腸道菌群的檢測系統(tǒng)及其方法和動(dòng)態(tài)式數(shù)據(jù)庫的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種取樣標(biāo)本的檢測系統(tǒng)及其方法，尤其涉及關(guān)于人體排泄物的檢測 系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，人們對腸道的健康檢測主要集中在腸道本身的病變和急性細(xì)菌感染，對于 那些長期居住在人體腸道中的大量細(xì)菌，即"腸道菌群"缺乏認(rèn)識，沒有什么檢測方法，這些 腸道菌群雖然不會(huì)短期內(nèi)對人體造成危害，但卻能極大的影響人體的身體健康，是許多慢 性疾病，如肥胖、糖尿病的重要誘因。
[0003] 因此，有必要?jiǎng)?chuàng)新出一種新的檢測系統(tǒng)和方法，以獲得更多的參數(shù)，為個(gè)體提供健 康的參考。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種腸道菌群的檢測系統(tǒng)及 其方法，基于基因檢測和大數(shù)據(jù)分析，為用戶提供腸道健康的評估途徑。
[0005] 本發(fā)明的又一目的在于提供一種能動(dòng)態(tài)更新數(shù)據(jù)內(nèi)容的人體排泄物采集數(shù)據(jù)庫。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0007] 腸道菌群的檢測系統(tǒng)，包括：
[0008] 用于采集腸道菌群信息的采集裝置；
[0009] 對采集到的腸道菌群信息進(jìn)行放大處理以獲得每次個(gè)體檢測時(shí)的腸道菌群數(shù)據(jù) 的分析處理裝置；
[0010] 用于存儲腸道菌群數(shù)據(jù)的存儲裝置；
[0011]用于將每次采集個(gè)體的腸道菌群數(shù)據(jù)與存儲裝置中的腸道菌群總數(shù)據(jù)進(jìn)行比較 的數(shù)據(jù)處理裝置；
[0012] 其中，所述的采集裝置設(shè)有輸出端與分析處理裝置連接并將采集結(jié)果傳輸至分析 處理裝置，所述的分析處理裝置設(shè)有輸出端與存儲裝置連接并將處理結(jié)果發(fā)送至存儲裝 置，所述數(shù)據(jù)處理裝置分別與分析處理裝置、存儲裝置連接并對二者的相關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)進(jìn)行比 較判斷。
[0013] 其進(jìn)一步技術(shù)方案為：還包括用于收集含有腸道菌群的樣本的取樣裝置和用于將 數(shù)據(jù)處理裝置的比較結(jié)果進(jìn)行顯示或打印的輸出裝置。
[0014] 其進(jìn)一步技術(shù)方案為：所述的采集裝置包括標(biāo)本采集裝置。
[0015] 本發(fā)明腸道菌群的檢測方法，包括以下步驟：
[0016] 用于采集腸道菌群信息的采集步驟；
[0017] 對采集到的腸道菌群信息進(jìn)行放大處理以獲得每次個(gè)體檢測時(shí)的腸道菌群數(shù)據(jù) 的分析處理步驟；
[0018] 用于存儲腸道菌群數(shù)據(jù)的存儲步驟；
[0019] 用于將每次采集個(gè)體的腸道菌群數(shù)據(jù)與存儲裝置中的腸道菌群總數(shù)據(jù)進(jìn)行比較 的數(shù)據(jù)處理步驟。
[0020] 其進(jìn)一步技術(shù)方案為：所述的分析處理步驟是利用基因檢測平臺，對腸道樣品進(jìn) 行核酸提取檢測的數(shù)據(jù)產(chǎn)出步驟，以獲得供生物信息學(xué)分析的核酸信息。
[0021] 其進(jìn)一步技術(shù)方案為：所述的數(shù)據(jù)產(chǎn)出步驟進(jìn)行核酸信息的預(yù)處理，包括以下的 相似性聚類法和/或序列拼接法：
[0022] 相似性聚類法，將相似度為85% -99%的多條核酸序列挑選出來作為一個(gè)類群， 并選擇一條核酸序列代表該類群，其序列的豐度就是該類群中的全部核酸序列數(shù)目；
[0023] 序列拼接法，根據(jù)序列字符串的相似性，依次將首尾相連的任意兩條序列連接起 來，直至成為無法延伸的長片段，構(gòu)成這條長片段的所有原始序列全長除以長片段的長度 就可以得到該字符片段在樣品中的豐度。
[0024] 其進(jìn)一步技術(shù)方案為：根據(jù)所述的預(yù)處理獲得可供在數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索的各種變 量，這些變量包括以下三類：
[0025] -、微生物物種的相對豐度：根據(jù)序列或長片段所對應(yīng)的豐度信息和微生物物種 信息，對應(yīng)得到每個(gè)物種的豐度，由公式
算出；其中，^表示第i個(gè)物種的 相對豐度；8;表不第i個(gè)物種的豐度，a 1<是對應(yīng)同一個(gè)物種的多條序列或長片段豐度之和； η表示全部物種數(shù)目為η;
[0026] 二、微生物功能的相對豐度：利用生物信息學(xué)算法，可將序列或長片段上的基因序 列或不完整的基因序列預(yù)測出來，再將這些基因序列和已知的生物學(xué)基因功能數(shù)據(jù)庫進(jìn)行 同源性比對，可以得到每個(gè)基因序列對應(yīng)的微生物功能，類似于微生物相對豐度的計(jì)算方 法，得到微生物功能的相對豐度；
[0027] 三、微生物多樣性：根據(jù)微生物物種的相對豐度或微生物功能的相對豐度，計(jì)算生 態(tài)學(xué)中常用的α多樣性和β多樣性。
[0028] 其進(jìn)一步技術(shù)方案為：根據(jù)所述的腸道菌群總數(shù)據(jù)包括有微生物數(shù)據(jù)和宿主表型 數(shù)據(jù)：
[0029] 微生物數(shù)據(jù)：將每個(gè)樣品進(jìn)行微生物數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)預(yù)處理，從而得到微生物物 種的相對豐度、微生物功能的相對豐度的變量，這些變量構(gòu)成了數(shù)據(jù)庫中的微生物數(shù)據(jù)部 分；
[0030] 宿主表型數(shù)據(jù)：將與腸道相關(guān)的人體健康狀態(tài)分成幾大系統(tǒng)進(jìn)行分別表征，包括 腸道系統(tǒng)、營養(yǎng)系統(tǒng)、代謝系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)，每種系統(tǒng)的健康檢查數(shù)據(jù)將被直接收錄成宿主 表型數(shù)據(jù)；
[0031] 為了從微生物角度去描述宿主的健康狀況，還將以特定的宿主表型作為因變量， 前述的微生物數(shù)據(jù)作為自變量，來進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析或回歸分析，以此找到與特定宿主表型有 關(guān)聯(lián)的微生物數(shù)據(jù)；
[0032] 以上的宿主表型數(shù)據(jù)和微生物數(shù)據(jù)，都在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行人群統(tǒng)計(jì)分析，從而得到 這些數(shù)據(jù)指標(biāo)在數(shù)據(jù)庫人群中的分布范圍，人群是指健康人群和某類患病人群。
[0033] 本發(fā)明腸道菌群的檢測方法，采用這樣的步驟來實(shí)現(xiàn)，它包括：1)標(biāo)本采集運(yùn)輸； 2)標(biāo)本提取和質(zhì)控；3)標(biāo)本檢測；4)數(shù)據(jù)分析；5)報(bào)告出具；以下是具體步驟的內(nèi)容：
[0034] 一、標(biāo)本采集運(yùn)輸
[0035] 1)使用無菌容器采集被檢測個(gè)體的新鮮糞便標(biāo)本；
[0036] 2)標(biāo)本冷藏或者穩(wěn)定劑保存，使得菌群穩(wěn)定，不發(fā)生改變；
[0037] 3)冷藏的標(biāo)本在24小時(shí)內(nèi)送至標(biāo)本收集處，穩(wěn)定劑保存的標(biāo)本3天內(nèi)送達(dá)標(biāo)本收 集處；
[0038] 二、標(biāo)本提取和質(zhì)控；
[0039] 二、標(biāo)本檢測米用以下二種方法：
[0040] 方法一，16S測序：
[0041] 1)提取的核酸標(biāo)本稀釋至等濃度；
[0042] 2)以適量核酸為模板，用微生物保守區(qū)域設(shè)計(jì)引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增；
[0043] 3)對PCR產(chǎn)物進(jìn)行濃度測定，電泳檢測目標(biāo)條帶；
[0044] 4)將以上PCR產(chǎn)物進(jìn)行純化；
[0045] 5)根據(jù)儀器的使用說明，進(jìn)行標(biāo)本的測序，產(chǎn)出數(shù)據(jù)；
[0046] 方法二，PCR檢測：
[0047] 1)提取的核酸標(biāo)本稀釋至等濃度；
[0048] 2)以各種微生物特異性區(qū)域設(shè)計(jì)引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增，采用熒光定量的方法檢測其 中核酸標(biāo)本中微生物的分類組成；
[0049] 方法三，全基因組測序：
[0050] 1)提取的核酸標(biāo)本，按照測序文庫試劑盒的操作要求完成文庫構(gòu)建；
[0051] 2)根據(jù)儀器的使用說明，進(jìn)行標(biāo)本的測序，產(chǎn)出數(shù)據(jù)；
[0052] 四、數(shù)據(jù)分析
[0053] 1)數(shù)據(jù)預(yù)處理，包括過濾低質(zhì)量數(shù)據(jù)、去除引物；
[0054] 2)序列通過相似度進(jìn)行聚類，并計(jì)算各種微生物的豐度計(jì)算；
[0055] 3)物種分類譜及功能分類譜分析；
[0056] 4)腸道菌群結(jié)構(gòu)分析，包括微生物組成、腸型、多樣性指數(shù)；
[0057] 5)腸道健康指標(biāo)分析，包括健康指數(shù)、代謝水平、生物合成和腸道環(huán)境應(yīng)激；
[0058] 6)致病菌檢測，包括食源性致病菌、機(jī)會(huì)致病菌和其他致病菌；
[0059] 7)疾病風(fēng)險(xiǎn)評估，包括肥胖、糖尿病、炎癥性腸炎和結(jié)腸癌；
[0060] 8)腸道菌群狀態(tài)評估；
[0061] 五、出具報(bào)告
[0062] 報(bào)告主要包括腸道菌群組成，多樣性指數(shù)，健康指數(shù)，致病菌含量及疾病風(fēng)險(xiǎn)；報(bào) 告具有紙質(zhì)版，電子版兩種，電子版本可以登錄網(wǎng)站或者下載手機(jī)app獲取。
[0063] 本發(fā)明一種動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫，是一種能動(dòng)態(tài)更新數(shù)據(jù)內(nèi)容的人體排泄物采集數(shù)據(jù)庫， 該數(shù)據(jù)庫采用若干個(gè)采集端與服務(wù)器連接的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，將每個(gè)采集端的采集數(shù)據(jù)與存儲于 服務(wù)器的采集總數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索或比較分析，并且將該采集端的采集數(shù)據(jù)存儲于服務(wù)器中， 服務(wù)器實(shí)時(shí)更新或定期更新采集總數(shù)據(jù)，以供與其連接的各采集端或各客戶端訪問或下 載；其中每個(gè)采集數(shù)據(jù)包括核酸信息，還包含有采集時(shí)間、年齡、性別、體重指數(shù)、血液指標(biāo)、 疾病狀態(tài)、身體狀況、生活習(xí)慣關(guān)鍵詞；所述的人體排泄物是指大便、小便、汗液、痰、二氧化 碳、油脂、皮肩、頭肩和/或毛發(fā)。
[0064] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：本發(fā)明采用基因檢測技術(shù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)分 析。通過這樣的腸道菌群的檢測，受檢者能夠了解自身腸道健康狀況組成，并以此了解自己 與健康人群的差異值，以此調(diào)節(jié)自己的飲食，運(yùn)動(dòng)，生活習(xí)慣等方面，進(jìn)而改善腸道菌群狀 況，并以此改善身體健康狀況。其中的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫采用實(shí)時(shí)或定時(shí)更新的方式，將采集端的 每次采集數(shù)據(jù)匯入服務(wù)器的總數(shù)據(jù)庫中，以此實(shí)時(shí)擴(kuò)充數(shù)據(jù)庫的容量，獲得最新時(shí)期的各 類人群的排泄物的檢測參數(shù)，動(dòng)態(tài)變化的數(shù)據(jù)庫，相對于陳年老舊的數(shù)據(jù)庫，更具有可利用 的價(jià)值。
[0065] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
【附圖說明】
[0066] 圖1為本發(fā)明腸道菌群的