JP2012030038A - 生体情報処理方法および装置、記録媒体並びにプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】生体の分子の発現量が特定の時間間隔で測定され、測定された時系列データが、周期的成分、環境刺激応答成分、およびベースライン成分に分割され、ベースライン成分の変動、または前記周期的成分の振幅若しくは周期の変動から、時系列データの定常領域が同定されるとともに、さらに同定された定常領域間の因果関係が同定される。内部環境の変動と外部環境との関係を同定し、同定された前記定常領域間の因果関係から、生体の状態変化が推定される。さらに同定された内部環境の変動と外部環境との関係から、生体の疾患発症を推定することができる。分子は、血中の分子、あるいは培地中の分子とすることができる。
【選択図】図2
Description
1.経過
2.定義
3.第1の実施形態
4.第2の実施形態
5.第3の実施形態
6.第4の実施形態
7.第5の実施形態
8.第6の実施形態
9.第7の実施形態
10.第8の実施形態
11.第9の実施形態
P(t)=Gx×E(t) (1)
P(t)=C(t)×E(t) (2)
式(2)で表される生物モデルを「動的構築モデル」と称する。
[動的構築モデルの健康状態、疾患状態の予想と制御への応用]
yn〜r(yn|xn) (4) (観測モデル)
s(t):周期的成分
x(t):環境刺激応答成分
b(t):ベースライン成分
v(t):観測誤差
x(t)=F(t)x(t−1)+vx(t) (6)
i=1,2,3,・・・,n
b(t)=H(t,t−1)b(t−1)+V(t,t−1) (8)
H(t,t−1)はm×mの行列であり、V(t,t−1)はm次元のノイズに関する行列である。このモデルを用いてベースラインが平滑化するような最適な関数を選択する。
s(t)=s(t−p) (9)
(1−Gp)s(t)=0 (10)
従って次数lの周期的な成分は白色雑音ν(t)により、次のような季節調整モデルとして定式化できる。
[動的構築モデルの培養細胞の標準化への応用]
yn〜r(yn|xn) (13) (観測モデル)
(1)定常状態ではサーカディアンリズムにより制御される。
(2)環境からの刺激に応答して誘導発現する。
(3)分子Aの受容体ならびにリプレッサーRによりポジティブならびにネガティブなフィードバックを受ける。
(4)リプレッサーRがエピジェネティックス修飾されることで、その発現が抑制される。
s(t):周期的成分
x(t):環境刺激応答成分
b(t):ベースライン成分
v(t):観測誤差
x(t)=F(t)x(t−1)+v(t) (15)
b(t)=at−1b(t−1)+at−2b(t−2)+vB(t) (16)
ここでajは回帰係数、vB(t)はノイズ成分を示す。そうするとb(t)は次のように表記できる。
b(t)=H(t,t−1)b(t−1)+V(t,t−1) (17)
s(t)=s(t−p) (18)
を近似的に満たすことになる。これを時間遅れオベレーターGを用いて表すと、次式が近似的に満たされる。
(1−Gp)s(t)=0 (19)
i)遺伝的多様性と環境条件の関係
ii)環境条件と生体状態の関係
iii)遺伝的多様性と生体状態の関係
i)遺伝的多様性と環境条件の関係
ii)環境条件と生体状態の関係
iii)遺伝的多様性と生体状態の関係
Claims (16)
- 生体の分子の発現量を特定の時間間隔で測定する測定ステップと、
測定された時系列データを、周期的成分、環境刺激応答成分、およびベースライン成分に分割する分割ステップと、
前記ベースライン成分の変動、または前記周期的成分の振幅若しくは周期の変動から、前記時系列データの定常領域を同定し、さらに同定した前記定常領域間の因果関係を同定する同定ステップと、
同定された前記定常領域間の因果関係から、前記生体の状態変化を推定する推定ステップと
を含む生体情報処理方法。 - 前記同定ステップは、さらに生体の状態変化と外部環境との関係を同定し、
前記推定ステップは、さらに前記同定された生体の状態変化と外部環境との関係から、前記生体の疾患発症を推定する
請求項1に記載の生体情報処理方法。 - 前記測定ステップでは、全身状態、局所状態、および染色体状態を表象する前記分子を測定する
請求項1に記載の生体情報処理方法。 - 前記分子は、前記生体の血中の分子である
請求項1に記載の生体情報処理方法。 - 前記分子は、メタボリックシンドロームに関連する分子である
請求項1に記載の生体情報処理方法。 - 前記分子は、培地中の分子である
請求項1に記載の生体情報処理方法。 - 生体の分子の発現量を特定の時間間隔で測定する測定部と、
測定された時系列データを、周期的成分、環境刺激応答成分、およびベースライン成分に分割する分割部と、
前記ベースライン成分の変動、または前記周期的成分の振幅若しくは周期の変動から、前記時系列データの定常領域を同定し、さらに同定した前記定常領域間の因果関係を同定する同定部と、
同定された前記定常領域間の因果関係から、前記生体の状態変化を推定する推定部と
を備える生体情報処理装置。 - 生体の分子の発現量を特定の時間間隔で測定する測定ステップと、
測定された時系列データを、周期的成分、環境刺激応答成分、およびベースライン成分に分割する分割ステップと、
前記ベースライン成分の変動、または前記周期的成分の振幅若しくは周期の変動から、前記時系列データの定常領域を同定し、さらに同定した前記定常領域間の因果関係を同定する同定ステップと、
同定された前記定常領域間の因果関係から、前記生体の状態変化を推定する推定ステップと
をコンピュータに実行させるプログラムが記録されている記録媒体。 - 生体の分子の発現量を特定の時間間隔で測定する測定ステップと、
測定された時系列データを、周期的成分、環境刺激応答成分、およびベースライン成分に分割する分割ステップと、
前記ベースライン成分の変動、または前記周期的成分の振幅若しくは周期の変動から、前記時系列データの定常領域を同定し、さらに同定した前記定常領域間の因果関係を同定する同定ステップと、
同定された前記定常領域間の因果関係から、前記生体の状態変化を推定する推定ステップと
をコンピュータに実行させるプログラム。 - 対象者の生体の生体分子の細胞記憶情報を取得する細胞記憶情報取得ステップと、
前記対象者の生体の環境条件に関する環境情報を取得する環境情報取得ステップと、
前記対象者の生体を構成する遺伝子配列に関する遺伝子情報を取得する遺伝子情報取得ステップと、
取得された前記細胞記憶情報、前記環境情報、および前記遺伝子情報に関し、類似する前記対象者以外の生体の情報を検索する検索ステップと
を含む生体情報処理方法。 - 前記遺伝子情報は、一塩基多型および構造多型である
請求項10に記載の生体情報処理方法。 - 前記検索は、前記細胞記憶情報、前記環境情報、および前記遺伝子情報の相関関係における類似性に基づいて行われる
請求項11に記載の生体情報処理方法。 - 前記細胞記憶情報取得ステップは、
前記対象者の生体の分子の発現量を特定の時間間隔で測定する測定ステップと、
測定された時系列データを、周期的成分、環境刺激応答成分、およびベースライン成分に分割する分割ステップと、
前記ベースライン成分の変動、または前記周期的成分の振幅若しくは周期の変動から、前記時系列データの定常領域を同定し、さらに同定した前記定常領域間の因果関係を同定する同定ステップと
を含む請求項12に記載の生体情報処理方法。 - 対象者の生体の生体分子の細胞記憶情報を取得する細胞記憶情報取得部と、
前記対象者の生体の環境条件に関する環境情報を取得する環境情報取得部と、
前記対象者の生体を構成する遺伝子配列に関する遺伝子情報を取得する遺伝子情報取得部と、
取得された前記細胞記憶情報、前記環境情報、および前記遺伝子情報に関し、類似する他の生体の情報を検索する検索部と
を備える生体情報処理装置。 - 対象者の生体の生体分子の細胞記憶情報を取得する細胞記憶情報取得ステップと、
前記対象者の生体の環境条件に関する環境情報を取得する環境情報取得ステップと、
前記対象者の生体を構成する遺伝子配列に関する遺伝子情報を取得する遺伝子情報取得ステップと、
取得された前記細胞記憶情報、前記環境情報、および前記遺伝子情報に関し、類似する他の生体の情報を検索する検索ステップと
をコンピュータに実行させるプログラムが記録されている記録媒体。 - 対象者の生体の生体分子の細胞記憶情報を取得する細胞記憶情報取得ステップと、
前記対象者の生体の環境条件に関する環境情報を取得する環境情報取得ステップと、
前記対象者の生体を構成する遺伝子配列に関する遺伝子情報を取得する遺伝子情報取得ステップと、
取得された前記細胞記憶情報、前記環境情報、および前記遺伝子情報に関し、類似する他の生体の情報を検索する検索ステップと
をコンピュータに実行させるプログラム。
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