[发明专利]采用模式识别技术识别耐碳青霉烯类大肠杆菌的方法

说明书

本发明公开了采用模式识别技术识别耐碳青霉烯类大肠杆菌的方法，包括以下步骤：a、采集大肠杆菌；b、提取大肠杆菌中代谢物和多肽；c、Orbitrap‑MS分析检测；d、Orbitrap‑MS数据处理分析；e、使用R语言软件和自己编写的程序对数据进行模式识别分析。利用R语言软件强大的统计能力处理从高分辨率Orbitrap‑MS中获得的大量数据，对耐碳青霉烯类药物的大肠杆菌菌株和敏感的大肠杆菌菌株的质谱数据展开模式识别分析，实现对耐碳青霉烯类的大肠杆菌菌株和敏感的大肠杆菌菌株的快速、准确的识别。同时，找出在统计学上具有显著性差异的化合物，为研究耐碳青霉烯类的大肠杆菌菌株和敏感的大肠杆菌菌株的差异及阐明大肠杆菌耐药机制提供理论基础。

技术领域

本发明涉及医药工程技术领域，特别是涉及采用模式识别技术识别耐碳青霉烯类大肠杆菌的方法。

背景技术

肠杆菌科细菌是临床上常见的致病菌，主要包括大肠杆菌、肺炎克雷伯菌等。目前，临床上使用的亚胺培南等碳青霉烯类抗生素被认为是治疗该耐药菌最有效的抗菌药物，也被认为是治疗的最终方法。但是随着此类抗生素的使用，碳青霉烯类抗生素耐药肠杆菌科细菌不断出现，极大的限制了此类抗生素的使用。其中，耐碳青霉烯类抗生素的大肠杆菌耐药率也已经由早年的零上升到1％，致使临床治疗面临巨大困难。

耐碳青霉烯类药物的大肠杆菌鉴定的方法主要包括革兰氏染色、生化和血清学方法，这些方法对于细菌耐药性的鉴定仍然必不可少，但是都存在分析周期较长、难以自动化，提供的信息较少及难以满足鉴定的要求等缺点。近些年，质谱技术是目前发展较快的一种化学分析技术，已经发展为高灵敏度、高通量和高准确性的技术，样品处理简单、快速，并且能提供复杂样品中各组分的分子量信息，正在成为系统细菌学研究人员的新工具。电喷雾-静电场轨道阱质谱(ESI-Orbitrap-MS)因其具有足够高的分辨率(1500Da时分辨率在10万以上)，可以促进复杂体系中有机质的更加精确和全面的分析。同时，电喷雾离子源(ESI)更适用于分析中高等极性的化合物，主要产生单电荷离子，分析的化合物分子量一般小于1500Da。相对于普通质谱仪器，高分辨质谱能获得大量的分析数据。但是，如何从大量的Orbitrap-MS数据中高效、深入地获取复杂体系组成和分子结构信息面临巨大的挑战。

模式识别方法结合质谱技术，使快速发展的计算机技术为解决数据的信息学问题带来了契机。通过模式识别方法，科研工作者可以快速、准确、最大限度地获取分析样品的各种信息。模式识别是通过计算机运用统计学方法对各类渠道所获得的海量数据进行处理，从看似杂乱无章的数据中提炼出有用的信息部分，建立识别模型。模式识别主要是对数据进行分类加工，包括特征选择、特征提取和数据维数压缩来决定事物的类别，进而制定识别标准。模式识别在化学相关学科中的应用主要在病历数据分析、医疗诊断、生物分类、药物和生物活性物质的构效关系及药物设计、质量控制和生产管理等。模式识别常用的方法主要是多变量统计算法，包括非监督型多变量统计、主要是主成分分析(PCA)和聚类分析(HCA)等。监督型多变量统计、主要是偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)和人工神经网络(ANN)等方法被广泛应用于鉴别各个类型的样本。单变量统计如t检验和倍率变化能对单个变量进行检验，判断其在统计学上是否有显著性差异。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了采用模式识别技术识别耐碳青霉烯类大肠杆菌的方法。

本发明所采用的技术方案是：采用模式识别技术识别耐碳青霉烯类大肠杆菌的方法，包括以下步骤：

a、采集大肠杆菌：按照要求，规范采集患者的细菌样本，采集后立即于-80℃冷冻保存；