JP2019520622A - ヌクレオチド配列の生産を制御するための製造指示フォームを生成するための方法およびシステム - Google Patents
ヌクレオチド配列の生産を制御するための製造指示フォームを生成するための方法およびシステム Download PDFInfo
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Abstract
Description
Eugeneは基本的に遺伝子製造プロセスへの入力として、製造されるヌクレオチド配列を提供する。その情報から、ゲノムのアセンブラーは、最良のヌクレオチド部分および配列を製造するためのワークフローの決定を任される。大規模演算では、何千もの配列がEugeneのようなゲノム設計プログラムによって生成され得る。例えば、プログラムは10000個の改変ゲノムを生成することができ、それは保存スペースのおよそ50〜100GBを占める。この情報は現時点での典型的なメモリに合わず、代わりに例えば、より遅いディスクベースのアクセスを必要とする。実施形態は、例えばSBOLを用い、出力DNA成分を表すことができる。現在の市販のコンピュータシステムは、50〜100GBのSBOLファイルを効率よくロードおよび演算できない。そのような演算は処理において、破損または容認できない遅延を起こし得る。したがって、コンピュータシステムにおいて大規模配列設計を実行する場合、コンピュータ技術に根付いた課題を克服する手段の開発が望まれる。
・DNA成分の構築されたコレクション
・DNA配列関係の簡潔な表現
・コンビナトリアル設計の簡潔な記載
・詳細および抽象の変化する層の入れ子型組織化
・DNAアセンブリーの設計者および製造業者の間の交換フォーマット
を提供し得る。
・1つもしくは複数の順序入力のセット
・1つもしくは複数の改変動作
・1セットの順序出力
を有する。
として表され得る。
amplifyPart−その部分が増幅されるべきかどうか指定する「true」または「false」のブール値。
assemblyMethod−構築物をアセンブルするために工場で使用する構築方法。例えば、「酵母相同組換え」、「gibson」、または「LCR」の1つ
description−DnaSpec/キャンペーンに割り当てる説明
groupName−特定のDnaSpecificationによって産生されたアセンブリー部分のコレクションに割り当てる名称。amplifyPartと併せて使用され得る。
leftTailLenおよびrightTailLen−増幅のために生成する最大テール長を指定する整数値
name−DnaSpec/キャンペーンに割り当てる名称
notes−ヒト参照のキャンペーンについての注記の長いフリーフォームセット。これは文字列のリストであり得る。
outputName−このパラメーター名で作成されるDnaSpecによって生成されるDnaComponentを割り当てる名称を指定する文字列または文字列のリスト。(例えば、入力のセットを環状化する場合、「outputName」、[「myCircular1」、「myCircular2」、...]をsetparamし、異なる環状化構築物を名付けることができる。
primerSource−例えば、キャンペーンのためのプライマーのソースを指定する「IDT」(Integrated DNA Technologies,Inc.)または「library」の1つ
plasmidSource−例えば、キャンペーンのためのプラスミドのソースを指定する「build」または「library」の1つ
targetAnnealingTemperature−構築物を増幅する工場で用いられる所望の温度
補遺1:関数参照
この補遺はLIMSのCodon言語のための組み込みライブラリーにおいていくつかの利用可能な関数を記載する。
「insertions」において、複数の挿入を指定し得る。クロス(「[x]」)または点(「[*]」)演算子のどちらが選択されるかにより、「baseStrain」でそれぞれの生じた位置に1つの挿入を置き、またはそれぞれの挿入をそれぞれの可能な位置に適用する。
置換演算は、置換配列部分「insertions」で空の置換可能領域を置換する厳密な挿入演算を指定し得る。代わりに、置換演算は、空の置換配列部分で置換可能領域を置換する厳密な欠失演算を指定し得る。
位置は単一の塩基または多くの塩基にわたって伸びる領域のいずれかであり得る。
位置は単一のオフセット、または「offset」から「offset+length」、または「offset+len(subseq)」に伸長する領域のいずれかとして指定される。後者の場合、「subseq」は、「offset」で開始する確実にマッチングするDNA配列でなければならない。
位置は、各ベース株要素においてアノテートした領域の(一意的な)名称としても与えられ得る。位置領域はアノテーションの全範囲である。
複数のアノテーションまたはoffset/offset+length/offset+subseq値が与えられる場合、それぞれ点(「[*]」)またはクロス(「[x]」)演算子が選択されるかどうかによって、これらは、「baseStrain」の個々の要素に一時に一つ適用される、または全てが「baseStrain」の全ての要素に適用される。
アノテーションベースの位置は、返すための特定のアノテーション名(この場合、それらは入力ゲノム当たり1つの位置に返されるべきである)またはアノテーションの配列特徴項名(この場合、入力ゲノム当たり多くの位置が返され得る)のいずれかとして指定され得る。
LocatedDnaSpecは、「insert」、「replace」、および「delete」など関数への入力として使用され得る。DNA配列から塩基を取り除く場合(例えば、「replace」および「delete」として)、塩基対の数、または取り除かれる特定のサブ配列のいずれかにおいて、取り除かれる量は「locate()」へのパラメーターとして指定される。すなわち、配置された領域全体が「replace」または「delete」によって取り除かれる。
空のサブ配列または0の長さを指定し、欠失がないことを示し得る。(例えば、「replace()」関数は純粋な挿入に使用される)。
オフセットは1で開始し、「|the DNA sequence|」に達するおよび含む。以下の例を検討する:
「baseStrain」または「insertions」が複数の入力である場合、挿入は、関数呼び出しモディファイアーにつき「baseStrain」の要素での内積またはクロス乗積において実施される。
「baseStrain」または「insertions」DnaInputsが複数の入力を表す場合、挿入は、関数呼び出しモディファイアーにつき全ての「insertions」例と全ての「baseStrain」例の内積またはクロス乗積としてなされる。
「baseStrain」または「insertions」DnaInputsが複数の入力を表す場合、挿入は、関数呼び出しモディファイアーにつき全ての「insertions」例と全ての「baseStrain」例の内積またはクロス乗積としてなされる。
補遺2:データ構造
この補遺は、本発明の実施形態によって用いられ得るデータ構造の例を提供する。それはDnaSpecificationおよびDnaComponent、Avro仕様フォーマットで以下によって指定およびシリアル化され得るデータ構造を参照する:(http://avro.apache.org/docs/current/spec.htmlを参照)
Claims (21)
- 遺伝子製造システムによるヌクレオチド配列の産生を制御する製造指示を生成するためのコンピュータ実行方法であって、
第1の配列オペランドおよび第2の配列オペランドの演算を示す式を計算デバイスにおいて受け取るステップであって、配列オペランドがヌクレオチド配列部分を表し、前記第1の配列オペランドおよび前記第2の配列オペランドがそれぞれ少なくとも1つのヌクレオチド配列部分を表す、ステップ;
配列仕様に対して前記式を評価する命令を計算デバイスによって実行するステップであって、前記配列仕様が、(a)前記第1の配列オペランドおよび前記第2の配列オペランドと、(b)少なくとも1つの第1レベルの配列オペランドに実施される1つもしくは複数の第1レベルの演算と、(c)1つもしくは複数の第2レベルの演算とを含むデータ構造を含み、その実行が、前記少なくとも1つの第1レベルの配列オペランドの値を解決する、ステップ;ならびに
前記第1レベルの演算の1つもしくは複数および前記第2レベルの演算の1つもしくは複数の計算デバイスによる実行に基づく製造指示であって、配列部分を少なくとも1つのヌクレオチド配列にアセンブルする前記遺伝子製造システムによる使用のための製造指示を生成するステップ
を含む、コンピュータ実行方法。 - 前記データ構造が、前記1つもしくは複数の第1レベルの演算の少なくとも1つまたは前記1つもしくは複数の第2レベルの演算の少なくとも1つが前記遺伝子製造システムによってどのように具体化されるかに関する複数のパラメーターをさらに含み、
製造指示を生成するステップは、前記複数のパラメーターにさらに基づく、
請求項1に記載の方法。 - 前記複数のパラメーターが、
前記1つもしくは複数の第2レベルの演算の最初の第2レベルの演算の具体化において前記遺伝子製造システムにより使用される第1のパラメーター、および
前記1つもしくは複数の第2レベルの演算の2番目の第2レベルの演算の具体化において前記遺伝子製造システムにより使用される、前記第1のパラメーターと異なりかつ前記第1のパラメーターと同じカテゴリーのパラメーターを表す第2のパラメーター
を含む、請求項2に記載の方法。 - 前記データ構造が1つもしくは複数の第2レベルの配列仕様を含み、各第2レベルの配列仕様が1つもしくは複数の第2レベルの配列演算を含み、
製造指示を生成するステップが、前記1つもしくは複数の第2レベルの配列仕様から第2レベルの配列仕様のサブセットを実行するために選択することを含む、
請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。 - 第2レベルの配列仕様を選択することが第2レベルの配列オペランドの重みづけに基づく、請求項4に記載の方法。
- 前記第2レベルの配列仕様が、前記製造指示より以前に生成された少なくとも1つの先行製造指示の結果としてアセンブルされたヌクレオチド配列の表現型特性とのそれらの関連に基づく実行のために、重みづけられる、請求項4または5に記載の方法。
- 有向グラフが前記製造指示の生成に使用される、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
- 遺伝子製造システムによってヌクレオチド配列の産生を制御する製造指示を生成するためのシステムであって、
1つもしくは複数のプロセッサと;
前記1つもしくは複数のプロセッサの少なくとも1つに動作可能に接続されている1つもしくは複数のメモリであって、前記1つもしくは複数のプロセッサの少なくとも1つによって実行される場合、前記システムに、以下:
第1の配列オペランドおよび第2の配列オペランドの演算を示す式を受け取らせることであって、配列オペランドがヌクレオチド配列部分を表し、前記第1の配列オペランドおよび前記第2の配列オペランドがそれぞれ少なくとも1つのヌクレオチド配列部分を表す、受け取らせること;
配列仕様に対して前記式を評価させることであって、前記配列仕様が、(a)前記第1の配列オペランドおよび前記第2の配列オペランドと、(b)少なくとも1つの第1レベルの配列オペランドへ実施される1つもしくは複数の第1レベルの演算と、(c)1つもしくは複数の第2レベルの演算とを含むデータ構造を含み、その実行が、前記少なくとも1つの第1レベルの配列オペランドの値を解決する、評価させること;ならびに
前記第1レベルの演算の1つもしくは複数および前記第2レベルの演算の1つもしくは複数の実行に基づく製造指示であって、配列部分を少なくとも1つのヌクレオチド配列にアセンブルする前記遺伝子製造システムによる使用のための製造指示を生成させること、
を行わせる命令が保存されているメモリと
を含む、システム。 - 前記データ構造が、前記1つもしくは複数の第1レベルの演算の少なくとも1つまたは前記1つもしくは複数の第2レベルの演算の少なくとも1つが前記遺伝子製造システムによってどのように具体化されるかに関する複数のパラメーターをさらに含み、
製造指示を生成するステップが前記複数のパラメーターにさらに基づく、
請求項8に記載のシステム。 - 前記複数のパラメーターが、
前記1つもしくは複数の第2レベルの演算の最初の第2レベルの演算の具体化において前記遺伝子製造システムにより使用される第1のパラメーター、および
前記1つもしくは複数の第2レベルの演算の2番目の第2レベルの演算の具体化において前記遺伝子製造システムにより使用される前記第1のパラメーターと異なりかつ前記第1のパラメーターと同じカテゴリーのパラメーターを表す第2のパラメーター
を含む、請求項9に記載のシステム。 - 前記データ構造が1つもしくは複数の第2レベルの配列仕様を含み、各第2レベルの配列仕様が1つもしくは複数の第2レベルの配列演算を含み、
製造指示を生成するステップが、前記1つもしくは複数の第2レベルの配列仕様から第2レベルの配列仕様のサブセットを実行するために選択することを含む、
請求項8から10のいずれか一項に記載のシステム。 - 第2レベルの配列仕様の前記サブセットを選択することが第2レベルの配列オペランドの重みづけに基づく、請求項11に記載のシステム。
- 前記第2レベルの配列仕様が、前記製造指示より以前に生成された少なくとも1つの先行製造指示の結果としてアセンブルされたヌクレオチド配列の表現型特性とのそれらの関連に基づく実行のために、重みづけられる、請求項11または12に記載のシステム。
- 前記システムに製造指示を生成させる前記命令が、有向グラフを使用する命令を含む、請求項8から13のいずれか一項に記載のシステム。
- 遺伝子製造システムによるヌクレオチド配列の産生を制御する製造指示を生成するための命令を保存する1つもしくは複数のコンピュータ読み取り可能媒体であって、
1つもしくは複数の計算デバイスによって実行される場合、前記命令が、前記1つもしくは複数の計算デバイスの少なくとも1つに、以下:
第1の配列オペランドおよび第2の配列オペランドの演算を示す式を受け取らせることであって、配列オペランドがヌクレオチド配列部分を表し、前記第1の配列オペランドおよび前記第2の配列オペランドがそれぞれ少なくとも1つのヌクレオチド配列部分を表す、受け取らせること;
配列仕様に対して前記式を評価させることであって、前記配列仕様が、(a)前記第1の配列オペランドおよび前記第2の配列オペランド、(b)少なくとも1つの第1レベルの配列オペランドに実施される1つもしくは複数の第1レベルの演算、ならびに(c)1つもしくは複数の第2レベルの演算を含むデータ構造を含み、その実行が前記少なくとも1つの第1レベルの配列オペランドの値を解決する、評価させること;ならびに
前記第1レベルの演算の1つもしくは複数および前記第2レベルの演算の1つもしくは複数の実行に基づく製造指示であって、配列部分を少なくとも1つのヌクレオチド配列にアセンブルする前記遺伝子製造システムによる使用のための製造指示を生成させること、を行わせる、
コンピュータ読み取り可能媒体。 - 前記データ構造が、前記1つもしくは複数の第1レベルの演算の少なくとも1つまたは前記1つもしくは複数の第2レベルの演算の少なくとも1つが前記遺伝子製造システムによってどのように具体化されるかに関する複数のパラメーターをさらに含み、
製造指示を生成するステップが前記複数のパラメーターにさらに基づく、
請求項15に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。 - 前記複数のパラメーターが、
前記1つもしくは複数の第2レベルの演算の最初の第2レベルの演算の具体化において前記遺伝子製造システムにより使用される第1のパラメーター、および
前記1つもしくは複数の第2レベルの演算の2番目の第2レベルの演算の具体化において前記遺伝子製造システムにより使用される前記第1のパラメーターと異なりかつ前記第1のパラメーターと同じカテゴリーのパラメーターを表す第2のパラメーター
を含む、請求項16に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。 - 前記データ構造が1つもしくは複数の第2レベルの配列仕様を含み、各第2レベルの配列仕様が1つもしくは複数の第2レベルの配列演算を含み、
製造指示を生成するステップが、前記1つもしくは複数の第2レベルの配列仕様から第2レベルの配列仕様のサブセットを実行するために選択することを含む、
請求項15から17のいずれか一項に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。 - 第2レベルの配列仕様の前記サブセットを選択することが第2レベルの配列オペランドの重みづけに基づく、請求項18に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
- 前記第2レベルの配列仕様が、前記製造指示より以前に生成された少なくとも1つの先行製造指示の結果としてアセンブルされたヌクレオチド配列の表現型特性とのそれらの関連に基づく実行のために、重みづけられる、請求項18または19に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
- 前記少なくとも1つの計算デバイスに製造指示を生成させる前記命令が、有向グラフを使用する命令を含む、請求項15から20のいずれか一項に記載のコンピュータ読み取り可能媒体。
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