一种预测肺炎克雷伯菌对厄他培南敏感性的系统及方法技术方案

本发明专利技术“一种预测肺炎克雷伯菌对厄他培南敏感性的系统及方法”属于生物信息技术领域。所述系统包括：计算单元；计算单元包括：计算机可读存储介质，其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一种Exp(

【技术实现步骤摘要】
一种预测肺炎克雷伯菌对厄他培南敏感性的系统及方法


[0001]本专利技术属于生物信息
，具体涉及一种预测肺炎克雷伯菌对厄他培南敏感性的系统及方法。

技术介绍

[0002]抗生素类药物曾是人类对抗诸多疾病的一个“秘密武器”，19世纪末20世纪初，由于一系列抗生素的发现，人类寿命得以大大提高。近年来，抗生素的不断应用，逐渐出现药物滥用情况，使临床抗生素耐药性和不良反应不断增加，给全球经济带来沉重负担。有效控制抗生素在医疗方面的滥用是应对全球性的抗生素抗性问题的重要环节。
[0003]病原微生物是指可以侵犯人体，引起感染甚至传染病的微生物，或称病原体。主要包括细菌、病毒、真菌、寄生虫、支原体、衣原体、立克次氏体、螺旋体等。微生物样品种类繁多。肠道样本包括粪便、粘膜等，液体样本包括尿、血液、脑髓液、唾液、痰、肺泡灌洗液、羊水等，拭子样本包括口腔、生殖道、皮肤等，其他的包括组织、肝脏、眼部、胎盘等。
[0004]克雷伯氏菌属(Genus Klebsiella)的拉丁学名为Klebsiella Trevisan，系统分类水平为属(Genus)，其为直杆菌，直径：0.3～1.0μm，长0.6～6.0μm。单个、成对或短链状排列，目前已报道的该菌属的菌种(菌株)包括：肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)、产气克雷伯菌(Klebsiella aerogenes)、产酸克雷伯菌(Klebsiella oxytoca)、拟肺炎克雷伯菌(Klebsiella quasipneumoniae)、变栖克雷伯菌(Klebsiella variicola)、密歇根克雷伯氏菌(Klebsiella michiganensis)等。
[0005]其中，肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)作为克雷伯氏菌属(Genus Klebsiella)的模式菌种(菌株)，在环境中广泛存在，易定植在患者的呼吸道和肠道，引起消化道、呼吸道、血液等多部位感染的常见条件致病菌，是引起人类肺炎的病原菌之一，也是院内常见耐药菌之一。根据第二军医大学的研究，2014—2017年分离的耐碳青霉烯类肺炎克雷伯菌对厄他培南的耐药率为62.5％(252/403)。
[0006]厄他培南(Ertapenem)是一种碳青霉烯类抗生素。主要用于治疗需氧革兰阴性菌感染。厄他培南的作用特点：疗效确切，广谱抗菌活性，覆盖常见的革兰阳性、革兰阴性菌，即使对产超广谱β
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内酰胺酶的肠杆菌和厌氧菌也敏感；快速杀菌，可快速，低耐药筛选；治疗后不易增加耐药菌的产生等。
[0007]细菌药物敏感性试验，是目前国内、外临床和实验室最常用的细菌耐药性检测方法，有纸片法、琼脂稀释法、肉汤稀释法、浓度梯度法等，其中除纸片法外，其余方法均可以获得相对精确的药物最低抑菌浓度(minimum inhibitory concentration，MIC)。细菌药物敏感性试验首先需要获得纯培养物，对于难培养及非培养菌无法适用，且耗时较长，有时候难以满足目前临床重症、急症感染的快速诊断和对症治疗的需求。病原微生物传统检测鉴定手段未能满足广覆盖、快速、准确的综合需求，感染病诊疗以经验性、指向性方法为主，临床医患迫切需要创新性的检测方法，更加全面、精准、快速的鉴定感染病原，辅助诊断与合理规范用药治疗，缩短疗程、减少病死率、降低医疗费用。
[0008]随着PCR技术、全基因组测序技术、微流控技术、VITEK
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2compact全自动细菌鉴定/药敏系统等新兴技术的推广，针对细菌耐药性检测新技术的探索逐渐深入，多种细菌耐药性检测新技术方法日益成熟。VITEK
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2compact全自动细菌鉴定/药敏系统虽然简便快速，但其对菌株的鉴定/药敏评价准确率受样本状态及菌株的培养情况影响，且其使用成本较高。
[0009]因此，本领域亟需开发一种可快速准确、成本较低地预测肺炎克雷伯菌菌株对厄他培南敏感性的方法及系统。

技术实现思路

[0010]针对本领域现有技术存在的上述不足和需求，本专利技术旨在提供一种预测肺炎克雷伯菌对厄他培南敏感性的系统及方法。
[0011]本专利技术的技术方案如下：
[0012]一种预测肺炎克雷伯菌对厄他培南敏感性的系统，设置有：计算单元；所述计算单元包括：计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现一种Exp(
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k)幂值计算方法；所述Exp(
‑
k)幂值计算方法包括如下计算步骤：
[0013]S1：按下述公式I计算k值：
[0014]公式I：
[0015]S2：求取以自然常数e为底数、以
‑
k为指数的Exp(
‑
k)幂值；
[0016]公式I中：
[0017]C1为KPC
‑
1基因在待预测的肺炎克雷伯菌菌株中的拷贝数，
[0018]C2为marA基因在待预测的肺炎克雷伯菌菌株中的拷贝数，
[0019]C3为nalC基因在待预测的肺炎克雷伯菌菌株中的拷贝数，
[0020]C4为sul1基因在待预测的肺炎克雷伯菌菌株中的拷贝数，
[0021]C5为CTX
‑
M
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15基因在待预测的肺炎克雷伯菌菌株中的拷贝数，
[0022]C6为APH(3')
‑
Ia基因在待预测的肺炎克雷伯菌菌株中的拷贝数。
[0023]所述的一种预测肺炎克雷伯菌对厄他培南敏感性的系统其特征在于，还设置有：结果输出单元；计算单元将计算出的Exp(
‑
k)幂值输送至结果输出单元，结果输出单元识别Exp(
‑
k)幂值并输出结果；
[0024]优选地，所述自然常数e＝2.718281828459045。
[0025]结果输出单元识别Exp(
‑
k)幂值＜1时输出耐药结果R；
[0026]结果输出单元识别Exp(
‑
k)幂值≥1时输出敏感结果S；
[0027]所述结果输出单元与计算单元之间由数据通路连通，计算单元计算得出的Exp(
‑
k)幂值经数据通路输送至结果输出单元；
[0028]优选地，所述敏感结果S指待预测的肺炎克雷伯菌对厄他培南敏感；所述耐药结果R指待预测的肺炎克雷伯菌对厄他培南耐药。
[0029]所述的一种预测肺炎克雷伯菌对厄他培南敏感性的系统，其特征在于，还设置有：实验单元和数据输入单元；
[0030]实验单元与数据输入单元由数据通路连通；实验单元输出实验结果、经数据通路
输送至数据输入单元并转换成自变量数据；
[0031]所述数据输入单元与计算单元由数据通路连通；自变量数据经数据通路输送至计算单元。
[0032]所述自变量数据包括：C1、C2、C3、C4、C5、C6的数值；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预测肺炎克雷伯菌对厄他培南敏感性的系统，设置有：计算单元；所述计算单元包括：计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序；其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现一种Exp(
‑
k)幂值计算方法；所述Exp(
‑
k)幂值计算方法包括如下计算步骤：S1：按下述公式I计算k值：公式I：S2：求取以自然常数e为底数、以
‑
k为指数的Exp(
‑
k)幂值；公式I中：C1为KPC
‑
1基因在待预测的肺炎克雷伯菌菌株中的拷贝数，C2为marA基因在待预测的肺炎克雷伯菌菌株中的拷贝数，C3为nalC基因在待预测的肺炎克雷伯菌菌株中的拷贝数，C4为sul1基因在待预测的肺炎克雷伯菌菌株中的拷贝数，C5为CTX
‑
M
‑
15基因在待预测的肺炎克雷伯菌菌株中的拷贝数，C6为APH(3')
‑
Ia基因在待预测的肺炎克雷伯菌菌株中的拷贝数。2.根据权利要求1所述的一种预测肺炎克雷伯菌对厄他培南敏感性的系统其特征在于，还设置有：结果输出单元；计算单元将计算出的Exp(
‑
k)幂值输送至结果输出单元，结果输出单元识别Exp(
‑
k)幂值并输出结果；和/或，所述自然常数e＝2.718281828459045。3.根据权利要求2所述的一种预测肺炎克雷伯菌对厄他培南敏感性的系统其特征在于，结果输出单元识别Exp(
‑
k)幂值＜1时输出耐药结果R；结果输出单元识别Exp(
‑
k)幂值≥1时输出敏感结果S。4.根据权利要求2或3所述的一种预测肺炎克雷伯菌对厄他培南敏感性的系统，其特征在于，所述结果输出单元与计算单元之间由数据通路连通，计算单元计算得出的Exp(
‑
k)幂值经数据通路输送至结果输出单元；和/或，所述敏感结果S指待预测的肺炎克雷伯菌对厄他培南敏感；所述耐药结果R指待预测的肺炎克雷伯菌对厄他培南耐药。5.根据权利要求1
‑
4任一所述的一种预测肺炎克雷伯菌对厄他培南敏感性的系统，其特征在于，还设置有：实验单元和数据输入单元；实验单元与数据输入单元由数据通路连通；实验单元输出实验结果、经数据通路输送至数据输入单元并转换成自变量数据；所述数据输入单元与计算单元由数据通路连通；自变量数据经数据通路输送至计算单元。6.根据权利要求5所述的一种预测肺炎克雷伯菌对厄他培南敏感性的系统，其特征在于，所述自变量数据包括：C1、C2、C3、C4、C5、C6的数值；和/或，所述实验结果包括：KPC
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1基因在待预测的肺炎克雷伯菌菌株中的拷贝数、marA基...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑瑜，陈璟，童旭，王珺，
申请(专利权)人：杭州杰毅生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：