以不同地配置標度。例如，最低值可以代表證據(jù)的最高等級?！瓣P(guān)系”是指在給定分析物中觀察到的變化(例如，其表達或活性水平)以可預(yù)測的方式與同系/相關(guān)生物標志物的病理生理學(xué)或治療性操作相關(guān)聯(lián)?？梢允褂萌魏螖?shù)量的資源來定義給定關(guān)系標度的關(guān)系。如在下面的實施例中所述的，一個來源是出版的科學(xué)文獻。

關(guān)系分數(shù)。“關(guān)系評分”是指從與給定生物標志物(例如，營養(yǎng)生物標志物)相關(guān)的每個分析物的關(guān)系標度產(chǎn)生的值(例如，數(shù)值)。例如，當分析物a與生物標志物x相關(guān)，并且其中關(guān)系標度基于關(guān)于分析物a和生物標志物x之間的關(guān)系的出版科學(xué)文獻時，通過將分配給報道分析物a和生物標志物x之間的關(guān)系的每一篇科學(xué)文獻的值相加，來生成分析物a的關(guān)系分數(shù)。形成關(guān)系分數(shù)的每個值將取決于所報道的證據(jù)的級別，并且通常，如所指出的，關(guān)系的較弱證據(jù)通常被分配較低的分數(shù)并逐漸更強的證據(jù)被賦予逐漸更高的分數(shù)。然而，關(guān)系評分所基于的關(guān)系標度可以其他方式配置。

總潛在關(guān)系分數(shù)、分配的關(guān)系分數(shù)和總分配的關(guān)系分數(shù)。如上所述，總潛在關(guān)系分數(shù)是給定多個分析物中所有分析物的關(guān)系分數(shù)的總和。該“總”分數(shù)不取決于任何分析物是否是以被認為異常的量或活性程度存在。例如，如果分析物a、b和c與生物標志物x具有關(guān)系，并且如果分析物a、b和c的關(guān)系分數(shù)分別為14、5和4.5，則總潛在關(guān)系分數(shù)為23.5，而不管來自受試者(例如，人類患者)的樣品中的任何分析物的實際量或?qū)嶋H活性。相反，當分析物以被認為是異常的量(無論更高還是更低)或活性程度(無論更多或更少)存在時，關(guān)系分數(shù)僅形成分配的關(guān)系分數(shù)。結(jié)果，分配的關(guān)系分數(shù)很可能從一個患者到另一個患者(患者間變異性)和隨著時間在單個患者內(nèi)(患者內(nèi)變異性)不同。例如，如果分析物a、b和c與生物標志物x具有關(guān)系；如果分析物a、b和c的關(guān)系分數(shù)分別為14、5和4.5；并且如果只有代謝物b的測試結(jié)果異常，則a的分配的關(guān)系分數(shù)為零，b的分配的關(guān)系分數(shù)為5，而c的分配的關(guān)系分數(shù)為零。總分配的關(guān)系分數(shù)是給定分析中所有分配的關(guān)系分數(shù)的總和。在本實例中，總分配的關(guān)系分數(shù)為5(因為只有分析物b是異常的，并且分配的關(guān)系分數(shù)是5)。

功能需求轉(zhuǎn)換。一旦可用，可以各種方式使用總分配的關(guān)系分數(shù)，以生成或鑒定功能需求分數(shù)，并由此評估相應(yīng)的生物標志物。例如，計算機系統(tǒng)可以產(chǎn)生的形式或以進一步處理的形式將總分配的關(guān)系分數(shù)映射到生物轉(zhuǎn)換曲線上，以便確定功能需求分數(shù)。例如，在生物轉(zhuǎn)換曲線的軸將潛在總關(guān)系分數(shù)針對功能需求分數(shù)進行繪圖的情況下，人們將使用所產(chǎn)生的形式的總分配關(guān)系分數(shù)，以基于所討論的生物標志物的曲線確定受試者的功能需求分數(shù)。例如，如圖3所示，使用所提供的分析物和關(guān)系分數(shù)，生物標志物維生素b2的總潛在關(guān)系分數(shù)為33。在繪制生物轉(zhuǎn)換曲線時，一個軸可以從零到33，總分配的關(guān)系分數(shù)11可以簡單地“按原樣(asis)”使用以基于曲線在第二軸上找到功能需求分數(shù)。然而，如所指出的，總分配的關(guān)系分數(shù)也可以被進一步處理，并且為了便于與標準化曲線進行比較這樣做可能是有利的。例如，圖3中的生物轉(zhuǎn)換曲線針對在從0-100％標準化的標度上表示的與b2相關(guān)的分析物異常程度繪制了功能需求評分。如圖3所示，再次使用所提供的分析物和關(guān)系分數(shù)，生物標志物維生素b2的總潛在關(guān)系分數(shù)為33，并且所測試的受試者的總分配關(guān)系分數(shù)為11。因此，總分配的關(guān)系分數(shù)為總潛在關(guān)系分數(shù)的約33％，然后將33％的值與生物轉(zhuǎn)換曲線一起使用以找到功能需求分數(shù)。當然，在這兩種情況下，分數(shù)是相同的(在1.69)?？偡峙涞年P(guān)系分數(shù)也可以其他方式用于確定功能需求分數(shù)。例如，其可以并入諸如以下的方程中：

y＝[(10·x)^z/(10^z)]·10或y＝[(10·x)^z/(10^z)]。

其中y是功能需求分數(shù)，x是總分配的關(guān)系分數(shù)除以總潛在關(guān)系分數(shù)，并且z大于零但小于或等于10。在一些實施方案中，z是數(shù)學(xué)常數(shù)phi，(1+√5)/2，也稱為黃金比率，這是一個自然常數(shù)。它在人類和動物生物學(xué)、植物生命和天文學(xué)中被反復(fù)發(fā)現(xiàn)。下面進一步描述確定變量z。所使用的方程可以變化，因為其將描述指定為每個生物標志物的生物轉(zhuǎn)換曲線的線性或曲線圖。

一旦通過這樣的方程確定了功能需求分數(shù)，就可以將分數(shù)與預(yù)定的功能需求標度(該標度已經(jīng)通過例如本文所述的方法形成)進行比較。例如，計算機系統(tǒng)可以將功能需求分數(shù)與標度(例如，從0-1、1-5、1-10、1-100等的數(shù)字標度)進行比較，所述標度以任何方便的方式標記并且劃分為表示受試者的功能需求的程度。例如，功能需求分數(shù)可以與具有任何數(shù)量的邊界的功能需求標度相比較，以表示受試者的功能需求的程度。例如，可以設(shè)置邊界以指定何時功能需求分數(shù)表示不需要干預(yù)(即，受試者被認為是正常的或健康的)或中等或高度干預(yù)需求?？梢灶愃频刂付ㄟ吔缫灾甘臼茉囌吲c相鄰需求類別的接近程度。例如，某一范圍內(nèi)的功能需求分數(shù)可以被指定為“高度正?！?，以指示受試者的功能需求當前在期望的正常限度內(nèi)，但是接近指示中等干預(yù)需求的值(例如，在其10％以內(nèi))。

生成生物轉(zhuǎn)換曲線和功能需求標度：為了生成生物轉(zhuǎn)換曲線，可以通過創(chuàng)建包括感興趣生物標志物的一系列補充混合物開始。混合物的數(shù)量(n)為至少三個，并且除此之外，數(shù)量可以變化(例如，n可以在約3-20(例如，3、4、5或10)或更多(例如，25或30))。混合物除了它們包括的生物標志物的量之外優(yōu)選是相同的，并且它們可以是相對簡單的制劑，其中生物標志物(在生物標志物是生物分子時)懸浮在標準的生理學(xué)上可接受的載體(例如，緩沖液和/或賦形劑)中或與其混合用于口服給藥(例如，以丸劑、片劑、膠囊、錠劑、糖漿、溶液或懸浮液的形式)。當生物標志物可能不能口服施用時，其可以胃腸外施用(例如，局部施用)。被指定為系列中的“第一”混合物的混合物(#1)將含有一定量的最低摻入量的生物標志物(ll；例如，等于生物標志物的推薦每日允許量(rda)的量)。較低的量可以是但不一定基于rda；例如，“第一”混合物可以包括一些百分比(例如，約1％至約99％的rda)。被指定為系列中的“最后”混合物的混合物(#n)將含有一定量的系列混合物中最高摻入量的生物標志物(例如，等于可耐受的上限攝入水平(ul)的量)。第一和第n之間的混合物將包括中間量的生物標志物。生物標志物的中間量可以例如，通過方程[(ul-ll)/(n-1)+(n-1)](例如，[(ul-rda)/(n-1)+(n-1)]確定，其中n是特定混合物的數(shù)目，n是混合物的總數(shù)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到該方程作為手段用于均勻分割潛在劑量范圍的給定數(shù)量的混合物并確定混合物n的確切劑量。其它方程和方法也可以用于設(shè)計系列(例如，在一些情況下，生物標志物的劑量可以不在一個混合物和跨該系列的下一個混合物之間均勻分割)。使用本領(lǐng)域已知的程序，在順序施用混合物之后，在周期性(例如，每周)基礎(chǔ)上針對所選參考群體中的每個受試者評估與每個生物標志物相關(guān)的分析物的水平。第一次評估將在施用混合物#1持續(xù)第一時間段之后(例如，在施用混合物#1持續(xù)第一周之后)發(fā)生，并且第二次和隨后的評估將在系列施用下一個混合物持續(xù)下一個時間段之后(例如，第二次評估將在第二周期間施用混合物#2之后發(fā)生；最終評估將在n周后施用第n個混合物后發(fā)生)。一旦已知測試結(jié)果是(即，已經(jīng)確定了樣品中每種分析物的量或活性)，將計算每個時間點處每個受試者的總分配的關(guān)系分數(shù)，然后對每個時間點的所有受試者的結(jié)果求平均值，從而生成平均值(參見例如，圖1)。如果需要，可以丟棄與原始平均值相比大于例如，三個標準偏差的總分配的關(guān)系分數(shù)，從而生成修剪的平均值。然后可以在每個時間點確定x(總分配的關(guān)系分數(shù)，無論是原始還是修剪的，除以總潛在關(guān)系分數(shù)；生物標志物相關(guān)分析物異常程度的指示)(即，可以在施用每個補充混合物后測量多個與所討論的生物標志物相關(guān)的分析物中的分析物；第1至第n)。借助于計算機，然后可以針對x繪制混合物數(shù)量(#1至#n)，并且如果需要，可以將混合物數(shù)量轉(zhuǎn)化成標度為例如1-10的線性功能需求，其中第一個混合物等同于線性標度上的最低功能需求(例如，1)；第n個混合物等同于線性標度上的最高功能需求(例如，10)；并且混合物#2至#n-1被均勻地分配給中間的需求分數(shù)(例如，2-9)。然后，計算機經(jīng)配置用于確定為與可以多種數(shù)學(xué)表達式中的任一個表示的函數(shù)“最佳擬合”。在一些實施方案中，定義功能需求分數(shù)的函數(shù)是x的單調(diào)函數(shù)。數(shù)學(xué)表達式通常含有擬合到混合物數(shù)據(jù)(例如，上述混合物數(shù)量的圖)的一個或多個參數(shù)。例如，在一些實施方案中，計算機確定代表對混合物數(shù)據(jù)的最佳擬合的數(shù)學(xué)表達式y(tǒng)＝[(10·x)^z/(10^z)]·10中的指數(shù)z的值，其中y是功能需求分數(shù)(1至10)，x是總分配的關(guān)系分數(shù)/總潛在關(guān)系分數(shù)?？梢允褂帽磉_式的其他示例，其包括當計算機計算最佳擬合時要確定的附加參數(shù)，諸如表示常數(shù)乘法因子或常數(shù)偏移的參數(shù)，或者表達式可以包括表示作為x的函數(shù)的y中相對小變化的高階項。功能需求可以任何數(shù)量的方式分類，從沒有可察覺的補充需求(即，當前滿足的正常需求)到高度需求。例如，可以將任何給定標度(例如，1-10的標度)上的功能需求定義為正常(例如，在功能需求標度上小于或等于3)、中等(例如，在功能需求標度上3至8)或高度(例如，在功能需求標度上大于8)。更一般地，定義需求的邊界可以表示為沿著功能需求標度的百分比。例如，在功能需求標度的下面約三分之一內(nèi)的功能需求分數(shù)(例如，功能需求分數(shù)高達約35％(例如，總功能需求的高達約10％、15％、20％、25％或30％)可以表示正常需求或狀態(tài)；在標度的中間三分之一內(nèi)的分數(shù)(例如，功能需求大于約35％且小于約65％(例如，約40％、45％、50％、55％或60％))可以表示中等需求或中等干擾狀態(tài)；在標度的上面三分之一內(nèi)的分數(shù)(例如，在功能需求標度的約65％以上或更高(例如，至少70％、75％、80％、85％、90％或95％)的功能需求分數(shù)可以表示高度需求或嚴重干擾狀態(tài)。

在一些實施方案中，當生物標志物是生理狀態(tài)時，可以遵循本文和緊接上文的方法，除了代替施用一系列混合物，可以對基于客觀或主觀的醫(yī)學(xué)評估而正在經(jīng)歷生理狀態(tài)到不同嚴重性程度的受試者進行鑒定和分組。例如，在生理狀態(tài)是生態(tài)失調(diào)的情況下，類似于最低效力混合物的組將沒有癥狀或非常輕微的癥狀；類似于最有效的混合物的組將具有最嚴重的癥狀；并且至少一個中間組將具有中間癥狀。

關(guān)于生物轉(zhuǎn)換曲線，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到曲線擬合作為探索和確定一組數(shù)據(jù)點之間的關(guān)系的手段。該過程通常開始于對目標變量的散點圖的目視檢查?；谠摍z查，曲線擬合技術(shù)可以用于使數(shù)據(jù)平滑、數(shù)據(jù)建?；騼烧?。通過使數(shù)據(jù)平滑，試圖捕獲變量之間的重要關(guān)系，同時忽略數(shù)據(jù)中的噪聲和短期變化。數(shù)據(jù)建模試圖確定感興趣的變量之間的特定數(shù)學(xué)關(guān)系。一旦確定了數(shù)學(xué)關(guān)系，則可以使用插值來估計所觀察的范圍內(nèi)的值，并且可以使用外推來估計所觀察的數(shù)據(jù)范圍之外的值。

在數(shù)據(jù)建模過程中，評估散點圖以識別最佳的代表原始數(shù)據(jù)的潛在數(shù)學(xué)曲線(參見例如，sit和poulin-costello，catalogofcurvesforcurvefitting，biometricsinformation，handbookno.4，1994年3月)。一旦確定了潛在關(guān)系，就可以對它們進行編程，然后在視覺和數(shù)量上進行評估。通常，評估過程將是迭代的，并且可以包括對來自線性和非線性分析技術(shù)的輸出的比較。可以在本發(fā)明的方法的情況中使用的可用于數(shù)據(jù)平滑和數(shù)據(jù)建模的統(tǒng)計包有許多。這些包括sas、spss、originlab、sigmaplot、matlab、graphpad、microsoftexcel等。sas可以是優(yōu)選的，因為其具有用于執(zhí)行數(shù)據(jù)建模和平滑的大量程序。這些包括：reg-傳統(tǒng)的多元線性回歸；nlin-非線性回歸；quantreg-分位數(shù)回歸；glm-一般線性模型；loess-中值平滑；和tpspline-薄板樣條平滑。

設(shè)置患者需求的邊界：上面，我們討論了在給定標度(例如，數(shù)字標度或顏色標度)上定義功能需求，其中在某些限度內(nèi)，患者被認為對于營養(yǎng)生物標志物或?qū)τ诟淖兩頎顟B(tài)的治療具有某種功能需求(例如，正常、中等或高度功能需求)。在定義功能需求標度的邊界時，可以定義健康參考群體的標準。例如，在確定在何處放置用于評估腸道微生物組的生物多樣性的邊界時(腸道健康的生理狀態(tài)以及就此而言指生物標志物)，可以使用以下標準來選擇健康參考群體：(1)sf12v2評分(例如，平均或高于(50)的物理綜合分數(shù)(pcs)和(44)的心理綜合分數(shù)(mcs)由sf12v2健康調(diào)查提供并使用qualitymetrics軟件評分)和(2)年齡(例如出生年份為1949年-2008年)。也可以應(yīng)用某些排除來限制健康參考群體。例如，在前述實例中，可以基于某些醫(yī)學(xué)病況(例如，肝病、自身免疫性疾病、膽囊疾病、炎性腸病(ibd)、腸易激綜合征(ibs)、胃旁路手術(shù)或裝置、憩室病、乳糜瀉、gi相關(guān)癌癥或自閉癥的活動的或過去的病史)；基于活動醫(yī)學(xué)病況(例如，膽囊疾病、糖尿病、胃潰瘍、非gi癌癥和妊娠)；基于其使用某些處方或非處方藥物(例如，服用靶向胃腸道的藥物、抗病毒劑、類固醇、免疫調(diào)節(jié)劑、糖尿病治療、抗瘧疾藥物、興奮劑或益生菌的患者)；基于生物標志物的異常表達(例如，糞鈣衛(wèi)蛋白>50；epx>7；pe-1(胰彈性蛋白酶)<200)；和/或基于寄生蟲侵襲或致病細菌的存在。在定義該群體之后，可以確定健康參考群體中每個受試者的功能需求分數(shù)，繪制值的分布，并通過例如計算這些值的標準偏差來統(tǒng)計分析這些值。例如，在確定用于評估腸道微生物組的生物多樣性(腸道健康的生理狀態(tài)以及就此而言如本文的生物標志物)的邊界時，可以使用中值多樣性關(guān)聯(lián)指數(shù)(用于具體實施腸道健康的功能需求評分)。圖7示出了中值5.4和標準偏差1.0。為了設(shè)置功能需求邊界，可以適當?shù)慕y(tǒng)計值(例如，1個標準偏差值或一些其它適當?shù)慕y(tǒng)計截止值，諸如第95、第50或第5百分位數(shù))指定中等異常程度的微生物多樣性。例如，在確定用于評估關(guān)于腸微生物組的生物多樣性的功能需求的邊界時，可以選擇6.0的第70百分位數(shù)值(大約1標準偏差更高)作為高多樣性關(guān)聯(lián)和中等多樣性關(guān)聯(lián)之間的邊界，并且可以選擇4.4的第30百分點值(大約1標準差更低)作為中等多樣性關(guān)聯(lián)和低多樣性關(guān)聯(lián)之間的邊界。

治療方法和制備個體定制的劑型的方法：基于功能需求分數(shù)，可以開處方和/或施用任何補充或治療。例如，當給定患者具有正常劑量需求時，可以施用包括所討論的營養(yǎng)生物標志物的rda的約100-125％的補充劑；中等劑量需求可以通過例如(ul劑量-rda劑量)/2+rda劑量來滿足；并且可以通過例如施用65-85％(例如75％)的ul劑量來滿足高劑量需求。

在生物標志物不同于治療的任何情況下(例如，在生物標志物是生理狀態(tài)的情況下)，治療可以以不同水平給藥，并且可以評估相關(guān)分析物的反應(yīng)。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解的是，這需要生理狀態(tài)和在臨床科學(xué)中良好建立的治療之間的關(guān)系(因為我們預(yù)期生物標志物(生理狀態(tài))將隨著施用適當?shù)闹委煻淖?。例如，當生物標志物是胰腺功能不全的生理狀態(tài)時，分析物可以是或可以包括胰彈性蛋白酶和糞便脂肪(其水平可以使用可用的技術(shù)確定)。分析后所開具的治療可以是例如口服胰酶。

通過分析來自給定患者的樣品(例如，血液、尿液和/或組織樣品)的多個營養(yǎng)生物標志物，可以確定患者對于每個生物標志物需要多少，并且可以調(diào)整補充劑以包括該患者特別需要的每個生物標志物的量。制備補充劑的定制的單位劑型的方法因此在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在這樣的方法中，通過本文所述的方法，并且任選地使用程序化和/或自動化系統(tǒng)，確定患者所需的所選擇的多個營養(yǎng)生物標志物的量(例如，b族維生素的量)，通過將這些量摻入生理上可接受的制劑(例如，以單位劑型)配制制劑(例如口服、舌下、吸入、跨膜或透皮制劑)。在任何本發(fā)明的方法中，無論是生成功能需求分數(shù)、生成生物轉(zhuǎn)換曲線還是制備營養(yǎng)生物標志物的患者特異性制劑，都可以分析以下的任何組合：類胡蘿卜素(例如，維生素a)、生育酚(例如，維生素e)、coq10、基于植物的抗氧化劑、維生素c、α-硫辛酸、谷胱甘肽、硫胺素(維生素b1)、核黃素(維生素b2)、煙酸(維生素b3)、吡哆醇(維生素b6)、生物素(維生素b7)、葉酸(維生素b9)、鈷胺素(維生素b12)、錳、鉬、鎂、硒和鋅。

b族維生素，包括維生素b1、維生素b2、維生素b3、維生素b6、維生素b7、維生素b9和維生素b12，是可以在本發(fā)明的方法中分析的營養(yǎng)生物標志物。維生素b6以多種不同的生物形式(例如，吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺)存在，并且代謝活性形式5'-磷酸吡哆醛(plp)在超過100個生化途徑中具有作用。吡哆醇是涉及色氨酸和高半胱氨酸(hcy)代謝的途徑中的重要輔因子，并且，當評估受試者對吡哆醇的需求時可以評價的分析物包括：黃尿酸、犬尿酸、胱硫醚、甲硫氨酸、半胱氨酸、鳥氨酸、喹啉酸、酪氨酸、5-羥基吲哚乙酸、絲氨酸、β-氨基異丁酸、β-丙氨酸、尿素、?；撬?、異亮氨酸、丙氨酸、谷氨酸、甘氨酸、組氨酸、蘇氨酸、α-氨基己二酸、α-氨基-n-丁酸、精氨酸、磷酸絲氨酸、cyanthonine、亮氨酸、色氨酸、纈氨酸或其任何組合。

術(shù)語維生素b12是指一組鈷胺素(含鈷化合物)。維生素b12的活性輔酶形式是腺苷鈷胺素和甲基鈷胺素，其由羥基鈷胺素的代謝轉(zhuǎn)化產(chǎn)生。鈷胺素是其中甲基丙二酸、異亮氨酸、亮氨酸、纈氨酸、胱硫醚和高半胱氨酸(hcy)被代謝的途徑中的重要輔因子，并且這些化合物連同其它化合物諸如甲亞氨基谷氨酸(formiminoglutamicacid)、半胱氨酸、甲硫氨酸和琥珀酸一起作為分析物在用于確定個體受試者對營養(yǎng)生物標志物鈷胺素的需求的方法中進行評估。

葉酸(維生素b9)在人體中以許多生物活性形式存在，包括四氫葉酸(thf)、5-甲基-thf和5,10-亞甲基-thf。維生素b9是其中同型半胱氨酸、5-羥色胺、甲基丙二酸和各種氨基酸被代謝的途徑中的重要輔因子，并且這些化合物以及甲亞氨基谷氨酸、胱硫醚、肌氨酸、5-羥基吲哚乙酸、甲硫氨酸、組氨酸、苯丙氨酸、絲氨酸和甘氨酸可以作為分析物在本發(fā)明的方法中進行評估。

硫胺素(維生素b1)缺乏是腳氣病、科爾薩科夫綜合征和韋尼克腦病的原因。維生素b1在葡萄糖代謝和其它復(fù)雜代謝途徑(例如，在脫氫酶和氨基酸包括支鏈氨基酸的代謝中)中是重要的。人類中大多數(shù)硫胺素作為硫胺素焦磷酸鹽(也稱為硫胺素二磷酸或tpp)存在于紅細胞內(nèi)，并且本發(fā)明的方法包括通過測量以下物質(zhì)來分析b1：丙酮酸、α-酮戊二酸、乳酸、α-酮基-β-甲基戊酸、α-酮異戊酸、亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸、5-羥基吲哚乙酸、丙氨酸、α-酮己二酸、α-氨基己二酸、瓜氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、組氨酸、賴氨酸、鳥氨酸、苯丙氨酸、絲氨酸、酪氨酸或其組合。

核黃素(維生素b2)是一種重要的微量營養(yǎng)物，其在用于產(chǎn)生能量的人類脂肪、酮體、蛋白質(zhì)和碳水化合物代謝中具有重要作用。它以多種輔酶狀態(tài)存在，包括黃素單核苷酸(fmn)和黃素腺嘌呤二核苷酸(fad)。相比于本文的其它分析物，與該營養(yǎng)生物標志物相關(guān)的更少的分析物可能已經(jīng)鑒定，但維生素b2無論如何均適于通過本發(fā)明的方法進行分析。相關(guān)的分析物包括肌氨酸代謝、脫氫酶、脂肪酸、戊二酸、己二酸、乳酸、辛二酸、丙酮酸、琥珀酸和α-酮戊二酸。

在人類生物學(xué)中，維生素b3有兩種形式：煙酸(也稱為尼克酸)和煙酰胺(也稱為尼克酰胺)的形式。這種維生素在能量生產(chǎn)中具有關(guān)鍵作用，其作為nad和nadp的前體，并且在色氨酸和脫氫酶的代謝中也是重要的。在臨床實踐中，明顯的臨床性煙酸缺乏癥表現(xiàn)為糙皮癥，一種嚴重的病癥，可引起皮炎、腹瀉、擴張型心肌病和癡呆。與b3有關(guān)的分析物包括但不限于色氨酸、5-羥基吲哚乙酸、丙酮酸、谷氨酸、黃尿酸、犬尿酸、天冬氨酸和異檸檬酸。

最終的b維生素是維生素b7(生物素)，其作為羧化酶的輔酶發(fā)揮作用，所述羧化酶在糖異生、脂肪酸合成中以及在異亮氨酸和纈氨酸的合成中具有重要作用。在已知患有或懷疑患有營養(yǎng)缺乏綜合征的個體受試者(例如，酒精中毒、老年人、具有胃部問題的個體受試者、癲癇患者、燒傷患者、其本身高于平均消耗的運動員或其他受試者和懷孕或哺乳婦女)中，評估該營養(yǎng)生物標志物可能是特別重要的。與b3相關(guān)的分析物包括但不限于丙酮酸、丙酰-coa、亮氨酸、羥基異戊酸、乳酸、3-羥基丙酸、丙氨酸和甘氨酸。

本發(fā)明提供了用于指示哪些營養(yǎng)生物標志物(例如，哪種b族維生素)不僅功能缺陷而且缺陷嚴重的框架。涉及的許多生化途徑是共同依賴的，因此謹慎的重新評估方法總是最安全的。本文所述的方法可以以各種間隔隨時間重復(fù)，對患者造成的不便最小。在一些情況下，本發(fā)明的方法可以對為另一目的獲得的樣品(例如，為另一臨床測試獲得的血液樣品)進行。當指示時(例如，當發(fā)現(xiàn)患者(或個體受試者)對給定營養(yǎng)生物標志物具有中等或高水平需求時)，可以用該營養(yǎng)生物標志物治療患者。例如，可以施用每種生物標志物的rda，這確認給定的個體可能需要高于其生理需求的劑量。

鑒于上述內(nèi)容，并且如上所討論的，本發(fā)明因此特征在于生成功能需求分數(shù)的方法，并且那些方法可以包括以下步驟：(a)提供來自受試者的樣品；(b)在樣品中測量與生物標志物相關(guān)的多個分析物；(c)對于高于或低于指定正常限度的每個分析物，指定反映分析物和生物標志物之間的關(guān)系的強度的分配的關(guān)系分數(shù)；(d)通過對每個分配的關(guān)系分數(shù)求和，生成總分配的關(guān)系分數(shù)；和(e)使用總分配的關(guān)系分數(shù)來生成功能需求分數(shù)。受試者可以是哺乳動物(例如，人或馴養(yǎng)的動物或農(nóng)場動物)，并且當樣品可以是容易獲得的樣品(例如，臉頰刮擦或血液、血清、血漿或尿液樣品)時，來自患者的任何生物材料(例如，組織樣本)均可以用于本發(fā)明的方法中。類似地，在單一類型的樣品中評估分析物更方便，但是所述方法不限于此；可以在不同樣品中評估分析物(例如，可以提供或獲得血液樣品和尿液樣品，或血液、尿液和組織樣品)。當樣品是尿液樣品時，可以相對于肌酐的表達或活性評估生物標志物的表達或活性(參見實施例2中的表格)。我們使用術(shù)語“提供”樣品來涵蓋樣品的任何取得(procurement)。例如，提供樣品包括從物理上從受試者獲得樣品的醫(yī)療保健提供者，從已經(jīng)從他們自己獲得樣品的患者(例如，通過刮擦口腔內(nèi)的粘膜，通過刺破他們的皮膚，或通過獲取尿液樣品)，或從獲得由醫(yī)療保健提供者或患者本身先前收集的樣品的實驗室技術(shù)員獲得樣品。還如上所討論的，關(guān)系分數(shù)是從關(guān)系標度生成的，關(guān)系標度是值的指定范圍(例如，其整數(shù)或其分數(shù))，其中最低值(例如，整數(shù))被分配給證明數(shù)據(jù)分析物與營養(yǎng)生物標志物之間最弱關(guān)系的一條數(shù)據(jù)，將最高值(例如，整數(shù))分配給證明分析物與營養(yǎng)生物標志物之間最強關(guān)系的一條數(shù)據(jù)，并且最低值與最高值之間的值(例如，整數(shù))被分配給證明分析物與該營養(yǎng)生物標志物之間的關(guān)系在最弱關(guān)系和最強關(guān)系之間的數(shù)據(jù)。建立關(guān)系的數(shù)據(jù)可以是，但不一定是公開報道或可用的(例如，數(shù)據(jù)可以從公開的科學(xué)文獻、專利、專利申請、教科書和授權(quán)建議書中搜集)。在使用總分配的關(guān)系分數(shù)來生成功能需求分數(shù)時，計算機系統(tǒng)可以其最初產(chǎn)生的形式或以進一步處理的形式(例如，其中數(shù)值被轉(zhuǎn)換為顏色或顏色的深淺度或一些其他代表形式)映射到生物轉(zhuǎn)換曲線上，以便確定功能需求分數(shù)?？偡峙涞年P(guān)系分數(shù)(a)表示為潛在的總分配的關(guān)系分數(shù)的分數(shù)或百分比(或其等價物)，并且(b)與繪制在曲線圖上的生物轉(zhuǎn)換曲線相比較，其中第一軸表示作為潛在總分配的關(guān)系分數(shù)的分數(shù)或百分比(或其等價物)的分析物異常程度，第二軸表示功能需求分數(shù)。計算機系統(tǒng)還可以使用總分配的關(guān)系分數(shù)，以通過將總分配的關(guān)系分數(shù)并入求解功能需求分數(shù)的方程中來生成功能需求分數(shù)。例如，計算機系統(tǒng)可以被配置為使用方程y＝[(10·x)^z/(10^z)]·10，其中y是功能需求分數(shù)，x是總分配的關(guān)系分數(shù)除以總潛力關(guān)系分數(shù)，并且z是大于零并且小于或等于10的數(shù)字(例如，phi；～1.618)。一旦獲得，將功能需求分數(shù)與定義對生物標志物或調(diào)節(jié)生物標志物的試劑(例如，其中生物標志物是生理狀態(tài))的正常需求、中等升高的需求或高度功能需求的功能需求標度進行比較。在某些實施方案中，正常需求被指定為在定義的最大功能需求的約20％或以下的任何功能需求分數(shù)，中等升高的需求被指定為大于最大功能需求的約20％但小于80％的任何異常需求，并且高度功能需求被指定為所定義的最大功能需求的80％或以上。用于確定需求水平之間的邊界的方法在下文進一步描述并且包括在本發(fā)明中。在任何疑問的情況下，任何給定的分析整個集中在給定的生物標志物。例如，在生物標志物是維生素b12的情況下，關(guān)系標度和關(guān)系分數(shù)將和與維生素b12相連的分析物有關(guān)，并且通過分析患者樣品針對與維生素b12相關(guān)的分析物獲得的功能需求分數(shù)將被映射到維生素b12的生物轉(zhuǎn)換曲線。結(jié)果將確定任何給定患者對于給定生物標志物是否具有正常、中等或高度需求(或者，在生物標志物是生理狀態(tài)的情況下，給定患者是否表現(xiàn)出正常狀態(tài)、中等干擾狀態(tài)或嚴重干擾狀態(tài)的特征)。

在各種實施方案中，生物標志物可以是維生素a(類胡蘿卜素)、維生素e(生育酚)、coq10、基于植物的抗氧化劑(例如，多酚諸如黃酮、黃酮醇或二氫黃酮(flavonone)、兒茶素、表兒茶素、花青素或濃縮的鞣質(zhì)(原花色素))、維生素c、α-硫辛酸、谷胱甘肽、硫胺素(維生素b1)、核黃素(維生素b2)、煙酸(維生素b3)、吡哆醇(維生素b6)、生物素(維生素b7)、葉酸(維生素b9)、鈷胺素(維生素b12)、錳、鉬、鎂、鋅、必需脂肪酸(例如，α-亞油酸、二十碳五烯酸、花生四烯酸或其膳食前體脂肪酸)、益生菌或生態(tài)失調(diào)狀態(tài)(例如，乳桿菌(lactobacilli)的種(特別是短乳桿菌(l.brevis)、保加利亞乳桿菌(l.bulgaricus)、植物乳桿菌(l.plantarum)、鼠李糖乳桿菌(l.rhamnosus)、發(fā)酵乳桿菌(l.fermentum)、卡氏乳桿菌(l.caucasicus)、瑞士乳桿菌(lhelveticus)、乳酸乳桿菌(l.lactis)、羅伊氏乳桿菌(l.reuteri)和乳酪乳桿菌(l.casei))、雙歧桿菌(特別是雙歧雙歧桿菌(b.bifidum)、長雙歧桿菌(b.longum)和嬰兒雙歧桿菌(b.infantis)的菌株)、嗜熱鏈球菌(streptococcusthermophiles)和乳脂鏈球菌(s.cremoris)、屎腸鏈球菌(s.faecium)和嬰兒鏈球菌(s.infantis)和屎腸球菌(enterococcusfaecium))、消化酶，或更具體地，胰腺功能的狀態(tài)(例如，唾液、胃或胰脂肪酶、淀粉酶(例如，胰淀粉酶)、溶菌酶、鈷胺傳遞蛋白(haptocorrin)、胃蛋白酶、胰蛋白酶原、胰凝乳蛋白酶原、羧肽酶、氨基肽酶、二肽酶、彈性蛋白酶、固醇酯酶、磷脂酶、核酸酶或蔗糖酶、乳糖酶或麥芽糖酶、異麥芽糖酶)、線粒體功能障礙的標志物(例如，乳酸、丙酮酸、琥珀酸)，以化學(xué)修飾(例如，甲基化、氧化、乙?；⒎核鼗?、酰胺化、硫酸化)或毒性(例如，暴露于石棉、細菌毒素(例如，肉毒桿菌毒素)、鉛、輻射或植物毒素(例如，蓖麻毒蛋白和麥角生物堿類))表征的狀態(tài)。顯然，這些生物標志物中的一些是生物分子(例如，上述列表中的維生素、礦物質(zhì)和酶)，而這些生物標志物中的一些是生理狀態(tài)(例如，毒性狀態(tài))。在某些實施方案中，當生物標志物是生理狀態(tài)時，該狀態(tài)可以是這樣的狀態(tài)：(a)在暴露于病原體、毒素、放射性物質(zhì)、煙霧、紫外線、熱或變應(yīng)原后形成；(b)是關(guān)節(jié)病、生態(tài)失調(diào)、胰腺功能不全或精神疾病(例如，抑郁)的狀態(tài)；(c)發(fā)生在神經(jīng)疾病、心臟病、癌癥、肝衰竭、腎衰竭或肌肉萎縮的情況下；(d)作為醫(yī)療或醫(yī)療事件的不需要的副作用發(fā)生；或(e)涉及炎癥。

在下面的段落中，我們列出了可以評估以確定患者對某些營養(yǎng)生物標志物的功能需求的分析物。我們使用“h”來表達分析物的高水平表達或活性表示生物標志物的缺陷，“l(fā)”表示分析物的低水平表達或活性表示生物標志物中的缺陷(即，異常高或低的結(jié)果分別將觸發(fā)所討論的分析物的關(guān)系分數(shù)包括在總分配的關(guān)系分數(shù)中)。換句話說，名稱“(h)”表示當以高于正常預(yù)期水平存在時分析物通常被認為是異常的，名稱“(l)”表示當以低于正常預(yù)期水平存在時分析物通常被認為是異常的，并且名稱(l/h)表示當以比通常預(yù)期的更高或更低的水平存在時，分析物被認為是異常的。

當生物標志物是coq10時，所評估的分析物可包括乳酸(h)、琥珀酸(h)、β-oh-β-甲基戊二酸(h)、coq10(l/h)或其組合。當營養(yǎng)生物標志物是維生素c時，所評估的分析物可以包括胱氨酸(h)、谷胱甘肽(l)、8-ohdg(8-羥基-脫氧鳥苷)(h)或其組合。當營養(yǎng)生物標志物是核黃素(維生素b2)時，所評估的分析物可包括丙酮酸(h)、α-酮戊二酸(h)、琥珀酸(h)、己二酸(h)、辛二酸(h)、犬尿酸(h)、α-酮異戊酸(h)、α-酮異己酸(h)、α-酮基-β-甲基戊酸(h)、戊二酸(h)、組氨酸(h)、α-氨基己二酸(h)、肌氨酸(h)或其組合。當營養(yǎng)生物標志物是煙酸(維生素b3)時，所評估的分析物可包括丙酮酸(h)、異檸檬酸(h)、α-酮戊二酸(l/h)、蘋果酸(h)、β-oh-β-甲基戊二酸(h)、5-oh-吲哚乙酸(l/h)、犬尿酸(h)、喹啉酸(l)、α-酮異戊酸(h)、α-酮異己酸(l)、α-酮-β-甲基戊二酸(h)、黃尿酸(l)、異亮氨酸(l)、亮氨酸(l)、賴氨酸(l)、甲硫氨酸(l)、苯丙氨酸(l)、蘇氨酸(l)、色氨酸(l)、纈氨酸(l)、丙氨酸(l)、谷氨酸(h)、酪氨酸(l)或其組合。當營養(yǎng)生物標志物是鈷胺素(維生素b12)時，評估的分析物可包括乳酸(h)、琥珀酸(l)、5-oh-吲哚乙酸(l)、甲亞氨基谷氨酸(h)、甲基丙二酸(h)、組氨酸(h)、異亮氨酸(h)、亮氨酸(l/h)、甲硫氨酸(l)、苯丙氨酸(h)、纈氨酸(h)、半胱氨酸(l/h)、α-氨基己二酸(h)、胱硫醚(h)、氨(h)、甘氨酸(h)、肌氨酸(h)或其組合。當營養(yǎng)生物標志物是鎂時，所評估的分析物可以包括乳酸(h)、檸檬酸(h)、異檸檬酸(h)、5-oh-吲哚乙酸(l)、苯丙氨酸(h)、牛磺酸(h)、氨(h)、鳥氨酸(h)、尿素(l)、乙醇胺(h)、鎂(l/h)或其組合。在暴露于毒素后生理狀態(tài)已經(jīng)形成的情況下，所評估的分析物可以包括檸檬酸(h)、順烏頭酸(h)、異檸檬酸(h)、戊二酸(h)、α-酮基苯乙酸(h)、α-羥基異丁酸(h)、乳清酸(h)、焦谷氨酸(h)、鉛(h)、汞(h)、銻(h)、砷(h)、鎘(h)或其組合。

如上所討論的，本發(fā)明的特征在于治療患者的方法，患者可能或可能沒有先前被懷疑具有營養(yǎng)生物標志物缺陷或異常生理狀態(tài)。在根據(jù)他們自己的功能需求治療患者時，可以施用(或開處方或建議患者消耗)特定量的營養(yǎng)生物標志物或其他治療劑(例如，以治療或再平衡受干擾的生理狀態(tài))。例如，當營養(yǎng)生物標志物是b族維生素時，本發(fā)明的方法可包括以下的施用(或開處方或建議患者消耗)步驟：當患者對b1有正常需求時每天約0.1mg至約10mg維生素b1，當患者對維生素b1有中等需求時為每天約10mg至約100mg，并且當患者對維生素b1有高度需求時為約100mg至約1000mg；當患者對維生素b2有正常需求時每天約1mg至約10mg維生素b2，并且當患者對維生素b2有中等或高度需求時每天約10mg至約100mg；當患者對維生素b3有正常需求時每天約1mg至約20mg維生素b3，當患者對維生素b3中等需求時每天約20mg至約200mg維生素b3，并且當患者對維生素b3有高度需求時每天約200mg至約2,000mg維生素b3；當患者對維生素b6有正常需求時每天約0.1mg至約200mg維生素b6，當患者對維生素b6有中等需求時每天約200mg至約2,000mg維生素b6，并且當患者對維生素b6有高度需求時每天約2g至約20g維生素b6；當患者對維生素b7有正常需求時每天約10μg至約200μg維生素b7，當患者對維生素b7有中等需求時每天約200μg至約2mg維生素b7，并且當患者對維生素b7有高度需求時每天約2mg至約20mg維生素b7；當患者對維生素b9有正常需求時每天約100μg至約1mg維生素b9，當患者對維生素b9中等需求時，每天約1mg至約10mg維生素b9，并且當患者對維生素b9有高度需求時每天約10mg至約100mg維生素b9；并且當患者對維生素b12有正常需求時每天約0.1μg至約100μg維生素b12，當患者對維生素b12有中等需求時每天約1mg至約10mg維生素b12，并且當患者對維生素b12有高度需求時每天約10mg至約100mg維生素b12。劑量可以在一天的過程中施用一次或以分劑量(例如，2-4個劑量)施用?？梢噪S時間(例如，在約一周、一個月或一年的時間段之后)通過重復(fù)如本文所述的測試方法重新評估患者需求的分析，并且可以相應(yīng)地調(diào)整治療。例如，如果對維生素b12有中等需求的患者在每日補充維生素b12(例如，5mg/天)一個月后仍具有中等需求，則每日攝入可以加倍(例如，增加至10mg/天)。

在本發(fā)明的上下文中可以被評估為生物標志物的生理狀態(tài)可以是由暴露于以下外力的結(jié)果，諸如暴露于病原體(例如，細菌、病毒或真菌病原體)、微生物(例如，細菌、病毒或真菌)、毒素(例如，重金屬諸如鉛、石棉、鉻、醇、殺蟲劑、一氧化碳或毒液)、放射性物質(zhì)(例如，放射性同位素諸如鈾放射性同位素)、煙霧(包括從煙草產(chǎn)品吸入的煙霧)、紫外線或熱(包括強度足以燒傷皮膚的光或熱)或變應(yīng)原。在其他情況下，雖然生理狀態(tài)可以與外力相關(guān)聯(lián)或由外力加劇，但是生理狀態(tài)更通常被認為是內(nèi)部產(chǎn)生的狀態(tài)。生理狀態(tài)可以是一種類型的關(guān)節(jié)炎(例如，骨關(guān)節(jié)炎)、生態(tài)失調(diào)、精神疾病(例如，一種類型的焦慮或抑郁)、神經(jīng)疾病(例如，阿爾茨海默病或帕金森病)、心臟病(例如，充血性心臟衰竭或動脈粥樣硬化)、任何類型的癌癥、肝衰竭(例如，硬化)、胰腺功能不全、腎衰竭或肌肉萎縮。生理狀態(tài)也可以是其中存在炎癥的狀態(tài)，其可以或可以不與任何其他明顯的疾病過程相關(guān)。

當生理狀態(tài)是毒性暴露時，多個分析物可以包括檸檬酸(h)、順烏頭酸(h)、異檸檬酸(h)、戊二酸(h)、α-酮基苯乙酸(h)、α-羥基異丁酸(h)、乳清酸(h)、焦谷氨酸(h)、鉛(h)、汞(h)、銻(h)、砷(h)、鎘(h)或其組合。

由于上述方法的性質(zhì)，本發(fā)明的另一方面是生成用于個體患者的藥學(xué)或生理學(xué)上可接受的制劑的方法，其特別適合于解決由本發(fā)明的評價方法發(fā)現(xiàn)的缺陷。生成藥物制劑的方法是本領(lǐng)域眾所周知的，并且可以應(yīng)用于本發(fā)明的上下文中。

實施例

實施例1：關(guān)系標度。我們已經(jīng)開發(fā)了范圍為從0.5到5.0點的標度，其基于與給定分析物和給定營養(yǎng)生物標志物之間的關(guān)系相關(guān)的公開的科學(xué)文獻的質(zhì)量(以及因此的可靠性)。最低值(這里是0.5)等于證據(jù)的最低等級，最高值(這里是5.0)等于證據(jù)的最高等級，因此中間值被分配給跨越從最低到最高等級之間的差距的證據(jù)。更具體地，該關(guān)系標度中的數(shù)值表示如下：

可以在本發(fā)明的方法中使用的關(guān)系標度的另一個實例如下：

這種關(guān)系標度從ebelletal.所描述的證據(jù)分級系統(tǒng)(strengthofrecommendationtaxonomy(sort):apatient-centeredapproachtogradingevidenceinthemedicalliterature,”americanfamilyphysician69(3):548-556,2004)改編而來。

實施例2：生成關(guān)系分數(shù)。我們對將氨基或有機酸水平與七種b族維生素(維生素b1、b2、b3、b6、b9、和b12)中的每一種關(guān)聯(lián)的公開的科學(xué)文獻進行了系統(tǒng)評價和代謝分析。我們挖掘電子數(shù)據(jù)庫，檢索術(shù)語包括每種維生素的名稱、識別的臨床缺陷狀態(tài)(例如，糙皮癥)、有機酸、氨基酸及其測量。對收集的研究進一步手動檢索參考書目中列出的相關(guān)參考文獻。教科書包括在該檢索中。關(guān)于證實有機酸或氨基酸生物標志物與維生素之間的關(guān)系的科學(xué)證據(jù)的強度，每個研究進行了充分評估。每個研究在實施例1中描述的0.5-5.0點關(guān)系標度上進行評分。對于維生素b2、b3和b12，通過以下實例：

如以上表格中所討論的，并且如本文所討論的，當確定營養(yǎng)生物標志物的可能需求時考慮在內(nèi)的分析物可以異常高或異常低水平存在于樣品中(或者可以具有甚至在正常表達水平的活性，啟示異常高或異常低的)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠容易地設(shè)置這樣的水平和/或確定給定的分析物是高于還是低于指定的限度。例如，下表指示所選擇的氨基酸和有機酸的參考范圍，并且在下表中顯示的分析物的任何組合均可以在本發(fā)明的情況下分析或測量。表中提供的值可用于定義或幫助定義正常限度，并且當其他分析物需討論時可以使用相同的方法。

^a＝genova診斷(genovadiagnostics)

^b＝探索診斷實驗室(questdiagnosticslaboratory)

實施例3：生成生物轉(zhuǎn)換曲線

參照圖1a，我們針對與生物標志物b2相關(guān)的八種分析物(戊二酸、肌氨酸、己二酸、乳酸、辛二酸、丙酮酸、琥珀酸和akg(α-酮戊二酸))建立了關(guān)系分數(shù)。在第一列中指示評分的文章數(shù)量，并且在最后一列中顯示關(guān)系分數(shù)。因為目前的醫(yī)學(xué)文獻表明，當維生素b2缺乏時，八種分析物中的每一種都以異常高的水平存在，所以我們已經(jīng)將每一種的“異常度”指示為“高”。對分析物的關(guān)系分數(shù)求和產(chǎn)生了總潛在關(guān)系分數(shù)為33。

在圖1b中，我們顯示了如何計算分析物異常的程度，在5個時間點對20個受試者的八種分析物中的每一種(圖右側(cè)截斷；顯示了戊二酸、肌氨酸和己二酸的假設(shè)數(shù)據(jù))。在這個預(yù)示性實例中，受試者已經(jīng)用一組具有不同量維生素b2的混合物進行治療(如在發(fā)明詳述中一般性描述的)。在測量了治療結(jié)束時獲得的樣品(例如，血液樣品)中的每種分析物后，在分析物被確定為高于確定的水平的事件時分配給圖1a中所示的關(guān)系分數(shù)。使用計算機，將所分配的關(guān)系分數(shù)整理并除以總潛在關(guān)系分數(shù)，以便在5個時間點中的每一個時間點評估分析物異常的程度，然后對所有已在每個時間點進行測試的20個受試者平均這些百分比。更具體地并通過示例，如果在第一時間點確定戊二酸、肌氨酸、乳酸、丙酮酸、琥珀酸和akg在受試者1中異常高(如圖1b部分所示)，則在該時間點，該受試者中分析物異常的程度將為77％((14+5+3+2+1+0.5)/33＝0.77)。分析物異常的程度示于圖1b(續(xù))，并且在對20個假想受試者的異常程度進行平均后，在第一時間點存在75％的異常度；第二時間點74％的異常度；第三時間點存在的49％異常度；第四時間點存在48％的異常度；和在第五時間點存在12％的異常度。該數(shù)據(jù)如圖1c中菱形所示，并且使用計算機找到最佳擬合；參見圖1c中由正方形形狀劃出的線。通過針對從1-10任意評分的功能需求分數(shù)繪制維生素b2相關(guān)分析物異常的程度，該生物轉(zhuǎn)換曲線現(xiàn)在可用于確定任何時間任何受試者的維生素b2的功能需求分數(shù)。