CN109920483A - 基因价值链系统及其构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于生物技术领域，提供了一种基因价值链系统，包括用户端，基因组数据端和中央处理区，其中由中央处理区向用户端授予对基因组数据端的使用权，该用户端获得基因组数据端的使用权后可以接入该基因组数据端并进行基因测序，该测序结果记录于基因组数据端，然后该数据经处理后转入中央处理区。本发明的基因价值链系统将区块链的双向价值链应用于基因测序领域，解决了当前的测序成本高，基因价值利用度低的问题，同时可以接入更多的用户。

Description

基因价值链系统及其构建方法

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及一种基因价值链系统及其构建方法。

背景技术

基因测序源于1990年立项，2001年完成的人类基因组学。中国科学家在人类基因组计划中承担了1％的任务。正是由于全世界科学界孜孜不倦的探索精神，今天在解读生命图谱的进程中已经取得了长足的进步。2012年华大基因曾经产出了世界测序总量的75％的数据。包括第一个中国人、水稻基因组、熊猫基因组、西藏人耐寒耐缺氧基因、千人基因组等数据。

基因测序技术有力推动了精准医疗产业的发展。精准医疗产业链主要分为试剂和仪器生产、基因测序、基因检测服务、生物信息数据分析服务、产业服务等部分。

尽管基因数据库中的数据在不断增加，但相对于基因组数据的需求成指数级增长的形势，目前基因组数据还是稀缺的。

对于健康人的遗传疾病风险分析，同样面临着数据量缺乏。因为目前测序成本仍然较高，1000美元左右的一个人。

另一方面，行业内出具的报告可读性、可用性不好、指导意义还不够明确。不仅如此，受限于大数据尚未积累充分，以及生物信息分析方法的不完备。未来数据分析服务应该是基于大数据应用层面之上的一个持续的定制化过程。只有通过定制化的服务才能够将庞大的基因组学相互作用关系，环境与基因的关系，基因型与表型主要是与疾病相关表型、个体的身高、是否易肥胖、糖代谢能力、耐缺氧等等进行完善的分析。

目前在基因测序及精准医疗领域存在的根本问题为：大数据没有确权，因此不可被流转；用户并不拥有所有权；测序单位不考虑用户利益，并未发掘足够价值；各种大型机构的应用未取得用户对于数据的第三方利用的授权。

上述问题是阻碍充分利用基因数据的价值的主要障碍。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基因价值链系统，旨在解决上述的问题，用于重塑基因数据价值，享受精准健康生命。

本发明实施例是这样实现的，一种基因价值链系统，包括用户端，基因组数据端和中央处理区，其中由中央处理区向用户端授予对基因组数据端的使用权，该用户端获得基因组数据端的使用权后可以接入该基因组数据端并进行基因测序，该测序结果记录于基因组数据端，然后该数据经处理后转入中央处理区。

本发明实施例的另一目的在于提供一种基因价值链系统的构建方法，该方法包括：提供中央处理区，该中央处理区负责向用户端授权，其中该授权通过支付数字货币的方式来获得；

提供基因组数据端，该基因组数据端用于向用户端提供基因测序服务，存储基因测序结果，并将基因测序结果处理后发送至中央处理区。

本发明的基因价值链系统将区块链的双向价值链应用于基因测序领域，解决了当前的测序成本高，基因价值利用度低的问题，通过使用本发明的基因价值链系统可以让更多人使用基因测序服务，让基因数据应用深度上一个大的台阶。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基因价值链系统示意图；

图2是本发明实施例提供的基因价值链系统中区块链记账底层与经济系统结构示意图；

图3为本发明实施例提供的基因价值链系统中的区块链的数据处理流程示意图；

图4为本发明实施例提供的基因价值链系统中的数据加密处理和传输设计意图；和

图5为本发明实施例提供的基因价值链系统中的区块链的区块数据结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种基因价值链系统，包括用户端，基因组数据端和中央处理区，其中由中央处理区向用户端授予对基因组数据端的使用权，该用户端获得基因组数据端的使用权后可以接入该基因组数据端并进行基因测序，该测序结果记录于基因组数据端，然后该数据经处理后转入中央处理区。

本发明实施例提供的基因价值链系统中，通过区块链使用者拥有所有的所有权，并用区块链实现用户对自己数据的管理和授权。用户第一次不仅仅是产生数据，同时中央处理区(授权方)获得了自己数据应用于研究所产生的价值。

本发明实施例提供的基因价值链系统主要特点为：

1.每个人拥有自己的数据的所有权。

2.时间和成本以及效率提高。

3.数据更多元和更加有价值。

4.增加人类对于数据的认识深度。

另一方面，对于科研人员来说，本发明的基因价值链系统具有以下优点：节省项目样本收集时间、数据产生时间；对稀缺样本减低收集难度降低；减低成本；更加便利于大规模数据分析的效率。

在使用过程中，优选统一格式、传输方式等。

对于用户端，即用户来说，每个用户可以获得更加全面的服务、更加便宜的收费、以及多样化的神态。这种服务类似于app store的可以选择服务。

更进一步地，基因数据分析和报告提供者可以基于用户的数据开发更多的分析结果。

测序服务商可以在平台上卖出更多的产品，由于有多样性，以及价格锚定。

优选地，本发明的基因价值链系统采用双价值链模型，即双向价值链，参考图1，第一条价值链是示意图中由个人用户、基因组数据和中央处理区共同构成的闭环。第二条价值链是由个人用户，深度数据服务者和中央处理区构成。其核心之处是用户对数据使用权的授权，即个人用户将数据使用权授权给基因组数据。

优选地，本发明的实施例中，在个人用户(用户端)与基因组数据(基因组数据端)互动过程中同时采用了加密技术和区块链技术，并实现双向匿名，由此可以将用户数据信息给到数据需求方。

利用此种设置，用户可以选择自己的不同数据集合被用于不同的项目，用户的选择将可以产生科研价值或者有助于研发出医学临床价值的药品、诊断方法。

在上述使用授权，且双向匿名的情况下，临床药物的研发机构和大型药厂可以就用户一个位点、一个基因，多个基因，某种疾病相关基因，全基因组的数据进行购买。首先当数据需求方需要数据的时候可以在已授权数据库中寻找是否存在已经授权数据集。如果存在，并且满足使用需求，那么可以直接通过系统使用数字货币(例如基因价值币，表现为GVAcode，GVAC)来购买。

另一方面，如果上述数据如果不存在，或者需要个性化的数据集合，那么数据需求方可以根据自己的实际需要对数据类型、数据量、数据格式等提出个性化需求。通过系统初步审核后，系统将会向拥有数据的个人发出询问请求，个人同意的情况下，系统自动筹集相应数据。并告知数据使用方，数据方通过支付系统支付基因价值币(GVAC)购买。购买价格根据不同项目的意义、价值、规划，以及对用户除了价格外的潜在有利因素进行综合评定。平台将待确认信息告知用户，用户进行选择授权。数据使用权实质上永远在用户手中。

本发明实施例提供的基因价值链系统可针对不同的疾病的使用，并且通过对于疾病的人工智能的分析实现对人群的精准分析。

本发明的基因价值链系统中包括的另一个闭环由个人用户，深度数据服务者和中央处理区构成，如图1所示。其中，不同的研究机构可以提供深度的、专门主题的、丰富多彩的用户基因数据分析报告，以实现大型平台数据下的一次基因数据获取，多次分析，多层次分析的模式。这个时候用户需要通过手中的GVAC币购买这些数据分析报告，或者诊疗建议。同时与中央处理区合作的药企还可以将自己生产的宝贵而稀缺的专利药品通过该中央处理区提供的系统友善地(免费或者打折，具体根据实际情况确定，以降低用户成本)提供给为研发过程提供自己稀缺基因数据资源的病人。也就是说病人可以通过基因价值币(GVAC)获得打折甚至免费的药品和治疗方案。这将提高整个社会的疾病治愈率和幸福感。

本发明的另一个特点是设置有双价值链中心账本。具体地，图1中的中央处理区的区中心化区块链账本将会记录用户的基因数据以及个人全面生命数据的哈希化运算后的数据，以及上传、授权、交易等信息。是一个轻量化，高TPS的联盟链。在这个区块链上将实现本发明独有的DVC模型。

在生态系统方面，该DVC模型涉及到数据的产生、数据的分析和应用、数据的解读、药物研发等多个相关方，本申请的发明人深知，像一个生态系统一样，只有确保生态系统的每个参与者做出的贡献收到公平的回报才能产生持续运营，不间断进化的力量本发明通过设置代币(Token)做出正确的收益分配调整，确保公平。

同时本发明的基因价值链系统会通过合适的规则，惩罚以致排除那些损害用户的利益而或没有用心为用户服务的参与者。

本发明的基因价值链系统包括的生态系统建立的目标是促进基于基因数据的创新产品和服务能够以比较低的成本为广大需要它们的用户使用到，如图2所示。图2具体显示了区块链记账底层与经济系统的结构关系。

本发明实施例中利用了区块链技术的双向价值传递模式，具有以下特点：基因组数据的稀缺性与应用价值；多样化的研究与用户收益；和多样化的服务与用户选择权。

本发明的基因价值链系统中每个用户通过GVA code对于自己数据可进行全面掌握，具体数据处理流程如图3所示。

在本发明上述实施例的基础上，可进行基因价值链的扩展。

本发明的基因价值链系统的安全性通过以下操作来实现：安全、高速的数据存储网络，具体使用高性能、高防护的储存系统以及IT环境以保证安全性能。本发明的基因价值链系统将采用申请人自建的数据中心和租用领先的云储存服务商等方式构建完善的数据储存、处理环境。

具体地，所有的用户的数据信息将去中心化地储存，并具有多备份。为了防止用户任何数据的意外丢失，提高用户数据存取速度，本发明采取去中心化储存，在服务开展区域都进行数据储存部署。并且保证数据具有一定标准的拷贝数，防止区域性自然灾害等意外导致的数据丢失和损坏。对于有硬件设备和相应能力的用户，用户可以选择自己储存基因组数据，在需要使用时在通过申请人的数据加密处理和传输系统进行数据处理和加密。

另一方面，本发明采用数据3级加密处理和传输。

具体地，为实现全面保证数据的安全、个人信息的安全，本发明的技术方案将采用以下三种策略做到用户的数据安全：数据脱敏，哈希化加密数据和零知识证明机制，具体如图4所示。

上述数据脱敏具体为，所有的数据在用户上传至我们的数据中心后将会在一个隔离环境中，将用户的个人信息和基因数据断开关联，同时代之以区块链信息记录相关关联性。

进一步地，特征数据提取与哈希算法具体内容为，由于基因组数据较大，本发明将采用特征数据提取算法，算出基因组的变异以及具有使用意义的信息，并采用加密算法储存与哈希之中。

关于零知识证明机制，具体地，每个人的全基因组数据具有唯一性，尤其是通过部分的STR等标记，现有技术就可以通过DNA的碎片信息反向确定个人的身份信息。虽然已经经过前面两步的加密，本发明优选进一步采用零知识证明的方式提供数据服务。

由于有以上操作，当需求方使用用户数据的时候，将无法拥有该数据作为基因组整体或部分的完整特征，完全从根源上杜绝信息泄露风险，但完全满足既定的分析需要。

本发明的基因价值链系统在实施过程中，涉及到区块链实施，该区块链实施将分为三层分别承担用户界面、账户管理、数据传输和价值记录等功能。用户界面将采用最新的和最合适的互联网通信方式，让用户便捷地控制、授权、使用数据。

本发明实施例还提供一种基因价值链系统的构建方法，该方法包括：提供中央处理区，该中央处理区负责向用户端授权，其中该授权通过支付数字货币的方式来获得；提供基因组数据端，该基因组数据端用于向用户端提供基因测序服务，存储基因测序结果，并将基因测序结果处理后发送至中央处理区。

本发明的基因价值链系统中采用的区块数据结构如图5所示，具体如下：

配置数据：指区块链系统正常运行过程中所需的配置信息。通常包括共识协议版本号、软件版，本号和网络通信底层对等节点配置信息等。

以下对图5进行具体解释说明：

区块链数据(前一个哈希值)：由前一个区块通过加密算法产生的哈希值。

数据价值判断智能合约为：由数据价值智能评估模型产生的数据。指描述事务的动态处理逻辑的数据。合约又称智能合约，是一套以计算机代码形式定义的承诺，以及合约参与方可执行承诺的协议。这里的合约数据既包括处理逻辑的可执行代码，也包括处理逻辑的执行结果。特别的，该模块可以结合评估价值和交易行为数据特征算出金额和对应的基因价值币数量。

交易时间：通过时间戳机制，记录数据上传时间、请求时间、交易时间、交易完成时间等。

数据授权方和数据获取方：将记录数据拥有者、数据需求方的ID、特征信息。

基因数据传输用相关哈希值：用于基因数据传输的值，可能是特征提取后的加密哈希值，或者零知识证明机制产生的值。

交易事务类型：指描述区块链系统上承载的具体业务动作的数据。其中，事务既包括交易类型事务，也包括非交易类型事务。

本发明的基因价值链系统中采用了人工智能评估数据价值，具体地，不同的基因组测序方法将产生不同质量、数量、准确度、通用性等特征的基因组数据集。由于不同基因组数据携带有罕见程度不同的遗传信息，包括不同遗传特质、健康表型、疾病表型对应的基因数据。因此数据需求方会出不同的基因价值币(GVAC)进行购买。比如需求方对能够产生较大产业价值的疾病的相关的基因组会进行高频度购买。本发明将采用人工智能算法结合基因组数据本身的准确度、遗传信息、健康表型、疾病表型等差异预先算出一个价值，并提供给数据购买方。通过这个过程将提高去中心化数据库中的基因数据集的整体质量。同时由于预先通过模型对价格进行评估，能够促进交易进行，使数据更有效率地被利用起来。

通过以上设置将奖励那些提供高质量数据的用户，以及鼓励比如罕见病患者在内的特色疾病人群参与医学研究，同时对于基因价值的获取将有可能帮助他们满足部分经济需要。在人工智能评估系统的帮助下，有效实现庞大的疾病人群将自己的数据通过本发明的数据服务平台提供并进入科学研究，将促进人类拓展医学前沿，攻克如帕金森、癌症、糖尿病等疑难疾病和积极面对未来可能的如流感病毒等全球性疾病风险。

为了便于利用生物信息分析方法真正找到基因组数据与人表型数据之间的关系，同时为了更好发掘每个人基因数据的在现实世界中对于个体的真实含义，申请人会建立个人全面生命数据(PCLD)。

进一步地，PCLD数据的提供将会成为虚拟挖矿中的一种方式。对于个人用户来讲，越多的PCLD数据传到Genoval的数据中心，那么这些用户将会获得越多的基因价值币。在用户的第一价值链中，设置为，将在用户许可的情况下，将用户PCLD数据提供给我们的合作伙伴。因此该设置可以使得科研公司基于PCLD数据获得更好的医学科研和应用技术。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基因价值链系统，包括用户端，基因组数据端和中央处理区，其中由中央处理区向用户端授予对基因组数据端的使用权，该用户端获得基因组数据端的使用权后可以接入该基因组数据端并进行基因测序，该测序结果记录于基因组数据端，然后该数据经处理后转入中央处理区。

2.如权利要求1所述的基因价值链系统，其特征在于，包括两条价值链：第一条价值链由个人用户、基因组数据和中央处理区构成；第二条价值链由个人用户，深度数据服务者和中央处理区构成。

3.如权利要求1所述的基因价值链系统，其特征在于，采用双向匿名处理。

4.如权利要求1所述的基因价值链系统，其特征在于，还包括双价值链中心账本。

5.一种基因价值链系统的构建方法，该方法包括：提供中央处理区，该中央处理区负责向用户端授权，其中该授权通过支付数字货币的方式来获得；

提供基因组数据端，该基因组数据端用于向用户端提供基因测序服务，存储基因测序结果，并将基因测序结果处理后发送至中央处理区。

6.如权利要求5所述的构建方法，其特征在于，该构建方法包括数据脱敏，哈希化加密数据和零知识证明机制的加密处理过程。