JP2006107472A - 実験データを効率的に収集して記憶するための方法およびシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高スループット細胞データ収集システムのような多機能データ収集システムからの実験データを効率的に収集記憶、管理、表示することができる。例えば、複数のウェルや実験的な化合物が細胞の集合体に適用される様々なミクロゲルを含むミクロプレートから収集された細胞画像データ及び細胞特徴データを記憶管理して表示するために使用できる。この方法及びシステムは、容易に管理でき、細胞データを解析、操作して保管することができ、パススルーデータベースを有する複数の場所に複数のデータベースを有する、柔軟で拡張可能な細胞データの倉庫を提供し、細胞の集合体に適用された新たな薬物化合物の識別、選択、妥当性確認、スクリーニングを向上させ、また、新たなバイオインフォマティクス技術を提供し、複数のデジタル写真画像を含む実験データを操作するために使用できる。
【選択図】なし
Description
(背景技術)
この出願は、1998年11月13日に出願された米国仮出願第60/108,291号、1998年12月1日に出願された米国仮出願第60/110,643号、1999年6月21日に出願された米国仮出願第60/140,240号、1999年7月6日に出願された米国仮出願第60/142,375号、1999年7月6日に出願された米国仮出願第60/142,646号に基づく優先権を主張している。
表示能力とを含んでいる。多機能細胞スクリーニングの更なる情報に関しては、1997年冬に発刊されたISSN(国際規格一連番号)1087-0571の雑誌、Biomolecular Screening第2刊第4号の249頁〜259頁にあるKenneth A.Guilianoらによる「High content fluorescence-based screening」、1999年4月に発刊されたISSN1087-0571の雑誌、Biomolecular Screening第4刊第2号の75頁〜68頁にあるBruce R.Conwayらによる「PTH receptor internalization」、1998年3月に発刊されたISSN0167-7799のTrends in Biotechnology(TIBTECH)第16刊第3号の99頁〜146頁にあるKenneth A.GuilianoおよびD.Lansing Taylorによる「Fluorescect-protein biosensors:new tools for drug discovery」を参照すること。これらの全ては、参照することによって本願に組み込まれる。
本発明の好ましい実施形態によれば、機能豊富な実験データを収集して記憶することに伴う幾つかの問題が解決される。実験データを効率的に収集して記憶するための方法およびシステムが提供される。
典型的なデータ記憶システム 図1Aは、本発明の好ましい実施形態に係る典型的なデータ記憶システム10を示している。典型的なデータ記憶システム10は、クライアントコンピュータ18に接続された解析機器12と、共有データベース24と、コンピュータネットワーク40を備えたデータ記憶アーカイブ30とを有している。解析機器12は、ヌクレオチドや細胞のような機能豊富な実験データや他の実験データを収集可能な任意の走査器と、機能豊富な実験データを解析することができる任意の解析機器とを有している。この技術分野において知られているように、「機能豊富な」データは、対象物(例えば細胞)の1または複数の個々の特徴が収集され得るデータを有している。クライアントコンピュータ18は、科学者や実験技術者がデータ解析するために使用するディスプレイアプリケーションを有する任意の従来のコンピュータである。共有データベース24は、解析機器12からのデータを記憶するマルチユーザ及びマルチビューのリレーショナルデータベースである。データアーカイブ30は、ほぼ無限の量の「仮想」ディスクスペースを多層の階層的記憶管理システムに提供するために使用される。コンピュータネットワーク40は、高速の任意のローカルエリアネットワーク(LAN)(例えば、1秒間に100メガビット以上のデータ転送速度を有する)である。しかしながら、本発明は、この実施形態に限定されるものではなく、これよりも多い或いは少ない同種の構成要素を使用することも可能である。データ記憶システム10は、生物学的な実験装置および非生物学的な実験装置からの機能豊富な実験データを収集したり解析したりすることができる実質的に任意のシステムのために使用することができる。
ルから細胞の画像データおよび細胞の特徴データを収集するために使用される。この技術分野で知られているように、「ミクロプレート」は、解析のための複数のサンプルを記憶し且つ一般に96〜1536個の個々のウェルを有する平坦で奥行きのない皿である。「ウェル」は、解析のための個々のサンプルを収容するために使用されるミクロプレート内の小さな領域である。各ウェルは、複数のフィールドに分割されても良い。「フィールド」は、写真顕微鏡における視野(すなわち、ズームレベル)を示すウェルのサブ領域である。一般に、各ウェルは、それについて撮られた1つの写真画像と6つの写真画像との間に有しており、異なる光フィルタを使用して、所望の細胞構成要素の異なる蛍光反応における光の異なる波長をとらえる。しかしながら、本発明はそのような実施形態に限定されるものではなく、他のコンテナ(例えば、DNAチップのような様々な生物学的チップ、ミクロアレー、複数のサブコンテナを有する他のコンテナ)やサブコンテナを使用して細胞以外から画像データおよび特徴データを収集することもできる。
Claims (20)
- 複数のサブコンテナから構成するコンテナの構成情報を有するデータベースから当該構成情報を使用して、コンテナを自動初期化するステップと、
前記コンテナに関して使用された初期化情報をコンテナデータベース内に記憶させるステップと、
前記コンテナ内の所望のサブコンテナに関して以下のステップ(a)〜(g)を繰り返すステップと、
(a)前記コンテナ内の個々のサブコンテナを選択するステップ、
(b)前記サブコンテナから複数の画像データを収集するステップ、
(c)外部データ記憶システムに前記複数画像データを収集するために用いた1つもしくは1つ以上の画像に対する複数のリファレンスをデータベース内に記憶させるステップ、
(d)前記画像データから複数の特徴データを収集するステップ、
(e)前記複数の特徴データを特徴データベース内に記憶させるステップ、
(f)前記サブコンテナから収集された前記複数の画像データおよび前記複数の特徴データを使用して、複数のサブコンテナサマリーデータを演算するステップ、
(g)前記複数のサブコンテナサマリーデータを前記データベース内に記憶させるステップ、
(h)前記データベースからの前記サブコンテナサマリーデータを使用して、複数のコンテナサマリーデータを演算するステップ、
(i)前記複数のコンテナサマリーデータを前記データベース内に記憶させるステップ、
(j)データベースとデータ記憶装置システムと間の複数のリンクであって、コンテナとそのコンテナにある複数サブコンテナとに対して収集し演算したデータをディスプレイアプリケーションによって素早く表示するために使われるその複数のリンクを前記データベースに形成するステップ、
とを備えていることを特徴とする実験データをコンピュータシステム上で収集するための方法。 - 請求項1に記載の前記方法を1つもしくは1つ以上の演算処理装置に実行させるための指示を内部に記憶していることを特徴とするコンピュータ読み取り可能媒体。
- 前記複数のサブコンテナは、実験化合物を用いて処理される複数の細胞を有していることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記コンテナはミクロプレートを含み、前記複数のサブコンテナはミクロプレート内の複数のウェルを含んでいることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記データベースはミクロプレートデータ、ウェルデータ、写真画像データ、細胞特徴データを有していることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記画像データから複数の特徴データを収集する前記ステップは、画像データによって同定された細胞に関し、サイズ、形状、強度、構造、位置、面積、周の長さ、形状係数、等価直径、長さ、幅、総合蛍光強度、平均蛍光強度、変動、歪み、尖度、最小蛍光強度、最大蛍光強度、幾何学的中心、幾何学的中心のX座標、幾何学的中心のY座標のうちのいずれかを収集することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 複数のサブコンテナサマリーデータを演算する前記ステップは、サイズ、形状、強度、構造、位置、細胞核面積、スポットカウント、総計スポット面積、平均スポット面積、最小スポット面積、最大スポット面積、総計スポット強度、平均スポット強度、最小スポット強度、最大スポット強度、正規化平均スポット強度、正規化スポットカウント、細胞核数、細胞核総計強度、色素面積、色素総計強度、細胞核強度、細胞質強度、細胞核強度と細胞質強度との間の差、細胞核面積、細胞カウント、細胞核ボックスフィル比、細胞核周長平方面積、細胞核高さ/幅比のうちのいずれかを演算することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 複数のコンテナサマリーデータを演算する前記ステップは、平均サイズ、平均形状、平均強度、平均構造、細胞の位置、細胞の数、有効フィールド数、細胞核面積の標準偏差、平均スポットカウント、スポットカウントの標準偏差、平均総計スポット面積、総計スポット面積の標準偏差、統計学的平均の平均スポット面積、平均スポット面積の標準偏差、平均細胞核面積、平均細胞核総計強度、細胞核強度の標準偏差、平均色素面積、色素面積の標準偏差、平均色素総計強度、総計色素強度の標準偏差、最小スポット面積の平均、最小スポット面積の標準偏差、最大スポット面積の平均、最大スポット面積の標準偏差、平均総計スポット強度、総計スポット強度の標準偏差、統計学的平均の平均スポット強度、細胞核強度、細胞質強度、細胞核強度と細胞質強度との間の差、細胞核面積、細胞核ボックスフィル比、細胞核周長平方面積、細胞核高さ/幅比、ウェル細胞カウントのうちのいずれかを演算することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記コンテナがバイオチップを含み、前記複数のサブコンテナが前記バイオチップ内の選択されたミクロゲルを含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記データベースあるサマリーデータに対し、コンテナとそのコンテナにある複数サブコンテナとに対して演算したサマリーデータをディスプレイアプリケーションによって素早く表示するために使われるその複数のリンクをテーブルに形成するステップ、
をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記複数の特徴データは、前記サブコンテナ内の複数の細胞に関する複数の細胞特徴データを含み、前記複数の画像データは、サブコンテナ内の前記複数の細胞から収集された複数の写真画像を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記データベースは実験データと情報とを有し、その情報は、プレート、プロトコル、プロトコル分析パラメータ、プロトコル走査領域、分析パラメータ、プロトコルチャネル、プロトコルチャネル拒絶パラメータ、製造者、形状係数、プレート特徴、ウェル、ウェル特徴、システムのうちのいずれかを含む複数のデータベーステーブルから成ることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記データベースは、ウェル、ウェル特徴、特徴タイプウェルフィールド、ウェルフィールド特徴、ウェルフィールド特徴画像、細胞のいずれかを含む複数のデータベーステーブルからなるプレート情報を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記データベースは、プレート、プロトコル、プロトコル分析パラメータ、プロトコル走査領域、分析パラメータ、プロトコルチャネル、プロトコルチャネル拒絶パラメータ、製造者、形状係数、プレート特徴、ウェルシステム、あるいは、特徴タイプデータベーステーブルのうちのいずれかを更に含み、そのデータベーステーブルは、前記全体データベースを他のコンピュータシステムにコピーすることなく、再検索のために、独立にファイルとして保管され、他のコンピュータシステムにコピーされることができることを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 前記データベースが、パーソナルコンピュータに、データベースサーバーにあるいは共有のデータベースファイルサーバーに記憶されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- コンテナ内の複数のサブコンテナから複数の画像データおよび複数の特徴データを収集する前記ステップは、実験化合物における所定の分析のため、ミクロプレート内の複数のウェルから、複数の細胞に関する複数の細胞特徴データおよび複数の写真画像データを収集することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- ディスプレイアプリケーション上に、前記データベースを用いて表示するためにコンテナ、サブコンテナデータ、画像、及び、特徴データとを検索することによって収集されたデータを示すステップ、
を更に備えていることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - コンピュータ上のディスプレイアプリケーションから、複数のコンテナを有するリストを表示するステップにおいて、前記コンテナは複数のサブコンテナを有し、複数の画像データおよび複数の特徴データは、前記複数のコンテナから収集されるステップと、
複数のコンテナを有する前記リストから、第1の選択入力を、第1のコンテナに関し、前記ディスプレイアプリケーション上で受けるステップと、
前記データベースから前記第1のコンテナに関するデータを得るステップにおいて、前記データベースは、前記第1のコンテナからデータを収集するために使用される初期データと、前記第1のコンテナ内の複数のサブコンテナから演算される前記第1のコンテナに関するサマリーデータと、所望のサブコンテナから収集される複数の画像データおよび複数の特徴データから演算される前記第1のコンテナ内の所望のサブコンテナに関するサマリーデータとを有するステップと、
前記第1のコンテナ内の1または複数のサブコンテナに関し、第2の選択入力を、前記ディスプレイアプリケーション上で受けるステップと、
前記第1のコンテナ内の前記1または複数のサブコンテナから収集される複数の画像データおよび複数の特徴データを得るステップと、
前記ディスプレイアプリケーションによって、前記1または複数のサブコンテナから収集されるコンテナおよびサブコンテナデータ、画像データおよび特徴データからなるグラフィックディスプレイを形成するステップと、
を更に備えていることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 前記グラフィックディスプレイが、コンテナの実際の外観及び複数サブコンテナの実際の外観を表すグラフィックによる外観を含む複数のサブコンテナを有する1または複数のコンテナのグラフィックディスプレイを含むことを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 前記グラフィックディスプレイが、コンテナの実際の外観及び複数サブコンテナの実際の外観
に関連した前記特徴データ及び画像を表すグラフィックプロット(graphical plot), 表計算ソフトウェア(spreadsheet)及び画像ディスプレイを含む複数のサブコンテナを有する1または複数のコンテナに関連した前記特徴データ及び画像のグラフィックディスプレイを含むことを特徴とする請求項18に記載の方法。
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