JP2004333290A

JP2004333290A - 情報処理システム

Info

Publication number: JP2004333290A
Application number: JP2003129449A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Yoshii; 裕人吉井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-05-07
Filing date: 2003-05-07
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】オリゴヌクレオチドを用いたＤＮＡマイクロアレイによる実験を容易に実現できるようにするためのシステムを提供することを目的とする。
【解決手段】クライアントとサーバとが接続された情報処理システムであって、前記クライアントは、ＤＮＡマイクロアレイを用いて行われる実験の実験目的に関する情報を入力する入力手段と、前記入力された実験目的に関する情報を送信する実験目的送信手段と、前記実験目的に関する情報に基づいて決定されたＤＮＡマイクロアレイを用いて行われた実験の実験結果を送信する実験結果送信手段と、前記実験結果に基づいて解析された解析結果を受信し、出力する解析結果出力手段と、を備え、前記サーバは、前記実験目的に関する情報に基づいて、ＤＮＡマイクロアレイを決定する決定手段と、前記実験結果を解析する解析手段と、前記解析結果を送信する解析結果送信手段とを備える。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はいわゆるＤＮＡマイクロアレイを用いた生化学実験を行うための情報処理システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ＤＮＡマイクロアレイを用いて遺伝子の発現量を測定したり、シーケンスを決定したりする技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
ＤＮＡマイクロアレイを用いるメリットは、一度の実験で１０のオーダーから、多いときには１００００以上に及ぶ多数のＤＮＡの検体中の濃度を同時に測定できる点にある。
【０００４】
このため、ＤＮＡマイクロアレイを用いて、検体のゲノムタイピングを行ったり、ｍＲＮＡの発現量の測定を行った場合、これまでのＤＮＡ、またはＲＮＡを一種類ずつ調べていった実験とは比べものにならないほどの有益な情報が得られることとなる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−２７２０００号公報
【特許文献２】
特開平１１−１８７９００号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＤＮＡマイクロアレイを用いた上記実験は、いくつかの問題点を有している。
【０００７】
第１に従来技術（特許文献１、２）において挙げたような生体由来のｃＤＮＡを基板に付着させたＤＮＡマイクロアレイを用いた実験の場合には、生体由来のｍＲＮＡを用いるので、ＤＮＡマイクロアレイを構成するプローブ自体の設計の必要はないが、オリゴヌクレオチドを用いたＤＮＡマイクロアレイの場合には、どのようなオリゴヌクレオチドを用いるかといった自由度が非常に高く、有益な実験結果を得るためには、それ相応に工夫したプローブセットの設計が必要となってくる。そして、かかるプローブの設計は容易ではない。
【０００８】
第二に実験結果の解析においても、ゲノムタイピングのためのＤＮＡマイクロアレイ実験と、ｍＲＮＡの発現量を測定するためのＤＮＡマイクロアレイ実験とでは、全く解析の仕方が異なり、解析が非常に難しい。
【０００９】
このようにオリゴヌクレオチドを用いたＤＮＡマイクロアレイ実験の場合、いくつかの問題があったにも関わらず、これまで実験がうまく機能していたのは、ＤＮＡマイクロアレイの作成者とそれを使用する実験者とが同じ人物、または、同じ実験グループである場合がほとんどであったからである。もしくは、生化学者が完全な既製品としてのＤＮＡマイクロアレイを用いて、生化学者が実験を行っていた場合が多かったからである。換言すると、これまではプローブ設計及び実験結果の解析について専門的な技術を有している者が実験を行ってきたからである。このため、オリゴヌクレオチドを用いたＤＮＡマイクロアレイ実験は、これまで限られた範囲においてしか実施されてこなかった。
【００１０】
これに対して、プローブ設計および実験解析について専門的な技術を持たない者であっても容易に使用できるようにすることで、オリゴヌクレオチドを用いたＤＮＡマイクロアレイ実験を広く普及させることが求められている。このためには、実験者の実験目的に適したＤＮＡマイクロアレイを容易にオーダーメードでき、かつオーダーメードされたＤＮＡマイクロアレイによる実験に対する解析結果を容易に入手できるようなビジネスモデルが望まれている。
【００１１】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、オリゴヌクレオチドを用いたＤＮＡマイクロアレイによる実験を容易に行うことができるようにするための情報処理システムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明に係る情報処理システムは以下のような構成を備える。即ち、
クライアントとサーバとが接続された情報処理システムであって、
前記クライアントは、
ＤＮＡマイクロアレイを用いて行われる実験の実験目的に関する情報を入力する入力手段と、
前記入力された実験目的に関する情報を送信する実験目的送信手段と、
前記実験目的に関する情報に基づいて決定されたＤＮＡマイクロアレイを用いて行われた実験の実験結果を送信する実験結果送信手段と、
前記実験結果に基づいて解析された解析結果を受信し、出力する解析結果出力手段と、を備え、
前記サーバは、
前記実験目的に関する情報に基づいて、ＤＮＡマイクロアレイを決定する決定選定手段と、
前記実験結果を解析する解析手段と、
前記解析結果を送信する解析結果送信手段とを備える。
【００１３】
【発明の実施の形態】
はじめに本発明の概略について説明する。本発明は、オリゴヌクレオチドを用いたＤＮＡマイクロアレイ実験において、プローブ設計ならびに実験結果解析について専門的な技術を持たない者であっても当該実験が容易に行えるようにすべく、実験者の実験目的に適したＤＮＡマイクロアレイのオーダーメードと、当該ＤＮＡマイクロアレイによる実験結果に対する解析結果の入手とが可能なビジネスモデルを実現する情報処理システムを提供することにある。
【００１４】
具体的に、本発明にかかる情報処理システムを用いることで実現されるビジネスモデルとは下記のとおりである。つまり、実験者が実験目的に関する情報および調査したい遺伝子リストをクライアントに入力すると、当該情報がサーバに送信され、サーバ側において当該情報に適したＤＮＡマイクロアレイを決定される。決定されたＤＮＡマイクロアレイが専門家により生成されると当該ＤＮＡマイクロアレイは実験者に送られ、実験者は当該ＤＮＡマイクロアレイを用いて実験を行う。実験者が行った実験結果は、上記専門家に送られ解析される。解析結果はサーバを介して上述のクライアントに送信され、実験者はクライアントを介して解析結果をみることができる。以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１５】
［全体構成］
図２は本発明の一実施形態にかかる情報処理システムの全体構成を示すブロック図である。
【００１６】
ＤＮＡマイクロアレイの作成及び実験結果の解析は、図２に示す情報処理システムにおいて、ネットワークを介してクライアント２０１とサーバ２０６との間で情報のやり取りを行うことで実現される。クライアント２０１は通常、ルーター２０２下のＬＡＮにつながっており、ルーター２０２を介してインターネット２０３につながっている。サーバ２０６は、通常ファイアウォール２０５とルーター２０４とを介してインターネット２０３につながっている。ファイアウォール２０５は第３者からサーバ２０６へのアタックを防止する役目がある。
【００１７】
クライアント２０１とサーバ２０６との間のソフト的なインターフェースは、通常、ＨＴＴＰプロトコルを用いた、いわゆるホームページ形式で実現される場合が多いが、独自のプロトコルを用いても構わない。また、図２ではインターネット２０３（ＴＣＰ／ＩＰ）を介して、クライアント２０１とサーバ２０６とがつながっているが、専用回線を用いたり、通常の電話回線上で実ＶＰＮ（ＶｉｒｔｕａｌＰｒｉｖａｔｅＮｅｔｗｏｒｋ）を用いることによって、第３者からのアクセスが困難な通信回線を実現することも可能である。
【００１８】
ＤＮＡマイクロアレイ作成時においては、クライアント２０１からＤＮＡマイクロアレイの要求仕様、数量などがサーバ２０６へ送られ、それと同時に代金決裁に必要な情報もサーバ２０６へ送られる。また、サーバ２０６からは、ＤＮＡマイクロアレイの作成状況、代金決裁の確認情報などがクライアント２０１へ送られる。
【００１９】
ＤＮＡマイクロアレイ実験結果解析時においては、クライアント２０１から実験結果がサーバ２０６へ送られ、サーバ２０６から実験結果の解析結果がクライアント２０１へ送られる。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態にかかる情報処理システムの機能ブロックを示す図である。
【００２１】
１０１は実験目的を特定する実験目的特定部を含むＤＮＡマイクロアレイ仕様決定部であり、ＤＮＡマイクロアレイ仕様決定部１０１によりクライアント２０１からサーバ２０６へＤＮＡマイクロアレイの仕様情報の一部として、実験目的１０２等が送信される。
【００２２】
実験目的１０２はサーバ２０６上に蓄積されており、当該実験目的及び実験目的以外のＤＮＡマイクロアレイ仕様に関する情報に基づいて、作成すべきＤＮＡマイクロアレイがＤＮＡマイクロアレイ決定部１０３において決定される。実際のＤＮＡマイクロアレイは、ＤＮＡマイクロアレイ決定部１０３において決定されたＤＮＡマイクロアレイに基づいて作成される。
【００２３】
作成されたＤＮＡマイクロアレイ（１０４）が納品され、実験に使用されて導き出された実験結果１０５はサーバ側に送られ、サーバ２０６の目的別実験結果解析部１０６において解析される。この時、サーバ２０６に蓄積された実験目的１０２を元に最適な実験結果の解析を行う。最終的には解析結果１０７がサーバ２０６からクライアント２０１へ送られる。
【００２４】
［生化学実験の概要］
上記各部における処理の詳細を説明する前に、図３及び図４を用いてＤＮＡマイクロアレイを用いた生化学実験の様子を説明する。
【００２５】
図３はＤＮＡマイクロアレイ上のハイブリダイゼーションの様子を示した図である。生体内でほとんどの場合、ＤＮＡ塩基配列は２重らせん構造をしており、その２本鎖の間の結合は塩基間の水素結合で実現されている。一方、ＲＮＡ塩基配列は１本で存在する場合が多い。塩基の種類はＤＮＡの場合はＡＣＧＴの４種類、ＲＮＡの場合はＡＣＧＵの４種類であり、それぞれ水素結合ができる塩基対はＡ−Ｔ（Ｕ）、Ｇ−Ｃのペアとなっている。ハイブリダイゼーションとは、１本鎖状態の塩基配列分子同士がある部分の相補的な塩基配列を介して部分的に結合して２本鎖状態を形成することをいい、本発明では、図３の上側の基板にくっついた塩基配列（プローブ配列）３０１の方が下側の塩基配列分子３０２より短い場合の反応を想定している。よって、図３中に存在する塩基配列分子がプローブ配列を含む場合は、このハイブリダイゼーション反応はうまくいき、試料中のターゲット塩基配列分子はトラップされることとなる。
【００２６】
但し、プローブ配列の全ての領域が相補的な場合のみ、ハイブリダイゼーションが可能なわけではなく、一部にペアを形成しない部分があっても、ターゲット塩基配列分子はトラップされる。特にプローブの末端だけの塩基が結合できないような場合は、十分ハイブリダイゼーションが起こる可能性が高く、末端だけが異なるプローブ配列セットは、ハイブリダイゼーションを使った実験には不適格といえる。また、ハイブリダイゼーション反応の強度はプローブの塩基配列の長さが長いほど高くなる。よって、理想的にはＤＮＡマイクロアレイ上に配置されるプローブ配列はハイブリダイゼーション強度が似ているものを選ぶほうが良い。
【００２７】
実際にハイブリダイゼーションが起こったかどうかは、蛍光色素や放射性同位元素を用いて測定する。つまり、検体資料のターゲット塩基配列分子に蛍光色素や放射性同位元素を何らかの方法で取り込ませておいて、ハイブリダイゼーション反応が終了した時点で、基板上の蛍光量や放射能の量を測定することによって、定量する。この数値を解析することによって、転写因子発現量の同定や、遺伝子タイプの特定が行われる。
【００２８】
図４は、ＤＮＡマイクロアレイの外観を示す図である。同図に示すとおり、ガラス、金属または樹脂等を素材とした平坦な基板４０１の上に、格子上にプローブ４０２が張り付けられている。かかる構成により、個々のプローブの数が１０個から１００００個ぐらいまでの幅広いバリエーションのＤＮＡマイクロアレイの中から、実験目的に応じた最適なＤＮＡマイクロアレイを選択することが可能となる。具体的には、大規模な細胞内転写産物の発現についての実験の場合は、プローブの数は非常に多くなり、比較的単純なゲノム判別の実験の場合は、プローブの数は少なくても良い場合が多い。
【００２９】
次に図５から図９を用いて、本発明の一実施形態にかかる情報処理システムにおける各部の処理について詳しく説明する。
【００３０】
［ＤＮＡマイクロアレイ仕様決定部および実験目的特定部における処理］
図５から図８は、ＤＮＡマイクロアレイ仕様決定部１０１及び実験目的特定部における処理内容を説明するための図であり、各図に示すタブ形式のＧＵＩを介してユーザが処理を指示することにより各部における動作が行われる。なお、ＧＵＩとして各処理の推移をボタンで行う、いわゆるウィザード形式を採用しても問題ない。
【００３１】
全体的な流れとして、ＤＮＡマイクロアレイを用いた実験に慣れているユーザであれば、図８にあるプローブリストを直接編集して、ユーザがＤＮＡチップ４０１上に貼り付けられる塩基配列リストを決定することもできる。これに対して、ユーザがＤＮＡマイクロアレイの使用について初心者であれば、図５にある実験目的と図７にある遺伝子リストとを指定することにより、サーバ側にてプローブリストを自動作成させることも可能である。
【００３２】
なお、ユーザが指定した実験目的が異なれば、実験結果の解析の方法と結果が異なってくるので、ＤＮＡマイクロアレイの実験に慣れているユーザが直接プローブ塩基配列を決定する場合であっても、図５の実験目的を確認するユーザインターフェースは必要である。この部分が本発明の一番重要な点である。
【００３３】
図５は実験目的特定部における処理内容を説明するための図である。図５のＧＵＩを介して実験目的が指定される。ＤＮＡ存在判定５０１とは遺伝子タイプ特定目的であり、例えば、人体に細菌が感染した時、血液からその細菌のＤＮＡを取り出して、ＤＮＡマイクロアレイと反応させることによって感染細菌の種類を特定する実験にＤＮＡマイクロアレイを使う場合に選択される。この場合、ＤＮＡマイクロアレイは検体中に注目している塩基配列が存在するかどうかを判定するために用いられる。なお、この注目している塩基配列は、たんぱく質をコードしているＤＮＡの領域（詳細は後述）である必要はない。
【００３４】
ＳＮＰ判別５０２は、特別なＳＮＰ（ＳｉｎｇｌｅＮｕｃｌｅｏｔｉｄｅＰｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ）といわれる多体を判定することを実験目的とする場合に選択され、この場合、ＤＮＡマイクロアレイの実験結果はアレルの種類を導き出すこととなる。このＳＮＰ判別という目的は、一種のターゲット塩基配列存在判定目的、または遺伝子タイプ特定目的であり、ＤＮＡ存在判定５０１と似ているが、検体中に必ずＳＮＰ部位の周辺の塩基配列が存在していることを前提としているところが異なる。
【００３５】
ＤＮＡ発現解析５０３とは、転写因子発現量同定目的であり、例えばユーザが注目しているたんぱく質をコードしているＤＮＡがどれだけ活性化されているかを見る場合に選択される。具体的には、ｍＲＮＡの量を定量することによって、注目しているＤＮＡがどれだけ発現しているかを推定する。
【００３６】
図６乃至図８はＤＮＡマイクロアレイ仕様決定部１０１における処理内容を説明するための図である。図６のＧＵＩを介して、ＤＮＡマイクロアレイの物理的な仕様が決定される。本発明においては、特にこの物理的なプローブ配置を決定する処理は必要ではないが、例えば、ＤＮＡマイクロアレイに非常に習熟したユーザが、直接プローブの物理的な配置を指定したい場合に、この処理を実行する。
【００３７】
図６において、６０１はドット配置指定領域であり、６０２は（プローブ）存在範囲指定領域である。ドット配置指定領域６０１において、例えば、縦１０横２０の合計２００スポットのＤＮＡマイクロアレイを作成することを指定することができる。プローブ存在範囲指定領域６０２において、例えば、縦１０００μｍ、縦２０００μｍの存在範囲にプローブがあることを指定することができる。
【００３８】
この例以外に、プローブのドット径や、ドット間の距離、各プローブの順番（番号）自体を指定することも可能である（不図示）。
【００３９】
図７は遺伝子リストを指定するＧＵＩを示す図である。なお、図７は、１つの典型的な処理をＧＵＩとしてまとめたもので、本発明はこの実施形態に限られるものではない。
【００４０】
図７に示すＧＵＩを介して、ターゲットとしている塩基配列を決定することが可能であり、通常、ターゲットとしている塩基配列はＧｅｎＢａｎｋのエントリ名で指定することができる。ユーザがターゲットとしている遺伝子のエントリ名を知っている場合は、直接リスト７０６へ入力してもよい。ユーザが知らない場合は、データベースを選択し（７０１）、キーワード、または、部分塩基配列を入力し（７０２）、検索ボタン（７０３）を押すことによって、エントリ名の候補をリスト７０４として表示させることができる。
【００４１】
なお、このリスト７０４に表示されたエントリ名が妥当かどうかを見るために、例えば、リスト７０４の任意のエントリ名をダブルクリックすると、そのエントリ名に相当するＧｅｎＢａｎｋのＷｅｂページが開くという機能があってもよい。
【００４２】
ターゲットとなるエントリ名が見つかれば、追加ボタン７０５を押すことで、それを遺伝子リスト７０６へ追加することができる。
【００４３】
７０７はプローブ自動作成指示ボタンであり、当該ボタンを押すことで、クライアントからサーバに対してプローブ自動作成指示が送信される。なお、このとき、あわせて実験目的、遺伝子リスト、プローブ配置（図６により指定した場合のみ）がサーバに送信される。サーバでは、当該送信された情報に基づいて、実際にＤＮＡマイクロアレイに載せるプローブを自動作成する（詳細な処理は後述）。
【００４４】
図８が実際のプローブ塩基配列のリストである。塩基配列の番号付けは何でもよいが、必ず個々の塩基配列が区別できること、かつ、どの遺伝子に対するプローブかを識別できることという２つの条件を満たすことが必要となる。図８の例においては、「１．２」というような２つの数字の並びでそれを表し、１番目の遺伝子の２番目のプローブという意味を持たしている。
【００４５】
以上述べてきたＤＮＡマイクロアレイ仕様決定部１０１及び実験目的特定部における処理は、ある一つの典型的な例であったが、更に実験条件を設定しながら効率的にＤＮＡマイクロアレイ仕様を決定することもできる。ＤＮＡマイクロアレイ仕様決定部１０１及び実験目的特定部における他の処理内容を図９と図１０とを用いて説明する。
【００４６】
図９は感染症の特定を行うためのＤＮＡマイクロアレイの決定方法を、図１０は疾患関連遺伝子の様子を見るためのＤＮＡマイクロアレイの仕様決定方法を説明するための図である。
【００４７】
ウィルスや細菌などが原因で感染症を発症した場合、特効薬が存在するものは比較的簡単に治癒する。しかしながら、患者がどの病原体に感染しているかを知るためには、従来は多くの時間を必要とし、効果的な治療を早期に行うことが出来なかった。
【００４８】
これに対して、患者の血液からＤＮＡを抽出し、ＤＮＡマイクロアレイと反応させることによって、病原体の特定をする技術がある。図９はかかる技術に基づいてＤＮＡマイクロアレイの仕様を決定する方法を示したものである。特定したい病原体の種類を指定することによって、ターゲット遺伝子を導き出す。このとき、例えば、選ばれた病原体に出来るだけ特異的な遺伝子セットをリストアップする。
【００４９】
この例では、患者の血液の中の病原体の特定を目的としているが、検体の中のある遺伝子の存在確率をＤＮＡマイクロアレイを用いて導くという用途であるならば、同じスキームが適用できる。
【００５０】
図１０は、疾患に関連する遺伝子を解析するための遺伝子セットの導くためのＧＵＩを示す図である。例えば、糖尿病になりやすい体質の遺伝子や、がんの悪性度を測るための遺伝子発現変化など、多くの疾患と遺伝子との関係が最近明らかになってきた。図１０は、ＤＮＡマイクロアレイを用いて調べたい疾患をユーザが選び、その疾患に対して、ＤＮＡマイクロアレイの使用目的をユーザが指定することによって、遺伝子リストを作成することを示している。
【００５１】
なお、どの疾患にどの遺伝子が関係しているかは、公共のデータベースや、独自のデータベースを用いて予め知っておく必要がある。
【００５２】
なお、図９や図１０のようなより詳細な実験目的、またはサンプル調製方法やハイブリ方法などの実験条件と、遺伝子リストを組み合わせてＤＮＡマイクロアレイに載せる塩基配列を導くと、さらに信頼性の高いものを導き出すことができる。そのフローチャートを、図１６に示すが、内容は後述する。
【００５３】
以上の説明から明らかなように、ＤＮＡマイクロアレイ仕様決定部及び、実験目的特定部における処理は、ユーザがＤＮＡマイクロアレイの仕様を実際に決定する処理であり、従来からの、例えば、人間やマウスの全遺伝子発現を行うＤＮＡマイクロアレイや、ある特定の疾患の状態を診断するためのＤＮＡマイクロアレイのような、仕様が予め決定されている既製品ＤＮＡマイクロアレイを注文する処理とは全く異なることに注意する必要がある。
【００５４】
［目的実験結果解析部における処理］
次に図１の目的別実験結果解析部１０６における処理内容を図１１乃至図１５を用いて説明する。
【００５５】
図１１は実験結果で、図１に示したようにクライアント２０１からサーバ２０６へアップロードされた情報である。図１１では、ＤＮＡマイクロアレイ上のプローブ毎の測定結果をサンプルごとに切り替えて示すこととしているが、もちろん表形式で表示することも可能であり、グラフで表示することも可能である。
【００５６】
図１２は、プローブ毎の測定結果をまとめて、遺伝子毎の測定結果として表示した図である。このとき、例えば、１つの遺伝子に関わるプローブの測定結果の平均や中央値をその遺伝子の測定結果として表示する。また、例えば１つの遺伝子に関わるプローブが１０個あるとすると、最も測定量の大きいものと最も測定量の小さいプローブとを除いた、残りの８個のプローブの測定量の平均で、その遺伝子の測定結果とすることも可能である。かかる処理により、イリーガルな可能性の高いデータを排除することができる。なお、図１２に示した遺伝子ごとの測定結果を数字で求める解析方法及び解析結果は、基本的に遺伝子存在確率や転写産物発現量解析で利用されている方法である。
【００５７】
図１３は遺伝子毎の目的別の解析結果の一例を示す図である。具体的には転写産物の定量を通して遺伝子発現量の傾向を見るという実験目的の場合の解析結果を示している。サンプル（検体）として、１から６の６回の実験を行った場合を示している。図１３に示した例では、調べたい遺伝子が１番から６番まであり、１番目の遺伝子、２番目の遺伝子が左上のグラフ（１３０１）に示したような発現量変化を示し、３番目の遺伝子から６番目の遺伝子が左下のグラフ（１３０２）に示したような発現量変化をした場合を示している。このような遺伝子の発現量変化を用いたグルーピングは、通常のクラスタリング技術などを用いて実現されうる。その際、予めクラスタの数を設定したり、自動的にクラスタの数を求めるグルーピング方法など様々な技術が使用されることとなるが、これらは公知であるため、説明を省略する。
【００５８】
図１４は遺伝子の存在確率を求めた場合の結果の一例を示す図である。図１４では、一例として、感染症の特定を実験目的した場合を示している。同図に示すように、ＤＮＡマイクロアレイの実験目的設定（図９参照）においてチェックした病原体毎にタブを有している。また、同図の１４０１からは、結核に感染している可能性がサンプル２とサンプル５とが高く、それぞれ９５％と９０％という確率で感染しているという結果を読み取ることができる。この感染確率１４０１は、図１２に示した遺伝子ごとの測定結果に統計的な検定を施すことで得られる。なお、感染確率を求めるための統計的な検定はこれに限られるものではない。
【００５９】
図１５は、図１３、図１４とは異なり、それぞれの遺伝子に関わるＳＮＰの判定結果を解析したものを示す図である。この場合、１つの遺伝子に対して、複数のアレルのためのプローブセットを用意するので、図１２にあるような遺伝子毎の検査結果の平均操作は意味がなくなる。そして、どのサンプルがどのアレルに対応するかという図１５のような解析が行われることとなる。
【００６０】
なお、上記図１１乃至図１５は、目的別実験結果解析部１０６における解析結果としてクライアント２０１に送信され、クライアント２０１上においても同様の表示がなされる。
【００６１】
［ＤＮＡマイクロアレイ決定部における処理］
最後に、ＤＮＡマイクロアレイ決定部１０３におけるプローブ自動作成処理を図１６を用いて詳しく述べる。
【００６２】
まず実験目的を取得すると（ステップＳ１６０１）、条件分岐する（ステップＳ１６０２）。本フローチャートにおいては、３通りの目的設定を想定した。ＤＮＡの存在判定を目的としている場合にはステップＳ１６０３へ進み、遺伝子転写産物の発現量を調べることを目的としている場合にはステップＳ１６０８に進み、ＳＮＰ解析を目的としている場合にはステップＳ１６０９にそれぞれ進む。
【００６３】
ステップＳ１６０３では検体中に存在しうる全ＤＮＡ配列を取得する。ここで注意するべきことは、ＤＮＡマイクロアレイの実験に混入する可能性のあるターゲット生物種は、遺伝子リストのみの情報では得られないことである。例えば、人間の感染症の種類を血液から抽出したＤＮＡを用いて行う場合は、ターゲットとなるウィルスや細菌のＤＮＡももちろん混入するが、同時に血液中にある赤血球や白血球のＤＮＡも混入する。これらのバックグランドがＤＮＡマイクロアレイの判別性能を邪魔しないように、ターゲット生物種の全ＤＮＡ配列、または出来る限り多くのＤＮＡ配列を取得する必要がある。感染症の特定のためのＤＮＡマイクロアレイは、標的病原体のＤＮＡ配列を増幅することによって、バックグラウンドを限りなく少なくすることも可能であるが、実験環境によっては、ターゲットとなる遺伝子とバックグラウンドとなる遺伝子に量的な差がない場合もある。このような場合に、ターゲット塩基配列に特異的なプローブ部位を慎重に選ぶ必要が出てくる。なお、この実験条件に関する付加情報は、必要ならば、例えば図９のようなＧＵＩを用いてユーザから入力してもらう。
【００６４】
次に、ステップＳ１６０４においてターゲットＤＮＡの配列を取得し、該取得したターゲットＤＮＡ配列について（図７における遺伝子リスト７０６にある個々の遺伝子塩基配列について）、競合する可能性のある塩基配列に対して特異的な部位を検索する（ステップＳ１６０５）。
【００６５】
次に、求められたプローブ候補部位の中で、ハイブリダイゼーションの物理的安定性（Ｔｍ値や２次構造安定性）を吟味し（ステップＳ１６０６）、最終的なプローブセット（ステップＳ１６０７）を導き出す。
【００６６】
ステップＳ１６０２において、遺伝子転写産物の発現量を調べることが目的として選ばれた場合には、ステップＳ１６０８に移り、ターゲット生物種のｍＲＮＡ配列の取得が行われる。この場合は、通常、遺伝子リストにある遺伝子の生物種、例えば人間の全ｍＲＮＡ、あるいは可能な限り多くのｍＲＮＡ配列が競合対象となり、同じようにステップＳ１６０４のターゲットＤＮＡ配列から特異性の高い部位を抽出し（ステップＳ１６０５）、求められたプローブ候補部位の中で、ハイブリダイゼーションの物理的安定性（Ｔｍ値や２次構造安定性）を吟味し（ステップＳ１６０６）、最終的なプローブセット（ステップＳ１６０７）を導き出す。
【００６７】
最後に、ステップＳ１６０２において、遺伝子転写産物の発現量を調べることが目的として選ばれた場合には、ステップＳ１６０９に移り、ターゲット遺伝子のＳＮＰ塩基配列が取得される。ＳＮＰ判別のためのプローブは、基本的にはＳＮＰ部位を中央にもつある程度の長さ以上の塩基配列を選べばよいが、あまり長いプローブを選ぶとＳＮＰが判定しづらくなり、あまり短い長さのプローブを選ぶと、ノイズが多くなり、また判断しづらくなる。通常は、２０個から４０個ぐらいの長さの配列をプローブとして選ぶことが多い。
【００６８】
最終的なプローブセット（ステップＳ１６０７）は、同様に、求められたプローブ候補部位の中で、ハイブリダイゼーションの物理的安定性（Ｔｍ値や２次構造安定性）を吟味することによって決定される（ステップＳ１６０６）。
【００６９】
このようにして求められたプローブセットは、図１の実験目的１０２に最適なプローブセットであり、ＤＮＡマイクロアレイを用いた実験全体にわたって、一貫した意味を持つ。つまり、図１１から図１５に示した目的別実験結果解析部１０６における処理において、それぞれのプローブセットがどのような目的でデザインされたかという情報が必要不可欠になってくるのである。
【００７０】
本発明は、このプローブデザインをユーザが行って、直接図８に示すＧＵＩを用いて入力してもよいが、そのデザインがどのような目的で行われたかという情報が目的別実験結果解析部１０６における処理において必要不可欠となる。
【００７１】
以上の説明から明らかなように、本実施形態によればオリゴヌクレオチドを用いたＤＮＡプローブアレイによる種々の実験を行うにあたり、実験者は実験目的等をクライアントに入力するだけで当該実験目的に則したＤＮＡプローブアレイを入手することができ、実験結果を送るだけで解析結果を入手することが可能となり、プローブ設計及び解析において専門的な技術を持たなくても容易に実験を行うことが可能となる。
【００７２】
【他の実施形態】
なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インタフェイス機器、リーダなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置に適用してもよい。
【００７３】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【００７４】
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００７５】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピ（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。
【００７６】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００７７】
さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明にかかる情報処理システムを利用することにより、オリゴヌクレオチドを用いたＤＮＡマイクロアレイによる実験が容易に実現できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる情報処理システムの機能ブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる情報処理システムの構成を示す図である。
【図３】ハイブリダイゼーション反応を説明するための図である。
【図４】ＤＮＡマイクロアレイの物理的な状態を示した図である。
【図５】実験目的決定方法を示した図である。
【図６】プローブ配置決定方法を示した図である。
【図７】遺伝子リスト決定方法を示した図である。
【図８】プローブリスト決定方法を示した図である。
【図９】遺伝子リスト決定方法を示した図である。
【図１０】遺伝子リスト決定方法を示した図である。
【図１１】プローブ別実験結果表示方法を示した図である。
【図１２】遺伝子別実験結果表示方法を示した図である。
【図１３】目的別解析結果表示方法を示した図である。
【図１４】目的別判定結果表示方法を示した図である。
【図１５】目的別判定結果表示方法を示した図である。
【図１６】プローブ自動作成方法を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０１ＤＮＡマイクロアレイ仕様決定部（実験目的判定部）
１０２ＤＮＡマイクロアレイ仕様（実験目的含む）
１０３ＤＮＡマイクロアレイ決定部
１０４ＤＮＡマイクロアレイ
１０５実験結果
１０６目的別実験結果判定部
１０７解析結果

Claims

クライアントとサーバとが接続された情報処理システムであって、
前記クライアントは、
ＤＮＡマイクロアレイを用いて行われる実験の実験目的に関する情報を入力する入力手段と、
前記入力された実験目的に関する情報を送信する実験目的送信手段と、
前記実験目的に関する情報に基づいて決定されたＤＮＡマイクロアレイを用いて行われた実験の実験結果を送信する実験結果送信手段と、
前記実験結果に基づいて解析された解析結果を受信し、出力する解析結果出力手段と、を備え、
前記サーバは、
前記実験目的に関する情報に基づいて、ＤＮＡマイクロアレイを決定する決定手段と、
前記実験結果を解析する解析手段と、
前記解析結果を送信する解析結果送信手段と
を備えることを特徴とする情報処理システム。
前記実験目的に関する情報は、
前記ＤＮＡマイクロアレイを用いた、ＤＮＡ存在の判別、ＳＮＰの判別、またはＤＮＡ発現解析のいずれかの情報を含むことを特徴とする請求項１に記載の情報処理システム。
前記実験目的に関する情報がＤＮＡ発現解析であった場合、前記解析手段は、遺伝子転写物の定量値を算出することを特徴とする請求項２に記載の情報処理システム。
前記実験目的に関する情報がＤＮＡ存在の判別またはＳＮＰの判別であった場合、前記解析手段は、検体中に存在する遺伝子のタイプまたは検体中に存在する遺伝子の由来生物を特定することを特徴とする請求項２に記載の情報処理システム。
クライアントとサーバとが接続された情報処理システムであって、
前記クライアントは、
ＤＮＡマイクロアレイの仕様に関する情報を入力する仕様入力手段と、
前記入力された仕様に関する情報を送信する送信手段と、
前記仕様に関する情報に基づいて設計されたＤＮＡマイクロアレイを用いて行われた実験の実験結果を送信する実験結果送信手段と、
前記実験結果に基づいて解析された解析結果を受信し、出力する解析結果出力手段と、を備え、
前記サーバは、
前記仕様に関する情報に基づいて、ＤＮＡマイクロアレイを決定する決定手段と、
前記実験結果を解析する解析手段と、
前記解析結果を送信する解析結果送信手段と
を備えることを特徴とする情報処理システム。
前記仕様に関する情報は、
ターゲット塩基配列定量目的またはターゲット塩基配列存在有無のいずれかの情報を含むことを特徴とする請求項５に記載の情報処理システム。
前記仕様に関する情報が、ターゲット塩基配列定量目的であった場合、前記解析手段は、ターゲット塩基配列の定量値を算出することを特徴とする請求項６に記載の情報処理システム。
前記仕様に関する情報が、ターゲット塩基配列存在有無であった場合、前記解析手段は、ターゲット塩基配列の存在有無を判定することを特徴とする請求項６に記載の情報処理システム。