机器学习和插补以表征人类诺如病毒基因型对次氯酸钠的敏感性

人诺如病毒 （HuNoV） 是发达国家食源性疾病的主要原因，也是全球胃肠炎的主要原因。其低感染剂量和环境持久性需要有效的消毒方案。次氯酸钠 （NaOCl） 漂白剂是一种广泛使用的消毒剂，用于控制 HuNoV 通过受污染的污染物传播。Hamilton等人为了研究各种HuNoV基因型对次氯酸钠的敏感性进行了全面的分析比较，有助于了解 HuNoV 对 NaOCl 漂白剂的易感性制定更好的消毒策略，帮助公共卫生和食品安全当局减少 HuNoV 的传播和爆发。

将 HuNoV 在含有 50 ppm、100 ppm 或 150 ppm NaOCl 的焦碳酸二乙酯 （DEPC） 溶液中中孵育 1 和 5 分钟（表1）。RNase预处理后进行 RT-qPCR 用于区分感染性和非感染性 HuNoV。应用统计方法，包括插补、机器学习和广义线性模型，来处理和分析数据。

表 1漂白剂浓度 （ppm） 的基因型特异性评估

数据结果

原始数据如图1所示，50 ppm 的数据（GII.3、GII.6、GII.13、GII.16）未显示，因为所有值均为0。该数据集经过了插补过程，以解决缺失值并使用源自 GBM 学习的技术进一步完善（图 2）。这些步骤对于确保完整和平衡的数据集至关重要，适合使用 GLM 进行后续统计分析。

GLM 的应用显示基因型、漂白剂浓度或时间之间没有显着的交互作用。时间因素不显著（p = 0.96），表明暴露持续时间对恢复率没有实质性影响。然而，基因型（p = 8.9E-5）和漂白剂浓度（p = 2.4E-7）都是回收率的显著性预测因子，突出了这些变量对每个回收反应的估计log gc的显著影响。

图1原始数据

图2基于机器学习的对数基因组拷贝回收与阳性对照的比率预测，按时间和漂白剂浓度分层

基因型对病毒减少的影响

图 3次氯酸钠处理后不同基因型的回收率

基因型GI.1、GII.4New Orleans和GII.4Sydney表现出最高的回收率，显示log gc的降低最小，表明漂白剂的灭活水平较低。相比之下，基因型 GI.5、GI.6、GII.3、GII.7、GII.16和GIV 显示出中等水平的失活，反映了中等恢复率。在GII.6和GII.13中观察到最低的回收率，标志着 log gc 的显著降低。

次氯酸钠浓度对病毒减少的影响

图4不同浓度次氯酸钠处理后的回收率

图4揭示了基于漂白剂存在与否的两个具有统计学意义的等级，并且观察到所有高于 0 ppm 的漂白剂浓度都会导致相似的病毒回收率（即对数 gc 的变化最小）。较高浓度之间没有显着差异表明阈值效应，其中漂白剂浓度超过某个点的增量增加不会成比例地增加病毒灭活。

时间对病毒减少的影响

尽管漂白剂的存在和特异性基因型对 HuNoV 失活有明显影响，但在本研究中，暴露持续时间（1 min vs. 5 min）并未显著影响病毒载量的降低。这可能是因为一些基因型在 1 分钟内完全失活，因此不需要长时间暴露，而其他基因型在 1 分钟和 5 分钟时都保持了病毒载量，表明需要更长的接触时间。

参考文献：Hamilton, A.N., Maes, F., Reyes, G.Y.C. et al. Machine Learning and Imputation to Characterize Human Norovirus Genotype Susceptibility to Sodium Hypochlorite. Food Environ Virol (2024). https://doi.org/10.1007/s12560-024-09613-3