JP2005353057A - 遺伝子発現および評価システム - Google Patents

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Abstract

【課題】 遺伝子発現データベースのための照会システムの提供。
【解決手段】 第１および第２のサンプルから収集された発現レベル情報をコンピュータシステムで表示する方法であって、第１のサンプルの発現レベルを示す第１の軸をディスプレイのスクリーンに表示する工程；第１の軸に対して実質的に垂直な第２の軸をディスプレイのスクリーンに表示する工程；各複数の発現配列について、第１のサンプルにおける発現された配列の発現レベルに基き、該第１の軸に関して選択された位置、および第２のサンプルの発現された配列の発現レベルに基き、第２の軸に関して選択された位置での印をディスプレイのスクリーン上にプロセッサが表示する工程；ユーザの印の選択の入力をサブシステムから受納する工程；および印で表示される発現された配列についての情報をディスプレイのスクリーン上に表示する工程、を包含する、方法。
【選択図】図４

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、１９９７年７月２５日に出願された、「ＣＯＭＰＲＥＨＥＮＳＩＶＥ ＢＩＯ−ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＣＳ ＤＡＴＡＢＡＳＥ」と題する米国仮出願第６０／０５３，８４２号、１９９７年１２月１１日に出願された、「ＣＯＭＰＲＥＨＥＮＳＩＶＥ ＤＡＴＡＢＡＳＥ ＦＯＲ ＢＩＯＩＮＦＯＲＭＡＴＩＣＳ」と題する米国仮出願第６０／０６９，１９８号、および１９９７年１２月１１日に出願された、「ＧＥＮＥ ＥＸＰＲＥＳＳＩＯＮ ＡＮＤ ＥＶＡＬＵＡＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国仮出願第６０／０６９，４３６号からの優先権を主張している。３件全ての仮出願の内容は、本明細書中において参考として援用される。
本願の主題は、本願と同日に出願された、同一人に譲渡される以下３件の出願の主題に関する。それらは「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ ＦＯＲ ＰＲＯＶＩＤＩＮＧ Ａ ＢＩＯＩＮＦＯＲＭＡＴＩＣＳ ＤＡＴＡＢＡＳＥ」（代理人事件番号０１８５４７−０３３８１０号）、「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＰＲＯＶＩＤＩＮＧ Ａ ＰＯＬＹＭＯＲＦＯＲＨＩＳＭ ＤＡＴＡＢＡＳＥ」（代理人事件番号０１８５４７−０３３８２０号）、「ＭＥＴＨＯＤ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭ ＦＯＲ ＰＲＯＶＩＤＩＮＧ Ａ ＰＲＯＢＥ ＡＲＲＡＹ ＣＨＩＰ ＤＥＳＩＧＮ ＤＡＴＡＢＡＳＥ」（代理人事件番号０１８５４７−０３３８３０号）である。これら３件の出願の内容は、本明細書中において参考として援用される。
（発明の背景）
本発明は、コンピュータシステム、およびより特定には、発現レベルまたは濃度を解析するためのコンピュータシステムに関する。
多数の組織サンプルにおける遺伝子発現または発現配列タグ（ＥＳＴ）発現に関する情報を収集するためのデバイスおよびコンピュータシステムが開発されてきている。例えば、ＰＣＴ出願ＷＯ９２／１０５８８（本明細書中において、あらゆる目的のために参考として援用される）は、核酸および他の物質を配列決定するため、または配列検査するための技術を記載している。これらの作業を行うためのプローブは、例えば米国特許第５，１４３，８５４号および米国特許第５，５７１，６３９号（両件ともに本明細書中において、あらゆる目的のために参考として援用される）に開示されている開拓的技術の方法に従ってアレイにおいて形成され得る。
そこで記載されている技術の１つの局面によると、核酸プローブのアレイは、チップまたは基板上の既知の位置において製作される。次いで、蛍光標識化核酸は、チップと接触させられ、そしてスキャナーは標識化核酸がチップに結合する位置を示す画像ファイルを生成する。これらの位置におけるプローブの同一性に基づき、情報（例えば、ＤＮＡまたはＲＮＡのモノマー配列）を抽出することが可能となる。
欧州特許公報第０８４８０６７号およびＰＣＴ公開公報第ＷＯ９７／１０３６５号（これらの内容は、本明細書中に参考として援用される）に開示されるような、このようなプローブアレイを使用して遺伝子発現をモニターするためのコンピュータ援用技術が、開発されている。多くの疾患状態は、遺伝子ＤＮＡのコピー数の変化または特定の遺伝子の転写レベル（例えば、開始の制御、ＲＮＡ前駆体の提供、ＲＮＡプロセシングなどによる）の変化のいずれかによる種々の遺伝子の発現レベルにおける差異によって特徴付けられる。例えば、遺伝子物質の欠損および獲得が、悪性形質転換および進行において重要な役割を果たしている。さらに、特定の遺伝子（例えば、癌遺伝子または腫瘍抑制遺伝子）の発現（転写）レベルにおける変化が、種々の癌の存在および進行の道標として働く。
遺伝子または発現配列タグの発現に関する情報は、多くの方法（上記のプローブアレイ技術を包含する）で、大規模に収集され得る。この情報の収集における目的の１つは、その発現が特に重要である遺伝子またはＥＳＴの同定である。研究者らは、以下のような設問への回答を望む：１）どの遺伝子が悪性腫瘍の細胞において発現され、健常な組織または特定のレジメに従って処置された組織のいずれかにおいて発現されないか、２）どの遺伝子またはＥＳＴが、特定の器官で発現され、しかし他の器官では発現されないか、３）どの遺伝子またはＥＳＴが、特定の種で発現され、しかし他の種では発現されないか。
上述の組織タイプの全てを含む多数のサンプルから莫大な量の発現データを収集することは、これらの設問への解答における第一歩でしかない。発現データの収集および蓄積においてなされた投資から十分な値を引き出すために、特に関連のある項目を見出すためにこれらデータを効率的に探知することができなければならない。必要とされることは、遺伝子発現データベースのための照会システムを効率的かつ容易に使用することである。
（項目１） コンピュータシステムにおいて、発現レベル情報を蓄積するデータベースを操作する方法であって、以下：
複数の組織タイプのそれぞれにおいて測定されるような、複数の遺伝子または発現配列タグ（ＥＳＴ）のそれぞれについての発現レベルを含むデータベースを提供する工程；
該データベースに対するユーザ照会を受納し、該複数の遺伝子またはＥＳＴの所望のものを同定する工程であって、該ユーザ照会は、該所望の遺伝子の発現レベル特性を特定する、工程；および
該発現レベル特性を、該データベースに蓄積された該発現レベルに対して比較し、該所望の遺伝子またはＥＳＴを同定する工程、
を包含する、方法。
（項目２） 前記所望の遺伝子またはＥＳＴを同定する情報を表示する工程をさらに含む、項目１に記載の方法。
（項目３） 前記複数の組織タイプが罹患組織タイプを含む、項目１に記載の方法。
（項目４） 前記複数の組織タイプが健常組織タイプを含む、項目１に記載の方法。
（項目５） 前記複数の組織タイプがガン性組織タイプを含む、項目１に記載の方法。
（項目６） 前記複数の組織タイプが、薬物処理された組織タイプを含む、項目１に記載の方法。
（項目７） 前記複数の組織タイプが、異なる種から得られた組織を含む、項目１に記載の方法。
（項目８） 前記複数の組織タイプが、異なる器官から得られた組織を含む、項目１に記載の方法。
（項目９） 前記発現レベル特性が、前記複数の組織タイプの少なくとも２つにおいて特定の遺伝子について測定されるような発現レベル範囲を含む、項目１に記載の方法。
（項目１０） 前記発現レベル特性が、前記複数の組織タイプの少なくとも２つにおいて特定の遺伝子について測定されるような発現レベル間の関連性を含む、項目１に記載の方法。
（項目１１） 項目１に記載の方法であって、以下：
画面表示のために２つの前記複数の組織タイプを選択するユーザ入力を受納する工程；
該２つの組織タイプの第１の組織タイプに対応する第１の軸を表示する工程；
該２つの組織タイプの第２の組織タイプに対応する第２の軸を表示する工程；
前記複数の遺伝子またはＥＳＴの選択されたものについて、ある位置にある印を表示する工程であって、ここで該位置は、該第１の組織タイプにおいて測定される前記選択された遺伝子またはＥＳＴの発現レベルに従って該第１の軸に対して選択され、そして該第２の組織タイプにおいて測定される前記選択された遺伝子またはＥＳＴの発現レベルに従って該第２の軸に対して選択される、工程、
をさらに包含する、方法。
（項目１２） 複数の選択された遺伝子またはＥＳＴについて、印を表示する前記操作を反復する工程をさらに含む、項目１１に記載の方法。
（項目１３） コンピュータシステムにおいて、化合物濃度についての情報を蓄積するデータベースを操作する方法であって、以下：
複数のサンプルにおいて測定されるような、複数の化合物の濃度を含むデータベースを提供する工程；
該データベースに対するユーザ照会を受納し、該複数の化合物の所望のものを同定する工程であって、該ユーザ照会は、該複数のサンプルの選択されたサンプルにおける該所望の化合物の濃度特性を特定する、工程；および、
該濃度特性を、該データベースに蓄積された該濃度に対して比較し、該所望の化合物を同定する工程、
を包含する、方法。
（項目１４） 発現レベル情報を蓄積するデータベースを操作するためのコンピュータプログラム製品であって、以下：
複数の組織タイプのそれぞれにおいて測定されるような、複数の遺伝子または発現配列タグ（ＥＳＴ）のそれぞれについての発現レベルを含むデータベースを提供するコード；
該データベースに対するユーザ照会を受納し、該複数の遺伝子またはＥＳＴの所望のものを同定するコードであって、該ユーザ照会は、該所望の遺伝子の発現レベル特性を特定する、コード；および
該発現レベル特性を、該データベースに蓄積された該発現レベルに対して比較し、該所望の遺伝子またはＥＳＴを同定するコード；および
コードを蓄積するためのコンピュータ読み出し可能な記憶媒体、
を含む、製品。
（項目１５） 前記所望の遺伝子またはＥＳＴを同定する情報を表示するコードをさらに含む、項目１４に記載の製品。
（項目１６） 前記複数の組織タイプが罹患組織タイプを含む、項目１４に記載の製品。
（項目１７） 前記複数の健常タイプが健常組織タイプを含む、項目１４に記載の製品。
（項目１８） 前記複数の組織タイプがガン性組織タイプを含む、項目１４に記載の製品。
（項目１９） 前記複数の組織タイプが薬物処理した組織タイプを含む、項目１４に記載の製品。
（項目２０） 前記複数の組織タイプが、異なる種から得られた組織を含む、項目１４に記載の製品。
（項目２１） 前記複数の組織タイプが、異なる器官から得られた組織を含む、項目１４に記載の製品。
（項目２２） 前記発現レベル特性が、前記複数の組織タイプの少なくとも２つにおいて特定の遺伝子について測定されるような発現レベル範囲を含む、項目１４に記載の製品。
（項目２３） 前記発現レベル特性が、前記複数の組織タイプの少なくとも２つにおいて特定の遺伝子について測定されるような発現レベル間の関連性を含む、項目１４に記載の製品。
（項目２４） 項目１４に記載の製品であって、以下：
画面表示のために２つの前記複数の組織タイプを選択するユーザ入力を受納するコード；
該２つの組織タイプの第１の組織に対応する第１の軸を表示するコード；
該２つの組織タイプの第２の組織に対応する第２の軸を表示するコード；
前記複数の遺伝子またはＥＳＴの選択されたものについて、ある位置にある印を表示するコードであって、ここで該位置は、該第１の組織タイプにおいて測定される前記選択された遺伝子またはＥＳＴの発現レベルに従って該第１の軸に対して選択され、そして該第２の組織タイプにおいて測定される前記選択された遺伝子またはＥＳＴの発現レベルに従って該第２の軸に対して選択される、コード、
をさらに含む、製品。
（項目２５） 複数の選択された遺伝子またはＥＳＴについて、印を表示する前記コードを反復的に適用するコードをさらに含む、項目２４に記載の製品。
（項目２６） 化合物濃度についての情報を蓄積するデータベースを操作するコンピュータプログラム製品であって、以下：
複数のサンプルにおいて測定されるような、複数の化合物の濃度を含むデータベースを受け取るコード；
該データベースに対するユーザ照会を受納し、該複数の化合物の所望のものを同定するコードであって、該ユーザ照会は、該複数のサンプルの選択されたものにおける該所望の化合物の濃度特性を特定する、コード；および、
該濃度特性を、該データベースに蓄積された該濃度に対して比較し、該所望の化合物を同定するコード、
を含む、製品。
（項目２７） コンピュータシステムであって、以下：
プロセッサー；および
該プロセッサーを操作するためのメモリー蓄積コードを含むシステムであって、ここで該コードは：
複数の組織タイプのそれぞれにおいて測定されるような、複数の遺伝子または発現配列タグ（ＥＳＴ）のそれぞれについての発現レベルを含むデータベースを提供するコード；
該データベースに対するユーザ照会を受納し、該複数の遺伝子またはＥＳＴの所望のものを同定するコードであって、該ユーザ照会は、該所望の遺伝子の発現レベル特性を特定する、コード；および
該発現レベル特性を、該データベースに蓄積された該発現レベルに対して比較し、該所望の遺伝子またはＥＳＴを同定するコード、
を含む、
システム。
（発明の要旨）
遺伝子発現データベースのための照会システムを効率的かつ容易に使用することが、本発明によって提供される。このようなシステムを使用して、当業者は、その発現が特定の組織タイプに相関する遺伝子または発現配列タグを、容易に同定し得る。種々の組織タイプは、異なる疾患、疾患進行の状態、異なる器官、異なる種などに対応し得る。研究者らは、現在では、大規模な遺伝子発現データベースを十分に有利に使用し得る。
本発明の第一の局面に従って、コンピュータシステムにおいて、化合物濃度に関する情報を蓄積するデータベースを操作するための方法が、提供される。この方法は、以下の工程を包含する：複数のサンプルにおいて測定された複数の化合物の濃度を含むデータベースを提供する工程、このデータベースに対するユーザ照会を受納し、複数の化合物の所望のものを同定する工程であって、ここでこのユーザ照会は、複数のサンプルの選択されたものにおける所望の化合物の濃度特性を特定する、工程、およびこの濃度特性をデータベースに蓄積された濃度に対して比較し、所望の化合物を同定する工程。
本明細書中の発明の性質および利点のさらなる理解は、本明細書の残りの部分および添付の図面を参照してなされ得る。
（特定の実施態様の説明）
図１は、本発明のソフトウェア実施態様を実行するために使用され得るコンピュータシステムの一例を図示する。図１は、モニタ３、スクリーン５、キャビネット７、キーボード９、およびマウス１１を備えるコンピュータシステム１を示す。マウス１１は、１つ以上のボタン（例えば、マウスボタン１３）を有し得る。キャビネット７は、本発明を組み込むコンピュータコードを含むソフトウェアプログラムを格納および検索するために使用され得るＣＤ−ＲＯＭドライブ１５およびハードドライブ（示さず）を収容する。ＣＤ−ＲＯＭ１７がコンピュータ読み出し可能媒体として示されるが、他のコンピュータ読み出し可能媒体（フロッピー（登録商標）ディスク、ＤＲＡＭ、ハードドライブ、フラッシュメモリ、テープなどを含む）も利用され得る。キャビネット７はまた、通常のコンピュータコンポーネント（示さず）（例えば、プロセッサ、メモリなど）もまた収容する。
図２は、本発明のソフトウェア実施態様を実行するために使用されるコンピュータシステム１のシステムブロック図を示す。図１におけるように、コンピュータシステム１は、モニタ３およびキーボード９を備える。コンピュータシステム１はさらに、中央プロセッサ５０、システムメモリ５２、入力／出力（Ｉ／Ｏ）コントローラ５４、ディスプレイアダプタ５６、リムーバブルディスク５８、固定ディスク６０、ネットワークインターフェース６２、およびスピーカー６４のようなサブシステムを備える。リムーバブルディスク５８は、リムーバブルコンピュータ読み出し可能媒体（フロッピー（登録商標）、テープ、ＣＤ−ＲＯＭ、リムーバブルハードドライブ、フラッシュメモリなどのような）を表す。固定ディスク６０は、内蔵ハードドライブなどを表す。本発明との使用に適切な他のコンピュータシステムは、さらなるサブシステムまたはより少ないサブシステムを備え得る。例えば、別のコンピュータシステムは、１つより多くのプロセッサ５０（すなわち、マルチプロセッサシステム）またはメモリキャッシュを備え得る。
矢印（例えば、６６）は、コンピュータシステム１のシステムバスアーキテクチャを表す。しかし、これらの矢印は、サブシステムを連結するように働く任意の相互接続スキームを図示する。例えば、ディスプレイアダプタ５６は、ローカルバスを介して中央プロセッサ５０に接続され得るか、またはこのシステムは、メモリキャッシュを備え得る。図２に示したコンピュータシステム１は、本発明との使用に適切なコンピュータシステムの一例でしかない。本発明との使用に適切な他のサブシステム配置は、当業者に容易に明らかである。１つの実施態様では、このコンピュータシステムは、ＩＢＭ互換性パーソナルコンピュータである。
ＶＬＳＩＰＳTMおよびＧｅｎｅＣｈｉｐTM技術は、非常に小さなチップ上でポリマー（例えば、核酸）の非常に大きなアレイを作製および使用する方法を提供する。米国特許第５，１４３，８５４号およびＰＣＴ特許公開第ＷＯ９０／１５０７０号および同第ＷＯ９２／１００９２号（これらの各々は、あらゆる目的のためにこれにより参考として援用される）を参照のこと。チップ上の核酸プローブは、目的のサンプル核酸（「標的」核酸）において相補的核酸配列を検出するために使用される。
プローブは核酸プローブである必要はなく、ペプチドのような他のポリマーでもあり得ることが理解されるべきである。ペプチドプローブは、サンプル中のペプチド、ポリペプチド、またはポリマーの濃度を検出するために使用され得る。測定に使用されるべきである濃度の化合物に対して結合親和性を有するプローブが、注意深く選択されるべきである。
１つの実施態様では、本発明は、ポリマープローブのようなポリマーへの化合物の親和性をモニターすることによって測定されるような、サンプル中の化合物の濃度に関する情報を検討および解析する方法を提供する。特定の適用では、濃度情報は、ハイブリダイズされた核酸プローブを含むチップについてのハイブリダイゼーション強度ファイルの解析によって生成される。特定のプローブへの核酸サンプルのハイブリダイゼーションは、さらに１つの遺伝子または発現配列タグ（ＥＳＴ）の発現レベルを表し得る。本明細書中では、遺伝子またはＥＳＴの発現レベルは、サンプル内の、その遺伝子またはＥＳＴの転写から生じるｍＲＮＡまたはタンパク質の濃度であると理解される。
本発明によって検討および／または解析される発現レベル情報は、プローブから得られる必要はなく、任意の起源から生じ得る。この発現情報がプローブアレイから収集される場合、プローブアレイは、サイズおよび密度について特定の基準を満たす必要はない。さらに、本発明は、ハイブリダイゼーションのような結合の蛍光測定を検討および／または解析することに限定されず、他の測定の検討および／または解析についても容易に利用され得る。
核酸以外の化合物の濃度は、本発明の１つの実施態様に従って検討および／または解析され得る。例えば、プローブアレイは、ペプチドプローブを含み得、これは、このペプチドプローブに結合するかもしれないかまたはしないかもしれないタンパク質サンプル、ポリペプチドサンプル、またはペプチドサンプルに曝露され得る。ペプチドプローブの適切な選択により、このペプチドプローブに結合する特定のタンパク質、ポリペプチド、またはペプチドの存在または非存在を検出し得る。
チップマスクを設計し、そのチップ上でプローブを合成し、標的サンプルからの核酸を標識し、そしてハイブリダイズしたプローブをスキャンするシステムが、米国特許第５，５７１，６３９号（これは、あらゆる目的のために、これにより参考として援用されている）に記載されている。しかし、本発明は、発現情報を生成するために他のシステムの結果を検討および／または解析するために、または核酸以外のポリマーの濃度を検討および／または解析するために、別個に使用され得る。
用語「完全マッチプローブ」は、特定の標的配列に対して完全に相補的である配列を有するプローブをいう。試験プローブは、代表的には、標的配列の部分（サブ配列）に完全に相補的である。用語「ミスマッチコントロール」または「ミスマッチプローブ」は、その配列が、特定の標的配列に対して完全には相補的でないように故意に選択されるプローブを意味する。アレイ中の各ミスマッチ（ＭＭ）コントロールについて、代表的には、同じ特定の標的配列に対して完全に相補的である、対応する完全マッチ（ＰＭ）プローブが存在する。
チップから得られる情報の重要な断片のなかには、完全マッチプローブおよびミスマッチプローブから得られる相対的蛍光強度がある。これらの強度レベルは、遺伝子またはＥＳＴについての発現レベルを概算するために使用される。解析のために使用されるコンピュータシステムは、好ましくは、実験の利用可能な他の詳細（おそらく、遺伝子名、遺伝子配列、プローブ配列、基板上のプローブ位置などを含む）を有する。
発現解析は、各実験の各遺伝子について実施される。図３は、チップ上の特定の実験において測定されるような、特定の遺伝子について発現レベルを概算する工程を記載するフローチャートである。工程３０２で、このコンピュータシステムは、完全マッチプローブとミスマッチプローブとＮ対の生のスキャンデータを受納する。好ましい実施態様では、ハイブリダイゼーション強度は、基板上のプローブにハイブリダイスした蛍光標識化標的からの光子計数である。簡便化のために、完全マッチプローブのハイブリダイゼーション強度は「Ｉpm」と称し、そしてミスマッチプローブのハイブリダイゼーション強度は「Ｉmm」と称する。
工程３０４で、一対のプローブについてのハイブリダイゼーション強度を検索する。工程３０６で、バックグラウンドシグナル強度を各対の各ハイブリダイゼーション強度から差し引く。バックグラウンド減算はまた、全ての生のスキャンデータ上で同時に行われ得る。
工程３０８で、プローブの対のハイブリダイゼーション強度は、差閾値（Ｄ）および比閾値（Ｒ）と比較される。対のハイブリダイゼーション強度間の差（Ｉpm−Ｉmm）が差閾値より大きいかまたは等しいかどうか、および対のハイブリダイゼーション強度の商（Ｉpm／Ｉmm）が比閾値より大きいかまたは等しいかどうかが決定される。差閾値は、代表的にはユーザにより決定される値であり、これは遺伝子（単数または複数）の正確な発現モニタリングを生成するように決定されている。１つの実施態様において、差閾値は２０であり、そして比閾値は１．２である。
Ｉpm−Ｉmm＞＝ＤかつＩpm／Ｉmm＞＝Ｒである場合、値ＮＰＯＳは、工程３１０で増加される。一般に、ＮＰＯＳは、その遺伝子が発現されるらしいことを示すハイブリダイゼーション強度を有するプローブの対の数を示す値である。ＮＰＯＳは、その遺伝子の発現の決定において利用される。
工程３１２で、Ｉmm−Ｉpm＞＝Ｄかどうか、およびＩmm／Ｉpm＞＝Ｒであるかどうかを決定する。これらの発現が真である場合、値ＮＮＥＧは、工程３１４で増加される。一般に、ＮＮＥＧは、その遺伝子が発現されないらしいことを示すハイブリダイゼーション強度を有するプローブの対の数を示す値である。ＮＮＥＧは、ＮＰＯＳと同様に、遺伝子の発現の決定において利用される。
その遺伝子が発現されるか、または発現されないかのいずれかを示すハイブリダイゼーション強度を示す各々の対について、対数比値（ＬＲ）および強度差値（ＩＤＩＦ）は、工程３１６において計算される。ＬＲは、その対のハイブリダイゼーション強度の商（Ｉpm／Ｉmm）の対数によって計算される。ＩＤＩＦは、対のハイブリダイゼーション強度間の差（Ｉpm−Ｉmm）によって計算される。工程３１８で、ハイブリダイゼーション強度の次の対が存在する場合、それらは工程３０４において検索される。
行われる各分析について、特定のデータが、発現分析データベースに蓄積される。好ましくは、チップが発現を測定する各遺伝子またはＥＳＴについてのレコードが存在する。このレコードには、多様な情報を保持するようなフィールドが存在する。１つのフィールドは、分析を識別するための分析ＩＤを蓄積する。結果タイプＩＤフィールドは、その列挙された発現結果が、その遺伝子が値Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、およびＰ４への決定マトリックスの適用に基づいて存在するか、ほとんどないか、存在しないか、または未知であることを示すか否かを示す。正のフィールドの数は、ＮＰＯＳを示す。負のフィールドの数はＮＮＥＧを示す。使用されるフィールドの数は、ＮＮＥＧまたはＮＰＯＳを増加させた対に帰属するプローブの数を示す。全てのフィールドの数は、Ｎを示す。平均の対数比フィールドは、全てのプローブ対についての平均のＬＲを示す。正の超過したフィールドの数は、ＮＰＯＳ−ＮＮＥＧの値を示す。負の超過したフィールドの数は、ＮＮＥＧ−ＮＰＯＳの値を示す。平均の差次的強度フィールドは、そのプローブ対についての平均のＩＤＩＦを示す。平均のフィールド中の数は、平均値を計算するのに使用されるプローブ対の数を示す。
発現データベースに対するユーザインターフェースを操作する工程は、ここで図４を参照して例示される。図４の工程は、繰り返され得るか、または異なる順序で生じ得るか、または１つ以上の工程が省略され得る。ユーザインターフェースの考察はまた、ユーザインターフェースの代表的なスクリーンディスプレイを示す図５Ａ〜５Ｌを参照する。
工程４０２で、ユーザは、照会のための発現分析結果のファイルを選択する。図５Ａは、ユーザが発現結果ファイルを特定し得るインターフェーススクリーンを例示する。各ファイルは、１つの実験を表す。テーブル５０２は、すでに選択されたファイルを列挙する。得られたリストは、ボタン５０４を選択することによって後の使用のために保存され得る。以前に保存されたリストは、ボタン５０６を選択することによって削除され得る。ボタン５０８は、テーブル５０２に示されるリストを以前に保存されたバージョンに対してリセットする。インポートボタン５１２は、テーブル５０２に示されるファイルの内容を、照会のためにインポートする。テーブル５０２内で、ファイル名列は、インポートボタン５１２の適用によってインポートされるファイル名を列挙する。コード列は、各ファイル中の発現データについての組織タイプを示す。複製ファイルはそのファイルが重複か否かを示す。チップ設計コード列は、そのファイルのデータを生成するために使用されたチップ設計を示す。種々の他の列（示さず）は、分析結果データについてのさらなる情報を与える。
ファイル選択ボタン５１４を選択することによって、ユーザは、図５Ｂに示すように、選択されたファイルをスクリーン５１６に呼び出す。これは、インタラクティブなファイル検索、およびファイル名をタイプ入力することを必要としない選択プロセスを提供する。ファイルリストをインポートする前に、ユーザは、図５Ｃに示すように、種ドロップダウンリスト５１８を使用することによって種を選択するべきである。分析タイプドロップダウンリスト５１９は、相対的な発現分析と絶対的な発現分析との間をユーザが選択することを可能にする。
図５Ｄは、工程４０４でインポートされた発現結果を正規化するための正規化フォーム５２０を示す。このソフトウェアは、正規化フォーム５２０上でのユーザの選択に基づく分析ルーチンによって生成される平均の差異データを測定する。チップ変動性の領域５２２において、ユーザは、ハウスキーピング遺伝子を公知の発現レベルで特定し、そしてスケール値を選択する。ユーザは、このスケール値を適用するかまたは適用しないかを選択することができる。ユーザがそのスケール値を適用することを選択した場合、単一のチップ上で測定された各遺伝子の発現レベルは、そのチップ上で測定されたハウスキーピング発現レベルの平均値で除算された所望のスケーリング因子に等しい値で積算される。
また、正規化フォーム５２０上の組織変動性領域５２４において、ユーザは、多数のチップから回収されたデータに適用するスケール値、およびそれを適用するか否かを選択し得る。このスケール値が適用される場合、チップのセットにおいて測定された各発現値は、全チップセットについての全ての遺伝子にわたって測定された平均の発現レベルによって除算されたスケール値に等しい因子によって積算される。変換領域５２６は、負の平均の差異値が、対数変換の使用によって正の数に変換されるべきであるか否かをユーザが選択することを可能にする。ユーザは、リセットボタン５２８を選択することによって正規化フォーム５２０上でなされた全ての変化をリセットし得るか、または適用ボタン５３０を選択することによって選択された正規化および変換を適用し得る。
工程４０６で、ユーザは、インポート、正規化、および変換された実験データのより大きなセットをフィルタする。図５Ｅは、フィルタ実験フォーム５３２を示す。下側のテーブル５３４は、インポートされた実験、および遺伝子またはＥＳＴ、ならびに実験および遺伝子またはＥＳＴの各組み合わせと関連する発現データを列挙する。上側のテーブル５３６は、下側のテーブル５３４における実験データをフィルタするための照会を入力するために使用される。上側のテーブル５３６の各列は、下側のテーブル５３４の列に対応する。上側のテーブル５３６は、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ａｃｃｅｓｓに含まれる例示照会（ｑｕｅｒｙ ｂｙ
ｅｘａｍｐｌｅ）（ＱＢＥ）グリッドに類似する。述語は、上側のテーブル５３６の列に入力され、全ての述語はＡＮＤとして処理される１つの行に、およびＯＲとして処理されるその間の行に入る。所定の照会を満足する結果は、フィルタボタン５３８を選択することによって、下側のテーブル５３４に示される。フィルタは、適切に標識されたボタン５４０、５４２、および５４４を使用することによって保存、削除、およびリセットされ得る。保存されたフィルタは、ドロップダウンリスト５４６を使用することによってロードされ得る。エクスポートボタン５４７を選択することにより、データをエクセルのスプレッドシートに書き込む。
さらなるユーザ照会を容易にするために、ユーザは、工程４０８において将来の照会のためのピボットフィールドとして使用されるべき新たなフィールドを特定し得る。選択されたフィールドの要素は、新たなテーブルの列となる。図５Ｆは、ピボット値が、ドロップダウンリスト５４８を使用することによっていかに選択されるかを示す。ピボット値は、下側のテーブル５３４の列に列挙される発現データを識別する。図５Ｇは、ピボット列ドロップダウンリスト５５０が、下側のテーブル５３４の特定の列をピボットフィールドとして選択できるようにすることを示す。選択された列の入力は、左のリストボックス５５２に示され、そして右側のリストボックス５５４に移動して、それらをピボット化された表の行として含める。ユーザは、矢印キー５５６を選択して、右側のリストボックス５５４のアイテムを追加および削除する。ピボット操作を行うために、ユーザはピボットボタン５５８を選択する。
図５Ｈは、ピボット操作の結果として示される組織タイプをフィルタするためのユーザインターフェースを示す。下側のテーブル５３４は、図５Ｆ〜５Ｇに参照して記載されるピボット操作の結果を示す。
上側のテーブル５３６は、ここで工程４１０において、異なる組織タイプから得られた実験の結果を使用して遺伝子をフィルタするための照会を特定するために使用される。再び、行における述語はＡＮＤとして処理される。行の間の述語は、ＯＲとして処理される。照会を適切に定式化することによって、ユーザは、どの遺伝子が正常組織中でアップレギュレートされるか、および疾患組織中でダウンレギュレートされるかというような質問に答えることができる。示されたＥｎｔｒｅｚ定義列には、パブリックドメインであるＥｎｔｒｅｚデータベースからの定義列を含む。「ｌｉｋｅ “ｇｒｏｗｔｈ”」と記された示された照会は、ストリング「ｇｒｏｗｔｈ（増殖）」を、指定された列においてサブストリングとして有するレコードを保持する。
示された照会を満足する１つの条件は、遺伝子が、実験４００２７３６Ｄにおいて１０よりも大きい発現レベルを有すること、および実験４００３２２８Ａにおいて１０よりも大きく、かつ実験４００２７３６Ｄにおける発現レベルの０．６倍よりも小さい発現レベルを有することである。照会を満足する代替の条件は、実験４００２７３６Ｄにおける発現レベルが１０よりも大きく、そして実験４００３２２８Ａにおける発現レベルが１０よりも大きく、かつ実験４００２７３６Ｄにおける発現レベルの１．４倍よりも大きいことである。
この照会は、実験４００３２２８Ａと実験４００２７３６Ｄとの間の特定倍の変化パターンを有する遺伝子を決定する。その実験間で有意な倍数の変化を有さない遺伝子がフィルタされて除かれる。詳細には、これは、実験４００３２２８Ａの発現レベルが、実験４００２７３６Ｄの発現レベルの６０％未満であるか、または実験４００３２２８Ａの発現レベルが、実験４００２７３６Ｄの発現レベルの１４０％よりも大きい全ての遺伝子を見い出す。両方の実験はまた、１０よりも大きい発現レベルを有するように制約される。
フィルタは、ボタン５６０および５６２をそれぞれ選択することにより保存またはリセットされ得る。下側のテーブル５３４に示されるレコードは、任意の列に分類され、そして列は、より見やすいように隠されるか、フリーズされるか、または再配置され得る。下側のテーブル５３４はまた、エキスポートボタン５６４をクリックすることによって、異なるフォーマットで保存され得、それにはＭｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｅｘｃｅｌのようなスプレッドシートフォーマットが含まれる。保存されたフィルタは、プルダウンメニュー５６６を介してアクセスされ得るか、または削除ボタン５６８を選択することによって削除され得る。任意の遺伝子に関するさらなる情報は、その行をダブルクリックすることによって得ることができる。これは、インターネットブラウザプログラムをロードし、そして遺伝子に関する情報を記憶するＥｎｔｒｅｚウェブサイトのようなウェブサイトを開く。次いで、そのブラウザプログラムは、その遺伝子の入力を表示する。
工程４１２で、グラフボタン５７０を選択することによって、ユーザは、図５Ｉに示すスキャッタープロット表示５７２を呼び出す。２つの実験が、ドロップダウンリスト５７４および５７６をそれぞれｘ軸およびｙ軸について使用する比較のために選択されている。グラフは、スキャッター構築ボタン５７８を選択することによって選択することによって作成される。スキャッタープロット上の各点は、特定の遺伝子に対応する。点は、両方の実験におけるその測定された発現レベルにしたがっってグラフ上に配置される。ボックス５８０をチェックすることによって、ユーザは、その遺伝子が、その実験の両方（２Ｐ）、一方（１Ｐ）に存在するか、またはいずれにも存在しない（ＯＰ）か否かにより、その点が色でコード付けられるように選択し得る。ボックス５８２の１つ以上をチェックすることによって、ユーザは、この分類による遺伝子を示すかまたは示さないかを選択することができる。
ボックス５８４において適切な選択をすることによって、ユーザは、将来のマウスクリックについての解釈を選択し得る。このシステムについての１つの選択は、マウスクリックに対して何もしないことである。このシステムに対する別の選択は、マウスクリックによって選択した点についての遺伝子データを示すことである。その遺伝子データは、ボックス５８６に現れ、それにはアクセッション番号、遺伝子名、種々の実験において測定された発現レベル、および各実験に対する発現呼び出し（非存在または存在のいずれか）が含まれる。Ｅｎｔｒｅｚ定義名もまた示される。入力をダブルクリックすることによって、インターネットブラウザが立ち上がり、その遺伝子についてのＥｎｔｒｅｚ入力を示す。
ユーザはまた、ボックス５８４中の「ｒｏｐｅ（縄で囲う）」を選択して、比較のために興味深い点を多角形でそれらを取り囲むことにより収集し得る。棒グラフに含めるべき遺伝子を囲む各マウスクリック間で、直線が自動的に引かれる。ユーザは、棒グラフをボタン５８８を選択することによって表示し得る。
工程４１４で、図５Ｊは、図５Ｉのスキャッタープロットにおいて囲まれた遺伝子についての棒グラフ５９０を示す。図５Ｊにおける棒の各グループ化は、遺伝子に対応する。グループ化内での各棒は、１つの実験に対応し、そして説明５９２にしたがって色でコードづけられる。最初に２つのみの実験が表示され、その２つの実験は、図５Ｉのスキャッタープロットの軸に対応する。しかし、ユーザは、ボックス５９４から実験をさらに選択し得る。一旦、所望の実験が選択されると、ユーザは、構築ボタン５９６を選択し、所望の棒グラフを表示する。テーブル５９８は、示された遺伝子の発現レベルを示す。
図５Ｊのディスプレイについて、ボックス６００においてオプション「ｇｅｎｅ（遺伝子）」が選択される。各遺伝子についての発現レベルの個々のプロット（それらは実験にわたって変化するため）を見るために、ユーザは、構築ボタン５９６を選択する前に、ボックス６００においてオプション「ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ（実験）」を選択し得る。これにより、図５Ｋに示されるように、折れ線グラフ６０２が生成される。その実験は、水平軸に沿ってボックス５９４に特定される順序でアレンジされる。各遺伝子は、それが実験にわたって変化するので、その発現レベルに対応するそれ自体のトレースを有する。説明６０４は、各遺伝子についてのトレースを識別する。実験の位置を水平軸に沿って変化させるために、ユーザは、上向きおよび下向き矢印６０６および６０８を使用して、その位置を変化させる。この特徴により、さらなる配列決定知識を反映させるために実験を記録することが可能となる。例えば、その実験が疾患または処置の進行のような時間経過を表す場合、それらは時間系列でグラフにより整列され得る。次いで、そのグラフは、選択された遺伝子についての時間の関数として発現レベルにおける変化を表す。スライダーアイコン６１２は、折れ線グラフ６０２がスクリーンに収まりきらない場合、ユーザが水平軸に沿ってスクロールすることを可能にする。マーカーチェックボックス６１４は、特定の発現レベルを規定する折れ線グラフ６０２を横切る水平線を示す。これにより、ユーザは選択されたレベルより上のデータ点を容易に見ることができる。
遺伝子に関するより多くの情報が、グループ内の任意のバーをクリックすることによって得ることができる。その遺伝子の情報の全てが、図５Ｌに示されるように、別個のウインドウ６１０に表示される。
上記の明細書において、本発明はその特定の例示的な実施態様を参照して記載されてきた。しかし、種々の修飾および改変が、添付の請求項に示される本発明のより広い精神および範囲ならびにその等価物の全範囲から逸脱することなく、それに対して成され得ることが明らかである。例えば、「発現レベル」が言及されるところではどこでも、任意の化合物のその測定された濃度を当業者は置換し得ることが理解される。また、「遺伝子」が言及されるところではどこでも、当業者は、その用語を「発現配列タグ」と置換し得る。
図１は、本発明のソフトウェア実施態様を実行するために使用され得るコンピュータシステムの一例を示す。 図２は、代表的なコンピュータシステムのシステムブロック図を示す。 図３は、本発明の１つの実施態様に従って発現データを展開する工程を記載するフローチャートである。 図４は、本発明の１つの実施態様に従って発現データベースを照会する工程を記載するフローチャートである。 図５Ａ〜５Ｌは、本発明の１つの実施態様に従って発現データベースを照会するためのユーザインターフェースを示す。 図５Ａ〜５Ｌは、本発明の１つの実施態様に従って発現データベースを照会するためのユーザインターフェースを示す。 図５Ａ〜５Ｌは、本発明の１つの実施態様に従って発現データベースを照会するためのユーザインターフェースを示す。 図５Ａ〜５Ｌは、本発明の１つの実施態様に従って発現データベースを照会するためのユーザインターフェースを示す。 図５Ａ〜５Ｌは、本発明の１つの実施態様に従って発現データベースを照会するためのユーザインターフェースを示す。 図５Ａ〜５Ｌは、本発明の１つの実施態様に従って発現データベースを照会するためのユーザインターフェースを示す。 図５Ａ〜５Ｌは、本発明の１つの実施態様に従って発現データベースを照会するためのユーザインターフェースを示す。 図５Ａ〜５Ｌは、本発明の１つの実施態様に従って発現データベースを照会するためのユーザインターフェースを示す。 図５Ａ〜５Ｌは、本発明の１つの実施態様に従って発現データベースを照会するためのユーザインターフェースを示す。 図５Ａ〜５Ｌは、本発明の１つの実施態様に従って発現データベースを照会するためのユーザインターフェースを示す。 図５Ａ〜５Ｌは、本発明の１つの実施態様に従って発現データベースを照会するためのユーザインターフェースを示す。 図５Ａ〜５Ｌは、本発明の１つの実施態様に従って発現データベースを照会するためのユーザインターフェースを示す。

Claims (1)

  1. 第１および第２のサンプルから収集された発現レベルの情報をコンピュータシステムにおいて表示する方法であって、該コンピュータシステムは、以下：
    ａ）1以上のプロセッサ；
    ｂ）Ｉ／Ｏコントローラおよび
    ｃ）１以上のリムーバルディスク、固定ディスク、またはネットワークインターフェース；
    を備え、
    該方法は、以下：
    該第１のサンプルにおける発現レベルを示す第１の軸を該プロセッサがディスプレイのスクリーン上に表示し、該ディスプレイは、該コンピュータに接続している、工程；
    該第１の軸に対して実質的に垂直な第２の軸をディスプレイのスクリーン上に該プロセッサが表示する工程であって、該第２の軸が、該第２のサンプルにおける発現レベルを示し、該ディスプレイは該コンピュータに接続している、工程；
    複数の発現配列の各々について、第１のサンプルにおける発現された配列の発現レベルに基き、該第１の軸に関して選択された位置、および該第２のサンプルにおける発現された配列の発現レベルに基き、該第２の軸に関して選択された位置での印をディスプレイのスクリーン上に該プロセッサが表示し、ここで、該ディスプレイは、該コンピュータに接続している、工程；
    ユーザの該印の選択の入力をサブシステムから受納する工程であって、該サブシステムは、該Ｉ／Ｏコントローラによって制御される、工程；および
    該ユーザ入力に対する応答の際に、該印によって表わされる発現された配列についての情報をディスプレイのスクリーン上にプロセッサが表示する工程であって、該ディスプレイは該コンピュータに接続している、工程、
    を包含する、方法。
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