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DeepMSProfiler:开创性端对端深度学习方法推动代谢组学在疾病诊断中的应用

找药助手

发布于 2024-10-14 16:24:25    1264次浏览

  代谢组学作为研究生物体内小分子代谢物变化的重要工具,广泛应用于疾病的诊断和生物机制的研究。然而,传统的代谢组学分析方法繁琐,易受人为因素和技术误差影响,限制了其在临床中的广泛应用。为了解决这些问题,中山大学中山医学院李伟忠团队与中山大学肿瘤防治中心黄蓬、胡寓旻团队合作,开发了一种全新的深度学习方法,名为DeepMSProfiler,该方法能够端对端地进行非靶向代谢组学数据分析,并在Nature Communications发表了相关研究成果。这一突破性方法为基于代谢组学的疾病诊断和生物机制发现提供了强有力的支持。

  深度学习赋能代谢组学分析

  DeepMSProfiler的独特之处在于其能够直接处理来自液相色谱-质谱联用(LC-MS)的原始数据,并将其转化为具体的疾病诊断结果以及疾病相关的代谢物-蛋白质网络。这种端对端的分析模式避免了传统代谢组学分析中的复杂步骤,如峰提取和代谢物识别,从而减少了分析过程中可能产生的误差累积。此外,DeepMSProfiler通过深度学习模型,能够有效处理未知代谢信号,尤其是在现有数据库无法鉴定的代谢物上表现出色,这极大地扩展了其应用范围。

  减少批次效应,提升诊断精度

  另一个重要优势是DeepMSProfiler能够克服来自不同医院或实验中心之间的批次效应问题。在代谢组学研究中,批次效应常常导致不同来源的样本难以直接进行比较。DeepMSProfiler通过集成学习模型的优化,成功消除了这些差异,使得多中心的数据分析更加一致可靠。这一特性极大地增强了其在大规模临床研究中的应用潜力。

  实验成果:高准确率与广泛的泛化能力

  在实际的应用测试中,研究团队利用来自多家医院的859份肺腺癌患者、良性肺结节患者和健康人群的血清样本进行了模型的训练和测试。DeepMSProfiler在独立测试集中展现了卓越的表现,成功甄别了不同组别的代谢特征,AUC值高达0.99,尤其是在早期肺腺癌诊断中取得了96.1%的准确率。与传统方法相比,这一性能指标具有显著优势,体现了DeepMSProfiler在疾病早期诊断中的实际应用价值。

  此外,该研究团队进一步扩展了DeepMSProfiler的应用范围,利用928种不同类型的细胞系数据进行泛癌代谢组学分析。结果显示,DeepMSProfiler不仅能够识别特定疾病相关的代谢物,还揭示了23种癌症类型中共同存在的代谢物和蛋白质。这一发现表明,该方法具备强大的泛化能力,能够跨越多种癌症类型进行疾病相关代谢物的识别,并为多种疾病的诊断提供了理论依据。

  开创性应用:引领代谢组学分析新方向

  DeepMSProfiler的出现为代谢组学领域带来了重大突破。传统代谢组学分析方法依赖于复杂的峰提取、代谢物鉴定和信号处理步骤,且容易受到人为操作和仪器精度的限制。而DeepMSProfiler通过端对端的深度学习模型,不仅简化了这一分析流程,还提升了结果的准确性与可靠性。尤其是在处理未知代谢信号时,DeepMSProfiler可以超越数据库的限制,发掘更多潜在的疾病相关代谢物,为未来的疾病诊断和机制研究提供了更多可能性。

  临床和研究的广泛应用潜力

  得益于其高效的分析流程与卓越的性能,DeepMSProfiler有望在多种疾病的诊断中得到广泛应用,特别是在癌症等复杂疾病的早期筛查和精准诊疗中表现出巨大潜力。该方法不仅能够帮助临床医生快速识别疾病相关代谢物,还能够为个性化治疗方案的制定提供关键支持。此外,DeepMSProfiler的跨平台、跨实验中心的适用性也使得它在大型多中心临床试验中的应用前景十分广阔。

  结语

  DeepMSProfiler为代谢组学领域首个可解释性的端对端深度学习方法,显著超越了传统的分析手段。这一方法不仅简化了复杂的数据处理流程,还提高了代谢组学分析的准确性和可靠性。通过与多中心数据的融合和扩展应用,DeepMSProfiler展现了其在多种疾病诊断和机制研究中的广泛潜力。未来,随着该方法的进一步优化和推广,基于代谢组学的精准医疗或将迎来新的发展契机。

温馨提示:医疗科普知识仅供参考,不作诊断依据;无行医资格切勿自行操作,若有不适请到医院就诊。
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  • 鼻塞伴随鼻涕黄色怎么办

    回答:鼻塞和鼻涕是常见的症状,尤其在季节交替、气候变化或流感高发季节更为常见。当你发现自己有鼻塞并伴有黄色鼻涕时,这通常意味着你的身体正在抵抗某种炎症或感染。以下是一些应对方法和建议,以帮助你缓解这些症状。 1. 理解症状 黄色鼻涕通常表明体内有感染,可能是由病毒性或细菌性感染引起的。常见的原因包括: 感冒:病毒性感染,引起鼻腔黏膜发炎,导致鼻塞和鼻涕。 鼻窦炎:鼻窦的感染或炎症,通常伴随绿色或黄色浓稠鼻涕。 过敏性鼻炎:虽然一般为清水样鼻涕,但在感染的情况下也可能变为黄色。 如果症状持续超过一周,或者伴有严重的头痛、发热或面部肿胀等,建议及时就医。 2. 自我护理方法 以下是一些可以在家中进行的护理措施: a. 保持水分 多喝水、温热的汤、茶等,保持身体水分,有助于稀释鼻涕,减轻鼻塞。 b. 使用盐水鼻腔冲洗 使用生理盐水进行鼻腔冲洗可以有效清洁鼻腔,缓解鼻塞和改善鼻涕的排出。可以使用市售的鼻腔喷雾剂,或自己调配盐水(1杯温水中加入1/4茶匙盐)。 c. 热敷 用热毛巾敷在鼻子和额头上,可以帮助缓解鼻塞,促进鼻腔内分泌物的流动。 d. 增加湿度 使用加湿器增加房间湿度,或在洗澡时让蒸汽帮助舒缓鼻腔。湿润的空气可以减轻鼻塞的不适。 3. 药物治疗 如果症状较重,可以考虑使用以下药物: 抗组胺药:缓解与过敏有关的鼻塞和流涕。 减充血剂:如伪麻黄碱(随药物说明使用),可以暂时缓解鼻塞。 鼻用类固醇喷雾:帮助减轻鼻腔的炎症。 在使用任何药物之前,请咨询医生或药师,确保其适合你的情况。 4. 注意饮食 保持清淡的饮食,多摄入富含维生素C和抗氧化物的食物,例如水果和蔬菜,以增强免疫系统。同时,避免刺激性食物,如辛辣食物,这可能加重症状。 5. 何时就医 如果你出现以下情况,应及时去看医生: 症状持续超过一周且未改善 高热(超过38.5°C) 面部或眼部肿胀 鼻涕中有血 呼吸急促或困难 结论 鼻塞伴随黄色鼻涕虽为常见症状,但也可能暗示需要关注的健康问题。通过适当的自我护理、药物治疗和必要时的就医,可以有效缓解症状并帮助恢复健康。如有疑虑,及时咨询医生是最安全的选择。
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    回答:过敏性结肠炎是一种以结肠炎症为特点的疾病,通常与机体对特定食物或物质的过敏反应有关。尽管该疾病的确切病因尚不完全清楚,但研究表明,它可能与免疫系统的异常反应相关。过敏性结肠炎的临床表现多种多样,常常使患者面临不少困扰。下面我们将介绍一些主要的临床表现。 1. 腹痛与不适 腹痛是过敏性结肠炎最常见的症状之一。这种疼痛通常呈现为阵发性或持续性的痉挛性疼痛,常伴有腹部不适。在进食后,腹痛可能更为明显,尤其是与易过敏的食物如乳制品、坚果等相关的食物。 2. 腹泻 过敏性结肠炎患者常表现为腹泻,便便可能呈现为水样或黏液状。腹泻的频率和严重程度因个体而异,部分患者可能在短时间内经历多次排便,影响生活质量。腹泻通常与食物摄入密切相关,有些患者在食用特定食物后症状加重。 3. 便秘 尽管腹泻较常见,但有些患者也可能出现便秘,便秘可能导致排便困难和腹部不适。这种便秘可能与肠道肌肉的功能障碍有关,导致正常的排便节律受到影响。 4. 恶心与呕吐 一些患者在出现过敏性结肠炎时,可能伴随有恶心和呕吐的症状。这通常与腹痛、腹泻等消化不良症状相互交织,影响患者的食欲及营养摄入。 5. 体重变化 由于腹泻和食欲减退,部分患者可能出现体重减轻。对于有严重症状的患者,长期的营养不良甚至可能导致身心健康问题。因此,监测体重变化和营养状况是必要的。 6. 皮肤表现 过敏性结肠炎患者有时会伴随其他过敏症状,如皮肤瘙痒、皮疹、荨麻疹等。这些症状通常与患者对某些食物或环境因素的过敏反应有关。 7. 精神心理表现 长期与慢性疼痛和消化问题斗争,患者可能出现焦虑和抑郁等精神心理问题。症状的反复发作和生活质量的下降可能使患者感到沮丧,因此心理支持和适当的心理干预也是治疗的重要组成部分。 总结 过敏性结肠炎的临床表现多种多样,涉及消化、皮肤及心理等多个系统。患者在出现常见症状时,应及时就医,通过专业的诊断和个体化的治疗方案,有助于缓解症状、改善生活质量。同时,了解自身的过敏源并尽量避免相关食物,是预防和管理过敏性结肠炎的重要措施。对于严重或反复发作的患者,定期随访与监测也是必要的。
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    回答:心律失常是指心脏跳动速率、规律或节律异常的情况。它可能导致心率过快、过慢或不规则,其中一些类型的心律失常可能会给患者带来晕厥的风险。晕厥是一种短暂的意识丧失状态,由于供氧不足导致大脑功能暂时中断而发生。 在心律失常引起晕厥的情况中,最常见的是室上性心动过速和室性心动过速。室上性心动过速是指心脏的上室部分跳动过快,而室性心动过速则是心脏的下室部分跳动异常快。这两种情况都可能导致心脏排血功能下降,进而降低供血给全身器官,包括大脑的供血。 当心脏出现快速而不规则的跳动时,会影响到正常的心脏排血功能,这可能造成相对性的心脏输出量下降,导致血压下降和脑部供血不足。大脑对氧气的需求非常高,一旦供氧不足,就会出现短暂的晕厥症状,例如头晕、眩晕、视物昏厥等。 有些心律失常患者在发生明显的心悸、胸闷和头晕等症状后会出现晕厥,这时就需要引起足够的重视。应立即进行心电图检查以明确心律失常的类型,并根据具体情况制定治疗方案。治疗心律失常的方法包括药物治疗、心脏起搏器植入或手术干预等,旨在恢复心脏正常的节律和功能,从而减少患者晕厥发作的风险。 总的来说,心律失常可以引起晕厥,在确诊心律失常的情况下,及时采取相应的医疗措施是非常重要的。对于那些已经出现明显晕厥症状的患者,更需要积极治疗和管理,以降低晕厥再次发作带来的风险,保障患者的健康和生命安全。因此,对心律失常患者及时给予关注和治疗,可以有效预防晕厥的发生,提高患者的生活质量。
  • 干咳嗽是什么原因

    回答:干咳嗽是一种常见的症状,可能由多种不同的原因引起。它可以是短期的,比如感冒或流感引起的暂时性咳嗽,也可能是长期的,可能表明潜在的健康问题。以下是一些可能导致干咳嗽的常见原因: 1. 感染性疾病:感冒、流感、支气管炎等呼吸道感染是引起干咳的常见原因之一。这些感染通常会刺激气道,导致喉咙痛、咳嗽和其他症状。 2. 过敏:过敏性鼻炎或过敏性支气管炎可能会导致干咳。当人体暴露于过敏原(如花粉、尘螨或宠物皮屑)时,免疫系统会产生反应,导致气道发炎和咳嗽。 3. 环境因素:暴露于环境中的刺激物质,如烟雾、空气污染物、化学物质或干燥的空气,都可能刺激气道,引起咳嗽。 4. 气道刺激:某些食物、药物或化学物质可能会直接刺激气道,导致咳嗽。例如,吸入粉尘或化学气体可能引起反射性咳嗽。 5. 气管痉挛:气管痉挛是一种肺部疾病,通常与哮喘有关。在气管痉挛时,气道会突然收缩,导致咳嗽和呼吸困难。 6. 药物副作用:某些药物,特别是接触性的药物(如ACE抑制剂)、β受体阻滞剂或某些降压药物,可能会导致咳嗽。 7. 神经性咳嗽:在一些情况下,咳嗽可能是由于神经性因素而引起的,这种情况通常称为神经性咳嗽。这种类型的咳嗽可能是由于心理因素、焦虑或其他神经系统问题引起的。 无论干咳嗽的原因是什么,都应该及时就医以获取正确的诊断和治疗。如果咳嗽持续时间较长或伴随其他严重症状,如呼吸困难、胸痛或发热,应尽快就医,以排除潜在的严重健康问题。及时的诊断和治疗可以帮助缓解症状,并防止病情恶化。
  • 过敏性皮炎会导致皮肤变薄吗

    回答:过敏性皮炎是一种常见的皮肤疾病,通常由过敏原引发,表现为皮肤红肿、瘙痒、脱屑等症状。虽然这种病症主要影响皮肤的表层,但许多人对此有一些误解,尤其是在皮肤健康和皮肤结构方面。本文将探讨过敏性皮炎与皮肤变薄之间的关系。 过敏性皮炎的病理机制 过敏性皮炎是由免疫系统对某些物质(如花粉、尘螨、某些食物或化学物质)产生过度反应所引起的。当这些过敏原接触皮肤时,免疫系统释放组胺等炎症介质,导致局部皮肤的炎症反应。这种炎症不仅引起红肿和瘙痒,还可能导致皮肤屏障功能的受损。 皮肤薄度的变化 皮肤的厚度主要由表皮层和真皮层的结构决定。正常皮肤通过维持水分和结构蛋白(如胶原蛋白和弹性蛋白)来保持其厚度和弹性。过敏性皮炎的反复发作和炎症状态可能对皮肤厚度产生影响。 1. 炎症的影响: 急性期的过敏性皮炎会导致局部的水肿和皮肤血管扩张,而在慢性期,没有得到有效控制的过敏性皮炎可能导致皮肤的角化过度和永久性改变。 2. 皮肤屏障受损: 过敏性皮炎患者的皮肤屏障功能通常较差,导致水分流失加剧、外界刺激物更容易侵入。长期的炎症状态及皮肤屏障的破坏可能导致皮肤变薄,因为皮肤为了应对不断的炎症反应,会在某些情况下尝试进行修复,但长期炎症又可能导致真皮及表皮结构的紊乱。 3. 外用药物的使用: 许多患者使用类固醇药膏或药物来控制过敏性皮炎的症状。如果不按照医嘱使用强效类固醇,可能会导致皮肤萎缩,出现皮肤变薄的现象。因此,患者在使用任何药物时,务必遵循医师的指导。 预防与治疗方案 对于过敏性皮炎患者而言,保护皮肤、避免刺激因素非常重要。以下是一些建议: 1. 日常护理: 使用温和的洁肤产品,保持皮肤的清洁和保湿,避免刺激性成分(如酒精、香料等)。 2. 控制过敏原: 识别并尽量避免引发过敏反应的物质,如特定的食物、化学物质或环境过敏原。 3. 合理用药: 在医生的指导下使用药物,尤其是类固醇类药物,注意用药的强度和用药时间,避免长期、大量使用。 4. 定期就医: 定期去皮肤科复诊,及时调整治疗方案,根据病情变化采取相应措施。 结论 过敏性皮炎确实有可能导致皮肤的变薄,但这一过程往往是由于长期炎症和不当治疗所致。因此,保持正确的护肤习惯,合理使用药物非常重要。对于任何与皮肤变化相关的困扰,建议及时咨询专业的皮肤科医生,共同制定合适的治疗和护理计划。

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