近日，中國科學(xué)院北京基因組研究所（國家生物信息中心）與解放軍總醫(yī)院第六醫(yī)學(xué)中心合作開發(fā)的射血分?jǐn)?shù)保留型心力衰竭早期風(fēng)險預(yù)測模型HFmeRisk正式獲得專利授權(quán)，專利名稱為“一種用于預(yù)測射血分?jǐn)?shù)保留型心衰風(fēng)險的模型”（CN105586406A），發(fā)明人為中國科學(xué)院北京基因組研究所（國家生物信息中心）方向東研究員、博士研究生趙學(xué)彤（已畢業(yè)，現(xiàn)任國家生物信息中心工程師）、渠鴻竹副研究員、解放軍總醫(yī)院第六醫(yī)學(xué)中心董蔚主任醫(yī)師。

心力衰竭是由遺傳、神經(jīng)激素、代謝、炎癥等生化因素的復(fù)雜相互作用引起的心臟結(jié)構(gòu)或功能異常變化。慢性心力衰竭以心肌能量代謝和代謝重塑障礙為特點(diǎn)，存在高發(fā)病率和死亡率。目前公認(rèn)的慢性心力衰竭有三種亞型，其中射血分?jǐn)?shù)保留型心力衰竭（Heart failure with preserved ejection fraction，HFpEF, 左心室射血分?jǐn)?shù)>50%）的早期風(fēng)險預(yù)測具有挑戰(zhàn)性，建立HFpEF早期預(yù)測模型對心力衰竭的風(fēng)險評估管理和臨床決策十分重要。

該模型創(chuàng)新性的結(jié)合DNA甲基化位點(diǎn)和臨床特征，利用機(jī)器學(xué)習(xí)方法實現(xiàn)了HFpEF早期風(fēng)險預(yù)測。模型收集了797例未患心血管疾病參與者的97項臨床診療數(shù)據(jù)和DNA甲基化芯片數(shù)據(jù)，經(jīng)過8年隨訪，其中738名參與者無心衰表現(xiàn)，59名參與者被診斷為HFpEF，研究人員將此數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練集，得到了一組用于建立預(yù)測射血分?jǐn)?shù)保留型心衰風(fēng)險模型的標(biāo)志物組合。模型從表觀遺傳學(xué)的角度（25個CpGs在細(xì)胞間信號、相互作用和能量代謝中具有關(guān)鍵功能）和環(huán)境暴露的角度（年齡、利尿劑、BMI、蛋白尿和血清肌酐）評估了HFpEF的早期風(fēng)險，對HFpEF早期風(fēng)險具有良好的鑒別和校正能力，AUC結(jié)果為0.90（95% CI 0.89-0.90），測試集Hosmer-Lemeshow統(tǒng)計量為6.17，P=0.632。HFmeRisk利用基于推薦系統(tǒng)的deepFM算法和基于特征選擇的LASSO和XGBoost算法，學(xué)習(xí)這些特征背后隱藏的特征組合，為HFpEF早期風(fēng)險評估提供創(chuàng)新見解。

2022年1月，該研究的理論成果以“A deep learning model for early risk prediction of heart failure with preserved ejection fraction by DNA methylation profiles combined with clinical features”為題，發(fā)表于Clinical Epigenetics ?期刊，趙學(xué)彤為第一作者，董蔚、渠鴻竹和方向東為通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃等項目的資助。

此外，方向東研究組與華為合作開發(fā)了慢性病遺傳風(fēng)險評估系統(tǒng)，在該專利研發(fā)階段，相關(guān)成果為上述評估系統(tǒng)提供了理論與技術(shù)支撐。

基于深度學(xué)習(xí)的射血分?jǐn)?shù)保留型心衰預(yù)測模型HFmeRisk

論文鏈接