一種癌化水平評估模型構(gòu)建方法及裝置

本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)，具體為一種癌化水平評估模型構(gòu)建方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、近年來，癌癥已成為全球主要的健康威脅之一，早期發(fā)現(xiàn)和及時(shí)干預(yù)被廣泛認(rèn)為是提高癌癥治愈率的關(guān)鍵。然而，目前的癌癥診斷方法多依賴于傳統(tǒng)的影像學(xué)檢查和單一標(biāo)志物的血液檢測，這些方法在早期癌癥的識(shí)別和癌化程度的評估上往往存在局限性。大多數(shù)情況下，傳統(tǒng)的腫瘤標(biāo)志物如癌胚抗原(cea)和甲胎蛋白(afp)只能在腫瘤形成后才能顯著上升，而癌癥的發(fā)生是一個(gè)復(fù)雜的多步驟過程，涉及細(xì)胞的基因突變、蛋白質(zhì)表達(dá)變化、免疫逃逸等多種生物學(xué)機(jī)制?，F(xiàn)有技術(shù)未能有效整合這些復(fù)雜信息，導(dǎo)致早期診斷和癌化水平評估的準(zhǔn)確性不足。

2、此外，隨著對癌癥生物學(xué)的深入研究，越來越多的證據(jù)表明，腫瘤微環(huán)境中的免疫反應(yīng)在癌癥的發(fā)展和進(jìn)展中起著至關(guān)重要的作用。然而，傳統(tǒng)的診斷方法通常未能將免疫數(shù)據(jù)納入評估體系，未能全面反映腫瘤與宿主之間復(fù)雜的相互作用。這使得難以準(zhǔn)確評估患者的癌化水平并制定個(gè)性化的治療方案。因此，迫切需要一種新的綜合評估方法，不僅要能同時(shí)考慮多種生物標(biāo)志物和基因突變，還要將免疫反應(yīng)納入評估體系，以便能更全面、準(zhǔn)確地評估癌化水平，為臨床提供切實(shí)可行的決策支持。

3、現(xiàn)有技術(shù)中的，公開號(hào)為cn113943817b公開了宮頸癌癌化水平評估模型及構(gòu)建方法，通過篩選現(xiàn)有宮頸癌基因及其甲基化區(qū)域，設(shè)計(jì)探針，從宮頸癌腫瘤組織中提取宮頸細(xì)胞dna；對宮頸細(xì)胞dna片段化后進(jìn)行末端修復(fù)和連接接頭，構(gòu)建宮頸細(xì)胞dna甲基化文庫，并進(jìn)行文庫靶向富集；對處理后的宮頸細(xì)胞dna甲基化文庫進(jìn)行生信分析，使用邏輯回歸算法構(gòu)建評估模型，使用臨床樣本驗(yàn)證評估模型；通過本評估模型對宮頸癌癌化評估，符合率可達(dá)92.5％，臨床敏感度0.888889，臨床特異度0.954545，auc為0.9271，可有效減少過度治療，以降低宮頸癌的發(fā)病率和死亡率，但是現(xiàn)有技術(shù)依舊存在缺陷，現(xiàn)有技術(shù)對癌化水平的評估只依賴單一的dna數(shù)據(jù)，然而癌化是個(gè)復(fù)雜的過程，這個(gè)過程牽扯到身體多項(xiàng)數(shù)據(jù)的改變，這種單一維度的數(shù)據(jù)分析會(huì)導(dǎo)致評估結(jié)果的全面性和準(zhǔn)確性不足。且癌化涉及dna數(shù)據(jù)的多個(gè)維度，該現(xiàn)有技術(shù)值針對甲基化進(jìn)行分析數(shù)據(jù)挖掘深度不夠，得出的評估結(jié)果不夠可靠。

4、在所述背景技術(shù)部分公開的上述信息僅用于加強(qiáng)對本公開的背景的理解，因此它可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種癌化水平評估模型構(gòu)建方法及裝置，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種癌化水平評估模型構(gòu)建方法，具體步驟包括：

4、步驟1:對評估對象進(jìn)行醫(yī)學(xué)檢測，對檢測結(jié)果進(jìn)行處理，獲取評估對象的血清標(biāo)志數(shù)據(jù)、基因突變數(shù)據(jù)、蛋白表達(dá)數(shù)據(jù)、遺傳數(shù)據(jù)和免疫數(shù)據(jù)；

5、步驟2：對血清標(biāo)志數(shù)據(jù)、基因突變數(shù)據(jù)和蛋白表達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析得到癌化狀態(tài)系數(shù)，對遺傳數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析得到抑癌受阻系數(shù)，對抑癌受阻系數(shù)和癌化狀態(tài)系數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，生成癌化程度系數(shù)；

6、步驟3：對免疫數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取得到細(xì)胞免疫系數(shù)和免疫因子修正系數(shù)，根據(jù)細(xì)胞免疫系數(shù)和免疫因子修正系數(shù)生成抗癌指數(shù)，通過抗癌指數(shù)和癌化程度系數(shù)生成癌化水平評估系數(shù)；

7、步驟4：將癌化水平評估系數(shù)預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果將癌化分為輕微癌化，中等癌化和嚴(yán)重癌化。

8、進(jìn)一步地，所述血清標(biāo)志數(shù)據(jù)包括甲胚蛋白含量和癌胚抗原含量；所述基因突變數(shù)據(jù)包括kras突變評分和tp53突變評分；所述蛋白表達(dá)數(shù)據(jù)包括her2蛋白的ihc評級和p53蛋白的h-score評分，所述遺傳數(shù)據(jù)包括相關(guān)癌癥抑制基因的甲基化程度；所述抑癌基因包括：pten基因、rb1基因、cdkn2a基因和nf1基因；所述免疫數(shù)據(jù)包括免疫細(xì)胞數(shù)量數(shù)據(jù)和細(xì)胞因子數(shù)據(jù)，所述免疫細(xì)胞數(shù)量數(shù)據(jù)包括腫瘤微環(huán)境的cd8+t細(xì)胞數(shù)量、cd4+t細(xì)胞數(shù)量、b細(xì)胞數(shù)量、自然殺傷細(xì)胞數(shù)量和癌細(xì)胞數(shù)，所述細(xì)胞因子數(shù)據(jù)包括il-6水平、tnf-alpha水平和il-10水平；獲取her2蛋白的ihc評分所依據(jù)的具體邏輯為：將ihc評級變?yōu)閕hc評分，將0級設(shè)為1分；將1+級設(shè)為2分，將2+級設(shè)為3分，將3+級設(shè)為4分。

9、進(jìn)一步地，獲取kras突變評分所依據(jù)的具體邏輯為：設(shè)定kras關(guān)鍵突變位置影響因子，將g12d位置發(fā)生突變的影響因子設(shè)定為1，將g12v位置發(fā)生突變的影響因子設(shè)定為2，將g13d位置發(fā)生突變的影響因子設(shè)定為3，從評估對象處采集一組樣本，將該組樣本中g(shù)12d位置、g12v位置和g13d位置發(fā)生突變的個(gè)數(shù)與g12d位置、g12v位置和g13d位置總個(gè)數(shù)的比值一一作為g12d位置、g12v位置和g13d位置的突變頻率，統(tǒng)計(jì)這組樣品中g(shù)12d位置、g12v位置和g13d位置基因突變的頻率，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行kras突變評分，進(jìn)行kras突變評分所依據(jù)的具體公式為：

10、skrsa＝fg12d+2fg12v+3fg13d

11、其中，skrsa為kras突變評分，fg12d為g12d位置突變頻率，fg12v為g12v位置突變頻率，fg13d為g13d位置突變頻率。

12、進(jìn)一步地，獲取tp53突變評分所依據(jù)的具體邏輯為：設(shè)定tp53關(guān)鍵突變位置影響因子，將r175h位置發(fā)生突變的影響因子設(shè)定為1，將r248q位置發(fā)生突變的影響因子設(shè)定為2，將r273h位置發(fā)生突變的影響因子設(shè)定為3，從評估對象處采集一組樣本，將該組樣本中r175h位置、r248q位置和r273h位置發(fā)生突變的個(gè)數(shù)與r175h位置、r248q位置和r273h位置總個(gè)數(shù)的比值一一作為r175h位置、r248q位置和r273h位置的突變頻率，統(tǒng)計(jì)這組組樣品r175h位置、r248q位置和r273h位置基因突變頻率，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行tp53突變評分，進(jìn)行tp53突變評分所依據(jù)的具體公式為：

13、stp53＝fr175h+2fr248q+3fr273h

14、其中，stp53為tp53突變評分，fr175h為r175h位置突變頻率，fr248q為r248q位置突變頻率，fr273h為r273h位置突變頻率。

15、進(jìn)一步地，生成癌化狀態(tài)系數(shù)所依據(jù)的具體邏輯為：對血清標(biāo)志數(shù)據(jù)、基因突變數(shù)據(jù)和蛋白表達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析得到癌化狀態(tài)系數(shù)，生成癌化狀態(tài)系數(shù)所依據(jù)的具體公式為：

16、

17、其中，az為癌化狀態(tài)系數(shù)，cj為甲胚蛋白含量，ca為癌胚抗原含量，skrsa為kras突變評分，stp53為tp53突變評分，sher2為her2蛋白的ihc評分，sp53為p53蛋白的h-score評分。

18、進(jìn)一步地，生成癌化程度系數(shù)所依據(jù)的具體邏輯為：統(tǒng)計(jì)抑癌基因的甲基化程度，所述抑癌基因包括：pten基因、rb1基因、cdkn2a基因和nf1基因；計(jì)算各種抑癌基因的甲基化程度與相應(yīng)甲基化閾值的差值，并將小于零的差值設(shè)定為零以對差值進(jìn)行處理，對處理后的差值進(jìn)行數(shù)學(xué)分析生成抑癌受阻系數(shù)，對抑癌受阻系數(shù)和癌化狀態(tài)系數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，生成癌化程度系數(shù)；生成抑癌受阻系數(shù)所依據(jù)的具體公式為：

19、

20、其中，ya為抑癌受阻系數(shù)，kji為第i種抑癌基因所對應(yīng)的處理后差值，m為抑癌基因總種類數(shù)，i為抑癌基因種類的索引；

21、生成癌化程度系數(shù)所依據(jù)的具體公式為：

22、ac＝az*eya

23、其中，ac為癌化程度系數(shù)，az為癌化狀態(tài)系數(shù)，ya為抑癌受阻系數(shù)。

24、進(jìn)一步地，生成癌化水平評估系數(shù)所依據(jù)的具體邏輯為：對免疫數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取得到細(xì)胞免疫系數(shù)和免疫因子修正系數(shù)，根據(jù)細(xì)胞免疫系數(shù)和免疫因子修正系數(shù)生成抗癌指數(shù)，通過抗癌指數(shù)和癌化程度系數(shù)生成癌化水平評估系數(shù)；獲取細(xì)胞免疫系數(shù)所依據(jù)的具體公式為：

25、

26、其中，xm為細(xì)胞免疫系數(shù)，ncd8+為cd8+t細(xì)胞數(shù)量,nnk為自然殺傷細(xì)胞數(shù)量，nb為b細(xì)胞數(shù)量，ncd4+為cd4+t細(xì)胞數(shù)量，na為癌細(xì)胞數(shù)；

27、生成免疫因子修正系數(shù)所依據(jù)的具體公式為：

28、

29、其中，xy為免疫因子修正系數(shù)，cil-6為il-6水平，ctnf為tnf-alpha水平，cil-10為il-10水平；

30、生成抗癌指數(shù)所依據(jù)的具體公式為：

31、

32、其中，ka為抗癌指數(shù),

33、生成癌化水平評估系數(shù)所依據(jù)的具體公式為：通過抗癌指數(shù)和癌化程度系數(shù)生成癌化水平評估系數(shù)；

34、

35、其中，kh為癌化水平評估系數(shù)，ac為癌化程度系數(shù)。

36、進(jìn)一步地，將癌化水平進(jìn)行分類評估所依據(jù)的具體邏輯為：

37、預(yù)設(shè)癌化水平評估閾值kh0，若kh<0.6kh0，則癌化水平為輕微癌化，若0.6kh0≤kh<kh0，則癌化水平為中等癌化，若kh≥kh0，則癌化水平為嚴(yán)重癌化。

38、本發(fā)明另外提供一種癌化水平評估模型構(gòu)建裝置，所述裝置用于實(shí)現(xiàn)所述癌化水平評估模型構(gòu)建方法，具體包括：

39、數(shù)據(jù)采集模塊：用于對評估對象進(jìn)行醫(yī)學(xué)檢測，對檢測結(jié)果進(jìn)行處理，獲取評估對象的血清標(biāo)志數(shù)據(jù)、基因突變數(shù)據(jù)、蛋白表達(dá)數(shù)據(jù)、遺傳數(shù)據(jù)和免疫數(shù)據(jù)；

40、程度評估模塊：用于對血清標(biāo)志數(shù)據(jù)、基因突變數(shù)據(jù)和蛋白表達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析得到癌化狀態(tài)系數(shù)，對遺傳數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析得到抑癌受阻系數(shù)，對抑癌受阻系數(shù)和癌化狀態(tài)系數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，生成癌化程度系數(shù)；

41、抵抗評估模塊：用于對免疫數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取得到細(xì)胞免疫系數(shù)和免疫因子修正系數(shù)，根據(jù)細(xì)胞免疫系數(shù)和免疫因子修正系數(shù)生成抗癌指數(shù)，通過抗癌指數(shù)和癌化程度系數(shù)生成癌化水平評估系數(shù)；

42、癌化評估模塊：用于將癌化水平評估系數(shù)預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果將癌化分為輕微癌化，中等癌化和嚴(yán)重癌化。

43、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

44、本發(fā)明通過整合血清標(biāo)志物、基因突變、蛋白質(zhì)表達(dá)、免疫反應(yīng)及甲基化等多項(xiàng)生物數(shù)據(jù)，構(gòu)建了一種綜合評估模型。這種多維度的分析框架能夠全面反映癌化過程的復(fù)雜性，從而提高評估結(jié)果的全面性和準(zhǔn)確性。

45、對于基因數(shù)據(jù)的挖掘，本發(fā)明不僅關(guān)注甲基化，還綜合考慮基因突變和相關(guān)蛋白質(zhì)基因的表達(dá)效果。這樣的綜合評估方式使得得出的評估結(jié)果更為可靠，從而能更好地指導(dǎo)臨床決策和制定個(gè)性化治療方案。