JP2023139180A - 遺伝子解析方法および遺伝子解析装置 - Google Patents

遺伝子解析方法および遺伝子解析装置 Download PDF

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Abstract

【課題】さまざまな遺伝子パネルを用いて遺伝子配列を解析するにあたり、ユーザの利便性を向上させる。【解決手段】複数の遺伝子の配列情報を解析する遺伝子解析装置(1)によって行われる複数の遺伝子の遺伝子解析方法は、シーケンサー(2)により読み取られたリード配列情報と、遺伝子パネルを特定するための遺伝子パネルに関する情報とを取得し、取得した前記遺伝子パネルに関する情報に基づいて、前記リード配列情報を解析し、前記リード配列情報の解析結果を出力する。【選択図】図2

Description

本発明は、遺伝子の変異を解析するためにコンピュータによって実施される遺伝子解析方法および遺伝子解析装置に関する。
近年の遺伝子検査技術の進展の中、被検体の遺伝子配列を解析し、被検体の特性に応じた治療法や薬剤を適切に選択する個別化医療への期待が高まっている。遺伝子配列の解析には、例えば、特定の疾患に関連する特定の遺伝子における異常や、タンパク質に翻訳されるエクソン領域における異常を、次世代シーケンサーを用いてハイスループットに解析するパネル検査が知られている。
特許文献1には、遺伝子等が参照となる配列と比べて異常があるかを判定し、異常を示した遺伝子等に対応して使用される薬物療法を同定して、被検体に合わせて治療方法を決定するシステムが記載されている。
特表2015-200678号公報
遺伝子検査では、解析対象となる遺伝子ごとに異なる解析が必要となる。例えば、次世代シーケンサーを用いたパネル検査では、断片化した遺伝子を同時並列的に読み取り、読み取った各断片の塩基配列であるリード配列情報を参照配列にマッピングすることで、塩基配列の解析が行われる。ここで、遺伝子パネル毎に解析対象となる遺伝子が異なる場合、測定対象遺伝子パネルごとに異なる解析プログラムが必要となる場合がある。よって、パネル検査を実施する場合に、遺伝子パネル毎に使用する解析プログラムを使い分けなければならないという煩わしさがあった。
また、遺伝子検査において、エクソン領域全体を解析した場合には、被検体の遺伝子において多くの変異が検出される。ここで、変異の中にはその変異の臨床的意義や治療に有効な薬剤が確立しておらず、医師が実際の治療に活用できる情報以外のものも含まれる。医師が遺伝子検査の結果を被検体の実際の治療に適用しようとする場合には、検出した多くの変異の中から実際の治療に活用可能となる変異を選択的に知りたいという要望がある。
このような状況の中、パネル検査を実施するユーザは、検査対象遺伝子や要望に応じてパネルごとにシーケンサーによる遺伝子解析に用いる専用解析プログラムを準備し、遺伝子解析を行う必要があった。
本発明の一態様は、遺伝子パネルを用いて解析対象遺伝子を解析するにあたり、さまざまな遺伝子パネルに適用可能なユーザの利便性の高い遺伝子解析方法および遺伝子解析装置を実現することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、複数の遺伝子の配列情報を解析する遺伝子解析装置によって行われる複数の遺伝子の遺伝子解析方法であって、シーケンサーにより読み取られたリード配列情報と、遺伝子パネルを特定するための遺伝子パネルに関する情報とを取得し、取得した前記遺伝子パネルに関する情報に基づいて、前記リード配列情報を解析し、前記リード配列情報の解析結果を出力する。
前記リード配列情報を解析することは、取得した前記遺伝子パネルに関する情報に基づいて、前記リード配列情報の比較対象となる参照配列情報を複数の参照配列情報から選択し、前記リード配列情報と、選択された前記参照配列情報との比較に基づき、前記リード配列情報に含まれる変異を抽出することを含み、前記リード配列情報の解析結果は、抽出した前記変異に関する情報を含んでいてもよい。
前記変異に関する情報は、抽出した前記変異の位置および変異後の塩基を示す情報を含んでいてもよい。
前記リード配列情報を解析することは、前記リード配列情報に含まれる変異を抽出し、取得した前記遺伝子パネルに関する情報に基づいて、抽出した前記変異に関連する薬剤情報を取得することを含み、前記リード配列情報の解析結果は、取得した前記薬剤情報を含んでいてもよい。
前記薬剤情報は、薬剤の種別および前記薬剤の承認状況を示す情報を含んでいてもよい。
前記薬剤情報は、前記薬剤の承認状況を国毎に示す情報を含んでいてもよい。
前記遺伝子パネルに関する情報を入力させるための入力画面を表示することをさらに含んでいてもよい。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る遺伝子解析装置は、複数の遺伝子の配列情報を解析する遺伝子解析装置であって、シーケンサーにより読み取られたリード配列情報と、遺伝子パネルを特定するための遺伝子パネルに関する情報とを取得する制御部と、出力部と、を備え、前記制御部は、取得した前記遺伝子パネルに関する情報に基づいて、前記リード配列情報を解析し、前記リード配列情報の解析結果を前記出力部に出力する。
前記リード配列情報を解析することは、取得した前記遺伝子パネルに関する情報に基づいて、前記リード配列情報の比較対象となる参照配列情報を複数の参照配列情報から選択し、前記リード配列情報と、選択された前記参照配列情報との比較に基づき、前記リード配列情報に含まれる変異を抽出することを含み、前記リード配列情報の解析結果は、抽出した前記変異に関する情報を含んでいてもよい。
前記変異に関する情報は、抽出した前記変異の位置および変異後の塩基を示す情報を含んでいてもよい。
前記リード配列情報を解析することは、前記リード配列情報に含まれる変異を抽出し、取得した前記遺伝子パネルに関する情報に基づいて、抽出した前記変異に関連する薬剤情報を取得することを含み、前記リード配列情報の解析結果は、取得した前記薬剤情報を含んでいてもよい。
前記薬剤情報は、薬剤の種別および前記薬剤の承認状況を示す情報を含んでいてもよい。
前記薬剤情報は、前記薬剤の承認状況を国毎に示す情報を含んでいてもよい。
前記遺伝子パネルに関する情報を入力させるための入力画面を表示する入力部をさらに含んでいてもよい。
前記複数の参照配列情報を記憶する記憶部をさらに含み、前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記複数の参照配列情報から、前記リード配列情報の比較対象となる参照配列情報を選択してもよい。
本発明によれば、さまざまな遺伝子パネルを用いて種々の組合せの解析対象遺伝子を測定するにあたり、ユーザの利便性を向上させることができる。
本発明の一実施形態に係る遺伝子解析システムの適用例を示す図である。 遺伝子解析システムにおいて行われる主要な処理の例を示すシーケンス図である。 管理サーバに記憶されているデータのデータ構造の例を示す図である。 遺伝子解析装置の構成の例を示す図である。 遺伝子パネルに関する情報の入力を受け付ける処理の流れの一例を示すフローチャートである。 遺伝子パネルに関する情報の入力に用いられるGUIの例を示す図である。 遺伝子パネル関連情報データベースのデータ構造の例を示す図である。 遺伝子パネルに関する情報をユーザが更新する場合に用いられるGUIの例を示す図である。 試料DNAの塩基配列をシーケンサーによって解析するための前処理からシーケンシングまでの手順の一例を説明するフローチャートである。 試料の断片化の工程(a)、およびインデックス配列およびアダプター配列の付与の工程(b)の例について説明する図である。 ハイブリダイズの工程の一例について説明する図である。 解析対象となるDNA断片を回収する工程の一例について説明する図である。 DNA断片をフローセルに供する工程の一例について説明する図である。 解析対象となるDNA断片を増幅する工程の一例について説明する図である。 シーケンシング工程の一例について説明する図である。 遺伝子解析装置による解析の流れの一例を説明するフローチャートである。 リード配列情報のファイルフォーマットの一例を示す図である。 (a)は、データ調整部によるアライメントを説明する図であり、(b)は、データ調整部のアライメント結果のフォーマットの一例を示す図である。 参照配列データベースの構造例を示す図である。 参照配列データベースに含まれる参照配列(野生型の配列を示すものでないもの)に組み込まれる既知の変異の例を示す図である。 アライメントの詳細な工程の一例を説明するフローチャートである。 (a)は、スコア算出の一例を示す図であり、(b)は、スコア算出の他の例を示す図である。 変異同定部が生成する結果ファイルのフォーマットの一例を示す図である。 変異データベースの構造の一例を示す図である。 変異データベース中の変異情報の構造の詳細例を示す図である。 (a)は、解析対象の遺伝子と位置情報との対応関係を示すテーブルであり、(b)は、遺伝子パネルに関する情報に対応しない変異を、結果ファイルから除外した様子を示す図である。 遺伝子解析装置の構成の別の一例を示す図である。 薬剤検索部が変異に関する薬剤のリストを生成する処理の一例を示すフローチャートである。 薬剤データベースのデータ構造の例を示す図である。 薬剤データベースのデータ構造の例を示す図である。 薬剤検索部が変異に関する薬剤に関する情報を含むリストを生成する処理の一例を示すフローチャートである。 薬剤検索部が薬剤データベースを検索して得た情報に基づいて、適用外使用の可能性がある薬剤の有無を判定し、判定結果を含むリストを生成する処理の一例を示すフローチャートである。 薬剤データベースのデータ構造の例を示す図である。 薬剤検索部が薬剤の治験に関する情報を含むリストを生成する処理の一例を示すフローチャートである。 遺伝子解析装置の構成の他の一例を示す図である。 リファレンスデータベースのデータ構造の一例を示す図である。 作成されるリポートの一例を示す図である。 遺伝子解析装置の構成の他の一例を示す図である。 遺伝子パネル関連情報データベースのデータ構造の例を示す図である。 遺伝子パネルに関する情報の入力に用いられるGUIの別の例を示す図である。 遺伝子パネルに関する情報の入力に用いられるGUIの他の例を示す図である。 遺伝子パネルに関する情報の入力を受け付ける処理の流れの別の例を示すフローチャートである。 遺伝子解析装置の他の一例を示す図である。 遺伝子配列を解析するための処理の流れの一例を示すフローチャートである。 品質評価指標の一例を示す図である。 作成されるリポートの一例を示す図である。
〔実施形態1〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。
(遺伝子解析方法の概要)
本発明の一実施形態に係る遺伝子解析方法は、遺伝子パネルに関する情報を取得し、取得した遺伝子パネルに関する情報に基づいて、シーケンサーにより読み取られたリード配列の解析結果を出力する。これにより、さまざまな遺伝子パネルを用いて種々の組合せの解析対象遺伝子を解析するにあたって、遺伝子パネル毎に使用する解析プログラムを使い分けなくとも、遺伝子パネルに応じた適切な解析結果の出力を得ることができ、ユーザの利便性が向上する。
(遺伝子解析システム100の適用例)
まず、本発明の一実施形態に係る遺伝子解析システム100の概略について、図1を用いて説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る遺伝子解析システム100の適用例を示す図である。遺伝子解析システム100は、遺伝子の配列情報を解析するシステムであって、少なくとも遺伝子解析装置1と、管理サーバ3とを備えている。
図1に示す遺伝子解析システム100は、検査機関120において実行される解析全般を管理する解析システム管理機関130、および医療機関210からの解析依頼に応じて、提供された試料を解析して、解析結果を医療機関210に提供する検査機関120において適用されている。遺伝子解析装置1は検査機関120に設置され、管理サーバ3は解析システム管理機関130に設置されており、これらの遺伝子解析装置1および管理サーバ3により遺伝子解析システム100が構成されている。
検査機関120は、医療機関210から提供された試料を検査・解析し、解析結果に基づいたレポートを作成し、医療機関210に該レポートを提供する機関である。検査機関120には、シーケンサー2、および遺伝子解析装置1などが設置されているが、これに限定されるものではない。
解析システム管理機関130は、遺伝子解析システム100を利用する各検査機関120において実行される解析全般を管理する機関である。例えば、解析システム管理機関130は、遺伝子解析装置1を検査機関120に設置し、さまざまな遺伝子パネルに対応する遺伝子解析サービスを提供する事業者である。解析システム管理機関130は、遺伝子解析装置1のデータベースに記憶されている情報を更新し、最新の情報に基づいて遺伝子解析が行われるよう遺伝子解析システム100の管理を行う。解析システム管理機関130は、遺伝子解析装置1における遺伝子解析の状況を取得し、遺伝子解析の実績に応じて検査機関120から報酬を得てもよい。
医療機関210は、医師、看護師、薬剤師等が患者に対して診断、治療、調剤等の医療行為を行う機関であり、例えば、病院、診療所、薬局等が挙げられる。
(遺伝子解析システム100を適用例における処理)
続いて、図1に示す遺伝子解析システム100の適用例における処理の流れについて、図2を用いてより具体的に説明する。図2は、遺伝子解析システム100において行われる主要な処理の例を示すシーケンス図である。なお、図2に示された処理は、各機関で行われる処理の一部分に過ぎない。
<遺伝子解析システム利用の申請および利用開始>
まず、遺伝子解析システム100の利用を希望する検査機関120は、遺伝子解析装置1を導入する。そして、遺伝子解析システム100の利用を解析システム管理機関130に申請する(ステップS101)。
検査機関120および解析システム管理機関130は複数の契約種別の中から、遺伝子解析システム100の利用に関して、事前に所望の契約を締結することができる。例えば、解析システム管理機関130から検査機関120に提供されるサービス内容、解析システム管理機関130が検査機関120に対して請求するシステム利用料の決定方法、およびシステム利用料の支払い方法などが異なる複数の契約種別から選択されたものであってもよい。解析システム管理機関130の管理サーバ3は、検査機関120からの申請に応じて、検査機関120との間で締結された契約の内容を特定する(ステップS102)。
次に、解析システム管理機関130によって管理されている管理サーバ3は、契約を締結した検査機関120の遺伝子解析装置1に対して、検査機関IDを付与し、各種サービスの提供を開始する(ステップS103)。
遺伝子解析装置1は、各種サービスを、管理サーバ3から受信する。各種サービスには、遺伝子解析装置1から出力され得る遺伝子配列の解析結果、および該解析結果に基づくレポートなどを制御するためのプログラムや情報の提供が含まれる。これにより、遺伝子解析装置1は、入力された遺伝子パネルに関する情報に適合した、解析結果およびレポートなどを出力できる。
<検査機関120への解析依頼>
医療機関210では、医師等が必要に応じて、被検体の病変部位の組織および血液などの試料を採取する。採取した試料の解析を検査機関120に依頼する場合、例えば、医療機関210に設けられた通信端末5から解析依頼が送信される(ステップS105)。検査機関120に試料の解析を依頼する場合、医療機関210は、解析依頼の送信とともに、試料毎に付与された試料IDを検査機関120に提供する。試料毎に付与された試料IDは、各試料が採取された被検体の情報などと各試料とを対応付けるものである。
本明細書において「被検体」とは、ヒト被検体並びにヒトではない被検体、例えば、哺乳類、無脊椎動物、脊椎動物、菌類、酵母、細菌、ウイルスおよび植物などを指す。本明細書の実施例はヒト被検体に関しているが、本発明の概念はヒト以外の任意の動物または植物などの生物由来のゲノムに適用でき、医療、獣医学および動物科学などの分野において有用である。
以下では、医療機関210が、パネル検査を検査機関120に解析を依頼する場合を例に挙げて説明する。なお、パネル検査は臨床検査に限らず、研究用途の検査も含む。
医療機関210から遺伝子パネル検査が依頼される場合、所望の遺伝子パネルが指定されてもよい。それゆえ、図2のステップS105において医療機関210から送信される解析依頼には、遺伝子パネルに関する情報が含まれ得る。ここで、遺伝子パネルに関する情報は、遺伝子パネルを特定するために用いられ得る情報であればよく、例えば遺伝子パネル名、およびパネル検査における解析対象となる遺伝子の名などであってよい。
<検査機関120での解析>
遺伝子解析装置1は、医療機関210から解析依頼を受信する(S106)。さらに、遺伝子解析装置1は、該解析依頼の送信元である医療機関210から試料を受け取る。
なお、検査機関120が医療機関210から依頼を受ける解析において用いられ得る遺伝子パネルは複数あり、かつ、解析対象となる遺伝子群は遺伝子パネル毎に決まっている。検査機関120は、複数の遺伝子パネルを解析の目的に合わせて使い分けることも可能である。すなわち、医療機関210から提供された第1試料について、第1の解析対象遺伝子群を解析するためには第1遺伝子パネルが使用され、第2試料について、第2の解析対象遺伝子群を解析するためには第2遺伝子パネルが使用され得る。
遺伝子解析装置1は、ユーザから、試料を解析するために使用する遺伝子パネルに関する情報の入力を受け付ける(ステップS107)。
検査機関120では、受け取った試料の前処理が行われ、シーケンサー2を用いたシーケンシングが行われる(ステップS108)。
ここで、前処理とは、試料に含まれるDNAなどの遺伝子を断片化して、断片化された遺伝子を回収するまでの処理が含まれ得る。また、シーケンシングとは、前処理にて回収された解析対象となる1または複数のDNA断片の配列を読み取る処理を含んでいる。シーケンサー2によるシーケンシングによって読み取られた配列情報は、リード配列情報として遺伝子解析装置1に出力される。
続いて、遺伝子解析装置1は、シーケンサー2からリード配列情報を取得して、遺伝子配列の解析を行う(ステップS109)。
遺伝子解析装置1は、ステップS109における解析結果に基づいてレポートを作成し(ステップS110)、作成したレポートを通信端末5に送信する(ステップS111)。
<医療機関210への解析料の請求>
上述のように、検査機関120では、医療機関210からの解析依頼に応じて、試料が解析され、解析結果に基づいたレポートが作成される。医療機関210は、レポートを検査機関120から受信する(ステップS112)。検査機関120は、試料を解析し、解析結果に基づいたレポートを解析依頼元の医療機関210に提供する対価としての解析料を、該医療機関210に対して請求してもよい。
<システム利用料の請求>
解析システム管理機関130は、上述のように、検査機関120との契約内容に応じた各種情報およびサービスを提供するとともに、システム利用料などの対価を各検査機関120に対して請求してもよい。
遺伝子解析システム100を利用する検査機関120の遺伝子解析装置1は、管理サーバ3に、解析に用いた遺伝子パネルに関する情報、解析した遺伝子に関する情報、および解析実績などを通知する(ステップS113)。具体的には、遺伝子解析装置1は、検査機関ID、遺伝子パネルID、遺伝子IDおよび解析実績などを、管理サーバ3に送付する。
管理サーバ3は、取得した検査機関ID、遺伝子パネルID、遺伝子ID、および解析実績などを対応付けて記憶する(ステップS114)。
検査機関IDは、遺伝子の配列解析を行うユーザを特定する情報であり、遺伝子解析装置1を利用するユーザ毎に付与されている識別情報であるユーザIDであってもよい。
遺伝子パネルIDは、対象となる遺伝子の解析に用いる遺伝子パネルを特定するために付与される識別情報である。遺伝子パネルに付与された遺伝子パネルIDは、遺伝子パネル名および該遺伝子パネルを提供している会社名などと対応付けられる。
遺伝子IDは、解析対象の遺伝子を特定するために遺伝子毎に付与された識別情報である。
解析実績は、遺伝子の配列情報の解析状況に関する情報である。解析実績は、例えば、遺伝子解析装置1において所定の遺伝子パネルを用いた解析が実行された配列解析回数であってもよいし、解析された遺伝子数であってもよいし、同定された変異の数などの累計であってもよい。あるいは、解析において処理されたデータ量に関する情報であってもよい。
管理サーバ3は、所定の期間(例えば、日、週、月、年など任意の期間)における解析実績を検査機関120毎に集計し、集計結果および契約種別に応じたシステム利用料を決定する(ステップS115)。解析システム管理機関130は、決定したシステム利用料を検査機関120に対して請求し、システム利用料を解析システム管理機関130に支払うように要求してもよい。
(遺伝子解析システム100の構成)
遺伝子解析システム100は、遺伝子の配列情報を解析するシステムであって、少なくとも遺伝子解析装置1と、管理サーバ3とを備える。遺伝子解析装置1はイントラネットおよびインターネットなどのネットワーク4を介して管理サーバ3と接続されている。
(シーケンサー2)
シーケンサー2は、試料に含まれる遺伝子の塩基配列を読み取るために利用される塩基配列解析装置である。
本実施形態に係るシーケンサー2は、好ましくは、次世代シークエンシング技術を用いたシーケンシングを行う次世代シーケンサー、または第3世代のシーケンサーであることが好ましい。次世代シーケンサーは、近年開発の進められている一群の塩基配列解析装置であり、クローン的に増幅したDNAテンプレートまたは単独DNA分子をフローセル内で大量に並列処理を行うことによって、飛躍的に向上した解析能力を有している。
また、本実施形態において使用可能なシークエンシング技術は、同一の領域を重複して読むこと(ディープシーケンシング)により複数のリードを取得するシーケンシング技術であり得る。
本実施形態において使用可能なシークエンシング技術の例としては、イオン半導体シークエンシング、ピロシークエンシング(pyrosequencing)、可逆色素ターミネータを使用するシークエンシング・バイ・シンセシス(sequencing-by-synthesis)、シークエンシング・バイ・リゲーション(sequencing-by-ligation)、およびオリゴヌクレオチドのプローブ結紮によるシークエンシングなどの、サンガー法以外のシーケンス原理に基づく、1ラン当たりに多数のリードを取得可能なシーケンシング技術が挙げられる。
シーケンシングに用いるシーケンシングプライマーは特に限定されず、目的の領域を増幅させるのに適した配列に基づいて、適宜設定される。また、シーケンシングに用いられる試薬についても、用いるシーケンシング技術およびシーケンサー2に応じて好適な試薬を選択すればよい。前処理からシーケンシングまでの手順については、後に具体例を挙げて説明する。
(管理サーバ3)
次に、管理サーバ3に格納されているデータについて、図3を用いて説明する。図3は、管理サーバ3に記憶されているデータのデータ構造の例を示す図である。解析システム管理機関130は、図3に示す各データに基づいて、各検査機関に請求するシステム利用料を決定する。管理サーバ3は、遺伝子の配列解析を行うユーザを特定する情報(例えば、検査機関ID)と、使用された遺伝子パネルに関する情報と、遺伝子の配列の解析状況に関する情報(例えば、解析実績)とを含む情報を、遺伝子解析装置1からネットワーク4を介して受信する。
図3に示すデータ3Aでは、遺伝子解析システム100を利用する検査機関の名称と、検査機関毎に付与された検査機関IDとが関連付けられている。図3に示すデータ3Bでは、解析システム管理機関130が検査機関120との間で締結する契約の種別と、各契約を締結した検査機関に対して提供されるサービス(例えば、使用可能な遺伝子パネル)と、システム利用料とが関連付けられている。
例えば、検査機関「P機関」が解析システム管理機関130との間で「プラン1」の契約を締結している場合、解析システム管理機関130は検査機関Pに対して、動作回数に応じた利用料を請求する。なお、「動作回数」とは、例えば、遺伝子解析装置1が行ったパネル検査の回数である。
図3に示すデータ3C~3Eはそれぞれ、遺伝子解析システム100を利用する検査機関が2017年8月1日~2017年8月31日までの期間に行った動作回数、解析した遺伝子、および同定した変異の総数、に関する解析実績である。これらの解析実績は、遺伝子解析装置1から管理サーバ3に送信され、管理サーバ3において記憶される。解析システム管理機関130は、これらの解析実績のデータに基づいて、各検査機関に請求するシステム利用料を決定する。実績の集計期間は、上記に限らず、日、週、月、年など任意の期間で集計すればよい。
なお、解析システム管理機関130がシステム利用料を決定する場合、検査に用いられた遺伝子パネルを提供(例えば、製造または販売)する会社によって提供したものであるかに応じて、システムの利用料を変えてもよい。この場合、管理サーバ3には、図3に示すデータ3Fを記憶しておけばよい。図3に示すデータ3Fでは、「A社」、「B社」などの遺伝子パネルを提供する会社名と、遺伝子パネルIDと、およびシステム利用料に関する取り決め(例えば、システム利用料の要否など)とが関連付けられている。
「P機関」が、解析システム管理機関130との間で「プラン1」の契約を締結しており、その解析実績が図3に示すようなものであった場合を例に挙げて説明する。P機関は、A社によって提供された遺伝子パネル(遺伝子パネルID「AAA」)を用いた検査を5回行い、B社によって提供された遺伝子パネル(遺伝子パネルID「BBB」)を用いた検査を10回行っている。図3に示すデータによれば、A社によって提供された遺伝子パネルを用いた5回分についてはシステム利用料が不要である。それゆえ、解析システム管理機関130はP機関に対し、A社によって提供された遺伝子パネルを用いた検査の回数は除外して、システム利用料を決定する。
(遺伝子解析装置1の構成)
図4は遺伝子解析装置1の構成の一例である。遺伝子解析装置1は、シーケンサー2により読み取られたリード配列情報および解析対象となる複数の遺伝子を含む遺伝子パネルに関する情報とを取得する制御部11と、制御部11が取得した遺伝子パネルに関する情報に基づいた、リード配列情報の解析結果を出力する出力部13と、を備える装置である。遺伝子解析装置1は、コンピュータを用いて構成することができる。例えば、制御部11は、CPU等のプロセッサであり、記憶部12は、ハードディスクドライブである。
また、記憶部12には、配列解析のためのプログラム、単一の参照配列を生成するためのプログラム等も記憶されている。出力部13は、ディスプレイ、プリンタ、スピーカ等を含む。入力部17は、キーボード、マウス、タッチセンサ等を含む。また、タッチセンサとディスプレイとが一体化されたタッチパネルのような、入力部および出力部の双方の機能を有する装置を用いてもよい。通信部14は、制御部11が外部の装置と通信するためのインターフェースである。
遺伝子解析装置1は、遺伝子解析装置1が備える各部を統括して制御する制御部11、解析実行部110が使用する各種データを記憶する第1記憶部12、出力部13、通信部14、表示部16、および入力部17を備えている。制御部11は、解析実行部110および管理部116を備えている。さらに、解析実行部110は、配列データ読取部111、情報選択部112、データ調整部113、変異同定部114、およびレポート作成部115を備えている。第1記憶部12には、遺伝子パネル関連情報データベース121、参照配列データベース122、変異データベース123、および解析実績ログ151が記憶されている。
遺伝子解析装置1は、解析毎に異なる遺伝子パネルが使用された場合であっても、使用された遺伝子パネルに対応した解析結果を含むレポートを作成する。遺伝子解析システム100を利用するユーザは、遺伝子パネルの種別によらず、共通の解析プログラムでパネル検査の結果を解析し、レポートを作成することが可能となる。よって、パネル検査を実施する場合に、遺伝子パネル毎に使用する解析プログラムを使い分けたり、解析プログラムに対して使用する遺伝子パネル毎に特殊な設定を行ったりしなければならないという煩わしさが解消され、ユーザの利便性が向上する。
遺伝子解析装置1のユーザが入力部17から遺伝子パネルに関する情報を入力した場合、情報選択部112は、遺伝子パネル関連情報データベース121を参照し、入力された遺伝子パネルに関する情報に応じて、解析プログラムが解析対象の遺伝子の解析を実行するように、解析プログラムのアルゴリズムを制御する。すなわち、遺伝子解析装置1は、入力された遺伝子パネルに関する情報に応じて、解析アルゴリズムを変更する。
ここで、遺伝子パネルに関する情報は、シーケンサー2による測定に用いた遺伝子パネルを特定するものであればよく、例えば、遺伝子パネル名、遺伝子パネルの解析対象となっている遺伝子名、および遺伝子パネルIDなどである。
情報選択部112は、入力部17から入力された遺伝子パネルに関する情報に基づいて、該遺伝子パネルに関する情報が示す遺伝子パネルの解析対象である遺伝子に対応した解析を行うための解析アルゴリズムを変更する。本実施形態における具体的な解析アルゴリズムの変更点としては、(1)参照配列の変更、および(2)変異を同定するために参照する変異データベース123の領域の変更、が挙げられる。
情報選択部112は、データ調整部113、変異同定部114、およびレポート作成部115の少なくとも何れか1つに対し、遺伝子パネルに関する情報に基づいた指示を出力する。この構成を採用することより、遺伝子解析装置1は、リード配列情報の解析結果を、入力された遺伝子パネルに関する情報に基づいて出力することができる。
すなわち、情報選択部112は、解析対象となる複数の遺伝子を含む遺伝子パネルに関する情報を取得し、取得した遺伝子パネルに関する情報に基づいて、リード配列情報の解析結果が出力部13から出力されるように制御する機能ブロックである。
パネル検査を実施するユーザによってさまざまな試料に含まれる遺伝子が解析される場合、試料毎の解析対象遺伝子群に応じてさまざまな遺伝子パネルが用いられる。
すなわち、遺伝子解析装置1は、第1試料から第1の解析対象遺伝子群を解析するための第1遺伝子パネルを用いて読み取られた第1リード配列情報、および第2試料から第2の解析対象遺伝子群を解析するための第2遺伝子パネルを用いて読み取られた第2リード配列情報を取得し得る。
遺伝子解析装置1は、種々の組合せの解析対象遺伝子がさまざまな遺伝子パネルを用いて解析された場合であっても、情報選択部112を備えることにより、リード配列情報を解析した解析結果を適切に出力することができる。
すなわち、ユーザに対して、解析対象遺伝子毎にリード配列情報の解析に用いる解析プログラムを設定させたり、解析を行わせたりすることなく、遺伝子パネルに関する情報を選択させるだけで、各リード配列情報の解析結果を適切に出力することが可能である。
例えば、情報選択部112が、データ調整部113に対して遺伝子パネルに関する情報に基づいた指示を出力する場合には、データ調整部113によって該遺伝子パネルに関する情報を反映したアライメント処理などが行われる。
情報選択部112は、遺伝子パネルに関する情報に応じて、データ調整部113がリード配列情報のマッピングに用いる参照配列(野生型のゲノム配列および変異配列が組込まれた参照配列)を、遺伝子パネルに関する情報に対応する遺伝子に関する参照配列のみに限定するよう指示する。
この場合、データ調整部113による処理の結果には既に遺伝子パネルに関する情報が反映されているため、情報選択部112は、データ調整部113による処理の次に処理を行う変異同定部114に対して、遺伝子パネルに関する情報に基づいた指示を出力しなくてもよい。
例えば、情報選択部112が、変異同定部114に対し、遺伝子パネルに関する情報に基づいた指示を出力する場合には、変異同定部114によって該遺伝子パネルに関する情報を反映した処理が行われる。
例えば、情報選択部112は、遺伝子パネルに関する情報に応じて、変異同定部114が参照する変異データベース123の領域を、遺伝子パネルに関する情報に対応する遺伝子に関する変異のみに限定するよう指示する。これにより、変異同定部114による処理の結果に遺伝子パネルに関する情報が反映されることになる。
(遺伝子パネル関する情報の入力)
ここでは、図2のステップS107に示す、遺伝子パネル関する情報の入力を受け付ける処理について、図5を用いて説明する。図5は、遺伝子パネル関する情報の入力を受け付ける処理の流れの一例を示すフローチャートである。
ここでは、制御部11が遺伝子パネルに関する情報を入力するためのGUIを表示部16に表示させて、ユーザに遺伝子パネルに関する情報を入力させる構成を例に挙げて説明する。
この場合、入力部17は、ユーザに対して提示したGUIに対する入力操作が可能なデバイス(例えば、マウスおよびキーボードなど)であり得る。表示部16にタッチパネルが重畳されている場合には、表示部16が入力部17としての機能を有する。つまり、表示部16としてタッチパネルを用いた場合には、表示部16が入力部17としての機能も兼ねる。
まず、遺伝子解析装置1の制御部11は、表示部16に遺伝子パネルに関する情報をユーザに選択させるためのGUIを表示させる。GUIに対するユーザの入力操作に基づいて、遺伝子パネルに関する情報の取得を行う(ステップS201)。
情報選択部112は、GUIとして表示させた情報のうち、ユーザによって選択された情報に基づいて遺伝子パネル関連情報データベース121を検索し、選択された情報に対応する遺伝子パネルに関する情報を読み出す。
また、遺伝子解析装置1は、医療機関210から受け付けた解析依頼に含まれる遺伝子パネルに関する情報を読み出す。
選択された情報に対応する遺伝子パネルが、遺伝子パネル関連情報データベース121に登録されており(ステップS202にてYES)、かつその遺伝子パネルが医療機関210から受け付けた解析依頼に含まれる遺伝子パネルと一致している場合(ステップS203にてYES)には、情報選択部112は該入力を受け付ける。そして、情報選択部112は、表示部16に対し入力された遺伝子パネルが使用可能である旨のメッセージを表示する(ステップS204)。
一方、選択された情報に対応する遺伝子パネルが、遺伝子パネル関連情報データベース121に登録されていない場合、すなわち、未登録の遺伝子パネルが選択された場合(ステップS202にてNO)、情報選択部112は、情報選択部112は表示部16に、入力された遺伝子パネルが使用不可である旨のメッセージを表示し(ステップS205)、遺伝子解析装置1による解析を禁止する。
この場合、遺伝子パネルが使用不可である旨のメッセージに代えてエラーを知らせるメッセージを表示させてもよい。このようなメッセージとしては、例えば、「選択された遺伝子パネルは登録されていません。」というメッセージであってもよいし、さらに「遺伝子パネルに関する情報を入力し直してください」などの再入力を促すメッセージを加えたものであってもよい。
また、選択された情報に対応する遺伝子パネルが、医療機関210から受け付けた解析依頼に含まれる遺伝子パネルと一致していない場合(ステップS203にてNO)には、情報選択部112は表示部16に、入力された遺伝子パネルが使用不可である旨のメッセージを表示し(ステップS205)、遺伝子解析装置1による解析を禁止する。
この場合にも、遺伝子パネルが使用不可である旨のメッセージに代えてエラーを知らせるメッセージを表示させてもよい。このようなメッセージとしては、例えば、「選択された遺伝子パネルがオーダと異なります。」というメッセージであってもよいし、さらに「遺伝子パネルに関する情報を入力し直してください」などの再入力を促すメッセージを加えたものであってもよい。
このような処理により、不適切な遺伝子パネルを使用してシーケンスを行ったり、また、不要な解析動作を実行することが防止され、遺伝子パネルの無駄な使用や遺伝子解析システム100の無駄な可動をなくすことができる。
(遺伝子パネルに関する情報の入力に用いられるGUIの例)
続いて、図6を用いて、遺伝子パネルに関する情報をユーザに入力させる入力画面のいくつかの例について説明する。図6は、遺伝子パネルに関する情報の入力に用いられるGUIの例を示す図である。
図6に示すように、遺伝子パネルに関する情報として、「xxxxx」、「yyyyy」などの遺伝子パネル名のリストをGUIに表示し、リストに示した遺伝子パネルの中からユーザに所望の遺伝子パネルを選択させてもよい。
GUIに表示される遺伝子パネル名のリストは、遺伝子パネル関連情報データベース121に登録されている、遺伝子パネルIDが付与された遺伝子パネルの遺伝子パネル名を基に表示される。
図6に示すGUIでは、「遺伝子パネル2(遺伝子パネル名:「yyyyy」)」がユーザによって選択された様子が示されている。情報選択部112は、選択された遺伝子パネル名「yyyyy」に関連付けられた遺伝子パネルIDをキーとして用い、遺伝子パネル関連情報データベース121を検索して、入力された遺伝子パネル名に対応する遺伝子パネルに関する情報を取得する。
(遺伝子パネル関連情報データベース121)
次に、入力部17を介して遺伝子パネルに関する情報が入力された場合に、情報選択部112が参照する遺伝子パネル関連情報データベース121に記憶されているデータについて、図7を用いて説明する。図7は、遺伝子パネル関連情報データベース121のデータ構造の例を示す図である。
遺伝子パネル関連情報データベース121には、図7に示すデータ121Aのように、解析対象となり得る遺伝子の名称および遺伝子毎に付与された遺伝子IDが、遺伝子パネル毎に記憶されている。
また、遺伝子パネル関連情報データベース121には、図7に示すデータ121Bのように、選択可能な遺伝子パネルの名称、各遺伝子パネルに付与された遺伝子パネルID、および各遺伝子パネルが解析対象としている遺伝子の遺伝子ID(関連遺伝子ID)が関連付けられて記憶されている。なお、各遺伝子パネルについて、公的機関(例えば、日本の厚生省等)によってその使用が承認されているか否かに関する情報も対応付けられていてもよい。
図6に示すように、GUIに提示した遺伝子パネルの中からユーザに所望の遺伝子パネルを選択させた場合、情報選択部112は、遺伝子パネル関連情報データベース121を参照して、選択された遺伝子パネル名に関連付けられた遺伝子パネルIDおよび関連遺伝子IDを抽出する。
図40に示すように、GUIに提示した遺伝子名の中から解析対象の遺伝子を選択させた場合、情報選択部112は、遺伝子パネル関連情報データベース121を参照して、選択された遺伝子名に関連付けられた遺伝子ID、およびこれらの遺伝子IDを関連遺伝子IDに含む遺伝子パネルの遺伝子パネルIDを抽出する。
なお、遺伝子パネル関連情報データベース121には、図7に示すデータ121Cのように、疾病に関する遺伝子パネルの名称および各遺伝子パネルの解析対象となる遺伝子名(あるいは遺伝子ID)が関連付けられて記憶されていてもよい。
GUIに提示した疾患毎の遺伝子パネル名のリストの中から所望の疾病に関する遺伝子パネルを選択させた場合(すなわち、図41に示すような場合)、情報選択部112は、遺伝子パネル関連情報データベース121を参照して、選択された疾病に関する遺伝子パネル名に関連付けられた遺伝子名から、それらの遺伝子ID、およびこれらの遺伝子IDを関連遺伝子IDに含む遺伝子パネルの遺伝子パネルIDを抽出する。
<遺伝子パネル関連情報データベース121の更新>
ここでは、遺伝子パネル関連情報データベース121に記憶されている情報の更新について、図8を用いて説明する。図8は、遺伝子パネル関連情報データベース121をユーザが更新する場合に用いられるGUIの例を示す図である。
遺伝子パネル関連情報データベース121に記憶されている情報の更新は、解析システム管理機関130から検査機関120に提供される更新パッチによって行われ得る。例えば、遺伝子パネルの解析対象となる遺伝子が変更されたり、新しい遺伝子パネルの追加などが行われたりした場合、遺伝子パネル関連情報データベース121に記憶される情報が最新のものに更新される。
なお、解析システム管理機関130からの更新パッチの提供は、システム利用料を納付済の検査機関120を対象にして行う構成であってもよい。例えば、解析システム管理機関130は、提供可能な更新パッチが存在すること、およびシステム利用料が支払われることが更新パッチの提供の条件である旨を検査機関120に通知してもよい。このように通知することによって、システム利用料の支払いを、検査機関120に対して適切に促すことができる。
複数の遺伝子を一括して更新する場合、図8の(a)に示すように、「登録ファイル名」を入力させる欄を表示させ、その欄に、「遺伝子パネル対象遺伝子.csv」など、遺伝子名が記載されたファイル名を入力させてもよい。図8の(a)に示す例では、この「遺伝子パネル対象遺伝子.csv」には、RET、CHEK2、PTEN、MEK1という複数の遺伝子名が含まれている。
ファイル名が入力された後に「登録」ボタンが押下されると、該ファイルに含まれている遺伝子名に対応する遺伝子に関する情報の更新要求が、検査機関IDと対応付けられ、通信部14を介して管理サーバ3に送信される。この更新要求の生成および検査機関IDとの対応付けは、例えば、図4の制御部11が行う構成であってもよい。
解析システム管理機関130は、管理サーバ3が受信した更新要求に含まれる遺伝子名に対して付与した遺伝子ID、および該遺伝子を解析対象とする遺伝子パネルに対して付与した遺伝子パネルIDを含む情報を遺伝子解析装置1がダウンロードすることを許可する。
あるいは、ユーザが遺伝子名を個別に入力して更新する場合、図8の(b)に示すように、「遺伝子名」を入力させる欄を表示させ、その欄に、「FBXW7」など、遺伝子名を入力させてもよい。
遺伝子名が入力された後に「登録」ボタンが押下されると、該遺伝子名に対応する遺伝子に関する情報の更新要求が、検査機関IDと対応付けられ、通信部14を介して管理サーバ3に送信される。解析システム管理機関130は、管理サーバ3が受信した更新要求に含まれる遺伝子名に対して付与した遺伝子ID、および該遺伝子を解析対象とする遺伝子パネルに対して付与した遺伝子パネルIDを含む情報を遺伝子解析装置1がダウンロードすることを許可する。
なお、図8の(a)の「登録ファイル名」を入力させる欄、および図8の(b)の「遺伝子名」を入力させる欄には、入力候補をサジェスチョンとして表示させる構成を備えていてもよい。
例えば、表示させる入力候補の情報は、予め管理サーバ3から遺伝子解析装置1に提供され、第1記憶部12に記憶されている。そして、入力させる欄のGUIに対するクリック操作を検出した場合に、更新可能な遺伝子名を入力候補としてすべて提示し、その中からユーザに選択させたり、ユーザが入力した文字列と一致する更新可能な遺伝子名を入力候補として提示したりすればよい。あるいは、例えば、ユーザが図8の(b)の「遺伝子名」を入力させる欄に「E」と入力した時点で、「EGFR」および「ESR」などの更新可能な遺伝子名のリストを表示し、そのリストの中からユーザに選択させるようにしてもよい。このように入力候補を提示することにより、ユーザによる入力誤りを防止することができる。
遺伝子パネル関連情報データベース121に、各遺伝子名と、該遺伝子の遺伝子IDと、該遺伝子がコードするタンパク質名とが関連付けられて記憶されていてもよい。
この場合、入力された文字列が遺伝子名ではなく、該遺伝子がコードするタンパク質などであった場合にも、情報選択部112は、遺伝子パネル関連情報データベース121を参照して、入力されたタンパク質名に関連付けられた遺伝子名および遺伝子IDを取得することができる。
なお、「遺伝子名」を入力させる欄にタンパク質名が入力され、登録ボタンが押下された場合に、該タンパク質名に関連付けられた遺伝子名を表示させて、ユーザにこの遺伝子名で間違いないことを確認させるGUIを表示させてもよい。
(管理部116)
管理部116は、解析実行部110が動作した動作回数、解析した遺伝子数、および同定した権威の総数などを含む解析実績を、遺伝子パネルID、遺伝子IDと関連付けて、随時、解析実績ログ151に記憶させる。管理部116は、任意の頻度(例えば、日毎、週毎、月毎)に、解析実績ログ151から解析実績などを含むデータを読み出して、該データを検査機関IDと対応付けて通信部14を介して管理サーバに送信する。
(通信部14)
通信部14は、遺伝子解析装置1がネットワーク4を介して、管理サーバ3と通信するためのものである。通信部14から管理サーバ3に送信されるデータには、検査機関ID、遺伝子パネルID、遺伝子ID、解析実績、更新要求などが含まれ得る。また、管理サーバ3から受信するデータには、遺伝子パネルに関する情報、更新可能な遺伝子名などが含まれ得る。
(シーケンサー2によるリード配列の読み取り)
ここでは、図10~図15を適宜参照しながら、図2のS108に示すシーケンシングの手順について図9に示す流れに沿って説明する。図9は、試料DNAの塩基配列をシーケンサー2によって解析するための前処理からシーケンシングまでの手順の一例を説明するフローチャートである。
本実施形態において使用することができるシーケンサー2の種類は特に限定されず、複数の解析対象を一度のランで解析することができるシーケンサーを好適に用いることができる。以下では、一例として、イルミナ社(サンディエゴ、CA)のシーケンサー(例えば、MySeq、HiSeq、NextSeqなど)、または、イルミナ社のシーケンサーと同様の方式を採用する装置を用いる場合について説明する。
イルミナ社のシーケンサーは、Bridge PCR法とSequencing-by-synthesisという手法との組合せにより、フローセル上で膨大な数の目的DNAを増幅させ、合成しながらシーケンシングを行うことができる。
(a.前処理)
まず、図10の(a)に示すように、試料(DNA)を、シーケンサー2で配列を読み取るための長さに断片化する(図9のステップS301)。試料DNAの断片化は、例えば、超音波処理や、核酸を断片化する試薬による処理などの公知の方法によって行うことができる。得られるDNA断片(核酸断片)は、例えば、数十から数百bpの長さであり得る。なお、以下では、解析対象となる遺伝子がDNAである場合を例に挙げて説明するが、解析対象となる遺伝子はRNAであってもよい。
続いて、図10の(b)に示すように、ステップS301で得られたDNA断片の両端(3´末端および5´末端)に、使用するシーケンサー2の種類やシーケンシングプロトコルに対応するアダプター配列を付与する(図9のステップS302)。但し、本工程は、シーケンサー2が、イルミナ社のシーケンサー、または、イルミナ社のシーケンサーと同様の方式を採用する装置である場合には必須の工程であるが、他の種類のシーケンサー2を用いる場合には、省略できる場合もある。
アダプター配列は、後の工程においてシーケンシングを実行するために使用する配列であり、一実施形態において、Bridge PCR法において、フローセルに固定化したオリゴDNAにハイブリダイズするための配列であり得る。
一態様において、図10の(b)の上段に示すように、DNA断片の両端に直接アダプター配列(例えば、図10中のアダプター1配列およびアダプター2配列)を付加してもよい。DNA断片へのアダプター配列の付加は、当該分野において公知の手法を用いることができる。例えば、DNA配列を平滑化し、アダプター配列をライゲーションしてもよい。
また、他の一態様において、図10の(b)の下段に示すように、DNA断片の両端とアダプター配列との間に、インデックス配列を挿入してもよい。
インデックス配列は、各試料のデータを区別するための、試料毎、遺伝子パネル毎、および遺伝子パネルを提供している会社毎に固有の配列である。インデックス配列として用いられる塩基配列は、これに限定されるものではないが、例えば、アデニンが10~14連続する配列、アデニンが5~7連続した後にグアニンが5~7連続するなどの配列パターン、および所与の長さを有している。
インデックス配列は、その配列パターンおよび長さに基づいて、当該インデックス配列が付加されたDNA断片の配列について、どの試料のリード配列情報か、用いられた遺伝子パネルは何か、用いられた遺伝子パネルを提供している会社はどの会社か、などに関する情報を識別するために用いることができる。インデックス配列を利用して、パネルに関する情報を識別する構成については、後に詳述する(実施形態4参照)。
例えば、遺伝子パネルAを用いた解析におけるインデックス配列を、アデニンが14連続する配列パターンとし、遺伝子パネルBを用いた解析におけるインデックス配列を、アデニンが7連続した後にグアニンが7連続する配列パターンとしてもよい。あるいは、遺伝子パネルAを用いた解析におけるインデックス配列を、アデニンが14連続する配列(すなわち、インデックス配列の長さは14)とし、遺伝子パネルCを用いた解析におけるインデックス配列を、アデニンが10連続する配列(すなわち、インデックス配列の長さは10)としてもよい。
DNA断片へのインデックス配列およびアダプター配列の付加は、当該分野において公知の手法を用いることができる。例えば、DNA断片を平滑化し、インデックス配列をライゲーションした後に、さらに、アダプター配列をライゲーションさせてもよい。
次に、図11に示すように、アダプター配列を付与したDNA断片に対し、ビオチン化RNAベイトライブラリをハイブリダイズさせる(図9のステップS303)。ビオチン化RNAベイトライブラリは、解析対象となる遺伝子とハイブリダイズするビオチン化RNA(以下、RNAベイトと称する。)によって構成されている。RNAベイトの長さは任意であるが、例えば、特異性を高めるために120bp程度のロングオリゴRNAベイトを使用してもよい。
なお、本実施形態におけるシーケンサー2を用いたパネル検査では、多数の遺伝子(例えば、100以上)が解析対象の遺伝子となる。パネル検査で用いられる試薬には、当該多数の遺伝子の各々に対応するRNAベイトのセットが含まれる。パネルが異なれば、検査対象の遺伝子の数および種類が異なるため、パネル検査で用いられる試薬に含まれるRNAベイトのセットも異なる。
そして、図12に示すように、解析対象となるDNA断片を回収する(図9のステップS304)。詳細には、図12の上段に示すように、ビオチン化RNAベイトライブラリをハイブリダイズさせたDNA断片に対し、ストレプトアビジンと磁性ビーズとが結合したストレプトアビジン磁性ビーズを混合する。これにより、図12の中段に示すように、ストレプトアビジン磁性ビーズのストレプトアビジン部分と、RNAベイトのビオチン部分とが結合する。
そして、図12の下段に示すように、ストレプトアビジン磁性ビーズを、磁石で集磁するとともに、RNAベイトとハイブリダイズしていない断片(即ち、解析対象とならないDNA断片)を洗浄により除去する。これにより、RNAベイトとハイブリダイズしたDNA断片、すなわち、解析対象となるDNA断片を選択・濃縮することができる。シーケンサー2は、このように複数のRNAベイトを用いて選択されたDNA断片の核酸配列を読み取ることによって複数のリード配列を取得する。
さらに、図13の左欄から中央欄に示すように、濃縮されたDNA断片からストレプトアビジン磁性ビーズおよびRNAベイトを外し、PCR法によって増幅することにより、前処理を完了させる。
(b.シーケンシング)
まず、図13の右欄に示すように、増幅されたDNA断片の配列をフローセルにアプライする(図9のステップS305)。続いて、図14に示すように、フローセル上において、Bridge PCR法により、解析対象となるDNA断片を増幅する(図9のステップS306)。
すなわち、解析対象となるDNA断片(例えば、図14中のTemplate DNA)は、上述した前処理によって、両末端に2種類の異なるアダプター配列(例えば、図14中のアダプター1配列およびアダプター2配列)が付加された状態であり(図14の「1」)、このDNA断片を1本鎖にし、5’末端側のアダプター1配列をフローセル上に固定させる(図14の「2」)。フローセル上には予め5’末端側のアダプター2配列が固定されており、DNA断片の3’末端側のアダプター2配列が、フローセル上の5’末端側のアダプター2配列と結合することにより、橋渡しをしたような状態となり、ブリッジが形成される(図14の「3」)。この状態でDNAポリメラーゼによってDNA伸長反応を行い(図14の「4」)、変性させると、2本の1本鎖DNA断片が得られる(図14の「5」)。このようなブリッジの形成、DNA伸長反応および変性をこの順に繰り返すことにより、多数の1本鎖DNA断片を局所的に増幅固定させて、クラスターを形成することができる(図14の「6」~「10」)。
そして、図15に示すように、クラスターを形成する1本鎖DNAを鋳型として、Sequencing-by-synthesisにより、配列を読み取る(図9のステップS307)。
まず、フローセル上に固定された1本鎖DNA(図15の上段左欄)に対し、DNAポリメラーゼ、および、蛍光標識され、3’末端側がブロックされたdNTPを添加し(図15の上段中央欄)、さらに、シーケンスプライマーを添加する(図15の上段右欄)。シーケンスプライマーは、例えば、アダプター配列の一部分にハイブリダイズするように設計されていればよい。換言すれば、シーケンスプライマーは、試料DNA由来のDNA断片を増幅するように設計されていればよく、インデックス配列を付加した場合には、さらにインデックス配列を増幅するように設計されていればよい。
シーケンスプライマーを添加後、DNAポリメラーゼによって3’末端ブロック蛍光dNTPの1塩基伸長反応を行う。3’末端側がブロックされたdNTPを用いるため、1塩基分伸長したところで、ポリメラーゼ反応は停止する。そして、DNAポリメラーゼを除去し(図15の中段右欄)、1塩基伸長した1本鎖DNA(図15の下段右欄)に対し、レーザー光により塩基に結合している蛍光物質を励起させて、そのときに起こる発光を写真として記録する(図15の下段左欄)。写真は、蛍光顕微鏡を用いて、4種類の塩基を決定させるために、波長フィルタを変更しながら、A、C、G、Tそれぞれに対応する蛍光色毎に撮影する。すべての写真を取り込んだ後、写真データから塩基を決定する。そして、蛍光物質および3’末端側をブロックしている保護基を除去して、次のポリメラーゼ反応に進む。この流れを1サイクルとして、2サイクル目、3サイクル目と繰り返していくことにより、全長をシーケンシングすることができる。
以上の手法によれば、解析できる鎖長は150塩基×2までに達し、ピコタイタープレートよりもはるかに小さい単位での解析が可能であるため、高密度化することにより、1回の解析において40~200Gbという膨大な配列情報を入手することができる。
(c.遺伝子パネル)
シーケンサー2によるリード配列の読み取りに用いられる遺伝子パネルは、上述したように、複数の解析対象を一度のランで解析するための解析キットを意味し、一実施形態において、特定の疾病に関する複数の遺伝子配列を解析するための解析キットであり得る。
本明細書中にて使用される場合、用語「キット」は、特定の材料を内包する容器(例えば、ボトル、プレート、チューブ、ディッシュなど)を備えた包装が意図される。好ましくは各材料を使用するための指示書を備える。本明細書中にてキットの局面において使用される場合、「備えた(備えている)」は、キットを構成する個々の容器のいずれかの中に内包されている状態が意図される。また、キットは、複数の異なる組成物を1つに梱包した包装であり得、ここで、組成物の形態は上述したような形態であり得、溶液形態の場合は容器中に内包されていてもよい。キットは、物質Aおよび物質Bを同一の容器に混合して備えていても別々の容器に備えていてもよい。「指示書」には、キット中の各構成を、治療および/または診断に適用する手順が示されている。なお、「指示書」は、紙またはその他の媒体に書かれていても印刷されていてもよく、あるいは磁気テープ、コンピュータ読み取り可能ディスクまたはテープ、CD-ROMなどのような電子媒体に付されてもよい。キットはまた、希釈剤、溶媒、洗浄液またはその他の試薬を内包した容器を備え得る。さらに、キットは、治療および/または診断に適用するために必要な器具をあわせて備えていてもよい。
一実施形態において、遺伝子パネルは、上述した、核酸を断片化する試薬、ライゲーション用試薬、洗浄液、PCR試薬(dNTP、DNAポリメラーゼなど)などの試薬、および磁性ビーズのうち一つ以上を備えていてもよい。また、遺伝子パネルは、断片化したDNAにアダプター配列を付加するためのオリゴヌクレオチド、断片化したDNAにインデックス配列を付加するためのオリゴヌクレオチド、RNAベイトライブラリなどのうち一つ以上を備えていてもよい。
特に、各遺伝子パネルが備えるインデックス配列は、当該遺伝子パネル固有の、当該遺伝子パネルを識別するための配列であり得る。また、各遺伝子パネルが備えるRNAベイトライブラリは、当該遺伝子パネルの各検査遺伝子に対応するRNAベイトを含む、当該遺伝子パネル固有のライブラリであり得る。
(配列データ読取部111、データ調整部113、変異同定部114)
続いて、解析実行部110の配列データ読取部111、データ調整部113、および変異同定部114の処理について、図17~図26を適宜参照しながら、図16に示す処理の流れに沿って説明する。
図16は、遺伝子解析装置1による解析の流れの一例を説明するフローチャートである。なお、図16に示す処理は、図2に示すステップS109に対応している。
<配列データ読取部111>
まず、図16のステップS11において、配列データ読取部111は、シーケンサー2から提供されたリード配列情報を読み込む。
リード配列情報は、シーケンサー2で読み取られた塩基配列を示すデータである。シーケンサー2は、特定の遺伝子パネルを用いて得られた多数の核酸断片をシーケンシングして、それらの配列情報を読み取り、リード配列情報として遺伝子解析装置1に提供する。
一態様において、リード配列情報には、読み取られた配列と共に、配列中の各塩基のクオリティスコアが含まれていてもよい。また、被検体の病変部位から採取されたFFPE試料をシーケンサー2に供して得られたリード配列情報と、同被検体の血液試料をシーケンサー2に供して得られたリード配列情報との両方が、遺伝子解析装置1に入力される。
図17は、リード配列情報のファイルフォーマットの一例を示す図である。図17に示す例では、リード配列情報には、配列名、配列、および、クオリティスコアが含まれている。配列名は、シーケンサー2が出力するリード配列情報に付与された配列IDなどであってもよい。配列(配列番号1)は、シーケンサー2で読み取られた塩基配列を示す。クオリティスコアは、シーケンサー2による塩基割当が正しく行われない確率を示す。任意の塩基のシーケンスクオリティスコア(Q)は、次の式により表される。
Q=-10log10
この式において、Eは、塩基割当が正しく行われない確率の推定値を表す。Q値が高いほど、エラーの確率が低いことを意味する。Q値が低いほど、そのリードは使用できない部分が大きくなる。また、偽陽性の変異割当も増加し、結果の精度が低下する恐れがある。なお、「偽陽性」は、リード配列が判定対象となる真の変異を有していないにもかかわらず、変異を有すると判断されることを意味する。なお、「陽性」は、リード配列が判定対象となる真の変異を有していることを意味し、「陰性」は、リード配列が対象となる変異を有していないことを意味する。
<データ調整部113>
続いて、図16のステップS12において、データ調整部113は、配列データ読取部111が読み込んだリード配列情報に基づいて、リード配列情報に含まれる各核酸断片のリード配列のアライメントを実行する。
図18の(a)は、データ調整部113によるアライメントを説明する図である。データ調整部113は、参照配列データベース122に格納された参照配列を参照し、各核酸断片のリード配列を、リード配列情報の比較対象とすべき参照配列に対してマッピングすることにより、アライメントを実行する。一態様において、参照配列データベース122には、各解析対象の遺伝子に対応する参照配列が複数種類格納されている。
また、データ調整部113は、被検体の病変部位から採取されたFFPE試料をシーケンサー2に供して得られたリード配列情報と、同被検体の血液試料をシーケンサー2に供して得られたリード配列情報との両方について、アライメントを実行する。
図18の(b)は、データ調整部113のアライメント結果のフォーマットの一例を示す図である。アライメント結果のフォーマットは、リード配列、参照配列およびマッピング位置をそれぞれ特定し得るものであれば特に限定されないが、図18の(b)のように、参照配列情報、リード配列名、ポジション情報、マップ品質および配列を含むものであってもよい。
参照配列情報は、参照配列データベース122における参照配列名(参照配列ID)、参照配列の配列長などを示す情報である。参照配列情報は、参照配列を識別できることが好ましく、例えば、参照配列名、参照配列IDを含んでいる。リード配列名は、アライメント対象となった各リード配列の名称(リード配列ID)を示す情報である。
ポジション情報は、リード配列の最左塩基がマッピングされた参照配列上の位置(Leftmost mapping position)を示す情報である。マップ品質は、当該リード配列に対応するマッピング品質を示す情報である。配列は、各リード配列に対応する塩基配列(例: …GTAAGGCACGTCATA…)を示す情報である。
図19は、参照配列データベース122の構造例を示す図である。図19に示すように、参照配列データベース122には、野生型の配列を示す参照配列(例えば、染色体#1~23のゲノム配列)と、野生型の配列に対して既知の変位が組み込まれた参照配列とが記憶されている。
さらに、参照配列データベース122中の各参照配列には、遺伝子パネルに関する情報を示すメタデータが付与されている。各参照配列に付与する遺伝子パネルに関する情報は、例えば、各参照配列が対応する解析対象の遺伝子を直接的または間接的に示すものであり得る。
一実施形態において、情報選択部112は、データ調整部113が参照配列データベース122から参照配列を取得する際に、入力された遺伝子パネルに関する情報と、各参照配列のメタデータとを参照して、当該遺伝子パネルに関する情報に対応する参照配列を選択するよう制御してもよい。例えば、一態様において、情報選択部112は、入力された遺伝子パネルに関する情報によって特定される解析対象の遺伝子に対応する参照配列を選択するようデータ調整部113を制御してもよい。これにより、データ調整部113は、使用された遺伝子パネルに関連する参照配列のみに対するマッピングを行えばよいため、解析の効率を向上させることができる。
また、他の実施形態において、情報選択部112は、上記制御を行わなくともよい。その場合、情報選択部112は、後述するように、変異同定部114またはレポート作成部115を制御すればよい。
図20は、参照配列データベース122に含まれる参照配列(野生型の配列を示すものでないもの)に組み込まれる既知の変異の例を示す図である。
既知の変異は、外部のデータベース(例えば、COSMIC、ClinVarなど)に登録された変異であり、図20に示すように、染色体位置、遺伝子名および変異が特定されているものである。
図20の例では、アミノ酸の変異が特定されているが、核酸の変異が特定されていてもよい。変異の種類は、特に限定されず、置換、挿入、欠失など様々な変異であってもよく、他の染色体の一部の配列または逆相補配列が結合している変異であってもよい。
図21は、図16のステップS12におけるアライメントの詳細な工程の一例を説明するフローチャートである。一態様において、図16のステップS12におけるアライメントは、図21に示すステップS401~S405によって実行される。
図21のステップS401において、データ調整部113は、配列データ読取部111が取得したリード配列情報に含まれる各核酸断片のリード配列のうち、アライメントを行っていないものを選択して、参照配列データベース122から取得した参照配列と比較する。そして、ステップS402において、データ調整部113は、リード配列との一致度が所定の基準を満たす参照配列上の位置を特定する。ここで、一致度とは、取得したリード配列情報と参照配列とがどの程度一致しているかを示す値であり、例えば、一致する塩基の数や割合などが一例として挙げられる。
一態様において、データ調整部113は、リード配列と参照配列の一致度を示すスコアを算出する。一致度を示すスコアは、例えば2つの配列間の同一性のパーセンテージ(percentage identity)とすることができる。
データ調整部113は、例えば、リード配列の塩基と参照配列の塩基とが同一となる位置の数を特定し、一致した位置の数を求め、一致した位置の数を参照配列と比較されたリード配列の塩基数(比較ウィンドウの塩基数)で除算することによってパーセンテージを算出する。
図22の(a)は、スコア算出の一例を示す図である。一態様において、図22の(a)に示す位置において、リード配列R1(配列番号3)と参照配列(配列番号2)との一致度のスコアは、リード配列13塩基中13塩基が一致しているため100%となり、リード配列R2(配列番号4)と参照配列との一致度のスコアは、リード配列13塩基中12塩基が一致しているため92.3%となる。
また、データ調整部113は、リード配列と参照配列の一致度を示すスコアの計算において、リード配列が参照配列に対して所定の変異(例えば、挿入・欠失(InDel : Insertion/Deletion))を含む場合には、通常の計算よりも低いスコアが付くように計算してもよい。
一態様において、データ調整部113は、リード配列が参照配列に対して挿入および欠失の少なくとも一方を含む配列について、例えば、上述したような通常計算で算出されたスコアに、挿入・欠失に対応する塩基数に応じた重み係数を乗算することで、スコアを補正してもよい。重み係数Wは、例えば、W={1-(1/100)×(挿入・欠失に対応する塩基数)}で計算してもよい。
図22の(b)は、スコア算出の他の例を示す図である。一態様において、図22の(b)に示す位置において、リード配列R3(配列番号5)と参照配列(配列番号2)との一致度のスコアは、通常計算では、リード配列17塩基(欠失を示す*も一塩基として計算)中15塩基が一致しているため88%となり、補正後のスコアは88%×0.98=86%となる。
また、リード配列R4(配列番号6)と参照配列(配列番号2)との一致度のスコアは、通常計算では、リード配列21塩基中17塩基が一致しているため81%となり、補正後のスコアは81%×0.96=77.8%となる。
データ調整部113は、各参照配列に対するリード配列のマッピング位置を変えながら一致度のスコアを算出することにより、リード配列との一致度が所定の基準を満たす参照配列上の位置を特定する。その際、動的計画法、FASTA法、BLAST法などの当該分野において公知のアルゴリズムを使用してもよい。
図21に戻り、次に、データ調整部113は、リード配列との一致度が所定の基準を満たす参照配列上の位置が単一の位置であった場合には(ステップS403にてNO)、当該位置にリード配列をアライメントし、リード配列との一致度が所定の基準を満たす参照配列上の位置が複数の位置であった場合には(ステップS403にてYES)、データ調整部113は、最も一致度が高い位置に、リード配列をアライメントする(ステップS404)。
そして、データ調整部113は、配列データ読取部111が取得したリード配列情報に含まれる全リード配列をアライメントしていない場合には(ステップS405にてNO)、ステップS401に戻り、リード配列情報に含まれる全リード配列をアライメントした場合には(ステップS405にてYES)、ステップS12の処理を完了する。
<データ調整部113のその他の機能>
なお、データ調整部113は、リード配列情報と、取得した遺伝子パネルに関する情報に関連付けられた遺伝子パネルが解析対象とする遺伝子の配列情報とを比較した比較結果を、リード配列情報の解析結果として出力してもよい。
遺伝子パネルが解析対象とする遺伝子の配列情報には、解析対象となる遺伝子(例えば、エクソン)の配列、および、解析対象となる遺伝子の配列に付加されたインデックス配列が含まれ得る。
例えば、以下の(1)、および(2)に示す場合には、データ調整部113は、リード配列情報の解析結果として、表示部16にエラーを表示させてもよい。
(1)リード配列のマッピングを行う場合に、配列データ読取部111が読み取ったリード配列情報に含まれるインデックス配列が、情報選択部112が取得した遺伝子パネルに関する情報に対応するインデックス配列(例えば、図39参照)と異なっている。
(2)リード配列情報が、情報選択部112が取得した遺伝子パネルに関する情報に対応する遺伝子パネルが解析対象としない遺伝子の配列を所定数以上含んでいる。あるいは、リード配列情報が、情報選択部が取得した遺伝子パネルが示す遺伝子パネルが解析対象とする遺伝子の配列を所定数未満しか含んでいない。
これらは、ユーザによる遺伝子パネルに関する情報の入力誤りによって生じる可能性が高い。そこで、データ調整部113は、「解析ができません」、および「遺伝子パネルに関する情報に誤りがあります」などのエラーを表示部16に表示してもよい。
あるいは、データ調整部113は、「再度、遺伝子パネルに関する情報を入力してください」などのメッセージを表示部16にさらに表示し、遺伝子パネル名および解析対象の遺伝子名などの入力をやり直すよう、ユーザに促してもよい。
なお、遺伝子パネルに関する情報に対応する遺伝子パネルが解析対象としない遺伝子の配列を含むリード配列情報の数が所定数以上である場合にのみエラーを表示部16に表示する構成であってもよい。あるいはリード配列情報のうち、遺伝子パネルに関する情報に対応する遺伝子パネルが解析対象としない遺伝子に対してマッピングされたリード配列情報の数が所定数以上である場合にのみ、エラーを表示させる構成であってもよい。
なお、エラーを出力する出力先として表示部16を用いる例について説明したが、エラーを出力する態様はこれに限定されない。例えば、スピーカからエラー内容を音声によって出力してもよい。あるいは、ランプなどを点灯させたり点滅させたりすることにより、ユーザにエラーを知らせる構成であってもよい。
<変異同定部114>
続いて、図16に戻り、ステップS13において、変異同定部114は、被検体の病変部位から採取された試料を供して得られたリード配列がアライメントされた参照配列の配列(アライメント配列)と、同被検体の血液試料を供して得られたリード配列がアライメントされた参照配列の配列とを比較する。
そして、図16のステップS14において、両アライメント配列間の相違を、変異として抽出する。例えば、同じ解析対象の遺伝子の同じ位置に対する血液検体由来のアライメント配列がATCGAであり、腫瘍組織由来のアライメント配列がATCCAであれば、変異同定部114は、GとCとの相違を変異として抽出する。
一態様において、変異同定部114は、抽出した変異に基づいて結果ファイルを生成する。図23は、変異同定部114が生成する結果ファイルのフォーマットの一例を示す図である。当該フォーマットは、例えば、Variant Call Format(VCF)に基づくものであり得る。
図23に示すように、結果ファイルには、抽出された変異毎に、位置情報、参照塩基および変異塩基が記述されている。位置情報は、参照ゲノム上の位置を示し、例えば、染色体番号と、該染色体上の位置とを含む。参照塩基は、上記位置情報が示す位置における参照塩基(A,T,C,Gなど)を示す。変異塩基は、参照塩基の変異後の塩基を示す。参照塩基は、血液検体由来のアライメント配列上の塩基であり、変異塩基は、腫瘍組織由来のアライメント配列上の塩基である。
なお、図23において、参照塩基がC、変異塩基がGである変異は、置換変異の例であり、参照塩基がC、変異塩基がCTAGである変異は、挿入(Insertion)変異の例であり、参照塩基がTCG、変異塩基がTである変異は、欠失(Deletion)変異の例である。また、変異塩基がG]17:198982]、]13:123456]T、C[2:321682[、または、[17:198983[Aである変異は、他の染色体の一部の配列または逆相補配列が結合している変異の例である。
図16に戻り、続いて、ステップS15において、変異同定部114は、変異データベース123を検索する。そして、ステップS16において、変異同定部114は、変異データベース123の変異情報を参照して、結果ファイルに含まれる変異にアノテーションを付与することで、変異を同定する。
図24は、変異データベース123の構造の一例を示す図である。変異データベース123は、例えば、COSMICやClinVarなどの外部データベースを基に構築される。また、一態様において、データベース中の各変異情報には、遺伝子パネルに関する情報に関するメタデータが付与されている。図24に示す例では、データベース中の各変異情報には、解析対象の遺伝子の遺伝子IDがメタデータとして付与されている。
図25は、変異データベース123中の変異情報の構造の詳細例を示す図である。図25に示すように、一態様において、変異データベース123に含まれる変異情報には、変異ID、変異の位置情報(例えば、「CHROM」、および「POS」)、「REF」、「ALT」、「Annotation」が含まれていてもよい。変異IDは、変異を識別するための識別子である。変異の位置情報のうち、「CHROM」は染色体番号を示し、「POS」は染色体番号上の位置を示す。「REF」は、野生型(Wild type)における塩基を示し、「ALT」は、変異後の塩基を示す。
「Annotation」は、変異に関する情報を示す。「Annotation」は、例えば、「EGFR C2573G」、「EGFR L858R」といったアミノ酸の変異を示す情報であってもよい。例えば、「EGFR C2573G」は、タンパク質「EGFR」の2573残基目のシステインがグリシンに置換した変異であることを示す。
上記の例のように、変異情報の「Annotation」は、塩基情報に基づく変異を、アミノ酸情報に基づく変異に変換するための情報であってもよい。この場合、変異同定部114は、参照した「Annotation」の情報に基づいて、塩基情報に基づく変異を、アミノ酸情報に基づく変異に変換可能である。
変異同定部114は、結果ファイルに含まれる変異を特定する情報(例えば、変異の位置情報と変異に対応する塩基情報)をキーとして、変異データベース123を検索する。例えば、変異同定部114は、「CHROM」、「POS」、「REF」および「ALT」の情報のいずれかをキーとして変異データベース123を検索してもよい。変異同定部114は、血液検体由来のアライメント配列と、病変部位由来のアライメント配列とを比較することで抽出した変異が変異データベース123に登録されていた場合に、当該変異を試料中に存在する変異として同定し、結果ファイルに含まれる当該変異にアノテーション(例えば、「EGFR L858R」、「BRAF V600E」など)を付与する。
なお、一実施形態において、情報選択部112は、変異同定部114が、結果ファイルに基づいて変異データベース123を検索する前に、変異同定部114に入力された遺伝子パネルに関する情報に対応しない変異を、結果ファイルからマスク(除外)させてもよい。
例えば、一態様において、情報選択部112から遺伝子パネルに関する情報が通知された変異同定部114は、図26の(a)のような、解析対象の遺伝子と位置情報(例えば、「CHROM」と「POS」)との対応関係を示すテーブルを参照し、通知された遺伝子パネルに関する情報が特定する解析対象の遺伝子に対応する変異の位置を特定し、図26の(b)のように、それ以外の位置の変異を、結果ファイルからマスク(除外)させてもよい。これにより、変異同定部114は、結果ファイル中の、使用された遺伝子パネルに関連する変異のみにアノテーションを付与すればよいため、変異の同定の効率を向上させることができる。
また、一実施形態において、情報選択部112は、変異同定部114が、アノテーションを付与するために、変異データベース123中の変異情報を参照する際に、入力された遺伝子パネルに関する情報と、各変異情報のメタデータとを参照して、変異同定部114が、当該遺伝子パネルに関する情報に対応する変異情報を選択して参照するように制御してもよい。
例えば、一態様において、情報選択部112は、入力された遺伝子パネルに関する情報によって特定される解析対象の遺伝子に対応する変異情報を参照するよう変異同定部114を制御してもよい。これにより、変異同定部114は、変異データベース123中の、使用された遺伝子パネルに関連する変異情報のみを参照すればよいため、アノテーションの効率を向上させることができる。
なお、同定されたすべての変異の中から、入力された遺伝子パネルに関する情報に対応する変異を、該遺伝子パネルに関する情報に基づいて選択し、リード配列情報の解析結果として、選択された変異に関連する情報を出力してもよい。
この場合、例えば、変異データベースに記憶されている各変異情報のメタデータには、解析対象の遺伝子の遺伝子IDに加えて、該遺伝子の変異毎に、遺伝子パネルが解析対象とする変異であるか否かに関する情報が含まれていればよい。
この構成によれば、変異同定部114は、情報選択部112からの遺伝子パネルに関する情報と、各変異情報のメタデータとを参照して、同定したすべての変異の中から、当該遺伝子パネルに関する情報に対応する変異情報のみを選択するように制御してもよい。例えば、異なる遺伝子パネルが、同じ遺伝子IDの遺伝子を解析対象とするものの、解析対象となる変異が互いに異なる場合があり得る。
このような場合であっても、上記の構成とすることにより、変異同定部114は、ユーザによって入力された遺伝子パネルに関する情報に対応する変異情報のみをレポート作成部115に出力することができる。なお、リード配列情報の解析結果として、変異情報を出力部13から出力したり、表示部16に表示させたりする構成であってもよい。
(レポート作成部115)
パネル検査によってエクソン領域全体を解析した場合、被検体の遺伝子において多くの変異が検出される。ここで、変異の中にはその変異の臨床的意義や治療に有効な薬剤が確立しておらず、医師が実際の治療に活用できる情報以外のものも含まれる。医師が遺伝子検査の結果を被検体の実際の治療に適用しようとする場合には、検出された多くの変異の中から実際の治療に活用可能となる変異を選択的に知りたいという要望がある。
レポート作成部115は、変異同定部114が出力した情報、および情報選択部112から提供される遺伝子パネルに関する情報に基づいてレポートを作成する(図2のステップS110に対応)。作成されるレポートに掲載される情報は、遺伝子パネルに関する情報、および同定された変異に関する情報を含んでいる。
レポート作成部115は、情報選択部112が情報選択部112からの遺伝子パネルに関する情報に基づいて、レポートに掲載する対象を取捨選択し、選択されなかった情報はレポートから削除する。あるいは、情報選択部112が、入力部17を介して入力された遺伝子パネルに関する情報に対応する遺伝子に関連する情報を、レポートに掲載する対象として選択し、選択されなかった情報はレポートから削除されるよう、レポート作成部115を制御する構成であってもよい。
(出力部13)
レポート作成部115によって作成されたレポートは、リード配列情報の解析結果として、出力部13から、医療機関210に設置された端末装置5にデータ送信されてもよい(図2のステップS111に対応)。あるいは、遺伝子解析装置1と接続されているプリンタ(図示せず)に送信され、該プリンタによって印刷された後に、紙媒体として、検査機関120から医療機関210へ送付されてもよい。
〔実施形態2〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
(遺伝子解析装置1aの構成)
ここでは、変異同定部114によって同定された変異に関連する薬剤に関する情報(薬剤情報)を含むレポートを作成することが可能な遺伝子解析装置1aについて、図27を用いて説明する。
図27は遺伝子解析装置1aの構成の別の一例を示す図である。遺伝子解析装置1aの解析実行部110aは薬剤検索部117をさらに備え、第1記憶部12aは薬剤データベース124をさらに備えている点で、図4に示す遺伝子解析装置1と異なっている。
(薬剤検索部117)
薬剤検索部117が薬剤に関する情報を含むリストを生成する処理の流れについて、図28を用いて説明する。図28は、薬剤検索部117が変異に関する薬剤のリストを生成する処理の一例を示すフローチャートである。
薬剤検索部117は、変異同定部114によって同定された変異に付与された変異IDをキーとして、薬剤データベース124を検索する(ステップS15a)。検索結果に基づいて、薬剤検索部117は、変異に関する薬剤に関する情報を含むリストを生成する(ステップS16a)。生成されたリストは、レポート作成部115が作成するレポートに組み込まれる。
(薬剤データベース124)
薬剤検索部117が薬剤データベース124を検索して薬剤リストを生成する場合に、薬剤データベース124に記憶されているデータ124Aについて、図29を用いて説明する。図29は、薬剤データベース124のデータ構造の例を示す図である。
薬剤データベース124には、図29に示すように、変異毎に付与された変異ID、関連薬剤名、および薬剤毎に付与された薬剤IDが互いに関連付けられて記憶されている。なお、図29の変異ID「♯3」に対して、「薬剤A」および「薬剤B」が関連付けられているように、各変異IDについて複数の関連薬剤が関連付けられてもよい。
また、薬剤データベース124の各変異IDには、遺伝子パネルに関する情報に関するメタデータである「遺伝子パネル関連情報に関するメタデータ」が付与されていてもよい。薬剤検索部117は、情報選択部112からの指示に応じて、この「遺伝子パネル関連情報に関するメタデータ」を参照する。
そして、薬剤検索部117は、薬剤データベース124を検索する範囲を、該メタデータに示された範囲に変更する。これにより、薬剤検索部117は、各薬剤に付与されている「遺伝子パネル関連情報に関するメタデータ」と入力された遺伝子パネルに関する情報に応じて、薬剤データベース中で参照すべき薬剤を絞り込むことができ、遺伝子パネルに関する情報に応じた薬剤に関する情報を含むリストを生成することができる。
<変形例1>
薬剤検索部117は、図30に示すデータ構造を有する薬剤データベース124を検索して、変異に関連する薬剤に関する他の情報を含むリストを生成してもよい。具体的には、実施形態2において生成する変異に関連する薬剤のリストに加え、薬剤の承認情報を付加する。このことに関し、図31を用いて説明する。図31は、薬剤検索部117が変異に関する薬剤に関する情報を含むリストを生成する処理の一例を示すフローチャートである。
薬剤検索部117は、図30に示すデータを記憶している薬剤データベース124から、関連薬剤が当局(FDA、PMDAなど)で承認されているか否かを検索する。具体的には、薬剤検索部117は、例えば、「変異ID」等の変異に関する情報をキーとして、変異に対応する関連薬剤が当局で承認されているかを示す「承認状況」、どの国の当局で承認されているかを示す「承認国」を検索する(ステップS15b)。
薬剤検索部117は、検索結果に基づき、変異、該変異に対応する関連薬剤、および該関連薬剤の承認に関する情報などを含むリストを生成する(ステップS16b)。
<変形例2>
薬剤検索部117は、図30に示すデータ構造を有する薬剤データベース124を検索して、変異に関連する薬剤に関するさらに他の情報を含むリストを生成してもよい。具体的には、実施形態2において生成する変異に関連する薬剤のリストに加え、被検体の疾患に対応する薬剤の情報を付加する。このことに関し、図32を用いて説明する。図32は、薬剤検索部117が薬剤データベース124を検索して得た情報に基づいて、Off-label use(適用外使用)の可能性がある薬剤の有無を判定し、判定結果を含むリストを生成する処理の一例を示すフローチャートである。
薬剤検索部117は、図30に示すデータ124Bを記憶している薬剤データベース124から、関連薬剤が当局(FDA、PMDAなど)で承認されているか否かを検索する(ステップS15b)。検索された薬剤が未承認である場合(ステップS21にてNO)、薬剤検索部117は、該薬剤を未承認薬として変異に関連付け(ステップS23)、変異に関連する薬剤のレポートを生成する(ステップS16a)。
検索された薬剤が承認済みである場合(ステップS21にてYES)、薬剤検索部117は、試料が採取された被検体の疾患と、薬剤データベース124から検索された関連薬剤に対応する疾患(例えば、図30に示す「対象疾患」)と、が一致するか否かを判定する(ステップS22)。
被検体の疾患と「対象疾患」とが一致する場合(ステップS22にてYES)、検索結果の薬剤を承認薬として変異に関連付けを行い(ステップS24)、変異、該変異に対応する関連薬剤、および該関連薬剤の承認に関する情報などを含むリストを生成する(ステップS16a)。
一方、被検体の疾患と「対象疾患」とが異なる場合(ステップS22にてNO)、検索された関連薬剤はOff-label use(適用外使用)の可能性がある薬剤であると判定し、その判定結果を変異に関連付けて(ステップS25)、変異、該変異に対応する関連薬剤、および該関連薬剤の承認に関する情報などを含むリストを生成する(ステップS16a)。
なお、被検体の疾患に関する情報は、例えば、遺伝子解析を実行する際に操作者などによって入力部17から入力され得る。また、例えば、リード配列情報のヘッダ領域に、被検体の疾患に対応する識別情報である疾患IDが含まれていてもよい。
<変形例3>
薬剤検索部117は、図33に示すデータ構造を有する薬剤データベース124を検索して、変異に関連する薬剤の治験に関する情報を含むリストを生成してもよい。具体的には、実施形態2において生成する変異に関連する薬剤のリストに加え、薬剤の治験情報を付加する。このことに関し、図34を用いて説明する。図34は、薬剤検索部117が薬剤の治験に関する情報を含むリストを生成する処理の一例を示すフローチャートである。
薬剤検索部117は、図33に示すデータ124Cを記憶している薬剤データベース124から、関連薬剤の治験の進捗具合などの情報を検索する。具体的には、薬剤検索部117は、変異IDなどをキーとして、変異の治験に関する情報、例えば、図33に示す「治験/臨床試験状況」、治験を実施している「実施国」、および「実施機関」などを検索する(図34のステップS15c)。薬剤検索部117は、検索結果に基づき、変異、該変異に対応する関連薬剤、および該関連薬剤の治験に関する情報などを含むリストを生成する(図34のステップS16c)。
なお、図29に示すデータ124A、図30に示すデータ124B、および図33に示すデータ124Cは、一つに統合させて薬剤データベース124に記憶されていてもよいし、薬剤データベース124を含む複数のデータベースに分散させて記憶されていてもよい。
〔実施形態3〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
(遺伝子解析装置1bの構成)
ここでは、変異同定部114によって同定された変異に関連するさまざまなリファレンス情報(参照情報)を含むレポートを作成することが可能な遺伝子解析装置1bについて図35を用いて説明する。
図35は遺伝子解析装置1bの構成の他の一例を示す図である。遺伝子解析装置1bの解析実行部110bはリファレンス検索部118をさらに備え、第1記憶部12bはリファレンスデータベース125をさらに備えている点で、図4に示す遺伝子解析装置1と異なっている。
(リファレンス検索部118)
リファレンス検索部118は、変異同定部114によって同定された変異に付与された変異IDをキーとして、リファレンスデータベース125を検索する。検索結果に基づいて、リファレンス検索部118は、変異に関するリファレンス情報を抽出する。抽出されたリファレンス情報は、レポート作成部115が作成するレポートに組み込まれる。
(リファレンスデータベース125)
リファレンス検索部118が検索するリファレンスデータベース125に記憶されているデータについて、図36を用いて説明する。図36は、リファレンスデータベース125のデータ構造の例を示す図である。
リファレンスデータベース125には、図36に示すように、変異ID、該変異の生物学的背景に関する情報、分子機能情報、臨床情報、および該変異に関する著書ならびに科学論文などの文献情報などが互いに関連付けられて記憶されている。
また、リファレンスデータベース125の各変異IDには、遺伝子パネルに関する情報に関するメタデータである「遺伝子パネル関連情報に関するメタデータ」が付与されていてもよい(図示せず)。この場合、リファレンス検索部118は、情報選択部112からの指示に応じて、この「遺伝子パネル関連情報に関するメタデータ」を参照し、リファレンスデータベース125を検索する範囲を、該メタデータに示された範囲に変更する。これにより、リファレンス検索部118は、各変異に関連付けられた「遺伝子パネル関連情報に関するメタデータ」と入力された遺伝子パネルに関する情報とに応じて、薬剤データベース中で参照すべきリファレンス情報を絞り込むことができ、遺伝子パネルに関する情報に応じたリファレンス情報を抽出することができる。
(遺伝子解析装置1a、1bのレポート作成部115)
レポート作成部115は、薬剤検索部117が出力した情報に基づいてレポートを作成してもよいし、リファレンス検索部118が出力した情報に基づいてレポートを作成してもよい。さらに、レポート作成部115は、薬剤検索部117およびリファレンス検索部118の双方が出力した情報に基づいてレポートを作成してもよい。
レポート作成部115によって作成されるレポートには、同定された変異に関する情報、該変異に関連する薬剤の情報、該変異に関するリファレンス(例えば、各変異についての分子生物学的な知見および文献に関する情報などを含む)、もしくは、これらの情報を任意に組み合わせた情報が掲載され得る。
情報選択部112は、例えば、入力された遺伝子パネルに関する情報に対応する対象遺伝子に関連する情報を、レポートに掲載する対象として選択し、選択された情報を掲載したレポートをレポート作成部115が作成するよう制御する。
図37は、レポート作成部115によって作成されたレポートの一例を示す図である。この例に示すレポートの左上の部分には、被検体IDを示す「患者ID」、「患者の性別」、「患者の病名」、医療機関210において該被検体を担当する医師の名前である「担当医師名」、および医療機関名を示す「機関名」が記載されている。さらに、遺伝子パネルに関する情報として、「Aパネル」という遺伝子パネル名も含まれている。このレポートでは、「検出された遺伝子変異および関連薬剤」という欄に、変異同定部114によって同定された変異に関する情報と、薬剤検索部117が薬剤データベース124を検索して、検索結果に基づいて生成したリストが含まれている。
また、「臨床試験一覧」の欄には、薬剤検索部117が薬剤データベース124を検索して、検索結果に基づいて生成した薬剤の治験に関する情報のリストが含まれている。
〔実施形態4〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
(遺伝子解析装置1cの構成)
ここでは、ユーザに遺伝子パネルに関する情報を入力させる機能に加えて、リード配列情報に含まれるインデックス配列に基づいて、情報選択部112cが遺伝子パネルに関する情報を取得する機能も備える遺伝子解析装置1cについて説明する。以下では、特に図38に示す遺伝子パネル関連情報データベース121c、データ調整部113c、および情報選択部112cについて、図39を参照しながら説明する。
図38は遺伝子解析装置1cの構成の他の一例を示す機能ブロック図である。なお、配列データ読取部111が読み取るリード配列情報には、例えば、試料毎、または遺伝子パネルの種別毎にリード配列情報を識別するためのインデックス配列が挿入されていてもよい。
また、インデックス配列は、遺伝子パネルが解析対象とする遺伝子のうち、特定の遺伝子の配列にのみ挿入されてもよい。インデックス配列が挿入されていないリード配列情報であれば、図6に示すように、ユーザに遺伝子パネルに関する情報を入力させればよい。
<遺伝子パネル関連情報データベース121c>
まず、情報選択部112cが参照する遺伝子パネル関連情報データベース121cに記憶されているデータ121Dについて、図39を用いて説明する。図39は、遺伝子パネル関連情報データベース121cのデータ構造の例を示す図である。遺伝子パネル関連情報データベース121cには、選択可能な遺伝子パネルの名称、各遺伝子パネルに付与された遺伝子パネルID、および遺伝子パネル毎に、挿入されるインデックス配列情報が関連付けられて記憶されている。
図39に示す例では、遺伝子パネルIDが「AAA」である遺伝子パネル「Aパネル」を用いて解析されたリード配列情報には、インデックス配列「pppppppppp」が含まれており、遺伝子パネルIDが「BBB」である遺伝子パネル「Bパネル」を用いて解析されるリード配列情報には、インデックス配列「qqqqqqqqqq」が含まれていることを示すデータを示している。なお、「p」および「q」は塩基を示している。
<データ調整部113c>
データ調整部113cは、配列データ読取り部111が読み取ったリード配列情報を解析し、その配列中に、遺伝子パネル関連情報データベース121cに記憶されているインデックス配列「pppppppppp」、「qqqqqqqqqq」などが含まれているか否かを判定する。インデックス配列が含まれていない場合、データ調整部113cは、情報選択部112cにその旨を通知する。一方、インデックス配列が含まれている場合、データ調整部113cは、検出されたインデックス配列(例えば、「pppppppppp」)を情報選択部112cへ出力する。
<情報選択部112c>
情報選択部112cは、データ調整部113cから、インデックス配列が含まれていないことを通知された場合、「遺伝子パネルに関する情報を入力してください」などのメッセージとともに、図6に示すGUIを表示部16に表示させる。一方、インデックス配列をデータ調整部113cから受信した場合、そのインデックス配列をキーとして遺伝子パネル関連情報データベース121cを検索し、該インデックス配列に対応する遺伝子パネル名、および遺伝子パネルIDなどの遺伝子パネル関連情報を特定する。例えば、データ調整部113cから受信したインデックス配列が「qqqqqqqqqq」であった場合、情報選択部112cは、遺伝子パネル関連情報データベース121cを検索し、遺伝子パネルとして「Bパネル」が使用されたことを特定し、該遺伝子パネルの遺伝子パネル関連情報を取得する。取得された遺伝子パネル関連情報は、上述したように、データ調整部113c、変異同定部114、レポート作成部115などへの制御に適用される。
このようにインデックス配列がリード配列情報に挿入されている場合には、ユーザに遺伝子パネル関連情報の入力をさせることなく、遺伝子パネル関連情報を特定することが可能である。よって、ユーザに対して更なる利便性を提供することができる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
たとえば、図1には、1つの医療機関210および1つの検査機関120を示しているが、これに限定されるものではない。すなわち、医療機関210は、複数の検査機関120に対して解析を依頼してもよく、検査機関120は、複数の医療機関210からの解析依頼を受け付けてもよい。すなわち、医療機関210および検査機関120のそれぞれが、複数であってもよい。
図1および図2において、検査機関120のシーケンサー2および遺伝子解析装置1を1つずつ示しているが、これに限定されない。すなわち、検査機関120には複数のシーケンサー2および複数の遺伝子解析装置1が備えられていてもよい。
また、医療機関210と検査機関120との双方の機能を有する機関(例えば、臨床施設と検査施設とを兼備した研究所、および大学病院など)においても、遺伝子解析システム100を好適に適用することが可能である。これは遺伝子解析システム100に限られず、遺伝子解析装置1によって実行される遺伝子解析方法、遺伝子解析方法をコンピュータにて実現させた遺伝子解析装置1を制御するためのプログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、医療機関210と検査機関120との双方の機能を有する機関においても好適に適用され得る。
なお、遺伝子パネルを用いた解析は、一塩基多型(SNP、Single Nucleotide Polymorphism)、およびコピー数多型(CNV、Copy Number Polymorphism)などの多型の解析に用いられてもよい。また、遺伝子パネルは、解析対象遺伝子全体の変異などの量に関する情報(Tumor Mutation Burdenなどとも呼ばれる)の出力や、メチル化頻度の算出に用いられてもよい。
また、ユーザに遺伝子パネルに関する情報を入力させるための手段として、入力用のGUIを表示する例を示したが、これに限定されない。例えば、入力部17がバーコードリーダであって、ユーザにバーコードを読み取らせる構成であってもよい。各遺伝子パネルの各試薬の容器のラベル、および遺伝子パネルの一揃いの試薬を収容している箱の表面などにバーコードが示されている場合、バーコードリーダを用いて該バーコードを、読み取ることにより、遺伝子パネルに関する情報が入力される。
なお、制御部11が、遺伝子パネルに関する情報を入力するためのGUIを表示部16に表示させる場合、ユーザに、解析対象の遺伝子を選択させてもよい。この場合、図40に示すように、GUIに候補となる遺伝子のリストを表示させ、ユーザに遺伝子パネルが解析対象とする遺伝子を選択させてもよい。
GUIに表示される遺伝子名は、遺伝子パネル関連情報データベース121に登録されている、遺伝子IDが付与された遺伝子の遺伝子名を基に表示される。なお、選択枝として表示されるリスト中の遺伝子名は、遺伝子パネル関連情報データベース121に登録されている遺伝子パネルに関する情報を基に表示される。
図40には、解析対象となる遺伝子名(例えば、「AKT1」および「APC」など)が複数含まれるリストが示され、各遺伝子名の左側にチェックボックスが設けられた例が示されている。図40に示す例では、「AKT1」および「APC」などの遺伝子名が選択され、「EML4」および「JAK3」などの遺伝子名は選択されていない。情報選択部112は、選択された遺伝子名から、これらの遺伝子名に関連付けられた遺伝子パネルIDを特定し、遺伝子パネル関連情報データベース121を検索して、入力された遺伝子パネル名に対応する遺伝子パネルに関する情報を取得する。
あるいは、図41に示すように、「肺がんパネル」、「大腸がんパネル」などの疾患毎に遺伝子パネル名のリストをGUIに表示し、リストに示した遺伝子パネルの中からユーザに所望の疾患に関する遺伝子パネルを選択させてもよい。「肺がん」、「大腸がん」などの疾患名のリストをGUIに表示し、リストに示した疾患名の中からユーザに所望の疾患を選択させてもよい。
この場合、情報選択部112は、選択された疾患名から、該疾患名に関連付けられた遺伝子パネルIDを特定し、遺伝子パネル関連情報データベース121を検索して、選択された疾患名に対応する遺伝子パネルに関する情報を取得すればよい。
選択された疾患に関連する遺伝子パネルを選択させる選択枝としてGUIに表示される遺伝子名は、遺伝子パネル関連情報データベース121に登録されている情報を基に表示される。
なお、疾病に関する遺伝子パネルの遺伝子パネル名は、試薬キット名であってもよい。遺伝子パネルには、解析対象の遺伝子の配列をシーケンサー2によって読み取るために行う、ターゲットシーケンシングに用いる各種バッファー、酵素、およびプライマーなど、一揃いの試薬が含まれている。これら一揃いの試薬に対して、試薬キット名あるいは遺伝子パネル名が付与されている。
ここでは、図2のステップS107に示す、遺伝子パネル関する情報の入力を受け付ける処理の流れの別の例について、図42を用いて説明する。なお、説明の便宜上、図5にて説明した処理と同じ処理については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
図5に示した処理の流れは、例えば、医療機関210からの解析依頼を受けた検査機関120において、医療機関210から指定された遺伝子パネルを用いたパネル検査を行う場合を想定している。しかし、これに限定されず、試料提供元から指定された遺伝子パネル以外の遺伝子パネルを用いて解析する場合もあり得る。例えば、最適な遺伝子パネルを探索したり、より有効な遺伝子パネルの利用方法を模索したりする研究機関では、医療機関210から試料を取得して、指定された遺伝子パネルを用いた解析に加え、さまざまな遺伝子パネルを用いたパネル検査も行うことがあり得る。
選択された情報に対応する遺伝子パネルが、医療機関210から受け付けた解析依頼に含まれる遺伝子パネルと一致していない場合(ステップS203にてNO)には、情報選択部112は表示部16に、入力された遺伝子パネルが指定された遺伝子パネルと異なっている旨とともに、入力された遺伝子パネルを使用するか否かを問うメッセージを表示する(ステップS206)。入力された遺伝子パネルの使用の許可を求める旨の入力を受け付けた場合(ステップS207にてYES)には、情報選択部112は該入力を受け付ける。そして、情報選択部112は、表示部16に対し入力された遺伝子パネルが使用可能である旨のメッセージを表示する(ステップS204)。
一方、入力された遺伝子パネルの使用の許可を求める旨の入力を受け付けた場合(ステップS207にてNO)には、情報選択部112は、情報選択部112は表示部16に、入力された遺伝子パネルが使用不可である旨のメッセージを表示し(ステップS205)、遺伝子解析装置1による解析を禁止する。
なお、遺伝子解析装置1が遺伝子パネル関する情報の入力を受け付ける場合に、図5に示す入力モードと図42に示す入力モードのいずれかを選択できる構成であってもよい。例えば、医療機関210から指定された遺伝子パネルを用いたパネル検査を行う場合であれば、図5に示す入力モードを選択することが好ましく、指定された遺伝子パネル以外の遺伝子パネルを用いて解析する場合には、図42に示す入力モードを選択することが好ましい。このように、遺伝子パネル関する情報の入力を受け付ける処理のモードを複数備えることにより、遺伝子解析装置1を使用するユーザは、用途に応じた入力モードを選択することができる。
〔実施形態5〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
本実施形態に係る遺伝子解析方法は、遺伝子パネルに関する情報を取得し、取得した遺伝子パネルに関する情報に基づいて、パネル検査の品質を評価する解析アルゴリズムを変更する。これにより、さまざまな遺伝子パネルを用いて種々の組合せの解析対象遺伝子を解析するにあたって、遺伝子パネルに応じた適切な品質管理を行うことが可能となる。
遺伝子パネルに応じて変更する品質評価の処理の一例としては、例えば、(1)パネル検査の品質評価に用いる品質評価指標を変更する、(2)同一の品質評価指標を用いた場合に、十分な信頼性があるかの判定に用いる基準を変更する、(3)パネル検査の品質評価に用いる品質評価指標の数を変更する、等が挙げられる。
品質評価指標としては、例えば、シーケンサー2が出力するリード配列情報に含まれる読み取り品質、複数の解析対象となる遺伝子に含まれる塩基のうちシーケンサー2で読み取られた塩基の割合、リード配列情報の読み取り深度(デプス)、リード配列情報の読み取り深度(デプス)のばらつき、品質管理試料に含まれる各標準遺伝子の変異が全て検出されたか否か、等の指標が挙げられる。
(遺伝子解析装置1dの構成)
ここでは、品質評価指標に基づいてパネル検査の品質を評価する機能を備える遺伝子解析装置1dについて、図43を用いて説明する。図43は遺伝子解析装置1dの構成の別の一例を示す図である。遺伝子解析装置1dは、パネル検査の品質の評価結果を含むレポートを作成することが可能である。なお、図43では、データの流れを矢印で示している。
遺伝子解析装置1dの解析実行部110dは品質管理部119をさらに備え、記憶部12dは品質評価基準データベース126をさらに備えている点で、図4に示す遺伝子解析装置1と異なっている。
品質評価基準データベース126には、パネル検査における解析結果の信頼性が一定の基準に達しているか否かを規定する基準値が記憶されている。ここで、一定の基準とは、例えば、パネル検査の解析結果を治療や診断に適用するために要求される信頼性を具備しているか否かの判断に用いられる。
(品質評価指標)
測定に対して品質管理部119が生成する品質評価指標としては、例えば、シーケンサー2が出力するリード配列情報に含まれる読み取り品質、複数の解析対象となる遺伝子に含まれる塩基のうちシーケンサー2で読み取られた塩基の割合、リード配列情報の読み取り深度(デプス)、リード配列情報の読み取り深度(デプス)のばらつき、品質管理試料に含まれる各標準遺伝子の変異が全て検出されたか否か等の指標が挙げられる。
上記の品質評価指標の例について、詳細に説明する。
品質評価指標(1):クオリティスコア
クオリティスコアは、シーケンサー2によって読み取られた遺伝子配列中の各塩基の正確さを示す指標である。
例えば、シーケンサー2からFASTQファイルでリード配列情報が出力される場合、クオリティスコアはリード配列情報に含まれている(図17参照)。なお、クオリティスコアの詳細については、実施形態1において説明されているため、ここではその説明を省略する。
品質評価指標(2):クラスター濃度
クラスター濃度は、シーケンサー2が出力するリード配列情報に含まれる読み取り品質を示す指標である。シーケンサー2は、フローセル上で多数の1本鎖DNA断片を局所的に増幅固定させて、クラスターを形成する(図14の9参照)。そして、蛍光顕微鏡を用いてフローセル上のクラスター群を撮像し、A、C、G、Tそれぞれに対応する異なる波長の蛍光を検出することによって配列を読み取る。クラスター密度は、フローセル上に形成された、各遺伝子のクラスターがどの程度近接し合っているかを示す指標である。
例えば、クラスターの密度が過度に高くなり、クラスター同士が過度に近接したり重なり合ったりしてしまうと、フローセルを撮像した画像のコントラストすなわちS/N比が低くなるため、蛍光顕微鏡のフォーカスが取りにくくなる。それゆえ、蛍光を正しく検出することができなくなり、その結果、配列読み取り精度が低下するおそれがある。
品質評価指標(3):シーケンサー2で読み取られた塩基配列のうちシーケンサー2で読み取られたターゲット領域の塩基配列の割合を示す指標
この指標は、シーケンサー2により読み取られたターゲット領域以外も含む塩基のうち、どれだけのターゲット領域の塩基が読み取られたかを示す指標であり、読み取られた塩基の総数と、ターゲット領域の塩基の総数との比として算出される。
品質評価指標(4)リード配列情報の読み取り深度(デプス)を示す指標。
この指標は、解析対象となる遺伝子に含まれる各塩基について、その塩基を読み取ったリード配列の総数に基づく指標であり、読み取られた塩基のうちデプスが所定の値以上である塩基の総数と、読み取られた塩基の総数との比として算出される。
なお、読み取り深度(デプス)とは、同一の塩基について読み取ったリード配列情報の総数を意味しており、被覆率、カバレッジ、デプス・オブ・カバレッジともいう。
図45には、解析対象の遺伝子(図中の「標的遺伝子」)の全長がL塩基であり、読み取られた領域の塩基がt1塩基であった場合における、各塩基のデプスを示すグラフを示している。図45中のグラフの横軸は塩基の位置であり、縦軸は各塩基のデプスである。図45に示す例では、読み取られた領域のt1塩基のうち、デプスが所定の値(例えば100)以上の領域の総塩基数は(t2+t3)塩基である。この場合、品質評価指標(4)は、(t2+t3)/t1の値として生成される。
品質評価指標(5):リード配列情報の読み取り深度(デプス)のばらつきを示す指標。
この指標は、デプスの均一性を示す指標である。読み取られた領域のうちのある部分を読み取ったリード配列情報だけが極端に多い場合、デプスの均一性は低くなる。一方、読み取られた領域の全体にわたって万遍なくリード配列情報が存在している場合、デプスの均一性は高くなる。デプスの均一性は、例えば、四分位範囲(IQR)を用いて数値化することができる。IQRが高いほど均一性が低く、IQRが低いほど均一性が高いことを示す。
品質評価指標(6):品質管理試料に含まれる各標準遺伝子が有する変異が全て検出されたか否かを示す指標。
この指標は、被検体から採取した試料と併せて品質管理試料を測定した場合に、品質管理試料に含まれる各標準遺伝子が有する変異が検出され、正しく同定されたかを示す指標である。例えば、品質管理試料に含まれる各標準遺伝子が有する既知の変異の位置、変異種別などを正しく同定できたか否かを品質評価指標として用いる。品質管理試料は、複数の標準遺伝子を混合することにより調製される。
パネル検査の品質評価を行う処理の流れについて、図44を用いて説明する。図44は、遺伝子配列を解析するための処理の流れの一例を示すフローチャートである。
まず図44のステップS31において、遺伝子配列を解析するための前処理が行われる。前処理には、試料に含まれるDNAなどの遺伝子を断片化して、断片化された遺伝子を回収するまでの処理が含まれる。ここで、品質評価を行うパネル検査における解析対象は、被検体から採取した試料であってもよいし、複数の標準遺伝子を混合することにより調製された品質管理試料であってもよい。
品質管理試料は、SNVを含む標準遺伝子、Insertionを含む標準遺伝子、Deletionを含む標準遺伝子、CNVを含む標準遺伝子、およびFusionを含む標準遺伝子のうち、少なくとも2つを含んでいる。例えば、品質管理試料は、標準遺伝子として、野生型に対して「SNV」を含む遺伝子Aの部分配列と、野生型に対して「Insertion」を含む遺伝子Bの部分配列を含む。
次に、ステップS32において、シーケンサー2は、前処理された試料に含まれるDNAの塩基配列を読み取る。
続いて、ステップS33において、遺伝子解析装置1dの制御部11dは、入力部17に遺伝子パネルに関する情報をユーザに選択させるためのGUIを表示させる。GUIに対するユーザの入力操作に基づいて、遺伝子パネルに関する情報の取得を行う。遺伝子パネルに関する情報の取得は、GUIによるユーザの入力に限らず、例えば、遺伝子パネルに付されたバーコード等の識別子による取得でもよいし、インデックス配列を読み取ることにより識別してもよい。
遺伝子解析装置1dの制御部11dは、取得した遺伝子パネルに関する情報に基づいて、遺伝子パネルの種類を判定する。遺伝子解析装置1dは、取得した遺伝子パネルの種類に応じてパネル検査の品質管理を実行するように、解析アルゴリズムを変更する。
S34において、遺伝子解析装置1dは、遺伝子パネルの種類に応じて遺伝子配列を解析し、塩基配列中の変異の有無、変異の位置、変異の種別等を特定する。読み取られた遺伝子配列を解析することによって、検出された変異が同定される。
(品質管理部119)
遺伝子解析装置1dは、生成した品質評価指標に基づいて、パネル検査の品質を評価する。品質管理部119は、クオリティスコア(品質評価指標1)およびクラスター濃度(品質評価指標2)を配列データ読取部111から取得する。また、シーケンサー2で読み取られたターゲット領域の塩基の割合(品質評価指標3)、リード配列情報の読み取り深度(品質評価指標4)およびリード配列情報の読み取り深度のばらつき(品質評価指標5)をデータ調整部113から取得する。さらに、品質管理試料に含まれる各標準遺伝子が有する変異が全て検出されたか否か(品質評価指標6)を変異同定部114から取得する。品質管理部119は、これらの品質評価指標の全てを取得する必要はなく、1つまたは複数の任意の指標を取得すればよい。
品質管理部119は、取得した品質評価指標と、品質評価基準データベース126に記憶される品質評価指標の基準値とを比較し、解析結果が十分な信頼性を具備しているか判定する。ここで、品質評価基準データベース126は、品質評価指標の基準値を、遺伝子パネルを特定する情報と関連づけて記憶している。
S35において遺伝子パネルの種類がAパネルであった場合、例えば、品質評価指標Aについて基準値aを用いて判定し、質評価指標Bについて基準値bを用いて判定する。一方、S35において遺伝子パネルの種類がBパネルであった場合、品質評価指標Aについて基準値cを用いて判定し、質評価指標Bについて基準値bを用いて判定する。このように、Aパネルの解析およびBパネルの解析においては、同一の品質管理指標Aを用いる一方、その評価の基準は異なるものを用いている。また、Aパネルの解析においては品質管理指標AおよびBを用いている一方、Bパネルの解析においては品質管理指標AおよびCを用いており、互いに異なる品質管理指標を用いている。
また、S35において遺伝子パネルの種類がCパネルであった場合、品質評価指標Dについて基準値eを用いて判定する。このように、Aパネルの解析においては、品質評価指標AおよびBの2つの指標に基づいて品質評価を行っているが、Cパネルの解析においては、品質評価指標Dのみを用いて品質評価を行っている。このように、遺伝子パネルに応じて、用いる品質評価指標の数を変更してもよい。
最後に、S36において、遺伝子解析装置1dは同定された変異、およびステップS34において判定されたパネル検査の品質の評価結果を含むレポートを作成する。
図46は、レポート作成部115によって作成されたレポートの一例を示す図である。この例に示すレポートの左上の部分には、被検体IDを示す「患者ID」、「患者の性別」、「患者の病名」、医療機関210において該被検体を担当する医師の名前である「担当医師名」、および医療機関名を示す「機関名」が記載されている。
その下には、遺伝子パネルに関する情報として、「Aパネル」という遺伝子パネル名も含まれている。さらに、パネル検査の品質に関する情報である品質評価指標「QC指標」が、レポートに出力されている。
なお、品質評価指標が所定の基準を下回った場合、検出された遺伝子変異に「*」を付すことができる。また、それに限らず、信頼性が低い旨を示すコメントを付すことができる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
(付記事項1)
本発明には、以下の態様も含まれる。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、遺伝子の配列情報を解析する遺伝子解析方法であって、シーケンサー(2)により読み取られたリード配列情報と、解析対象となる複数の遺伝子を含む遺伝子パネルに関する情報とを取得し、取得した遺伝子パネルに関する情報に基づいて、リード配列情報の解析結果を出力する。
この態様によれば、リード配列情報の解析結果を、取得した遺伝子パネルに関する情報に基づいて出力する。この態様により、例えば、パネル検査を実施するユーザは、さまざまな遺伝子パネルを用いて種々の組合せの解析対象遺伝子を解析するにあたり、遺伝子パネルに応じた出力が得られるため、ユーザの利便性が向上する。
「遺伝子」とは、スタートコドンからストップコドンまでのゲノム上の配列、ゲノム上の配列から生成されたmRNA、およびゲノム上のプロモータ領域などを含む。解析対象となる遺伝子は、ゲノム上の遺伝子から転写されたmRNAを含む。mRNAは、pre-mRNAを含む。
「リード配列」とは、シーケンシングによって得られたポリヌクレオチド配列を意味しており、「リード配列情報」はシーケンサー2により出力されるリード配列の情報を指している。
「遺伝子パネル」とは、複数の解析対象を一連の解析処理を1回実行(1ラン)することによって解析するための試薬キットを意味する。遺伝子パネルは、多くの場合、プライマーやプローブなどの一揃いの試薬を含んでいる。ここで、「複数の解析対象」とは、複数の遺伝子配列であってもよいし、ある遺伝子の複数のエクソンであってもよい。たとえば、遺伝子Aの配列および遺伝子Bの配列を解析するための試薬キット、遺伝子Aのエクソン1の配列および同遺伝子のエクソン2の配列を解析するための試薬キットなどが含まれる。遺伝子パネルのより具体的な例として、特定の疾病に関する複数の遺伝子配列を解析するための試薬キットが挙げられる。この遺伝子パネルを用いた場合、診療上重要となる1または複数の遺伝子の増幅、配列の置換、欠損、挿入、プロモータ領域のメチル化、および融合遺伝子などを解析することができる。遺伝子パネルは、解析対象として複数の遺伝子を含んでいる。遺伝子パネルとしては、例えば、解析対象となる遺伝子が100以上のラージパネルを用いることができる。
「遺伝子パネルに関する情報」とは、遺伝子パネルを特定するために用いられ得る情報であればよく、例えば、遺伝子パネル名、およびパネル検査における解析対象となる遺伝子の名などであってよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、取得された遺伝子パネルに関する情報に基づいて、解析結果の出力対象となる遺伝子を変更してもよい。
この態様により、遺伝子パネルが解析対象とする遺伝子についての解析結果を出力することができる。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、取得された遺伝子パネルに関する情報に基づいて、解析結果の出力対象となる遺伝子を解析するための解析アルゴリズムを変更してもよい。
この態様により、遺伝子パネルが対象とする遺伝子を解析する場合に、解析に用いる解析プログラムを遺伝子毎に設定しなくてもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、複数の遺伝子が対応付けられた情報を、遺伝子パネルに関する情報として入力させるための入力画面を表示部(16)に表示してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、複数の遺伝子パネルに関する情報から少なくとも1つの情報を選択させるための入力画面を表示部(16)に表示してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、試薬キット名を遺伝子パネルに関する情報として入力させるための入力画面を表示部(16)に表示してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、解析対象となる複数の遺伝子を遺伝子パネルに関する情報として入力させるための入力画面を表示部(16)に表示してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、解析対象となる疾患を遺伝子パネルに関する情報として入力させるための入力画面を表示部(16)に表示してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、取得した遺伝子パネルに関する情報に基づいて、リード配列情報の比較対象とすべき参照配列情報を選択し、リード配列情報と、選択された参照配列情報との比較に基づく解析結果を出力してもよい。
「参照配列」は、リード配列が遺伝子上のどの領域に対応するか、およびリード配列が遺伝子上のどの変異に対応するかなどを判定するために、リード配列をマッピングする対象となる配列である。また、「マッピング」は、対象となる参照配列に各リード配列を整列させる処理を意味している。具体的には、参照するゲノム配列中に、読み取ったリード配列と同一または類似する配列を有する領域を見いだして、該領域にリード配列を帰属させることを意図している。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、取得された遺伝子パネルに関する情報に基づいて、変異配列が含まれた複数の参照配列情報から、リード配列情報の比較対象とすべき参照配列情報を選択し、選択された参照配列に基づく解析結果を出力してもよい。
「変異」とは、遺伝子の多型、置換およびInDelなどの変異のうちの少なくともいずれかを意味する。「InDel(Insertion and/or Deletion)」は、挿入、欠失、または、挿入および欠失の両方が含まれた変異を意味している。遺伝子の「多型」は、SNV(Single Nucleotide Variant、一塩基多型)、VNTR(Variable Nucleotide of Tandem Repeat、反復配列多型)、およびSTRP(Short Tandem Repeat Polymorphism、マイクロサテライト多型)などを含む。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、遺伝子パネルの解析対象とする遺伝子に関する情報を遺伝子パネル毎に記憶する遺伝子パネル関連情報データベース(121)を用いて、リード配列情報の解析結果を出力してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、選択された参照配列を参照配列データベース(122)から読み出して、読み出した参照配列に対してリード配列情報をマッピングすることによりアライメントを行ってもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、選択された参照配列を参照配列データベースから読み出して、参照配列とリード配列情報との一致度に基づいて、リード配列情報の位置を決定し、リード配列情報に含まれる変異を同定してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、リード配列情報の解析によって同定された変異のうち、取得された遺伝子パネルに関する情報に対応付けられた変異に関する情報を含む解析結果を出力してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、取得された遺伝子パネルに関する情報に基づいて、リード配列情報の解析結果として、リード配列情報の解析によって同定された変異に関連する薬剤情報を出力してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、リード配列情報の解析によって同定された変異に基づいて、解析対象とする遺伝子の変異と、遺伝子パネルに関連する薬剤とを対応付けて記憶する薬剤データベース(124)を検索してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、薬剤データベース(124)の検索において抽出された、リード配列情報の解析によって同定された変異に関連する薬剤のリストを生成してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、薬剤データベース(124)の検索において抽出された、リード配列情報の解析によって同定された変異に関連する薬剤のリストを生成してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、リード配列情報の解析結果として、薬剤の承認状況を含む薬剤情報を出力してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、リード配列情報の解析によって同定された変異に基づいて、解析対象とする遺伝子の変異と、変異に関連する参照情報とを対応付けて記憶するリファレンスデータベース(125)を検索してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、リード配列情報の解析結果に基づいてレポートを作成し、レポートは、リード配列情報の解析によって同定された変異のうち、取得された遺伝子パネルに関連する情報に対応する変異に関する情報を含んでいてもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、同定されたすべての変異の中から、取得された遺伝子パネルに関する情報に対応する変異を、遺伝子パネルに関する情報に基づいて選択し、リード配列情報の解析結果として、選択された変異に関連する情報を出力してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法において、レポートは、遺伝子パネルに関連する情報を含んでいてもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法において、レポートは、薬剤のリストおよび参照情報との少なくともいずれか一方を含んでいてもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、遺伝子の配列情報の解析状況に関する情報を管理サーバ(3)に送信してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、遺伝子の配列情報の解析状況に関する情報を、遺伝子パネルに関する情報毎に、管理サーバ(3)に送信してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、遺伝子の配列解析回数を、遺伝子パネルに関する情報毎に、管理サーバ(3)に送信してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、解析された遺伝子の数を、遺伝子パネルに関する情報毎に、管理サーバ(3)に送信してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、遺伝子の配列解析において処理されたデータ量に関する情報を、遺伝子パネルに関する情報毎に、管理サーバ(3)に送信してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、リード配列情報と、取得した遺伝子パネルに関する情報に関連付けられた遺伝子パネルが解析対象とする遺伝子の配列情報とを比較した比較結果を、リード配列情報の解析結果として出力してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、取得した遺伝子パネルに関する情報が登録済のものでなかった場合に、エラーを表示させてもよい。
例えば、取得した遺伝子パネルに関する情報が、遺伝子パネル関連情報データベース(121)等に登録されていないとき、当該遺伝子パネルを用いて解析を行った場合には不適切な解析結果となる可能性がある。この態様によれば、未登録の遺伝子パネルを使用して不適切な結果を出力することや、不要な解析を実行したりすることを防止することができる。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、取得した遺伝子パネルに関する情報が医療機関(210)から指定されたものでなかった場合に、エラーを表示させてもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、エラーが表示された後に、ユーザから入力された遺伝子パネルの使用の許可を求める入力がされた場合に、遺伝子パネルの解析を許可してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、取得した遺伝子パネルに関する情報が登録済のものでなかった場合に、遺伝子パネルの解析を禁止してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、取得した遺伝子パネルに関する情報が医療機関(210)から指定されたものでなかった場合に、遺伝子パネルの解析を禁止してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法において、遺伝子パネルに関する情報を取得する工程には複数のモードがあり、複数のモードのうちのいずれかを選択可能であってもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、リード配列情報のうち、取得した遺伝子パネルに関する情報が示す遺伝子パネルが解析対象としない遺伝子の配列を含むリード配列情報が所定数以上である場合に、エラーを表示させてもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法において、リード配列情報には、遺伝子パネルに関する情報に関連付けられたインデックス配列が含まれていてもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法において、インデックス配列は、遺伝子パネルに関する情報毎に異なっていてもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法において、リード配列情報に含まれるインデックス配列と関連付けられた遺伝子パネルに関する情報が、取得した遺伝子パネルに関する情報と異なる場合に、エラーを表示させてもよい。
第1試料について、第1の解析対象遺伝子群を解析するための第1遺伝子パネルを用いて読み取られた第1リード配列情報を解析し、第2試料について、第2の解析対象遺伝子群を解析するための第2遺伝子パネルを用いて読み取られた第2リード配列情報を解析し、遺伝子パネルを特定する情報の選択を受け付けて遺伝子パネルに関する情報を取得し、第1リード配列情報を解析した解析結果、および第2リード配列情報を解析した解析結果を、選択された遺伝子パネルに関する情報に基づいて出力してもよい。
ここで、「試料」は、検体またはサンプルとも換言でき、当該分野において標本、調製物と同義で用いられ、供給源としての生物材料(例えば、個体、体液、細胞株、組織培養物もしくは組織切片)から得られる、任意の標本や調製物が意図される。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、遺伝子パネル検査の品質を評価する工程をさらに含み、解析結果を出力する工程では、取得した遺伝子パネルに関する情報に基づいて、品質の評価結果を出力してもよい。
この態様により、さまざまな遺伝子パネルを用いて種々の組合せの解析対象遺伝子を解析するにあたり、遺伝子パネルに応じた適切な品質管理を行うことができる。
「品質評価指標」は、遺伝子パネル検査の品質を評価する指標であり、例えば、シーケンサー(2)が出力するリード配列情報に含まれる読み取り品質、複数の解析対象となる遺伝子に含まれる塩基のうちシーケンサー(2)で読み取られた塩基の割合、リード配列情報の読み取り深度(デプス)、リード配列情報の読み取り深度(デプス)のばらつき、品質管理試料に含まれる各標準遺伝子の変異が全て検出されたか否か、等の指標が挙げられる。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、遺伝子パネル検査の品質を評価する工程において、取得した遺伝子パネルに関する情報に基づいて、品質を評価する際に用いる品質管理指標を選択してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、遺伝子パネル検査の品質を評価する工程において、取得した遺伝子パネルに関する情報に基づいて、品質を評価する際に用いる品質管理指標の評価基準を選択してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、遺伝子パネル検査の品質を評価する工程において、取得した遺伝子パネルに関する情報に基づいて、品質を評価する際に用いる品質管理指標の数を選択してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析装置(1)は、遺伝子の配列情報を解析する遺伝子解析装置(1)であって、シーケンサー(2)により読み取られたリード配列情報と、解析対象となる複数の遺伝子を含む遺伝子パネルに関する情報とを取得する制御部(11)と、出力部(13)と、を備え、制御部(11)は、取得した遺伝子パネルに関する情報に基づいて、リード配列情報の解析結果を出力部(13)に出力する。
この態様によれば、遺伝子解析装置(1)は、リード配列情報の解析結果を、取得した遺伝子パネルに関する情報に基づいて出力する。この態様により、パネル検査を実施するユーザは、さまざまな遺伝子パネルを用いて遺伝子を解析するにあたり、用いる遺伝子パネルに応じた出力が得られるため、ユーザの利便性が向上する。
本発明の一態様に係る遺伝子解析装置(1)において、制御部(11)は、取得した遺伝子パネルに関する情報に基づいて、リード配列情報の比較対象とすべき参照配列情報を選択し、リード配列情報と、選択された参照配列情報との比較に基づく解析結果を出力部(13)に出力してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析装置(1)において、制御部(11)は、リード配列情報の解析によって同定された変異のうち、取得された遺伝子パネルに関する情報に対応付けられた変異に関する情報を含む解析結果を出力部(13)に出力してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析装置(1)において、制御部(11)は、取得された遺伝子パネルに関する情報に基づいて、リード配列情報の解析結果として、リード配列情報の解析によって同定された変異に関連する薬剤情報を出力部(13)に出力してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析装置(1)において、制御部(11)は、取得した前記遺伝子パネルに関する情報に基づいて、遺伝子パネル検査の品質の評価結果を出力部(13)に出力してもよい。
本発明の一態様に係る管理サーバ(3)は、遺伝子の配列解析を行うユーザを特定する情報と、使用された遺伝子パネルに関する情報と、配列情報の解析状況に関する情報とを含む情報とを、遺伝子解析装置(1)から受信する。
「配列情報の解析状況に関する情報」は、例えば、遺伝子解析装置1において所定の遺伝子パネルを用いた解析が実行された配列解析回数であってもよいし、解析された遺伝子数であってもよいし、同定された変異の数などの累計であってもよい。あるいは、解析において処理されたデータ量に関する情報であってもよい。
本発明の一態様に係る管理サーバ(3)は、遺伝子の配列情報の解析状況に関する情報を、遺伝子解析装置(1)から受信してもよい。
本発明の一態様に係る管理サーバ(3)は、遺伝子の配列情報の解析状況に関する情報を、遺伝子解析装置(1)から遺伝子パネルに関する情報毎に受信してもよい。
本発明の一態様に係る管理サーバ(3)は、遺伝子の配列解析回数を、遺伝子パネルに関する情報毎に、遺伝子解析装置(1)から受信してもよい。
本発明の一態様に係る管理サーバ(3)は、解析された遺伝子の数を、遺伝子パネルに関する情報毎に、遺伝子解析装置(1)から受信してもよい。
本発明の一態様に係る管理サーバ(3)は、遺伝子の配列解析において処理されたデータ量に関する情報を、遺伝子パネルに関する情報毎に、遺伝子解析装置(1)から受信してもよい。
本発明の一態様に係る管理サーバ(3)は、ユーザが遺伝子解析装置(1)を用いて配列解析を行った場合の対価を、遺伝子の配列情報の解析状況に関する情報に基づいて計算してもよい。
本発明の一態様に係る管理サーバ(3)は、遺伝子パネルに関する情報の更新要求を、遺伝子解析装置(1)から受信してもよい。
本発明の一態様に係る遺伝子解析システム(100)は、シーケンサー(2)により読み取られたリード配列情報および解析対象となる複数の遺伝子を含む遺伝子パネルに関する情報とを取得する制御部(11)と、制御部(11)が取得した遺伝子パネルに関する情報に基づいた、リード配列情報の解析結果を出力する出力部(13)と、を備える遺伝子解析装置(1)と、遺伝子の配列解析を行うユーザを特定する情報と、使用された遺伝子パネルに関する情報と、遺伝子の配列の解析状況に関する情報とを含む情報を、遺伝子解析装置(1)からネットワーク(4)を介して受信する管理サーバ(3)と、を備える。
この態様によれば、遺伝子解析装置(1)は、リード配列情報の解析結果を、取得した遺伝子パネルに関する情報に基づいて出力する。一方、管理サーバ(3)は、遺伝子解析装置(1)から、遺伝子の配列解析を行うユーザを特定する情報と、使用された遺伝子パネルに関する情報と、遺伝子の配列の解析状況に関する情報とを含む情報を受信する。
この態様により、例えば、パネル検査を実施するユーザは、さまざまな遺伝子パネルを用いて種々の組合せの遺伝子を解析するにあたり、用いる遺伝子パネルに応じた出力が得られるため、利便性が向上する。さらに、管理サーバ(3)は、ユーザが遺伝子解析装置(1)を用いて行った解析の解析実績を確認・管理することができる。よって、例えば、遺伝子解析システム(100)の利用料などの対価を適切に決定し、ユーザに請求することができる。
本発明の一態様に係る遺伝子解析システム(100)は、ユーザが前記遺伝子解析装置を用いて配列解析を行った場合の対価を、遺伝子の配列情報の解析状況に関する情報に基づいて計算してもよい。
本発明の各態様に係る遺伝子解析装置(1)は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを遺伝子解析装置(1)が備える各部(ソフトウェア要素)として動作させることにより遺伝子解析装置(1)をコンピュータにて実現させるプログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。
本発明の一態様に係るプログラムは、遺伝子の配列情報を解析するプログラムであって、コンピュータに、シーケンサーにより読み取られたリード配列情報と、解析対象となる複数の遺伝子を含む遺伝子パネルに関する情報とを取得する工程と、取得した遺伝子パネルに関する情報に基づいて、リード配列情報の解析結果を出力する工程と、を実行させるためのプログラムである。
この態様によれば、本発明の一態様に係る遺伝子解析方法と同様の効果を奏する。
本発明の一態様に係る記録媒体は、本発明の一態様に係るプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、シーケンサー(2)により読み取られたリード配列情報と、解析対象となる複数の遺伝子を含む遺伝子パネルに関する情報とを取得し、取得した遺伝子パネルに関する情報に基づいて、リード配列情報の解析結果を出力する、遺伝子の配列情報を解析する遺伝子解析方法であって、取得した遺伝子パネルに関する情報が登録済のものでなかった場合に、エラーを表示させる。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、シーケンサー(2)により読み取られたリード配列情報と、解析対象となる複数の遺伝子を含む遺伝子パネルに関する情報とを取得し、取得した遺伝子パネルに関する情報に基づいて、リード配列情報の解析結果を出力する、遺伝子の配列情報を解析する遺伝子解析方法であって、取得した遺伝子パネルに関する情報が医療機関(210)から指定されたものでなかった場合に、エラーを表示させる。
(付記事項2)
本発明には、以下の態様も含まれる。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、遺伝子の配列情報を解析する遺伝子解析装置によって行われる遺伝子解析方法であって、前記遺伝子解析装置は、複数のがん遺伝子パネルについて解析可能であり、シーケンサーにより読み取られたリード配列情報と、前記複数のがん遺伝子パネルから、解析結果の出力対象となる複数の遺伝子を含む一の解析パネルを選択するためのがん遺伝子パネルに関する情報とを取得し、取得した前記がん遺伝子パネルに関する情報に基づいて、前記解析結果の出力対象となる複数の遺伝子を解析するための解析アルゴリズムにより、前記リード配列情報の解析結果を出力する。
本発明の一態様に係る遺伝子解析装置は、遺伝子の配列情報を解析する遺伝子解析装置であって、複数のがん遺伝子パネルについて解析可能であり、シーケンサーにより読み取られたリード配列情報と、前記複数のがん遺伝子パネルから、解析結果の出力対象となる複数の遺伝子を含む一の解析パネルを選択するためのがん遺伝子パネルに関する情報とを取得する制御部と、出力部と、を備え、前記制御部は、取得した前記がん遺伝子パネルに関する情報に基づいて、前記解析結果の出力対象となる複数の遺伝子を解析するための解析アルゴリズムにより、前記リード配列情報の解析結果を前記出力部に出力する。
本発明の一態様に係る遺伝子解析システムは、シーケンサーにより読み取られたリード配列情報および複数のがん遺伝子パネルから、解析結果の出力対象となる複数の遺伝子を含む一の解析パネルを選択するためのがん遺伝子パネルに関する情報を取得する制御部と、前記制御部が取得した前記がん遺伝子パネルに関する情報に基づいた、前記リード配列情報の解析結果を出力する出力部と、を備える遺伝子解析装置と、遺伝子の配列解析を行うユーザを特定する情報と、使用されたがん遺伝子パネルに関する情報と、前記遺伝子の配列の解析状況に関する情報とを含む情報を、遺伝子解析装置から受信する管理サーバと、を備え、前記遺伝子解析装置は、前記複数のがん遺伝子パネルについて解析可能であり前記制御部は、取得した前記がん遺伝子パネルに関する情報に基づいて、前記解析結果の出力対象となる複数の遺伝子を解析するための解析アルゴリズムにより、前記リード配列情報の解析結果を前記出力部に出力する。
本発明の一態様に係るプログラムは、遺伝子の配列情報を解析するプログラムであって、複数のがん遺伝子パネルについて解析可能なコンピュータに、シーケンサーにより読み取られたリード配列情報と、前記複数のがん遺伝子パネルから、解析結果の出力対象となる複数の遺伝子を含む一の解析パネルを選択するためのがん遺伝子パネルに関する情報とを取得する工程と、取得した前記がん遺伝子パネルに関する情報に基づいて、前記解析結果の出力対象となる複数の遺伝子を解析するための解析アルゴリズムにより、前記リード配列情報の解析結果を出力する工程と、を実行させる。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、シーケンサーにより読み取られたリード配列情報と、複数のがん遺伝子パネルから、解析結果の出力対象となる複数の遺伝子を含む一の解析パネルを選択するためのがん遺伝子パネルに関する情報とを取得し、取得した前記がん遺伝子パネルに関する情報に基づいて、前記解析結果の出力対象となる複数の遺伝子を解析するための解析アルゴリズムにより、前記リード配列情報の解析結果を出力する、遺伝子の配列情報を解析する遺伝子解析装置によって行われる遺伝子解析方法であって、取得した前記がん遺伝子パネルに関する情報が登録済のものでなかった場合に、エラーを表示させる。
本発明の一態様に係る遺伝子解析方法は、シーケンサーにより読み取られたリード配列情報と、複数のがん遺伝子パネルから、解析結果の出力対象となる複数の遺伝子を含む一の解析パネルを選択するためのがん遺伝子パネルに関する情報とを取得し、取得した前記がん遺伝子パネルに関する情報に基づいて、前記解析結果の出力対象となる複数の遺伝子を解析するための解析アルゴリズムにより、前記リード配列情報の解析結果を出力する、遺伝子の配列情報を解析する遺伝子解析装置によって行われる遺伝子解析方法であって、取得した前記がん遺伝子パネルに関する情報が医療機関から指定されたものでなかった場合に、エラーを表示させる。
1、1a、1b、1c、1d 遺伝子解析装置
2 シーケンサー
3 管理サーバ
4 ネットワーク
11、11a、11b、11c、11d 制御部
13 出力部
16 表示部
100 遺伝子解析システム
121、121c 遺伝子パネル関連情報データベース
122 参照配列データベース
124 薬剤データベース
125 リファレンスデータベース

Claims (15)

  1. 複数の遺伝子の配列情報を解析する遺伝子解析装置によって行われる複数の遺伝子の遺伝子解析方法であって、
    シーケンサーにより読み取られたリード配列情報と、遺伝子パネルを特定するための遺伝子パネルに関する情報とを取得し、
    取得した前記遺伝子パネルに関する情報に基づいて、前記リード配列情報を解析し、
    前記リード配列情報の解析結果を出力する、
    ことを特徴とする遺伝子解析方法。
  2. 前記リード配列情報を解析することは、
    取得した前記遺伝子パネルに関する情報に基づいて、前記リード配列情報の比較対象となる参照配列情報を複数の参照配列情報から選択し、前記リード配列情報と、選択された前記参照配列情報との比較に基づき、前記リード配列情報に含まれる変異を抽出することを含み、
    前記リード配列情報の解析結果は、抽出した前記変異に関する情報を含む、請求項1に記載の遺伝子解析方法。
  3. 前記変異に関する情報は、抽出した前記変異の位置および変異後の塩基を示す情報を含む、請求項2に記載の遺伝子解析方法。
  4. 前記リード配列情報を解析することは、
    前記リード配列情報に含まれる変異を抽出し、取得した前記遺伝子パネルに関する情報に基づいて、抽出した前記変異に関連する薬剤情報を取得することを含み、
    前記リード配列情報の解析結果は、取得した前記薬剤情報を含む、請求項1から3のいずれか1項に記載の遺伝子解析方法。
  5. 前記薬剤情報は、薬剤の種別および前記薬剤の承認状況を示す情報を含む、請求項4に記載の遺伝子解析方法。
  6. 前記薬剤情報は、前記薬剤の承認状況を国毎に示す情報を含む、請求項5に記載の遺伝子解析方法。
  7. 前記遺伝子パネルに関する情報を入力させるための入力画面を表示することをさらに含む、請求項1から6のいずれか1項に記載の遺伝子解析方法。
  8. 複数の遺伝子の配列情報を解析する遺伝子解析装置であって、
    シーケンサーにより読み取られたリード配列情報と、遺伝子パネルを特定するための遺伝子パネルに関する情報とを取得する制御部と、
    出力部と、を備え、
    前記制御部は、取得した前記遺伝子パネルに関する情報に基づいて、前記リード配列情報を解析し、前記リード配列情報の解析結果を前記出力部に出力する、
    ことを特徴とする遺伝子解析装置。
  9. 前記リード配列情報を解析することは、
    取得した前記遺伝子パネルに関する情報に基づいて、前記リード配列情報の比較対象となる参照配列情報を複数の参照配列情報から選択し、前記リード配列情報と、選択された前記参照配列情報との比較に基づき、前記リード配列情報に含まれる変異を抽出することを含み、
    前記リード配列情報の解析結果は、抽出した前記変異に関する情報を含む、請求項8に記載の遺伝子解析装置。
  10. 前記変異に関する情報は、抽出した前記変異の位置および変異後の塩基を示す情報を含む、請求項9に記載の遺伝子解析装置。
  11. 前記リード配列情報を解析することは、
    前記リード配列情報に含まれる変異を抽出し、取得した前記遺伝子パネルに関する情報に基づいて、抽出した前記変異に関連する薬剤情報を取得することを含み、
    前記リード配列情報の解析結果は、取得した前記薬剤情報を含む、請求項8から10のいずれか1項に記載の遺伝子解析装置。
  12. 前記薬剤情報は、薬剤の種別および前記薬剤の承認状況を示す情報を含む、請求項11に記載の遺伝子解析装置。
  13. 前記薬剤情報は、前記薬剤の承認状況を国毎に示す情報を含む、請求項12に記載の遺伝子解析装置。
  14. 前記遺伝子パネルに関する情報を入力させるための入力画面を表示する入力部をさらに含む、請求項8から13のいずれか1項に記載の遺伝子解析装置。
  15. 前記複数の参照配列情報を記憶する記憶部をさらに含み、
    前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記複数の参照配列情報から、前記リード配列情報の比較対象となる参照配列情報を選択する、請求項9又は10に記載の遺伝子解析装置。
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