一种诊断或预测二型糖尿病的微生物标志物组合、方法、系统、设备和介质与流程
本发明属于微生物标志物，具体地，涉及一种诊断或预测二型糖尿病的微生物标志物组合、方法、系统、设备和介质。
背景技术：
1、糖尿病是一种由于机体胰岛素分泌不足或利用缺陷而导致的慢性疾病，二型糖尿病是最常见的糖尿病类型，约占90%，多发于成人，是由遗传和环境因素共同引起的一组以糖代谢紊乱为主要表现的临床综合征。目前认为，影响糖尿病发生的因素主要包括年龄、肥胖程度、体脂分布类型、生活方式、血糖水平、胰岛素水平等。此外，研究发现，肠道菌群与2型糖尿病关系密切，糖尿病患者易发生肠道菌群失调、影响宿主的能量代谢、炎症反应等。
2、寄居人体肠道内的细菌、病毒和单细胞真核生物通常被称为肠道菌群，以细菌为主，种类繁多，数量庞大。 肠道菌群种类超过1000种，数量多达100万亿，是人体细胞数量的10倍。肠道菌群的基因总和被称为“人类元基因组”，编码的基因数量至少是人体自身基因的150倍。对肠道菌群进行16srrna测序鉴定，结果显示，90%以上属于拟杆菌门和厚壁菌门，两个菌门是人类肠道的优势菌群，包括拟杆菌属、普氏菌属、梭菌属、肠球菌属、乳杆菌属、瘤胃球菌属等，其他较少的门类有放线菌属、变形菌属、疣微菌门和产甲烷古菌等。从出生开始，微生物与机体相互作用，相互影响，微生物及其代谢产物促进了机体生理功能的成熟，与宿主共同进化发展，持续影响人体健康。
3、肠道菌群作为内在环境因素与2型糖尿病密切相关。健康人与2型糖尿病人群的肠道菌群在门类和种属上有明显差异。研究发现，2型糖尿病患者肠道中双歧杆菌、乳酸杆菌整体数量显著减少；拟杆菌门、变形菌门增高，厚壁菌门相对降低。β变形菌纲比例在糖尿病人群中显著升高，并与血糖浓度增高程度正相关。此外，研究显示，2型糖尿病患者罗斯菌（ roseburia）、霍氏真杆菌（ eubacterium halii）、普氏粪杆菌（ faecalibacterium prauznitzii）降低、加氏乳杆菌（ lactobacillus gasseri）、变形链球菌（ streptococcus mutans）、大肠埃希菌（ e.coli）增多，可作为2型糖尿病的潜在临床诊断标志。
4、因此，筛选肠道微生物标志物，通过机器学习模型预测二型糖尿病的发病风险可以帮助人类更好地进行二型糖尿病的预防。目前基于肠道微生物标志物进行二型糖尿病预测，尚无较好的预测模型。部分研究预测模型的特征值与二型糖尿病相关性较差，因果关联较低，导致该特征往往无法解释与二型糖尿病的关系。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题中的至少一种，发明人通过孟德尔随机化分析，获得与二型糖尿病具有因果关系的肠道微生物标志物，进一步探究其与二型糖尿病的因果关系，所获得的标志物均是与二型糖尿病具有因果关联的肠道微生物，可以更好地进行诊断或预测。
2、本发明第一方面提供一种诊断或预测二型糖尿病的微生物标志物组合，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 lactococcus、 gordonibacter、 parasutterella、 lachnoclostridium、 parabacteroides、 actinomyces、 desulfovibrio、 dialister、 butyricimonas、 paraprevotella、 holdemanella、 methanobrevibacter、 anaerotruncus、 alloprevotella、 collinsella、 akkermansia、 alistipes、 sutterella、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 odoribacter、 veillonella、 barnesiella、 olsenella、 adlercreutzia、 oscillibacter、 streptococcus、 haemophilus和 bacteroides。
3、在本发明的一些优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 intestinibacter、 oscillibacter、 streptococcus、 bacteroides。
4、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 intestinibacter、 barnesiella、 oscillibacter、 streptococcus、 bacteroides。
5、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 intestinibacter、 flavonifractor、 barnesiella、 oscillibacter、 streptococcus、 bacteroides。
6、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 barnesiella、 oscillibacter、 streptococcus、 bacteroides。
7、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 parabacteroides、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 barnesiella、 oscillibacter、 streptococcus、 bacteroides。
8、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 parabacteroides、 anaerotruncus、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 barnesiella、 oscillibacter、 streptococcus、 bacteroides。
9、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 parabacteroides、 dialister、 anaerotruncus、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 barnesiella、 oscillibacter、 streptococcus、 bacteroides。
10、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 parabacteroides、 dialister、 anaerotruncus、 alistipes、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 barnesiella、 oscillibacter、 streptococcus、 bacteroides。
11、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 parabacteroides、 dialister、 anaerotruncus、 alistipes、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 barnesiella、 olsenella、 oscillibacter、 streptococcus、 bacteroides。
12、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 lachnoclostridium、 parabacteroides、 dialister、 anaerotruncus、 alistipes、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 barnesiella、 olsenella、 oscillibacter、 streptococcus、 bacteroides。
13、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 lachnoclostridium、 parabacteroides、 dialister、 anaerotruncus、 alistipes、 sutterella、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 barnesiella、 olsenella、 oscillibacter、 streptococcus、 bacteroides。
14、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 lachnoclostridium、 parabacteroides、 dialister、 anaerotruncus、 collinsella、 alistipes、 sutterella、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 barnesiella、 olsenella、 oscillibacter、 streptococcus、 bacteroides。
15、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 lachnoclostridium、 parabacteroides、 desulfovibrio、 dialister、 anaerotruncus、 collinsella、 alistipes、 sutterella、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 barnesiella、 olsenella、 oscillibacter、 streptococcus、 bacteroides。
16、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 lachnoclostridium、 parabacteroides、 desulfovibrio、 dialister、 anaerotruncus、 collinsella、 alistipes、 sutterella、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 barnesiella、 olsenella、 oscillibacter、 streptococcus、 haemophilus、 bacteroides。
17、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 parasutterella、 lachnoclostridium、 parabacteroides、 desulfovibrio、 dialister、 anaerotruncus、 collinsella、 alistipes、 sutterella、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 barnesiella、 olsenella、 oscillibacter、 streptococcus、 haemophilus、 bacteroides。
18、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 parasutterella、 lachnoclostridium、 parabacteroides、 desulfovibrio、 dialister、 butyricimonas、 anaerotruncus、 collinsella、 alistipes、 sutterella、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 barnesiella、 olsenella、 oscillibacter、 streptococcus、 haemophilus、 bacteroides。
19、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 parasutterella、 lachnoclostridium、 parabacteroides、 desulfovibrio、 dialister、 butyricimonas、 anaerotruncus、 collinsella、 akkermansia、 alistipes、 sutterella、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 barnesiella、 olsenella、 oscillibacter、 streptococcus、 haemophilus、 bacteroides。
20、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 parasutterella、 lachnoclostridium、 parabacteroides、 desulfovibrio、 dialister、 butyricimonas、 anaerotruncus、 collinsella、 akkermansia、 alistipes、 sutterella、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 veillonella、 barnesiella、 olsenella、 oscillibacter、 streptococcus、 haemophilus、 bacteroide。
21、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 parasutterella、 lachnoclostridium、 parabacteroides、 desulfovibrio、 dialister、 butyricimonas、 anaerotruncus、 collinsella、 akkermansia、 alistipes、 sutterella、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 odoribacter、 veillonella、 barnesiella、 olsenella、 oscillibacter、 streptococcus、 haemophilus、 bacteroides。
22、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 parasutterella、 lachnoclostridium、 parabacteroides、 desulfovibrio、 dialister、 butyricimonas、 anaerotruncus、 collinsella、 akkermansia、 alistipes、 sutterella、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 odoribacter、 veillonella、 barnesiella、 olsenella、 adlercreutzia、 oscillibacter、 streptococcus、 haemophilus、 bacteroides。
23、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 parasutterella、 lachnoclostridium、 parabacteroides、 actinomyces、 desulfovibrio、 dialister、 butyricimonas、 anaerotruncus、 collinsella、 akkermansia、 alistipes、 sutterella、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 odoribacter、 veillonella、 barnesiella、 olsenella、 adlercreutzia、 oscillibacter、 streptococcus、 haemophilus、 bacteroides。
24、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 parasutterella、 lachnoclostridium、 parabacteroides、 actinomyces、 desulfovibrio、 dialister、 butyricimonas、 anaerotruncus、 alloprevotella、 collinsella、 akkermansia、 alistipes、 sutterella、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 odoribacter、 veillonella、 barnesiella、 olsenella、 adlercreutzia、 oscillibacter、 streptococcus、 haemophilus、 bacteroides。
25、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 parasutterella、 lachnoclostridium、 parabacteroides、 actinomyces、 desulfovibrio、 dialister、 butyricimonas、 paraprevotella、 anaerotruncus、 alloprevotella、 collinsella、 akkermansia、 alistipes、 sutterella、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 odoribacter、 veillonella、 barnesiella、 olsenella、 adlercreutzia、 oscillibacter、 streptococcus、 haemophilus、 bacteroides。
26、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 gordonibacter、 parasutterella、 lachnoclostridium、 parabacteroides、 actinomyces、 desulfovibrio、 dialister、 butyricimonas、 paraprevotella、 anaerotruncus、 alloprevotella、 collinsella、 akkermansia、 alistipes、 sutterella、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 odoribacter、 veillonella、 barnesiella、 olsenella、 adlercreutzia、 oscillibacter、 streptococcus、 haemophilus、 bacteroides。
27、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 lactococcus、 gordonibacter、parasutterella、 lachnoclostridium、 parabacteroides、 actinomyces、 desulfovibrio、 dialister、 butyricimonas、 paraprevotella、 anaerotruncus、 alloprevotella、 collinsella、 akkermansia、 alistipes、 sutterella、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 odoribacter、 veillonella、 barnesiella、 olsenella、 adlercreutzia、 oscillibacter、 streptococcus、 haemophilus、 bacteroides。
28、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 lactococcus、 gordonibacter、 parasutterella、 lachnoclostridium、 parabacteroides、 actinomyces、 desulfovibrio、 dialister、 butyricimonas、 paraprevotella、 holdemanella、 anaerotruncus、 alloprevotella、 collinsella、 akkermansia、 alistipes、 sutterella、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 odoribacter、 veillonella、 barnesiella、 olsenella、 adlercreutzia、 oscillibacter、 streptococcus、 haemophilus、 bacteroides。
29、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 lactococcus、 gordonibacter、 parasutterella、 slackia、 lachnoclostridium、 parabacteroides、 actinomyces、 desulfovibrio、 dialister、 butyricimonas、 paraprevotella、 holdemanella、 methanobrevibacter、 anaerotruncus、 alloprevotella、 collinsella、 akkermansia、 alistipes、 sutterella、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 odoribacter、 veillonella、 barnesiella、 olsenella、 adlercreutzia、 oscillibacter、 streptococcus、 haemophilus、 bacteroides。
30、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 lactococcus、 gordonibacter、 parasutterella、 slackia、 lachnoclostridium、 parabacteroides、 actinomyces、 desulfovibrio、 dialister、 anaerofilum、 butyricimonas、 paraprevotella、 holdemanella、 methanobrevibacter、 anaerotruncus、 alloprevotella、 collinsella、 akkermansia、 alistipes、 sutterella、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 odoribacter、 veillonella、 barnesiella、 olsenella、 adlercreutzia、 oscillibacter、 streptococcus、 haemophilus、 bacteroides。
31、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 lactococcus、 gordonibacter、 parasutterella、 slackia、 lachnoclostridium、 parabacteroides、 actinomyces、 desulfovibrio、 dialister、 anaerofilum、 butyricimonas、 paraprevotella、 holdemanella、 methanobrevibacter、 anaerotruncus、 alloprevotella、 collinsella、 akkermansia、 alistipes、 sutterella、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 odoribacter、 veillonella、 coprobacter、 barnesiella、 olsenella、 adlercreutzia、 oscillibacter、 streptococcus、 haemophilus、 bacteroides。
32、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 lactococcus、 gordonibacter、 parasutterella、 slackia、 lachnoclostridium、 parabacteroides、 actinomyces、 desulfovibrio、 dialister、 anaerofilum、 butyricimonas、 paraprevotella、 holdemanella、 methanobrevibacter、 anaerotruncus、 alloprevotella、 collinsella、 akkermansia、 alistipes、 sutterella、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 odoribacter、 veillonella、 coprobacter、 barnesiella、 olsenella、 adlercreutzia、 oscillibacter、 streptococcus、 marvinbryantia、 haemophilus、 bacteroides。
33、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 lactococcus、 gordonibacter、 parasutterella、 slackia、 lachnoclostridium、 parabacteroides、 actinomyces、 desulfovibrio、 dialister、 anaerofilum、 butyricimonas、 paraprevotella、 holdemanella、 methanobrevibacter、 anaerotruncus、 alloprevotella、 collinsella、 akkermansia、 alistipes、 sutterella、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 odoribacter、 veillonella、 coprobacter、 victivallis、 barnesiella、 olsenella、 adlercreutzia、 oscillibacter、 streptococcus、 marvinbryantia、 haemophilus、 bacteroides。
34、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 lactococcus、 gordonibacter、 parasutterella、 slackia、 lachnoclostridium、 parabacteroides、 actinomyces、 desulfovibrio、 dialister、 anaerofilum、 butyricimonas、 paraprevotella、 holdemanella、 methanobrevibacter、 anaerotruncus、 alloprevotella、 collinsella、 turicibacter、 akkermansia、 alistipes、 sutterella、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 odoribacter、 veillonella、 coprobacter、 victivallis、 barnesiella、 olsenella、 adlercreutzia、 oscillibacter、 streptococcus、 marvinbryantia、 haemophilus、 bacteroides。
35、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 lactococcus、 gordonibacter、 parasutterella、 slackia、 lachnoclostridium、 parabacteroides、 actinomyces、 desulfovibrio、 dialister、 anaerofilum、 butyricimonas、 paraprevotella、 holdemanella、 methanobrevibacter、 anaerotruncus、 alloprevotella、 collinsella、 turicibacter、 akkermansia、 alistipes、 hungatella、 sutterella、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 odoribacter、 veillonella、 coprobacter、 victivallis、 barnesiella、 olsenella、 adlercreutzia、 oscillibacter、 streptococcus、 marvinbryantia、 haemophilus、 bacteroides。
36、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 lactococcus、 gordonibacter、 parasutterella、 slackia、 lachnoclostridium、 parabacteroides、 actinomyces、 desulfovibrio、 dialister、 anaerofilum、 butyricimonas、 paraprevotella、 holdemanella、 methanobrevibacter、 catenibacterium、 anaerotruncus、 alloprevotella、 collinsella、 turicibacter、 akkermansia、 alistipes、 hungatella、 sutterella、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 odoribacter、 veillonella、 coprobacter、 victivallis、 barnesiella、 olsenella、 adlercreutzia、 oscillibacter、 streptococcus、 marvinbryantia、 haemophilus、 bacteroides。
37、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 lactococcus、 gordonibacter、 parasutterella、 slackia、 lachnoclostridium、 parabacteroides、 actinomyces、 desulfovibrio、 dialister、 anaerofilum、 butyricimonas、 paraprevotella、 holdemanella、 methanobrevibacter、 catenibacterium、 anaerotruncus、 alloprevotella、 collinsella、 turicibacter、 akkermansia、 alistipes、 hungatella、 sutterella、 lactobacillus、 intestinibacter、 flavonifractor、 odoribacter、 veillonella、 romboutsia、 coprobacter、 victivallis、 barnesiella、 olsenella、 adlercreutzia、 oscillibacter、 streptococcus、 marvinbryantia、 haemophilus、 bacteroides。
38、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 lactococcus、 gordonibacter、 parasutterella、 slackia、 lachnoclostridium、 parabacteroides、 actinomyces、 desulfovibrio、 dialister、 anaerofilum、 butyricimonas、 paraprevotella、 holdemanella、 methanobrevibacter、 catenibacterium、 anaerotruncus、 alloprevotella、 collinsella、 turicibacter、 akkermansia、 alistipes、 hungatella、 sutterella、 lactobacillus、 butyricicoccus、 intestinibacter、 flavonifractor、 odoribacter、 veillonella、 romboutsia、 coprobacter、 victivallis、 barnesiella、 olsenella、 adlercreutzia、 oscillibacter、 streptococcus、 marvinbryantia、 haemophilus、 bacteroides。
39、在本发明的一些更优选实施方案中，所述微生物标志物组合包括 anaerostipes、 lactococcus、 gordonibacter、 parasutterella、 slackia、 lachnoclostridium、 parabacteroides、 actinomyces、 desulfovibrio、 dialister、 anaerofilum、 butyricimonas、 paraprevotella、 holdemanella、 methanobrevibacter、 catenibacterium、 anaerotruncus、 alloprevotella、 collinsella、 turicibacter、 akkermansia、 alistipes、 hungatella、 sutterella、 lactobacillus、 butyricicoccus、 intestinibacter、 flavonifractor、 odoribacter、 veillonella、 enterorhabdus、 romboutsia、 coprobacter、 victivallis、 barnesiella、 olsenella、 adlercreutzia、 oscillibacter、 streptococcus、 marvinbryantia、 haemophilus、 bacteroides。
40、通过检测上述微生物标志物组合中的各微生物，获得其丰度数据，进一步通过构建机器学习模型诊断受试者是否患有二型糖尿病或预测受试者是否具有患二型糖尿病的风险。
41、本发明第二方面提供一种构建二型糖尿病诊断或预测模型的方法，包括以下步骤：
42、s1，将群体的生物样本中的本发明第一方面中所述微生物标志物组合的丰度数据随机分为两组，一组为训练集，一组为测试集，所述群体包括二型糖尿病患者和非二型糖尿病受试者；
43、s2，利用训练集数据，基于机器学习算法构建所述二型糖尿病诊断或预测模型，并进行多折交叉验证；
44、s3，在测试集中，对得到的所述二型糖尿病诊断或预测模型进行验证。
45、值得说明的是，本发明构建二型糖尿病诊断或预测模型的方法的全部步骤均由计算机等装置实施。
46、在本发明的一些实施方案中，所述各微生物标志物的丰度数据是基于qpcr、16srrna测序或宏基因组测序的方法得到的。
47、在本发明的一些具体实施方案中，是指利用16s rrna测序得到的，具体地，包括：
48、从所述生物样本中提取基因组dna，并进行16s rrna测序，获得测序数据；
49、对所述测序数据的原始reads进行预处理，过滤得到高质量reads，将其与16srrna基因参考数据库作比对，同时去除嵌合体序列，最终将过滤后的序列按照一定方式（包括但不限于nanoclust）进行聚类分析，得到多个序列聚类操作分类单元（otus），并对otus进行分类学（taxonomy）注释，获取各微生物的丰度数据。
50、在本发明的一些实施方案中，所述丰度为相对丰度。
51、在本发明的一些实施方案中，所述方法还包括绘制roc曲线评估所述二型糖尿病诊断或预测模型的步骤。
52、在本发明中，所述生物样本包括但不限定粪便、肠道灌洗液、肛拭子样本，优选地，为粪便样本。
53、在本发明的一些实施方案中，所述构建预测模型包括以下步骤：
54、s1，将群体的生物样本中的所述微生物标志物组合的丰度数据随机分为两组，一组为训练集，一组为测试集；
55、s2，利用训练集数据，基于机器学习算法构建预测模型，并进行多折交叉验证；
56、s3，在测试集中，对得到的预测模型进行验证。
57、在本发明的一些实施方案中，利用分层随机抽样进行分组。分组比例可以为7：3、4：1等。
58、在本发明的一些实施方案中，所述机器学习算法选自以下算法中的任一种：逻辑回归算法、线性回归算法、随机森林算法、神经网络算法、支持向量机算法、贝叶斯分类算法、梯度提升算法、k近邻算法和决策树算法。
59、在本发明的一些具体实施方案中，所述机器学习算法为随机森林算法，基于随机森林算法得到的预测模型最大深度为8，最大特征数为10，在叶节点处需要的最小样本数为40，基评估器的数量为50。
60、本发明第三方面提供一种计算机设备，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现如本发明第二方面任一所述的方法的步骤。
61、本发明第四方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明第二方面任一所述的方法的步骤。
62、本发明第五方面提供一种诊断或预测二型糖尿病的系统，包括以下模块：
63、数据输入模块，用于输入获得的受试者生物样本中本发明第一方面所述的微生物标志物组合的丰度数据；
64、数据库存储模块，用于存储群体的生物样本中的所述微生物标志物组合的丰度数据，所述群体包括二型糖尿病患者和非二型糖尿病受试者；
65、疾病预测模块，分别与所述数据输入模块和所述数据库存储模块连接，用于利用群体的生物样本中的所述微生物标志物组合的丰度数据构建预测模型，并基于从所述数据输入模块获得的受试者的所述微生物标志物组合的丰度数据，诊断受试者是否患有二型糖尿病或预测受试者是否具有患二型糖尿病的风险。
66、本发明第六方面提供本发明第一方面所述的微生物标志物组合的丰度检测试剂在制备用于诊断或预测二型糖尿病的试剂盒中的应用。
67、在本发明的一些优选实施方案中，所述丰度检测试剂是指高通量测序试剂，包括核酸提取、扩增试剂和/或纯化试剂。
68、在本发明的一些实施方案中，所述丰度检测试剂包括引物和/或探针。进一步地，将探针制备成芯片。
69、本发明的有益效果
70、相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：
71、利用本发明的微生物标志物，通过建立机器学习模型，在训练集中auc达到0.9703，在验证集中可达到0.9190，在独立验证集中也达到0.8264，表明利用本发明的微生物标志物可以准确诊断受试者是否患有二型糖尿病或预测受试者是否具有患二型糖尿病的风险，实现精准预测，使得能够及时进行医学干预，具有巨大的临床应用价值。
技术特征：
1.一种诊断或预测二型糖尿病的微生物标志物组合，其特征在于，所述微生物标志物组合包括anaerostipes、lactococcus、gordonibacter、parasutterella、lachnoclostridium、parabacteroides、actinomyces、desulfovibrio、dialister、butyricimonas、paraprevotella、holdemanella、methanobrevibacter、anaerotruncus、alloprevotella、collinsella、akkermansia、alistipes、sutterella、lactobacillus、intestinibacter、flavonifractor、odoribacter、veillonella、barnesiella、olsenella、adlercreutzia、oscillibacter、streptococcus、haemophilus和bacteroides。
2.一种构建二型糖尿病诊断或预测模型的方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述微生物标志物组合的丰度数据是基于qpcr、16s rrna测序或宏基因组测序的方法得到的。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括绘制roc曲线评估所述二型糖尿病诊断或预测模型的步骤。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述机器学习算法选自以下算法中的任一种：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述机器学习算法为随机森林算法，基于随机森林算法得到的预测模型最大深度为8，最大特征数为10，在叶节点处需要的最小样本数为40，基评估器的数量为50。
7.一种计算机设备，其特征在于，包括：
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，
9.一种诊断或预测二型糖尿病的系统，其特征在于，包括以下模块：
10.权利要求1所述的微生物标志物组合的丰度检测试剂在制备用于诊断或预测二型糖尿病的试剂盒中的应用。
技术总结
本发明公开了一种诊断或预测二型糖尿病的微生物标志物组合、方法、系统、设备和介质，属于微生物标志物技术领域。利用本发明的微生物标志物组合可以准确诊断受试者是否患有二型糖尿病或预测受试者是否具有患二型糖尿病的风险。进一步，基于特定的机器学习模型，还可以基于得到预测受试者患二型糖尿病风险的高低程度，实现精准预测，使得能够及时进行医学干预，具有巨大的临床应用价值。
技术研发人员：刘俊麟,张郁,姜育燊,胡志刚,张青一,陈龙,刘贺
受保护的技术使用者：浙江迪谱诊断技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5