[发明专利]免疫相关疾病分子分型和亚型分类器的分类方法、系统

说明书

本发明提供了一种免疫相关疾病分子分型和亚型分类器的分类方法、系统，包括：在训练集中利用聚类算法进行分子分型，得到多个在训练集中稳定出现的亚型及每个亚型的标记基因；对亚型的标记基因进行富集分析，对亚型进行免疫细胞浸润评估，根据分析和评估结果，得到多种免疫特征稳定的亚型类别；通过比较集比较不同亚型类别的治疗反应率，确定所需识别的亚型类别；利用筛选得到特征基因以及最佳参数组合构建支持向量机模型；鉴别待分类免疫相关疾病数据是否为所需的亚型类别。本发明能够鉴别出具有稳定特征的免疫相关疾病亚型，以利于精准药物选择、以及经济化治疗。本发明适用于各免疫相关疾病的分子分型和亚型分类，并不局限于本文中的实施例。

技术领域

本发明涉及精准医疗技术领域，具体地，涉及一种基于人工智能机器学习的免疫相关疾病分子分型和亚型分类器的分类方法、系统。

背景技术

免疫相关疾病(Immune related diseases)是指机体免疫调节失去平衡而引起的疾病。针对免疫相关疾病的治疗方法众多，尤其是单克隆抗体等生物制剂的使用日益广泛。然而临床可见不同免疫相关疾病的患者治疗预后情况不甚相同，这反映同种疾病不同病人的免疫状态存在广泛的异质性，难以根据临床表现来区分，亟需在分子层面对其免疫表征进行精准分型，以利临床预后和治疗。

以典型的免疫相关疾病溃疡性结肠炎(Ulcerative colitis，UC)为例，溃疡性结肠炎以直肠到近端结肠的慢性炎症为疾病特征，给全球医疗带来了巨大负担。UC治疗药物包括5-氨基水杨酸类药物(5Aminosalicylic Acid，5-ASA)、糖皮质激素、硫嘌呤、抗TNF药物、抗整合素和Janus激酶抑制剂等。目前临床实践中，轻症病人以5-ASA治疗为主，中-重度病人缓解治疗常以糖皮质激素和抗TNF治疗为主，但药物抵抗、药物不良反应、以及药物的昂贵价格，均制约患者预后。从治病机制来看，肠道稳态的破坏、肠道屏障的功能障碍和炎症反应，是UC患者的病理特征。UC肠道上皮中存在炎症负调节因子和促炎因子的平衡被破坏，中性粒细胞、淋巴细胞的激活和多种细胞因子参与了UC肠道炎症中，如细胞因子白细胞介素9(IL-9)、IL-13、IL-23和IL-36等。由此可知，肠道免疫稳态破坏是UC发病的本质，提示部分UC患者用药效果不良与病灶局部免疫浸润的异质性有关。

因缺乏UC分子分型，临床用药主要依据UC病理严重程度，专利文献CN110993099A公开了一种基于深度学习的溃疡性结肠炎严重程度评估方法及系统，利用溃疡性结肠炎严重程度评估模型输出Mayo内镜下评分、血管分型、自发出血和糜烂溃疡特征的评分预测结果，再将血管分型、自发出血和糜烂溃疡特征的评分预测结果累加，得到溃疡性结肠炎内镜下活动指数评分。现有技术根据严重程度的评估结果，采取单用或联用方案，如激素和免疫生物制剂常被用于中-重度患者的缓解治疗，前者作用广谱但副反应大，而后者往往针对某一免疫靶点但作用局限且价格昂贵，故而造成精准性差且经济负担重。

除了溃疡性结肠炎以外，其他诸多免疫相关疾病都存在上述的临床问题，例如克罗恩病(Crohn’s disease，CD)、系统性红斑狼疮、类风湿关节炎等。这类疾病的治疗有一个共同点，都需要用免疫抑制剂来抑制针对自身机体的免疫反应。最常用的是肾上腺皮质激素类制剂，如：强的松、氢化可的松、地塞米松等，简称“激素”。所有免疫抑制剂有个主要的共同的不良作用，它们会不同程度地影响机体的抗感染、抗肿瘤免疫功能。

因此，免疫相关疾病分子分型对于认识疾病的异质性，实现个性化治疗和避免过度医疗有极大意义。但是从现有报道来看，少有研究对免疫相关疾病进行精准且高质量的分子分型。本发明将以溃疡性结肠炎和克罗恩病两个实例来说明免疫相关疾病分子分型及亚型分类器的分类方法和分类系统。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种免疫相关疾病分子分型和亚型分类器的分类方法、分类系统。

根据本发明提供的一种免疫相关疾病分子分型和亚型分类器的分类方法，包括：