本发明属于生物医学,具体涉及长寿人群的肠道微生物标志物。
背景技术:
1、随着生活水平的提升、医疗技术的进步以及生活环境的改善,全球人口平均寿命显著增长,众多国家正逐步迈向老龄化社会。追求健康长寿是广大民众的共同愿景,这不仅对个体身心健康有益,更对家庭的美满幸福与社会的和谐稳定具有深远影响。然而,老年人往往面临多种老年性疾病的困扰,给经济和医疗系统带来沉重负担。因此,揭示长寿老人健康衰老的关键标志物,对实现健康衰老的目标至关重要。
2、长寿老人,尤其是年龄超过95岁的老者,往往是健康衰老的典范。当前,对健康衰老的研究多聚焦于长寿基因、转录因子和表观遗传因子等领域。肠道菌群作为人体肠道内的重要组成,与人体健康紧密相连,在衰老过程中扮演着不容忽视的角色。然而,肠道菌群在健康衰老中所起的作用和机制,我们目前掌握的信息仍相对有限。因此,研究老龄人口健康衰老时的肠道菌群特征,有助于监测和调节老年人的机体健康。
3、梅州市蕉岭县,2011年7月被中国老年学学会授予“中国长寿之乡”。2014年5月被国际自然医学会、世界长寿乡科学认证委员会认证为“世界长寿乡”,是世界第七个,中国第四个,广东第一个世界长寿乡。本发明基于梅州市蕉岭县两百多人队列的菌群样本,开发了一种具有高特异性和灵敏度的微生物标志物,对于准确评估老龄人口的健康衰老具有重要意义。
技术实现思路
1、本发明旨在鉴定出与长寿老人相关的肠道菌群相对丰度的特征,并提出一种基于肠道菌群标志物相对丰度来区分长寿老人与其他人群的有效方法。
2、本发明第一方面的目的,在于提供一种用于预测长寿的肠道微生物标志物。
3、本发明第二方面的目的,在于提供试剂在制备预测长寿可能性的产品中的应用。
4、本发明第三方面的目的,在于提供一种长寿人群预测模型的构建方法。
5、本发明第四方面的目的,在于提供一种长寿人群预测模型。
6、本发明第五方面的目的,在于提供一种长寿人群预测系统。
7、本发明第六方面的目的,在于提供一种电子设备。
8、本发明第七方面的目的,在于提供一种存储介质。
9、本发明第八方面的目的,在于提供本发明第一方面的肠道微生物标志物作为靶点用于筛选抗衰老的药物中的应用。
10、为了实现上述目的,本发明所采取的技术方案是:
11、本发明的第一个方面,提供一种用于预测长寿的肠道微生物标志物,包括eisenbergiella tayi,ruthenibacterium lactatiformans,enterocloster bolteae,blautia glucerasea,anaerofustis stercorihominis,lachnospiraceae bacterium 2_1_46faa,akkermansia muciniphila,clostridiuminnocuum,faecalibacteriumprausnitzii,faecalibacterium sgb15346,clostridium symbiosum和hungatellahathewayi。
12、本发明的第二个方面,提供试剂在制备预测长寿可能性的产品中的应用,所述试剂为检测受试者样本中如本发明第一方面的肠道微生物标志物的含量或丰度的试剂。
13、在本发明一些实施方式中,所述的试剂包括对所述肠道微生物标志物具有特异性的引物、探针、反义寡核苷酸、适配体或抗体。
14、在本发明一些实施方式中,通过选自以下方法进行微生物标志物的检测:基因组学、宏基因组学、合成生物学、转录组学、代谢组学、蛋白组学。
15、在本发明一些实施方式中,通过选自以下方法进行微生物标志物的检测:通过核酸扩增技术、测序技术、核酸杂交技术、基因芯片和免疫测定。
16、在本发明一些实施方式中,通过选自以下方法进行微生物标志物的检测:酶联免疫吸附试验、免疫荧光法、放射免疫测定法、免疫共沉淀法、免疫印迹法、高效液相色谱法、毛细管凝胶电泳法、近红外光谱法、质谱法、免疫化学发光法、胶体金免疫技术、荧光免疫层析技术、表面等离子共振技术、基因组测序(如一代测序、二代测序或三代测序)、pcr、免疫-pcr技术或生物素-亲和素技术。
17、在本发明一些实施方式中,所述产品包括试剂、试剂盒、试纸、系统或芯片。
18、在本发明一些实施方式中,所述样本为粪便。
19、在本发明一些实施方式中,在长寿人群的样本中,微生物eisenbergiella tayi,ruthenibacterium lactatiformans,enterocloster bolteae,anaerofustisstercorihominis,lachnospiraceae bacterium 2_1_46faa,akkermansia muciniphila,clostridiuminnocuum,clostridium symbiosum和hungatella hathewayi的丰度显著升高,而blautia glucerasea,faecalibacterium prausnitzii和faecalibacteriumsgb15346的丰度显著降低。
20、本发明的第三个方面,提供一种长寿人群预测模型的构建方法,包括以下步骤:
21、(1)获取非长寿人群、长寿人群样本中的肠道菌群宏基因组测序数据,计算样本中微生物种类和丰度;
22、(2)通过机器学习方法对步骤(1)中的微生物种类和丰度筛选出特征微生物,构建长寿人群预测模型;
23、所述特征微生物为本发明第一方面的肠道微生物标志物。
24、在本发明一些实施方式中,所述机器学习方法包括但不限于随机森林。
25、在本发明一些实施方式中,步骤(2)中通过使用随机森林十折交叉验证进行结果验证。
26、在本发明一些实施方式中,所述长寿和非长寿人群均为健康人。
27、在本发明一些实施方式中,所述长寿人群的年龄为≥95岁。
28、在本发明一些实施方式中,所述非长寿人群的年龄为20~89岁。
29、在本发明一些实施方式中,所述非长寿人群包括年轻人和/或普通老年人。
30、在本发明一些实施方式中,所述年轻人的年龄为20~59岁。
31、在本发明一些实施方式中,所述普通老年人的年龄为60~89岁。
32、本发明的第四个方面,提供一种长寿人群预测模型,由本发明第三方面的构建方法构建得到。
33、在本发明一些实施方式中,所述长寿人群预测模型包括:
34、数据采集模块,用于数据采集,获取样本中微生物种类和丰度;
35、模型构建模块,用于通过机器学习方法对样本中的微生物进行筛选,获得特征微生物,构建长寿人群预测模型。
36、在本发明一些实施方式中,所述机器学习法包括但不限于随机森林。
37、本发明的第五个方面,提供一种长寿人群预测系统,包括以下模块:
38、数据收集模块:收集待测人群的样本,测定本发明第一方面的肠道微生物标志物的丰度,并将标志物的丰度数据输出至模型计算模块;
39、模型计算模块:输入待测数据,根据本发明第四方面的长寿人群预测模型进行预测评估;
40、输出预测模块:显示预测评估结果。
41、在本发明一些实施方式中,所述预测评估的具体步骤包括:利用预测模型预测待测人群为长寿人群的概率,若预测概率大于临界值,则判定为长寿人群,若预测概率小于临界值,则判定为非长寿人群。
42、在本发明一些实施方式中,所述临界值为0.8。
43、本发明的第六个方面,提供一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现本发明第四的构建方法
44、本发明的第七个方面,提供一种存储介质,其中存储有处理器可执行的指令,所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行本发明第四方面的构建方法
45、本发明的第八个方面,提供本发明第一方面的肠道微生物标志物作为靶点用于筛选抗衰老的药物中的应用。
46、本发明的有益效果是:
47、本发明提供了一种用于预测长寿人群的肠道微生物标志物,包括eisenbergiellatayi,ruthenibacterium lactatiformans,enterocloster bolteae,blautiaglucerasea,anaerofustis stercorihominis,lachnospiraceae bacterium 2_1_46faa,akkermansia muciniphila,clostridiuminnocuum,faecalibacterium prausnitzii,faecalibacterium sgb15346,clostridium symbiosum和hungatella hathewayi。本发明提供的长寿人群肠道微生物标志物可用于构建长寿老人预测模型,具有检测准确性高的特点,能有效区分长寿人群和其他人群,roc曲线下面积达到了0.84。因此可以用作检测指标来预测长寿,为人类健康衰老提供指导和依据。同时基于所述长寿人群肠道微生物标志物检测,以受试者的粪便为检测对象,属于无创操作,且涉及的高通量测序手段为成熟的检测方法,操作简便,因此检测便捷,具有较高的应用推广价值。本发明挖掘提供的长寿家族老人的肠道菌群谱,为后期制备抗衰产品和开发筛选抗衰产品的方法或系统等提供了依据。
1.一种用于预测长寿的肠道微生物标志物,包括eisenbergiella tayi,ruthenibacterium lactatiformans,enterocloster bolteae,blautia glucerasea,anaerofustis stercorihominis,lachnospiraceae bacterium 2_1_46faa,akkermansiamuciniphila,clostridiuminnocuum,faecalibacterium prausnitzii,faecalibacteriumsgb15346,clostridium symbiosum和hungatella hathewayi。
2.试剂在制备预测长寿可能性的产品中的应用,其特征在于,所述试剂为检测受试者样本中如权利要求1所述的肠道微生物标志物的含量或丰度的试剂。
3.根据权利要求2所述的应用,其特征在于,所述的试剂包括对所述肠道微生物标志物具有特异性的引物、探针、反义寡核苷酸、适配体或抗体;和/或,通过选自以下方法进行微生物标志物的检测:基因组学、宏基因组学、合成生物学、转录组学、代谢组学、蛋白组学。
4.根据权利要求2或3所述的应用,其特征在于,所述产品包括试剂、试剂盒、试纸、系统或芯片。
5.一种长寿人群预测模型的构建方法,包括以下步骤:
6.一种长寿人群预测模型,由权利要求5所述的构建方法构建得到。
7.一种长寿人群预测系统,包括以下模块:
8.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求5所述的构建方法。
9.一种存储介质,其中存储有处理器可执行的指令,其特征在于,所述处理器可执行的指令在由处理器执行时用于执行权利要求5所述的构建方法。
10.权利要求1所述的肠道微生物标志物作为靶点用于筛选抗衰老的药物中的应用。