
大数据时代个性化健康预测
本周Nature新闻与观点中评述了Zeevi等人在Cell中报导的一项研究:一个人的血糖浓度如何受特定的食物影响的复杂问题。根据他们肠道中的微生物和其他方面的生理状况,提出了一种可以提供个性化的食物建议的预测模型。
肥胖和Ⅱ型糖尿病正在让发达国家忧愁。一个人的餐后血糖反应(PPGR),是Ⅱ型糖尿病风险的预测。上升得越高,风险越大。因为这个环节,具体指示了一个人是如何能保持血糖控制的。Zeevi等人给800个人安装了皮下探针,超过一周每五分钟测量他们的血糖水平的过程。除了5107组提供标准化的膳食之外,参与者吃了他们的典型食谱和做了详细的膳食记录。研究包含了52005餐的内容,然后分析了150万多个的葡萄糖测量。
数据显示了对于相同(标准化)的伙食和自我报告的相似饮食的PPGRS重要人际变化和差异。此外,不同的食物引起最高PPGRS差异要比不同的个体之间差异大:香蕉有比饼干对一个人更大的作用,但换另外一个人却是相反的。这些发现可以解释为什么控制PPGR的标准饮食干预不能均匀有效地作用于整个人群。
为了找到高度个人化的血糖对食品反应的意义,作者转向针对每一个人收集大量的数据。包括生理特征的分析,如身体质量指数;如胆固醇水平等血液标志物;从调查问卷收集的行为数据,例如活动水平和睡眠习惯;参与者肠道菌群分布,包括菌群物种组成和相关基因组序列。数据立即显示一个人的PPGRS和已知Ⅱ型糖尿病风险相关的因素,如身体质量指数和血压。然而,其他的医学特征不那么明显的方面也与PPGRS相关,包括特定的类群存在的微生物,如大肠杆菌,特别是那些参与趋化运动细菌的基因。
然后,作者使用了一个“决策树”的机器学习方法来创建一个算法,整合所有的这些元数据。这种方法在800人的交叉验证中被证明PPGRS是可以预测的,用其他799名参与者的数据生成算法也意味着可以预测一个人的PPGRS。该算法还预测了一个100人的不参与训练算法的独立数据的PPGRS。
作者发现在元数据中和一个人的PPGRS相关的几个特点。正如预期的那样,增加碳水化合物的消耗是增加的PPGR紧密联系在一起的。增加膳食纤维的存在会在消化后不久的增加PPGR,但在接下来的24小时内降低PPGR。预测PPGRS也有几个特点:不涉及餐饮消耗,包括睡眠、微生物的生理活性和方面。
总的来说,这种方法比目前的金标准能更准确的预测血糖反应,它是基于每餐碳水化合物的含量。在最后的测试,作者招募了26个新的参与者,给予量身定制的膳食建议,每个参与者既使用他们的算法也由专家解读这些人特定膳食的PPGRS。建议由该模型的基础上改进的PPGRS和由专家建议血糖水平的稳定性而提出。
虽然先前已在几个方面:从肥胖到自闭症,对肠道菌群与疾病的关系展开研究,这样相关性的机制大多未知。Zeevi和他同事的方法很大的一个优势是,这种机制不需要知道它的工作原理。然而,这项研究提供了一个路线图,用于产生和测试机制的假设。例如,Akkermansiamuciniphila菌,降解肠道的糖蛋白粘蛋白,这与作者发现的更高的PPGRS相关,有助于血糖的反应。如果是这样,进一步研究是怎样作用的。作者在人体大数据集和机器学习方法对适用和相关人的机理研究提供了一个良好的起点。
在现在这个时间,大多数微生物的研究者们不打算模仿天气预报,预测一个人对于饮食或药物对他们的肠道菌群作用的反应。然而,当结合机器学习算法,采用了额外的生物学指标,这样的预测似乎更不令人畏惧。机器学习方法除了在PPGRS的应用,如治疗自身免疫性疾病、心血管疾病和癌症,可能会跟着更迅速地发展。在“大数据”科学的时代,我们可以分析大量的参数。多维数据的最具预测性的方面的能力将是非常强大的。
虽然以前的研究如何个别菌群谱系的复杂性可以告知个性化医疗是艰难的,但该研究对一个乐观的预测提供了依据。
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
在 “神经网络与卡尔曼滤波融合” 的理论基础上,Python 凭借其丰富的科学计算库(NumPy、FilterPy)、深度学习框架(PyTorch、T ...
2025-10-23在工业控制、自动驾驶、机器人导航、气象预测等领域,“状态估计” 是核心任务 —— 即从含噪声的观测数据中,精准推断系统的真 ...
2025-10-23在数据分析全流程中,“数据清洗” 恰似烹饪前的食材处理:若食材(数据)腐烂变质、混杂异物(脏数据),即便拥有精湛的烹饪技 ...
2025-10-23在人工智能领域,“大模型” 已成为近年来的热点标签:从参数超 1750 亿的 GPT-3,到万亿级参数的 PaLM,再到多模态大模型 GPT-4 ...
2025-10-22在 MySQL 数据库的日常运维与开发中,“更新数据是否会影响读数据” 是一个高频疑问。这个问题的答案并非简单的 “是” 或 “否 ...
2025-10-22在企业数据分析中,“数据孤岛” 是制约分析深度的核心瓶颈 —— 用户数据散落在注册系统、APP 日志、客服记录中,订单数据分散 ...
2025-10-22在神经网络设计中,“隐藏层个数” 是决定模型能力的关键参数 —— 太少会导致 “欠拟合”(模型无法捕捉复杂数据规律,如用单隐 ...
2025-10-21在特征工程流程中,“单变量筛选” 是承上启下的关键步骤 —— 它通过分析单个特征与目标变量的关联强度,剔除无意义、冗余的特 ...
2025-10-21在数据分析全流程中,“数据读取” 常被误解为 “简单的文件打开”—— 双击 Excel、执行基础 SQL 查询即可完成。但对 CDA(Cert ...
2025-10-21在实际业务数据分析中,我们遇到的大多数数据并非理想的正态分布 —— 电商平台的用户消费金额(少数用户单次消费上万元,多数集 ...
2025-10-20在数字化交互中,用户的每一次操作 —— 从电商平台的 “浏览商品→加入购物车→查看评价→放弃下单”,到内容 APP 的 “点击短 ...
2025-10-20在数据分析的全流程中,“数据采集” 是最基础也最关键的环节 —— 如同烹饪前需备好新鲜食材,若采集的数据不完整、不准确或不 ...
2025-10-20在数据成为新时代“石油”的今天,几乎每个职场人都在焦虑: “为什么别人能用数据驱动决策、升职加薪,而我面对Excel表格却无从 ...
2025-10-18数据清洗是 “数据价值挖掘的前置关卡”—— 其核心目标是 “去除噪声、修正错误、规范格式”,但前提是不破坏数据的真实业务含 ...
2025-10-17在数据汇总分析中,透视表凭借灵活的字段重组能力成为核心工具,但原始透视表仅能呈现数值结果,缺乏对数据背景、异常原因或业务 ...
2025-10-17在企业管理中,“凭经验定策略” 的传统模式正逐渐失效 —— 金融机构靠 “研究员主观判断” 选股可能错失收益,电商靠 “运营拍 ...
2025-10-17在数据库日常操作中,INSERT INTO SELECT是实现 “批量数据迁移” 的核心 SQL 语句 —— 它能直接将一个表(或查询结果集)的数 ...
2025-10-16在机器学习建模中,“参数” 是决定模型效果的关键变量 —— 无论是线性回归的系数、随机森林的树深度,还是神经网络的权重,这 ...
2025-10-16在数字化浪潮中,“数据” 已从 “辅助决策的工具” 升级为 “驱动业务的核心资产”—— 电商平台靠用户行为数据优化推荐算法, ...
2025-10-16在大模型从实验室走向生产环境的过程中,“稳定性” 是决定其能否实用的关键 —— 一个在单轮测试中表现优异的模型,若在高并发 ...
2025-10-15