JP2005534307A - 核酸検定の読み取り値を解析する方法、および、その装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2002年7月26日に出願された「Computerized Method and Apparatus for Analyzing Readings of Nucleic Assays」という名称の前に出願された米国特許仮出願第60/398601号明細書に対して優先権を主張する実用特許出願である。関連する主題は、(特許文献1)の「Computerized Method and Apparatus for Analyzing Readings of Nucleic Acid Assays」という名称のAndrew M.Kuhn、Tobin Hellyer、およびRichard L.Mooreの同時係属米国出願、および「Automated Optical Reader for Nucleic Acid Assays」という名称Jeffrey P.Andrews、Christian V.O’Keefe、Brian G.Scrivens、Willard C.Pope、Timothy Hansen、およびFrank L.Failingの(特許文献2)に開示され、前記出願および特許の内容全体が、参照によって本明細書に明白に組み込まれる。
コントローラによって実行される第1のプロセスは、データ値訂正である。正しくない値を訂正しまたは取り除くためにデータ値を訂正するプロセスが、以下の様々なプロセスで実行されることができることは、当業者には理解されよう。例えば、以下のステップは、どのようにサンプルが分類されるかを判定するために使用される単一の値に、データ値を低減する前にデータ値を訂正するために実行されることができる。
図6に示されるように、ソフトウエアは、最初に較正装置データ読み取り値n1からn60およびウェル読み取り値r1からr60に対するダーク訂正を実行するようにコントローラを制御する。このステップの詳細は、図7のフローチャートに示される。
訂正された較正装置読み取り値および訂正されたウェル読み取り値の全てが得られた後で、処理は、図6に示されるフローチャートのフィルタリング動作ステップ1100へ続き、ステップ1100において、ノイズは、上述のステップ1010の間に得られる訂正された較正装置読み取り値cn1からcn60からフィルタリングされる。ある実施形態において、5点ランニング中間が、xn1からxn60として示される平滑化された較正装置値を生成するために、訂正された較正装置読み取り値cn1からcn60に適用される。
平滑化された較正装置値xn1からxn60の全てが得られると、処理は、図6のフローチャートに示される動的正規化ステップ1200へ続く。動的正規化プロセスの詳細は、図8のフローチャートに示される。特にこの例において、平滑化された較正装置値xn1からxn60、ならびに訂正されたウェル読み取り値cr1からcr60は、動的正規化値nr1からnr60を計算するために使用される。
処理は、次に、図6のフローチャートのステップ1300に示されるような、ウェルデータに対するインパルスノイズのフィルタリング動作を実行するように続く。ステップ1300において、平滑化手順が、平滑化された正規化値x1からx60を得るために動的正規化値nr1からnr60に適用される。ある実施形態において、プロセスは、3点ランニング中間フィルタの2回の繰り返しを含む。
ステップ検出
ステップ取り除き動作は、図6のフローチャートで示されるようなステップ1400で実行される。ステップ取り除き動作の詳細は、図10におけるフローチャートに示されている。
しかしながら、商が、CRIT VALの値より大きいなら、次に処理はステップ1445へ進み、ステップ1445で、処理は、ステップの位置を判定するために実行される。これは、各それらの相違結果の絶対値を取り、相違結果を生成するために各1から59の相違値dr1からdr59から相違の平均’drを減算することによって達成される。このステップは、最大絶対値に関連付けられたパスに対応する。ステップが発生するパスを、maxpt drとして表す。上述されたように、この例において、ステップは値z50で発生すると推定される。したがって、maxpt drは50に設定される。
周期的ノイズフィルタリング動作1500は、ステップが回復される図11に示されるグラフに存在する可能性がある誤りをさらにフィルタリングして取り除くために実行される。特に、5点移動中間が、フィルタリングされた値f1からf60を提供するために、図11のグラフに表される値z1からz60を読み取るために適用される。
各値のセットに関するデータ値が第1に訂正されたときに、コントローラは、ウェルが存在するかどうか、または得られたデータが完全に誤りかどうかを判定するために、ウェル存在動作を実行することができる。処理は、図6に示されるステップ1600に続き、ステップ1600において、処理は、ウェル読み取り値r1からr60から上述のステップで得られたフィルタリングされた値f1からf60が、それぞれウェルから実際に取られたかどうか、すなわち換言すれば、ウェルが、サンプルトレイアセンブリ112のマイクロウェルアレイ116におけるその位置に実際に存在するかどうかを判定する。ウェル存在判定処理の詳細は、図12のフローチャートに示される。
ウェル存在動作が、本当にウェルが存在することを判定するなら、コントローラは、複数のデータ値のさらなる訂正または調整に進むことができる。ステップ1700において、処理は、ベースラインバックグラウンド訂正を確立する。ステップ1710において、例えば第1の5個のバックグラウンド値f1からf5に基づきフィルタリングされた値の中間が計算される。f10からf15などの他の範囲のフィルタリングされた値は、検定に応じて使用されることができる。この中間のフィルタリングされた値は、次に、各フィルタリングされた値f1からf60から減算される。さらに、中間のフィルタリングされた値を計算するために使用されるフィルタリングされた値は、これが必ずしも必要ではないが、中間の値を計算するために使用された後でそれぞれゼロに設定されることができる。このバックグラウンド訂正動作のさらなる詳細は、図13のフローチャートに示される。手順は、両方のターゲットの配列に無関係に行われる。図14のグラフに示されるように、この処理は、フィルタリングされた値f1とf60との間のグラフの部分を下方へ向けてかつ横軸へ移動する。
信号比動作
ステップ1000からステップ1720によって定義される処理が、別個の増幅配列に対応する2つの複数の値に独立して適用されると、2つの複数は、図17で示される2つの複数間の相対的相違を測定する単一の複数のデータに組み合わせられる。図13におけるステップ1720に定義される曲線に関する方法の例は、ステップ1700において定義されるバックグラウンドスライスの後で、各時間の点で、ステップ1720で提供される値のステップ1800で比を取る。数値安定性を改善するために、ステップ1810は、ゼロによる除算を避けるために、除算の前に各データ点に小さな知られている公差値(ε)を加算する。例えば、1つの値のセット(a6からa60)は、比c6=a6/b6からc60=a60/b60に等しい第3の値のセットを作るために、他の値のセット(b6からb60)で除算される。この除算は、図15におけるステップ1820で定義される。この実施形態における方法は、次に図15におけるステップ1830に進み、ステップ1830で、これらの比の対数がd6=log(a6/b6)を作るために計算される。一般性を失うことなく、自然対数は全ての関連する計算で使用される。
2つの複数の値に関するデータ値が、単一の複数のデータ値に組み合わせられると、複数のデータ値は、複数の値を表す単一の値に低減される。各サンプルに関して、複数の値は、複数の分布、特に値の大きさを捕らえるステップ1900における単一の計量に加算されることができる。この手順は、図16におけるフローチャートにまとめられる。これ(例えば、平均、中間など)を達成するために、多数の異なる計算がある。一実施形態において、方法は、複数を表す最も可能性がある数を判定することである。これを達成するために、非母数の確率密度(Silverman、1986)が、可能な値の範囲に関して計算され(図16)、複数の合計計量は、次に、最大確率密度値に関連する値に対応する値になる。
最も可能性がある数が判定されると、サンプルがどのように分類されるかを判定するための2つの知られている参照値に比較される。このプロセスは図17に示されている。最も可能性がある数は、明確な遺伝子型(例えば、対立遺伝子A、対立遺伝子B、同型接合体)に翻訳される。換言すれば、他の遺伝子変種が存在する(例えば、対立遺伝子B)場合に、1つの遺伝子変種(例えば、対立遺伝子A)に関するステップ1930からの最も可能性がある値が、特定の参照値を超え、かつ第2の参照値より小さいことを判定される。最も可能性がある値が、より低い参照値(図17におけるステップ2010でAとしてラベル付けされる)より小さい場合に、サンプルは、対立遺伝子Aを有すると判断される(ステップ2020)。ステップ2030において、最も可能性がある値が、より大きい参照値(図17におけるステップ2030でBとしてラベル付けされる)より大きく、サンプルは、対立遺伝子Bを有すると判断される(ステップ2040)。対立遺伝子は、ステップ2020またはステップ2040において割り当てられないなら、ステップ2050は、サンプルが対立遺伝子AおよびBを有すると判断する。したがって、参照値は、サンプルの遺伝子型に関して最も正確な指示を提供する値として選択される。これは、その位置でそれぞれ特定の遺伝子変種に関して、同時に感受性および特定性を最大化する参照値を選択することによって達成されることができる。
人間のβ2AR遺伝子内の配列変種、およびその上流側の5’翻訳されていない領域は、本発明の方法による6個の異なるアダプタ媒介SNP検出システムの開発に関するターゲットとして使用される。2つのバンパープライマーを含むSDAシステム、2つの増幅プライマー、および2つの対立遺伝子に特定の信号プライマーは、それぞれ6個のSNPサイト(−654、−367、−47、+46、+491、および+523)に関して指定される。この例において列挙されている結果は、SNP+46に対してだけ関する。2つの信号プライマーは、−3’末端(N−1)から上流側の配置された1つのベースである診断ヌクレオチドを除く同一の配列からなる。アダプタ配列の同一の対は、汎用リポータプローブの共通の対を使用する検出を可能にするために、信号プライマーの5’末端に添付される。信号オリゴヌクレオチドの変種位置は、アデノシン(A)、シトシン(C)、グアニン(G)、またはチミン(T)を含む。この研究の目的のために、「野生型」対立遺伝子(または対立遺伝子A)は、GenoBank(Accession #M15169)で示される配列を参照し、一方「突然変異」(または対立遺伝子B)は、代わりのヌクレオチド(SNP信号)を表す。対立遺伝子Aおよび/または対立遺伝子Bを含むβ2ARターゲット配列は、プールされた人間遺伝子DNAからpUC19にクローンにされる。
Claims (34)
- 少なくとも1つの生物学的または化学的サンプルを含むサンプル検定に関する数値データを解釈するためのシステムに関するコンピューティングされた方法であって、前記数値データは、各それぞれのサンプルに関するデータのセットを含み、該各データのセットは、複数のデータ値を含み、各データ値は、時間におけるある点で前記それぞれのサンプルの状態を表し、前記方法は、各データのセットに関して、
前記複数のデータ値の大きさを表す縦軸と、前記複数のデータ値を得るために、前記サンプルの読み取り値が取られた時間期間を表す横軸とを有するグラフ上の点として、該各複数のデータ値を表すステップと、
前記複数のデータ値の少なくとも1つの前記大きさに基づき、前記複数のデータ値を訂正するステップと、
各データ値のセットに関して前記複数の訂正されたデータ値を低減するステップと、
前記低減された複数のデータ値は、所定の参照値に対応するかどうかを判定するステップと、
前記サンプルは、前記判定するステップの結果に基づき所定の特徴を有するかどうかを指示するように前記システムを制御するステップと
を具えたことを特徴とする方法。 - 前記訂正するステップは、前記グラフ上で前記複数のデータ値に隣接するデータ値の前記大きさに関する前記複数のデータ値の少なくとも1つの前記大きさの調整を含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 所定の閾値と前記複数の訂正されたデータ値を比較するステップと、
前記複数のデータ値が前記所定の閾値を超えたどうかに基づいて、前記複数の訂正されたデータ値をさらに訂正するステップと
をさらに具えたことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記比較するステップが、前記複数の訂正されたデータ値が前記所定の閾値を超えたと判定した場合、前記制御するステップは、前記サンプルが存在しないことを示すように前記システムを制御することを特徴とする請求項3記載の方法。
- 前記低減するステップは、前記グラフ上で時間におけるそれぞれの点で、各データのセットに関する各複数の訂正されたデータ値を組み合わせ、かつ前記判定するステップで使用する複数の組み合わせられた訂正されたデータ値を代表する値を計算することを含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記訂正するステップは、前記複数のデータ値のシーケンスの始まりで、複数の前記データ値に基づいて前記訂正値を計算することを含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記判定するステップが、前記低減された複数のデータ値が前記所定の特徴に対応すると判定した場合、前記制御するステップは、前記サンプルが前記所定の特徴を有することを示すように前記システムを制御することを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記判定するステップが、前記低減された複数のデータ値が前記所定の特徴に対応しないと判定した場合、前記制御するステップは、前記サンプルが前記所定の特徴が無いことを示すように前記システムを制御することを特徴とする請求項1記載の方法。
- 少なくとも1つの生物学的または化学的サンプルを含むサンプル検定に関する数値データを解析するためのシステムに関するコンピューティングされた方法であって、前記数値データは、各それぞれのサンプルに関するデータのセットを含み、該各データのセットは、複数のデータ値を含み、各データ値は、時間におけるある点で前記それぞれのサンプルの状態を表し、前記方法は、各データのセットに関して、
各複数のデータ値にそれぞれ数値を割り当てるステップと、
前記データのセットに関する前記複数の数値を訂正するステップと、
前記複数の訂正された数値を閾値と比較する第1の比較ステップと、
前記複数の訂正された数値が前記閾値を超えるかどうかに基づいて、前記複数の訂正された数値を訂正する第2の訂正ステップと、
前記複数の第2の訂正された数値を、所定の検定に対応する参照値と比較する第2の比較ステップと、
前記サンプル検定は、前記参照値比較の結果に基づいて所定の特徴を有するかどうかを示すように前記システムを制御するステップと
を具えたことを特徴とする方法。 - 前記割り当てるステップは、前記それぞれの時間における点を表すシーケンスにおいて、前記データ値を配置するステップを含むことを特徴とする請求項9記載の方法。
- 前記訂正するステップは、前記シーケンスの始まりで複数の前記数値に基づいて訂正値を計算することを含むことを特徴とする請求項10記載の方法。
- 前記訂正するステップは、前記数値の隣接する数値に関して前記複数のデータ値の各数値を調整することをさらに含むことを特徴とする請求項11記載の方法。
- 前記第1の比較ステップは、前記訂正された複数の数値の平均値を計算し、かつ前記平均の訂正された数値を前記閾値と比較することを含むことを特徴とする請求項9記載の方法。
- 前記第2の訂正ステップは、前記訂正された数値の隣接する数値に関して、該各訂正された数値を訂正することを含むことを特徴とする請求項9記載の方法。
- 前記第2の訂正ステップは、時間におけるそれぞれの点を表す各データのセットに関する前記複数の訂正された数値のそれぞれの数値を組み合わせ、かつ前記複数の組み合わせられた数値を表す数値に、前記複数の組み合わせられた数値を加算することを含むことを特徴とする請求項14記載の方法。
- 前記第2の比較ステップは、前記数値を前記参照値と比較することを含むことを特徴とする請求項15記載の方法。
- 前記各データ値を、前記データ値に対応する時間における前記それぞれの点を表すそれぞれの時間値に割り当てるステップをさらに具えたことを特徴とする請求項10記載の方法。
- 前記制御するステップは、前記訂正された複数の調整された数値が、前記閾値を超えるかどうかを報告するように前記システムを制御することを特徴とする請求項9記載の方法。
- 少なくとも1つの生物学的または化学的サンプルを含むサンプル検定に関する数値データを解析するためのシステムを制御する指示のコンピュータ読み取り可能な媒体であって、前記数値データは、各それぞれのサンプルに関するデータのセットを含み、該各データのセットは、複数のデータ値を含み、各データ値は、時間におけるある点で前記それぞれのサンプルの状態を表し、前記指示の媒体は、
前記複数のデータ値の大きさを表す縦軸と、前記複数のデータ値を得るために、前記サンプルの読み取り値が取られた時間期間を表す横軸とを有するグラフ上の点として、該各複数のデータ値を表すために前記システムを制御するように構成された第1の指示のセットと、
前記複数のデータ値の少なくとも1つの前記大きさに基づき、前記複数のデータ値を訂正するように前記システムを制御するように構成された第2の指示のセットと、
各データ値のセットに関して前記複数の訂正されたデータ値を低減するために前記システムを制御するように構成された第3の指示のセットと、
前記低減された複数のデータ値は、所定の参照値に対応するかどうかを判定するために前記システムを制御するように構成された第4の指示のセットと、
前記サンプルは、前記判定するステップの結果に基づき所定の特徴を有するかどうかを指示するように前記システムを制御するために前記システムを制御するように構成された第5の指示のセットと
を具えたことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な媒体。 - 前記第2の指示のセットは、前記グラフ上で前記複数のデータ値に隣接するデータ値の大きさに関する前記複数のデータ値の少なくとも1つの大きさの調整するために前記システムを制御するようにさらに構成されたことを特徴とする請求項19記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
- 所定の閾値と前記複数の訂正されたデータ値を比較し、かつ前記複数の訂正されたデータ値は前記所定の閾値を超えたどうかに基づいて、前記複数の訂正されたデータ値をさらに訂正するために前記システムを制御するように構成された第6の指示のセットをさらに備えることを特徴とする請求項19記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
- 前記第4の指示のセットは、前記複数のデータ値が前記所定の閾値を超えたと判定した場合、前記第5の指示のセットは、前記サンプルは存在しないことを示すために前記システムを制御することを特徴とする請求項21記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
- 前記第3の指示のセットは、前記グラフ上で時間におけるそれぞれの点で、各データのセットに関する該各複数の訂正されたデータ値を組み合わせ、かつ前記判定するステップで使用する複数の組み合わせられた訂正されたデータ値を表す値を計算するために前記システムを制御するようにさらに構成されたことを特徴とする請求項19記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
- 前記第5の指示のセットは、前記判定するステップに基づき所定の特徴を報告するために前記システムを制御するようにさらに構成されたことを特徴とする請求項19記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
- 前記第5の指示のセットは、前記判定するステップが、前記低減された複数のデータ値が前記所定の特徴に対応すると判定した場合、前記サンプルが前記所定の特徴を有することを示すために前記システムを制御するようにさらに構成されたことを特徴とする請求項19記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
- 前記第5の指示のセットは、前記判定するステップが、前記低減された複数のデータ値が前記所定の特徴に対応しないと判定した場合、前記サンプルは前記所定の特徴が無いことを示すために前記システムを制御するようにさらに構成されたことを特徴とする請求項19記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
- 少なくとも1つの生物学的または化学的サンプルを含むサンプル検定に関する数値データを解釈するためのシステムに関するコンピューティングされた装置であって、前記数値データは、各それぞれのサンプルに関するデータのセットを含み、該各データのセットは、複数のデータ値を含み、各データ値は、時間におけるある点で前記それぞれのサンプルの状態を表し、前記装置は、各データのセットに関して、
前記複数のデータ値の大きさを表す縦軸と、前記複数のデータ値を得るために、前記サンプルの読み取り値が取られた時間期間を表す横軸とを有するグラフ上の点として、該各複数のデータ値を表す手段と、
前記複数のデータ値の少なくとも1つの前記大きさに基づき、前記複数のデータ値を訂正する手段と、
各データ値のセットに関して前記複数の訂正されたデータ値を低減する手段と、
前記低減された複数のデータ値は、所定の参照値に対応するかどうかを判定する手段と、
前記サンプルは、前記判定するステップの結果に基づき所定の特徴を有するかどうかを指示するように前記システムを制御する手段と
を実行することを特徴とする装置。 - 前記訂正する手段は、前記グラフ上で前記複数のデータ値に隣接するデータ値の前記大きさに関する前記複数のデータ値の少なくとも1つの前記大きさの調整する手段を含むことを特徴とする請求項27記載の装置。
- 所定の閾値と前記複数の訂正されたデータ値を比較する手段と、
前記複数のデータ値が前記所定の閾値を超えたどうかに基づいて、前記複数の訂正されたデータ値をさらに訂正する手段と
をさらに具えたことを特徴とする請求項27記載の装置。 - 前記比較する手段が、前記複数の訂正されたデータ値が前記所定の閾値を超えたと判定した場合、前記制御する手段は、前記サンプルは存在しないことを示すように前記システムを制御することを特徴とする請求項27記載の装置。
- 前記低減する手段は、前記グラフ上で時間におけるそれぞれの点で、各データのセットに関する各前記複数の訂正されたデータ値を組み合わせる手段と、前記判定する手段で使用する複数の組み合わせられた訂正されたデータ値を表す値を計算する手段とを含むことを特徴とする請求項27記載の装置。
- 前記制御する手段は、前記判定する手段に基づき前記所定の特徴を報告するように前記システムを制御することを特徴とする請求項27記載の装置。
- 前記判定する手段が、前記低減された複数のデータ値が前記所定の特徴に対応すると判定した場合、前記制御する手段は、前記サンプルが前記所定の特徴を有することを示すように前記システムを制御することを特徴とする請求項27記載の装置。
- 前記判定する手段が、前記低減された複数のデータ値が前記所定の特徴に対応しないと判定した場合、前記制御する手段は、前記サンプルが前記所定の特徴を無いことを示すように前記システムを制御することを特徴とする請求項27記載の装置。
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