JPWO2020026353A1 - Mass spectrometer, mass spectrometry method and mass spectrometry program - Google Patents
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Abstract
複数のサンプルの各々について分析データがデータ取得部により取得される。複数のサンプルが分類部により複数の基本グループに分類され、複数の基本グループについて複数の特定の薬剤に対する耐性を含む薬剤耐性のパターンの類似度に基づいて系統樹作成部により系統樹が作成される。系統樹の複数のノードのいずれかが着目ノードとして指定される。着目ノードについての複数の子ノードに属する複数の基本グループが、再編成部によりそれぞれ複数の子ノードに対応する複数の再編成グループに再編成される。複数の再編成グループ間で分析データの差異の解析が行われることにより、着目ノードに対応する薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークが解析部により探索される。Analysis data is acquired by the data acquisition unit for each of the plurality of samples. Multiple samples are classified into multiple basic groups by the classification department, and a phylogenetic tree is created by the phylogenetic tree creation department based on the similarity of drug resistance patterns including resistance to multiple specific drugs for the multiple basic groups. .. One of the multiple nodes in the phylogenetic tree is designated as the node of interest. A plurality of basic groups belonging to a plurality of child nodes for the node of interest are reorganized into a plurality of reorganization groups corresponding to the plurality of child nodes by the reorganization unit. By analyzing the difference in the analysis data among the plurality of reorganization groups, the analysis unit searches for a marker peak for determining the resistance to the drug corresponding to the node of interest.
Description
本発明は、サンプルの分析データを解析する質量分析装置、質量分析方法および質量分析プログラムに関する。 The present invention relates to a mass spectrometer, a mass spectrometry method and a mass spectrometry program for analyzing analytical data of a sample.
種々の微生物等のサンプルを同定するために質量分析装置が用いられる。複数のサンプルについて得られた複数のマススペクトルを比較することにより、各サンプルを識別するための指標となるピークを検出することができる。近年、MALDI−MS(マトリックス支援レーザ脱離イオン化質量分析法)による微生物同定システムが急速に普及している(例えば、非特許文献1参照)。非特許文献1には、「MALDI−MSによるバクテリア分析」という題目の論文が掲載されている。臨床現場でのMALDI−MSシステムは、主として菌種の同定のために活用されている。
A mass spectrometer is used to identify samples of various microorganisms and the like. By comparing a plurality of mass spectra obtained for a plurality of samples, a peak that serves as an index for identifying each sample can be detected. In recent years, a microbial identification system by MALDI-MS (matrix-assisted laser desorption / ionization mass spectrometry) has rapidly become widespread (see, for example, Non-Patent Document 1). Non-Patent
今後、質量分析装置により菌種の同定に留まらず、薬剤耐性の有無等を判定することが望まれる。そのためには、微生物のサンプルから薬剤耐性の有無の判定に寄与するバイオマーカの探索を行う必要がある。 In the future, it is desired to determine not only the bacterial species but also the presence or absence of drug resistance by a mass spectrometer. For that purpose, it is necessary to search for biomarkers that contribute to the determination of the presence or absence of drug resistance from a sample of microorganisms.
マススペクトルにおいてバイオマーカに対応するピークを探索するために、例えば次の方法が考えられる。複数のサンプルが薬剤耐性を有するサンプルのグループと薬剤耐性を有しないサンプルのグループとに分類され、質量分析装置により各サンプルのマススペクトルが得られる。2つのグループ間でサンプルのマススペクトルが比較されることにより、2つのグループ間で有意差を有するピークが検出される。検出されたピークが薬剤耐性の有無を判定するためのマーカピークとして用いられる。 In order to search for the peak corresponding to the biomarker in the mass spectrum, for example, the following method can be considered. A plurality of samples are classified into a group of samples having drug resistance and a group of samples having no drug resistance, and a mass spectrum of each sample is obtained by a mass spectrometer. By comparing the mass spectra of the samples between the two groups, peaks with significant differences between the two groups are detected. The detected peak is used as a marker peak for determining the presence or absence of drug resistance.
グループの数および薬剤の数が少ない場合には、マススペクトルからマーカピークを探索することは容易である。しかしながら、グループの数および薬剤の数が多い場合には、グループと薬剤との多数の組み合わせについてマーカピークを探索することは効率的ではない。特定の薬剤に対する耐性の有無に限らず、特定の遺伝子の有無等を判定するマーカピークを探索する場合にも、同様の課題が生じる。 When the number of groups and the number of drugs are small, it is easy to search for marker peaks from the mass spectrum. However, when the number of groups and the number of drugs are large, it is not efficient to search for marker peaks for many combinations of groups and drugs. A similar problem arises when searching for a marker peak for determining the presence or absence of a specific gene, not limited to the presence or absence of resistance to a specific drug.
本発明の目的は、所望の薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークを効率的に探索することが可能な質量分析装置、質量分析方法および質量分析プログラムを提供することである。 An object of the present invention is to provide a mass spectrometer, a mass spectrometry method, and a mass spectrometry program capable of efficiently searching for a marker peak for determining resistance to a desired drug.
(1)本発明の一局面に従う質量分析装置は、表示部に接続可能な質量分析装置であって、複数のサンプルの各々について分析データを取得するデータ取得部と、複数のサンプルを複数の基本グループに分類する分類部と、複数の基本グループについて複数の特定の薬剤に対する耐性を含む薬剤耐性のパターンの類似度に基づいて、複数のノードを含む系統樹を作成する系統樹作成部と、作成された系統樹を表示部に表示させる表示制御部と、複数のノードのうちいずれかのノードの指定を着目ノードの指定として受け付けるノード受付部と、系統樹において指定された着目ノードについての複数の子ノードに属する複数の基本グループを、それぞれ複数の子ノードに対応する複数のグループに再編成することにより複数の再編成グループを生成する再編成部と、複数の再編成グループの各々に対応する1または複数の分析データに基づいて、複数の再編成グループ間で分析データの差異の解析を行うことにより、指定された着目ノードに対応する薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークを探索する解析部とを備える。 (1) The mass spectrometer according to one aspect of the present invention is a mass spectrometer that can be connected to a display unit, and is a data acquisition unit that acquires analysis data for each of a plurality of samples, and a plurality of basic samples. A phylogenetic tree creation unit that creates a phylogenetic tree containing multiple nodes based on the similarity of drug resistance patterns that include resistance to multiple specific drugs for multiple basic groups, and a phylogenetic tree creation unit that classifies them into groups. A display control unit that displays the specified phylogenetic tree on the display unit, a node reception unit that accepts the designation of one of a plurality of nodes as the designation of the node of interest, and a plurality of nodes of interest specified in the phylogenetic tree. Corresponds to each of the reorganization unit that generates multiple reorganization groups by reorganizing multiple basic groups belonging to the child nodes into multiple groups corresponding to each of the multiple child nodes, and each of the plurality of reorganization groups. Analysis to search for marker peaks for determining resistance to a drug corresponding to a specified node of interest by analyzing differences in analytical data among multiple reorganization groups based on one or more analytical data. It has a part.
この質量分析装置においては、複数のサンプルの各々について分析データが取得される。また、複数のサンプルが複数の基本グループに分類され、複数の基本グループについて複数の特定の薬剤に対する耐性を含む薬剤耐性のパターンの類似度に基づいて、複数のノードを含む系統樹が作成される。作成された系統樹は表示部に表示され、複数のノードのうちいずれかのノードの指定が着目ノードの指定として受け付けられる。 In this mass spectrometer, analytical data is acquired for each of a plurality of samples. In addition, multiple samples are classified into multiple basic groups, and a phylogenetic tree containing multiple nodes is created based on the similarity of drug resistance patterns including resistance to multiple specific drugs for the multiple basic groups. .. The created phylogenetic tree is displayed on the display unit, and the designation of any node among the plurality of nodes is accepted as the designation of the node of interest.
系統樹において指定された着目ノードについての複数の子ノードに属する複数の基本グループが、それぞれ複数の子ノードに対応する複数のグループに再編成されることにより複数の再編成グループが生成される。複数の再編成グループの各々に対応する1または複数の分析データに基づいて、複数の再編成グループ間で分析データの差異の解析が行われることにより、指定された着目ノードに対応する薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークが探索される。 A plurality of reorganization groups are generated by reorganizing a plurality of basic groups belonging to a plurality of child nodes for the node of interest specified in the phylogenetic tree into a plurality of groups corresponding to the plurality of child nodes. Resistance to the drug corresponding to the specified node of interest by analyzing the differences in the analytical data among the multiple reorganization groups based on one or more analysis data corresponding to each of the multiple reorganization groups. The marker peak for determining is searched.
この構成によれば、使用者は、グループの数および薬剤の数が多い場合でも、表示部に表示された系統樹において所望の薬剤に対応するノードを着目ノードとして容易に指定することができる。また、使用者は、着目ノードに属する複数のグループを複数の子ノードにそれぞれ属する1以上のグループに再構築するための操作を行う必要がない。これにより、所望の薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークを効率的に探索することができる。 According to this configuration, the user can easily specify the node corresponding to the desired drug in the phylogenetic tree displayed on the display unit as the node of interest even when the number of groups and the number of drugs are large. Further, the user does not need to perform an operation for reconstructing a plurality of groups belonging to the node of interest into one or more groups belonging to each of the plurality of child nodes. This makes it possible to efficiently search for a marker peak for determining resistance to a desired drug.
(2)再編成部は、ノード受付部により着目ノードの指定が受け付けられるごとに、指定された着目ノードについての複数の子ノードに属する複数の基本グループを、それぞれ複数の子ノードに対応する複数のグループに再編成することにより複数の再編成グループを生成し、解析部は、再編成部により複数の再編成グループが生成されるごとに、生成された複数の再編成グループの各々に対応する1または複数の分析データに基づいて、複数の再編成グループ間で分析データの差異の解析を行うことにより、指定された着目ノードに対応する薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークを探索してもよい。 (2) Each time the node reception unit accepts the designation of the node of interest, the reorganization unit creates a plurality of basic groups belonging to a plurality of child nodes of the specified node of interest, each of which corresponds to a plurality of child nodes. Multiple reorganization groups are generated by reorganizing into groups of, and the analysis unit corresponds to each of the generated reorganization groups each time a plurality of reorganization groups are generated by the reorganization unit. By analyzing the difference in the analysis data among a plurality of reorganization groups based on one or more analysis data, a marker peak for determining the resistance to the drug corresponding to the specified node of interest is searched for. May be good.
この場合、使用者は、着目ノードの指定を再帰的に繰り返すことができる。これにより、所望の複数の薬剤に対する耐性をそれぞれ判定するための複数のマーカピークを効率的に探索することができる。 In this case, the user can recursively repeat the designation of the node of interest. This makes it possible to efficiently search for a plurality of marker peaks for determining resistance to a plurality of desired drugs.
(3)表示制御部は、探索されたマーカピークを示す情報を表示部に表示させてもよい。この場合、使用者は、表示部を視認することにより探索されたマーカピークを示す情報を容易に認識することができる。 (3) The display control unit may display information indicating the searched marker peak on the display unit. In this case, the user can easily recognize the information indicating the searched marker peak by visually recognizing the display unit.
(4)表示制御部は、複数の再編成グループを表示部に表示させてもよい。この場合、使用者は、表示部を視認することにより再編成グループを容易に認識することができる。 (4) The display control unit may display a plurality of reorganization groups on the display unit. In this case, the user can easily recognize the reorganization group by visually recognizing the display unit.
(5)複数の分析データは複数のマススペクトルデータであり、複数のマススペクトルデータは、複数のピークについての質量電荷比および検出強度を含み、解析部は、データ取得部により取得された複数のマススペクトルデータに基づいて、複数のピークの質量電荷比と各ピークの検出強度とを示すピークリストをサンプルごとに作成するピークリスト作成部と、複数のサンプルについての複数のピークリストと複数の再編成グループとに基づいて、第1の方向に配列される複数の質量電荷比と第2の方向に配列される複数の再編成グループのサンプルと複数の質量電荷比および複数のサンプルに対応する複数の検出強度とを含むピーク行列を作成するピーク行列作成部と、ピーク行列の各質量電荷比に対応する複数の検出強度に基づいて複数の再編成グループ間の差異を解析することによりマーカピークを探索する探索部とを含んでもよい。この場合、複数のマススペクトルデータに基づくマススペクトルにおいて、所定の薬剤に対する耐性の有無を判定するためのマーカピークを効率的に探索することができる。 (5) The plurality of analysis data are a plurality of mass spectrum data, the plurality of mass spectrum data includes the mass-to-charge ratio and the detection intensity for the plurality of peaks, and the analysis unit includes a plurality of mass spectrum data acquired by the data acquisition unit. A peak list creation unit that creates a peak list for each sample showing the mass-to-charge ratio of multiple peaks and the detection intensity of each peak based on mass spectrum data, and multiple peak lists and multiple re-lists for multiple samples. Multiple mass-to-charge ratios arranged in the first direction and multiple reorganization group samples arranged in the second direction and multiple mass-to-charge ratios and multiple samples corresponding to the multiple samples based on the knitting group. Marker peaks are obtained by analyzing the differences between multiple reorganization groups based on the multiple detection intensities corresponding to each mass-to-charge ratio of the peak matrix and the peak matrix creation unit that creates the peak matrix including the detection intensities of. It may include a search unit to search. In this case, it is possible to efficiently search for a marker peak for determining the presence or absence of resistance to a predetermined drug in a mass spectrum based on a plurality of mass spectrum data.
(6)探索部は、ピーク行列の各質量電荷比に対応する複数の検出強度の単変量解析により、指定された着目ノードに対応するマーカピークを探索してもよい。この場合、複数の再編成グループ間でマススペクトルデータの差異を容易に解析することができる。 (6) The search unit may search for the marker peak corresponding to the designated node of interest by univariate analysis of a plurality of detection intensities corresponding to each mass-to-charge ratio of the peak matrix. In this case, the difference in mass spectrum data among the plurality of reorganization groups can be easily analyzed.
(7)複数の特定の薬剤に対する耐性は複数の薬剤に対する耐性の有無を含んでもよい。この場合、所定の薬剤耐性の有無を判定するマーカピークを効率的に探索することができる。 (7) Resistance to a plurality of specific drugs may include the presence or absence of resistance to a plurality of drugs. In this case, a marker peak for determining the presence or absence of a predetermined drug resistance can be efficiently searched.
(8)薬剤耐性のパターンは遺伝子情報を含み、複数の特定の薬剤に対する耐性は複数の遺伝子の種類を含んでもよい。この場合、薬剤耐性遺伝子等の所定の遺伝子の有無を判定するマーカピークを効率的に探索することができる。 (8) The pattern of drug resistance may include genetic information, and resistance to a plurality of specific drugs may include a plurality of gene types. In this case, a marker peak for determining the presence or absence of a predetermined gene such as a drug resistance gene can be efficiently searched.
(9)質量分析装置は、複数のサンプルの各々について分析データを記憶する記憶装置と、使用者により操作される操作部と、表示部とをさらに備え、データ取得部は、記憶装置から複数の分析データを取得し、表示制御部は、作成された系統樹を表示部に表示させ、解析部は、使用者による操作部の操作に基づいてマーカピークを探索してもよい。 (9) The mass spectrometer further includes a storage device for storing analysis data for each of a plurality of samples, an operation unit operated by the user, and a display unit, and a plurality of data acquisition units are provided from the storage device. The analysis data may be acquired, the display control unit may display the created phylogenetic tree on the display unit, and the analysis unit may search for the marker peak based on the operation of the operation unit by the user.
この場合、記憶装置に記憶された複数のサンプルの各々について分析データがデータ取得部により取得される。また、系統樹作成部により作成された系統樹が表示制御部により表示部に表示される。使用者による操作部の操作に基づいてマーカピークが解析部により探索される。これにより、所望の薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークを効率的に探索することができる。 In this case, the data acquisition unit acquires analysis data for each of the plurality of samples stored in the storage device. In addition, the phylogenetic tree created by the phylogenetic tree creation unit is displayed on the display unit by the display control unit. The marker peak is searched by the analysis unit based on the operation of the operation unit by the user. This makes it possible to efficiently search for a marker peak for determining resistance to a desired drug.
(10)本発明の他の局面に従う質量分析方法は、表示部を用いた質量分析方法であって、複数のサンプルの各々について分析データを取得するステップと、複数のサンプルを複数の基本グループに分類するステップと、複数の基本グループについて複数の特定の薬剤に対する耐性を含む薬剤耐性のパターンの類似度に基づいて、複数のノードを含む系統樹を作成するステップと、作成された系統樹を表示部に表示させるステップと、複数のノードのうちいずれかのノードの指定を着目ノードの指定として受け付けるステップと、系統樹において指定された着目ノードについての複数の子ノードに属する複数の基本グループを、それぞれ複数の子ノードに対応する複数のグループに再編成することにより複数の再編成グループを生成するステップと、複数の再編成グループの各々に対応する1または複数の分析データに基づいて、複数の再編成グループ間で分析データの差異の解析を行うことにより、指定された着目ノードに対応する薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークを探索するステップとを含む。 (10) The mass spectrometric method according to another aspect of the present invention is a mass spectrometric method using a display unit, in which a step of acquiring analysis data for each of a plurality of samples and a plurality of samples are divided into a plurality of basic groups. View the steps to create a phylogenetic tree containing multiple nodes and the created phylogenetic tree based on the similarity of the classification steps and the pattern of drug resistance, including resistance to multiple specific drugs for multiple basic groups. A step to display in the unit, a step to accept the designation of one of a plurality of nodes as the designation of the node of interest, and a plurality of basic groups belonging to a plurality of child nodes of the node of interest specified in the phylogenetic tree. Multiple reorganization groups are generated by reorganizing into multiple groups, each corresponding to multiple child nodes, and multiple reorganization groups based on one or more analytical data corresponding to each of the multiple reorganization groups. It includes a step of searching for a marker peak for determining resistance to a drug corresponding to a designated node of interest by analyzing differences in analytical data between reorganization groups.
この質量分析方法によれば、使用者は、グループの数および薬剤の数が多い場合でも、表示部に表示された系統樹において所望の薬剤に対応するノードを着目ノードとして容易に指定することができる。また、使用者は、着目ノードに属する複数のグループを複数の子ノードにそれぞれ属する1以上のグループに再構築するための操作を行う必要がない。これにより、所望の薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークを効率的に探索することができる。 According to this mass spectrometry method, the user can easily specify the node corresponding to the desired drug in the phylogenetic tree displayed on the display as the node of interest even when the number of groups and the number of drugs are large. can. Further, the user does not need to perform an operation for reconstructing a plurality of groups belonging to the node of interest into one or more groups belonging to each of the plurality of child nodes. This makes it possible to efficiently search for a marker peak for determining resistance to a desired drug.
(11)本発明のさらに他の局面に従う質量分析プログラムは、表示部に接続された処理装置により実行可能な質量分析プログラムであって、複数のサンプルの各々について分析データを取得する処理と、複数のサンプルを複数の基本グループに分類する処理と、複数の基本グループについて複数の特定の薬剤に対する耐性を含む薬剤耐性のパターンの類似度に基づいて、複数のノードを含む系統樹を作成する処理と、作成された系統樹を表示部に表示させる処理と、複数のノードのうちいずれかのノードの指定を着目ノードの指定として受け付ける処理と、系統樹において指定された着目ノードについての複数の子ノードに属する複数の基本グループを、それぞれ複数の子ノードに対応する複数のグループに再編成することにより複数の再編成グループを生成する処理と、複数の再編成グループの各々に対応する1または複数の分析データに基づいて、複数の再編成グループ間で分析データの差異の解析を行うことにより、指定された着目ノードに対応する薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークを探索する処理とを、処理装置に実行させる。 (11) The mass spectrometric program according to still another aspect of the present invention is a mass spectrometric program that can be executed by a processing device connected to a display unit, and includes a process of acquiring analysis data for each of a plurality of samples and a plurality of processes. A process of classifying a sample into multiple basic groups and a process of creating a phylogenetic tree containing multiple nodes based on the similarity of drug resistance patterns including resistance to multiple specific drugs for multiple basic groups. , The process of displaying the created phylogenetic tree on the display, the process of accepting the designation of one of the multiple nodes as the designation of the node of interest, and the multiple child nodes of the node of interest specified in the phylogenetic tree. A process of generating a plurality of reorganization groups by reorganizing a plurality of basic groups belonging to a plurality of basic groups into a plurality of groups corresponding to a plurality of child nodes, and one or a plurality of groups corresponding to each of the plurality of reorganization groups. A process of searching for a marker peak for determining resistance to a drug corresponding to a specified node of interest by analyzing the difference in the analysis data among a plurality of reorganization groups based on the analysis data. Let the device do it.
この質量分析プログラムによれば、使用者は、グループの数および薬剤の数が多い場合でも、表示部に表示された系統樹において所望の薬剤に対応するノードを着目ノードとして容易に指定することができる。また、使用者は、着目ノードに属する複数のグループを複数の子ノードにそれぞれ属する1以上のグループに再構築するための操作を行う必要がない。これにより、所望の薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークを効率的に探索することができる。 According to this mass spectrometry program, the user can easily specify the node corresponding to the desired drug in the phylogenetic tree displayed on the display as the node of interest even when the number of groups and the number of drugs are large. can. Further, the user does not need to perform an operation for reconstructing a plurality of groups belonging to the node of interest into one or more groups belonging to each of the plurality of child nodes. This makes it possible to efficiently search for a marker peak for determining resistance to a desired drug.
本発明によれば、所定の薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークを効率的に探索することができる。 According to the present invention, it is possible to efficiently search for a marker peak for determining resistance to a predetermined drug.
(1)質量分析装置の構成
以下、本発明の実施の形態に係る質量分析装置、質量分析方法および質量分析プログラムについて図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の一実施の形態に係る質量分析装置の構成を示す図である。図1においては、主として質量分析装置1のハードウエアの構成が示される。図1に示すように、質量分析装置1は、分析部3および処理装置10を含む。(1) Configuration of Mass Spectrometer The following, the mass spectrometer, the mass spectrometry method, and the mass spectrometry program according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a mass spectrometer according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 mainly shows the hardware configuration of the
分析部3は、MALDI(マトリックス支援レーザ脱離イオン化法)を用いて、微生物等の種々のサンプルのマススペクトルを示すマススペクトルデータを生成する。複数のサンプルは、所定の特性を基準として複数のグループに分類される。ここで、所定の特性を特定するために複数の特性要素を含む特性情報が用いられる。本実施の形態では、複数の特性要素は複数の薬剤に対する耐性の有無であり、特性情報は薬剤耐性のパターン(複数の薬剤に対する耐性の有無の組み合わせ)である。
The
例えば、薬剤耐性のパターンが異なるNG個のグループのいずれかに属するNS個のサンプルが準備される。また、NS個のサンプルにそれぞれ対応するNS個のマススペクトルデータが生成される。NGおよびNSは、それぞれ2以上の自然数であり、NSはNGよりも大きい。なお、グループの特性情報は、複数の薬剤に対する耐性の有無の組み合わせに限らず、遺伝子情報等であってもよい。例えば、遺伝子情報に含まれる複数の特性要素は複数の遺伝子である。For example, N S samples in one of the groups different pattern N G number of drug resistance is prepared. Further, the N S mass spectrum data corresponding respectively to the N S samples are generated. N G and N S are each a natural number of 2 or more, N S is greater than N G. The characteristic information of the group is not limited to the combination of the presence or absence of resistance to a plurality of drugs, and may be genetic information or the like. For example, a plurality of characteristic elements included in genetic information are a plurality of genes.
以下、初期のNG個のグループを基本グループと呼ぶ。また、基本グループを後述する方法で再編成することにより得られるグループを再編成グループと呼ぶ。基本グループおよび再編成グループの両方をグループと総称する。Hereinafter, the initial NG group is referred to as a basic group. Further, a group obtained by reorganizing a basic group by a method described later is called a reorganization group. Both the basic group and the reorganized group are collectively referred to as groups.
処理装置10は、CPU(中央演算処理装置)11、RAM(ランダムアクセスメモリ)12、ROM(リードオンリメモリ)13、記憶装置14、操作部15、表示部16および入出力I/F(インターフェイス)17により構成される。CPU11、RAM12、ROM13、記憶装置14、操作部15、表示部16および入出力I/F17はバス18に接続される。CPU11、RAM12およびROM13がデータ解析装置2を構成する。
The
RAM12は、CPU11の作業領域として用いられる。ROM13にはシステムプログラムが記憶される。記憶装置14は、ハードディスクまたは半導体メモリ等の記憶媒体を含み、質量分析プログラムを記憶する。CPU11が記憶装置14に記憶された質量分析プログラムをRAM12上で実行することにより、後述する質量分析処理が行われる。また、記憶装置14は、分析部3により生成されたサンプルのマススペクトルデータを記憶する。
The
操作部15は、キーボード、マウスまたはタッチパネル等の入力デバイスである。表示部16は、液晶表示装置等の表示デバイスである。使用者は、操作部15を用いてデータ解析装置2に各種指示を行うことができる。表示部16は、データ解析装置2による解析結果を示す画像を表示可能である。入出力I/F17は、分析部3に接続される。
The
データ解析装置2は、任意の特性要素を判定するためのマーカピークを探索する。本実施の形態では、データ解析装置2は、任意の特性要素として任意の薬剤に対する耐性の有無を判定するためのマーカピークを探索する。以下、データ解析装置2の動作について説明する。
The
(2)マーカピークの探索
基本グループを作成する指示、およびサンプルを作成された基本グループに分類する指示を受け付けるためのグループ受付画面が表示部16に表示される。使用者は、操作部15を用いてグループ受付画面上で基本グループを作成する指示、およびサンプルを作成された基本グループに分類する指示をデータ解析装置2に与えることができる。各基本グループには、1または複数のサンプルが属する。(2) Search for Marker Peak A group reception screen for receiving an instruction for creating a basic group and an instruction for classifying a sample into the created basic group is displayed on the
図2は、グループ受付画面の一例を示す図である。図2に示すように、グループ受付画面20は、グループ欄21、サンプル欄22、グループ追加ボタン23、グループ削除ボタン24、サンプル追加ボタン25、サンプル削除ボタン26および決定ボタン27を含む。グループ欄21には、作成されている基本グループに付与されたグループ名の一覧(図2の例では、「Group01」、「Group02」、…、「Group06」)が表示される。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a group reception screen. As shown in FIG. 2, the
使用者は、グループ欄21に所望のグループ名を入力するとともに、グループ追加ボタン23を操作することにより、新たな基本グループを追加することができるまた、使用者は、グループ欄21のいずれかのグループ名を指定するとともに、グループ削除ボタン24を操作することにより、指定されたグループ名を有する基本グループを削除することができる。
The user can add a new basic group by inputting a desired group name in the
サンプル欄22には、グループ欄21においてグループ名が指定された基本グループに属するサンプルに付与されたサンプル名の一覧(図2の例では、「Sample 01-1」、「Sample 01-2」、…、「Sample 02-1」)が表示される。また、サンプル欄22には、サンプル名に対応するマススペクトルデータに付与されたデータ名の一覧(図2の例では、「Sample_01-1.txt」、「Sample_01-2.txt」、…、「Sample_02-1.txt」)が表示される。なお、サンプル欄22のスクロールバーを操作することにより、他のサンプル名およびデータ名をサンプル欄22に表示させることができる。
In the
使用者は、グループ欄21において基本グループを指定し、所望のサンプルに付与されたサンプル名を指定サンプル欄22に入力するとともに、サンプル追加ボタン25を操作することにより、指定された基本グループに新たなサンプルを追加することができる。
The user specifies a basic group in the
使用者は、グループ欄21において基本グループを指定し、サンプル欄22のいずれかのサンプル名を指定するとともに、サンプル削除ボタン26を操作することにより、指定されたサンプル名に対応するサンプルを指定された基本グループから削除することができる。決定ボタン27が操作されることにより複数のサンプルの基本グループが確定する。
The user specifies the basic group in the
マススペクトルデータに基づいて、マススペクトルにおける複数のピークの質量電荷比(m/z)と各ピークの検出強度との組を含むピークリストがサンプルごとに作成される。したがって、本例においては、NS個のサンプルに対応するNS個のピークリストが作成される。NS個のピークリストには、重複した質量電荷比を除くNP個の質量電荷比が含まれる。NP個は2以上の自然数である。また、ピークリストおよび複数の基本グループに基づいて、NP個の質量電荷比の各々とNS個の検出強度との関係を示すピーク行列が作成される。作成されたピーク行列は、表示部16に表示される。ピーク行列に基づいて複数の基本グループ間でのマススペクトルの差異の解析が行われる。同様に、ピークリストおよび後述する複数の再編成グループに基づいてピーク行列が作成され、作成されたピーク行列に基づいて複数の再編成グループ間でのマススペクトルの差異の解析が行われる。Based on the mass spectrum data, a peak list including a set of the mass-to-charge ratio (m / z) of a plurality of peaks in the mass spectrum and the detection intensity of each peak is created for each sample. Accordingly, in the present embodiment, the N S peak list corresponding to the N S samples are created. The the N S peak list includes N P-number of mass-to-charge ratio excluding duplicate a mass to charge ratio. N P number is a natural number of 2 or more. Further, based on the peak list and a plurality of basic groups, the peak matrix indicating a relationship between each and the N S detected intensity of N P number of mass-to-charge ratio is created. The created peak matrix is displayed on the
図3は、ピーク行列の一例を示す図である。図3に示すように、ピーク行列は、行数NP×列数NSの形式を有する。NS個のピークリストに含まれるNP個の質量電荷比が、ピーク行列のNP個の行にそれぞれ割り当てられる。図3の例においては、質量電荷比は昇順に配列される。また、複数のグループ(基本グループまたは再編成グループ)に分類されたNS個のサンプルの識別子が、ピーク行列のNS個の列にそれぞれ割り当てられる。なお、行と列との配列が逆であってもよい。ピーク行列の各要素には、対応するサンプルでかつ対応する質量電荷比における検出強度が配置される。ピーク行列のいずれかの要素の検出強度が0である場合もあり得る。FIG. 3 is a diagram showing an example of a peak matrix. As shown in FIG. 3, the peak matrix has the form of a row number N P × number of columns N S. N P-number of mass-to-charge ratio included in the N S peak list is assigned respectively to the N P rows of peaks matrix. In the example of FIG. 3, the mass-to-charge ratios are arranged in ascending order. Further, a plurality of groups (basic group or reorganize groups) to the classified the N S samples identifier is assigned respectively to the N S columns of peaks matrix. The arrangement of rows and columns may be reversed. Each element of the peak matrix is assigned a detection intensity at the corresponding sample and at the corresponding mass-to-charge ratio. The detection intensity of any element of the peak matrix may be zero.
グループ間に差異が存在するという帰無仮説の下で、作成されたピーク行列の各行に対応するNS個の検出強度に対して単変量解析が行われる。単変量解析としては、t検定またはマン・ホイットニーのU検定等の統計的仮説検定が用いられ、グループの数が3以上である場合には分散分析(ANOVA:analysis of variance)等が用いられる。単変量解析の結果として、グループ間の差異の統計的信頼性を示すp値(p-value)が行ごとに算出される。Under the null hypothesis that the difference between the groups are present, univariate analysis is performed on the N S detected intensity for each row of peaks matrix created. As the univariate analysis, a statistical hypothesis test such as the t-test or the Mann-Whitney U test is used, and when the number of groups is 3 or more, analysis of variance (ANOVA) or the like is used. As a result of the univariate analysis, a p-value indicating the statistical reliability of the differences between the groups is calculated row by row.
各行のp値が予め定めた有意水準αと比較される。有意水準αは、例えば0.05であってもよいし、0.01であってもよい。p値と有意水準αとの比較の結果、p値が有意水準αよりも小さい行、すなわちグループ間で有意差を有する行の質量電荷比が特定される。特定された質量電荷比に対応するピークがマーカピークとして特定される。特定された質量電荷比およびマーカピークを示す解析結果が表示部16に表示される。
The p-value in each row is compared to a predetermined significance level α. The significance level α may be, for example, 0.05 or 0.01. As a result of comparison between the p-value and the significance level α, the mass-to-charge ratio of the rows whose p-value is smaller than the significance level α, that is, the rows having a significant difference between the groups is specified. The peak corresponding to the specified mass-to-charge ratio is specified as a marker peak. The analysis result showing the specified mass-to-charge ratio and marker peak is displayed on the
(3)グループの再編成
本実施の形態においては、図2で作成された複数の基本グループを任意の特性に基づいて少数(例えば2個)の再編成グループに再編成することができる。本実施の形態では、薬剤耐性のパターンに基づいて複数の基本グループを少数の再編成グループに再編成することができる。また、再編成グループを別の再編成グループに再編成することができる。これにより、1または少数の薬剤に対する耐性の有無を判定するマーカピークを探索することができる。以下、その方法について説明する。(3) Group Reorganization In the present embodiment, the plurality of basic groups created in FIG. 2 can be reorganized into a small number (for example, two) reorganization groups based on arbitrary characteristics. In this embodiment, a plurality of basic groups can be reorganized into a small number of reorganization groups based on the pattern of drug resistance. Also, the reorganization group can be reorganized into another reorganization group. This makes it possible to search for a marker peak that determines the presence or absence of resistance to one or a small number of drugs. The method will be described below.
複数の基本グループに特性要素を設定するための特性受付画面が表示部16に表示される。図4は、特性受付画面の一例を示す図である。図4に示すように、特性受付画面30は、行数NG×列数NDの形式を有するテーブルであり、基本グループと特性要素との対応関係を示す。本実施の形態においては、特性情報は、薬剤耐性のパターンであり、具体的にはND個の薬剤に対する耐性の有無の組み合わせである。特性要素は、各薬剤に対する耐性の有無である。特性受付画面30のNG個の行には、NG個の基本グループが割り当てられる。特性受付画面30のND個の列には、ND個の薬剤が割り当てられる。NDは2以上の自然数である。A characteristic reception screen for setting characteristic elements in a plurality of basic groups is displayed on the
使用者は、操作部15を用いて、各行に対応するND個の列の各々に「+」記号または「−」記号を入力することにより、各基本グループについての薬剤耐性のパターンを設定することができる。なお、「+」記号は、基本グループが対応する薬剤に対して耐性を有することを意味する。「−」記号は、基本グループが対応する薬剤に対して耐性を有しないことを意味する。NG個の基本グループの各々に薬剤耐性のパターンが設定される。なお、本実施の形態では、使用者が複数の基本グループへの薬剤耐性のパターンを設定を行うが、複数の基本グループと薬剤耐性のパターンとの関係が予め記憶されていてもよい。The user, using the
NG個の基本グループにおいては、薬剤耐性のパターンの類似度が異なる。複数の基本グループ間の類似度は、系統樹(dendrogram)で表される。系統樹は、階層クラスタ分析の結果として表される。In the NG basic group, the similarity of drug resistance patterns is different. The similarity between multiple basic groups is represented by a phylogenetic tree (dendrogram). The phylogenetic tree is represented as a result of hierarchical cluster analysis.
図5は、薬剤耐性のパターンについて複数の基本グループ間の類似度の関係を示す系統樹の一例を示す図である。図5の例では、基本グループの数NGは6である。図5の系統樹において、横軸は基本グループを表し、縦軸は類似度を表す。系統樹は、複数のノードn1〜n10およびそれらを結ぶ複数の枝により構成される。縦軸の値が小さいほど類似度が高く、縦軸の値が大きいほど類似度が低い。最上部のノードn0は根ノード(root node)と呼ばれ、最下部のノードn5〜n10は葉ノード(leaf node)と呼ばれる。最上部のノードn0と最下部のノードn5〜n10との間にノードn1〜n4が存在する。FIG. 5 is a diagram showing an example of a phylogenetic tree showing the relationship of similarity between a plurality of basic groups for a pattern of drug resistance. In the example of FIG. 5, the number NG of the basic group is 6. In the phylogenetic tree of FIG. 5, the horizontal axis represents the basic group and the vertical axis represents the similarity. The phylogenetic tree is composed of a plurality of nodes n1 to n10 and a plurality of branches connecting them. The smaller the value on the vertical axis, the higher the similarity, and the larger the value on the vertical axis, the lower the similarity. The top node n0 is called the root node, and the bottom nodes n5 to n10 are called leaf nodes. Nodes n1 to n4 exist between the uppermost node n0 and the lowermost nodes n5 to n10.
図5の例では、ノードn5〜n10に「Group01」、「Group05」、「Group02」、「Group04」、「Group03」および「Group06」がそれぞれ属する。ノードn5とノードn6とがノードn4で結合している。これは、「Group01」の薬剤耐性のパターンと「Group05」の薬剤耐性のパターンとが最も類似していることを意味する。ノードn4とノードn7とがノードn3で結合している。これは、「Group02」の薬剤耐性のパターンが「Group01」および「Group05」の薬剤耐性のパターンに次に類似していることを意味する。例えば、「Group01」と「Group05」とは、1つの薬剤に対する耐性の有無において異なり、他の複数の薬剤に対する耐性の有無において同じである。例えば、「Group02」は、2つの薬剤に対する薬剤耐性の有無において異なり、他の複数の薬剤に対する耐性の有無において同じである。「Group06」の薬剤耐性のパターンは、「Group01」、「Group05」、「Group02」、「Group04」および「Group03」の薬剤耐性のパターンと最も異なる。
In the example of FIG. 5, "Group01", "Group05", "Group02", "Group04", "Group03" and "Group06" belong to the nodes n5 to n10, respectively. Node n5 and node n6 are connected by node n4. This means that the drug resistance pattern of "Group 01" and the drug resistance pattern of "
ノードn4には「Group01」および「Group05」が属し、ノードn3には「Group01」、「Group05」および「Group02」が属し、ノードn2には「Group01」、「Group05」、「Group02」および「Group04」が属し、ノードn1には「Group01」、「Group05」、「Group02」、「Group04」および「Group03」が属する。図5の系統樹は表示部16に表示される。
"Group01" and "Group05" belong to node n4, "Group01", "Group05" and "Group02" belong to node n3, and "Group01", "Group05", "Group02" and "Group04" belong to node n2. , And node n1 belongs to "Group01", "Group05", "Group02", "Group04" and "Group03". The phylogenetic tree of FIG. 5 is displayed on the
使用者は、操作部15を操作することにより、表示部16に表示された系統樹における所望のノードniを指定することができる。ここで、iは1〜10のいずれかである。指定されたノードniを着目ノードN0と呼ぶ。着目ノードN0が指定されると、着目ノードN0の直下の子ノードN1,N2が特定される。図5の例では、着目ノードN0としてノードn0が指定される。それにより、子ノードN1,N2としてノードn1,n10が特定される。この場合、子ノードN1に属する基本グループ「Group01」、「Group05」、「Group02」、「Group04」および「Group03」が再編成グループ「GR01」に再編成される。また、子ノードN1に属する基本グループ「Group06」が再編成グループ「GR02」に再編成される。By operating the
再編成の前後のグループが表示部16に表示される。図6(a),(b)は、再編成前および再編成後のグループをそれぞれ示す図である。図6(a)に示すように、グループの再編成前には、複数のサンプルが6個の基本グループ「Group01」〜「Group06」に分類されている。着目ノードN0の指定によるグループの再編後には、再編成グループ「GR01」には基本グループ「Group01」〜「Group05」のサンプルが属し、再編成グループ「GR02」には基本グループ「Group06」のサンプルが属する。The groups before and after the reorganization are displayed on the
再編成グループ「GR01」と再編成グループ「GR02」とは、特定の1または少数の薬剤に対する耐性の有無において異なる。再編成グループ「GR01」および「GR02」について図3のピーク行列が作成される。作成されたピーク行列に基づいて再編成グループ「GR01」および「GR02」に属するサンプルに対応するマススペクトルについて差異の解析が行われる。それにより、特定の1または少数の薬剤に対する耐性の有無を判定するためのマーカピークが探索される。 The reorganization group "GR01" and the reorganization group "GR02" differ in their resistance to one or a few specific drugs. The peak matrix of FIG. 3 is created for the reorganization groups "GR01" and "GR02". Based on the created peak matrix, the difference analysis is performed on the mass spectra corresponding to the samples belonging to the reorganization groups "GR01" and "GR02". Thereby, a marker peak for determining the presence or absence of resistance to a specific one or a small number of drugs is searched for.
同様に、使用者は、着目ノードN0として他の任意のノードniを指定することにより、再編成グループ「GR01」および「GR02」をさらに他の複数の再編成グループに再編成することができる。すなわち、着目ノードN0を変更することにより、複数の基本グループ「Group01」〜「Group06」を再編成グループ「GR01」および「GR02」とは異なる複数の再編成グループに再編成することができる。それにより、他の特定の1または少数の薬剤に対する耐性の有無を判定するためのマーカピークが探索される。Similarly, the user, by specifying any other node ni as the target node N 0, reorganized group "GR01" and "GR02" can be further reorganized into multiple other reorganization Group .. That is, by changing the aimed node N 0, it can be re-organized into a plurality of different reorganization group and the plurality of base group "Group01" - "Group06" Reorganization Group "GR01" and, and "GR02". Thereby, a marker peak for determining the presence or absence of resistance to one or a few other specific drugs is searched for.
なお、表示部16には、図6に示すように、再編成前および再編成後のグループにそれぞれ対応するチェックボックスが表示されるとともに、複数のサンプルにそれぞれ対応するチェックボックスが表示される。使用者は、操作部15を用いてこれらのチェックボックスを操作することにより、手動で一部のグループまたは一部のサンプルをマススペクトルによる差異の解析の対象から削除することができ、またはマススペクトルによる差異の解析の対象に追加することができる。それにより、再編成グループの再編成を手動で行うことも可能である。
As shown in FIG. 6, the
着目ノードN0を順次変更して同様の解析を繰り返すことにより、基本グループの数または薬剤の数が多い場合でも、所望の薬剤に対する耐性の有無を判定するためのマーカピークを効率よく探索することができる。By sequentially changing the node N 0 of interest and repeating the same analysis, it is possible to efficiently search for a marker peak for determining the presence or absence of resistance to a desired drug even when the number of basic groups or the number of drugs is large. Can be done.
(4)質量分析処理
図7は、データ解析装置2の構成を示す図である。図8および図9は、質量分析プログラムにより行われる質量分析処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。図7に示すように、データ解析装置2は、機能部として、データ取得部A、ピークリスト作成部B、グループ受付部C、分類部D、特性受付部E、系統樹作成部F、ピーク行列作成部G、探索部H、ノード受付部I、再編成部Jおよび表示制御部Kを含む。ピークリスト作成部B、ピーク行列作成部Gおよび探索部Hが解析部Lを構成する。(4) Mass Spectrometry FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the
図1のCPU11が記憶装置14に記憶された質量分析プログラムを実行することにより、データ解析装置2の機能部が実現される。データ解析装置2の機能部の一部または全てが電子回路等のハードウエアにより実現されてもよい。以下、図7のデータ解析装置2ならびに図8および図9のフローチャートを用いて質量分析処理を説明する。
The functional unit of the
まず、データ取得部Aは、操作部15によりマススペクトルデータが指定されたか否かを判定する(ステップS1)。使用者は、操作部15を操作することにより、記憶装置14に記憶された複数のマススペクトルデータのうち所望のマススペクトルデータを指定することができる。マススペクトルデータが指定されない場合、データ取得部Aは、マススペクトルデータが指定されるまで待機する。マススペクトルデータが指定された場合、データ取得部Aは、指定されたマススペクトルデータを記憶装置14から取得する(ステップS2)。ピークリスト作成部Bは、取得されたマススペクトルデータに基づいてピークリストを作成する(ステップS3)。
First, the data acquisition unit A determines whether or not the mass spectrum data is designated by the operation unit 15 (step S1). By operating the
次に、データ取得部Aは、マススペクトルデータの指定の終了が指示されたか否かを判定する(ステップS4)。使用者は、操作部15を操作することにより、マススペクトルデータの指定の終了を指示することができる。マススペクトルデータの指定の終了が指示されない場合、データ取得部Aは、操作部15によりマススペクトルデータがさらに指定されたか否かを判定する(ステップS5)。マススペクトルデータがさらに指定された場合、データ取得部AはステップS2に戻る。マススペクトルデータがさらに指定されない場合、データ取得部AはステップS4に戻る。マススペクトルデータの指定の終了が指示されるまで、ステップS2〜S5が繰り返される。
Next, the data acquisition unit A determines whether or not the end of the designation of the mass spectrum data is instructed (step S4). The user can instruct the end of the designation of the mass spectrum data by operating the
マススペクトルデータの指定の終了が指示された場合、表示制御部Kは、図2のグループ受付画面20を表示部16に表示させる(ステップS6)。グループ受付部Cは、ステップS6で表示されたグループ受付画面20を通して、操作部15によりサンプルを基本グループに分類するための指示を受け付けたか否かを判定する(ステップS7)。指示が受け付けられない場合、グループ受付部Cは指示が受け付けられるまで待機する。指示が受け付けられた場合、分類部Dは、受け付けられた指示に基づいて複数の基本グループを作成するとともに、サンプルを作成された複数の基本グループのいずれかに分類する(ステップS8)。表示制御部Kは、ステップS8で分類された基本グループ(図6(a)参照)を表示部16に表示させる(ステップS9)。
When the end of the designation of the mass spectrum data is instructed, the display control unit K causes the
その後、ピーク行列作成部Gは、ステップS3で作成されたピークリストおよびステップS8で分類された基本グループに基づいてピーク行列を作成する(ステップS10)。表示制御部Kは、作成されたピーク行列を表示部16に表示させる(ステップS11)。探索部Hは、作成されたピーク行列に基づいて複数の基本グループの差異を解析し(ステップS12)、差異の解析結果に基づいてマーカピークを探索する(ステップS13)。表示制御部Kは、探索されたマーカピークを含む差異の解析結果を表示部16に表示させる(ステップS14)。
After that, the peak matrix creation unit G creates a peak matrix based on the peak list created in step S3 and the basic group classified in step S8 (step S10). The display control unit K causes the
続いて、表示制御部Kは、図4の特性受付画面30を表示部16に表示させる(ステップS15)。特性受付部Eは、表示された特性受付画面30において、操作部15により特性情報が設定されたか否かを判定する(ステップS16)。特性情報が設定されていない場合、グループ受付部Cは特性情報が設定されるまで待機する。特性情報が設定された場合、系統樹作成部Fは、設定された特性情報の類似度に基づいて系統樹を作成する(ステップS17)。表示制御部Kは、作成された系統樹(図5参照)を表示部16に表示させる(ステップS18)。ステップS18において、設定された複数の基本グループについての薬剤耐性のパターンを示す画面が系統樹とともに表示されてもよい。
Subsequently, the display control unit K causes the
ノード受付部Iは、表示部16に表示された系統樹において、操作部15により着目ノードの指定を受け付けたか否かを判定する(ステップS19)。着目ノードの指定が受け付けられた場合、再編成部Jは、着目ノードに基づいてグループを再編成する(ステップS20)。表示制御部Kは、再編成グループ(図6(b)参照)を表示部16に表示させる(ステップS21)。この場合、複数の基本グループが複数の再編成グループに再編成される。
The node reception unit I determines whether or not the
その後、ピーク行列作成部Gは、ステップS3で作成されたピークリストおよびステップS20で再編成された複数の再編成グループに基づいてピーク行列を作成する(ステップS22)。表示制御部Kは、作成されたピーク行列を表示部16に表示させる(ステップS23)。探索部Hは、作成されたピーク行列に基づいて複数の再編成グループの差異の解析を行い(ステップS24)、差異の解析結果に基づいてマーカピークを探索する(ステップS25)。表示制御部Kは、探索されたマーカピークを含む差異の解析結果を表示部16に表示させる(ステップS26)。その後、表示制御部Kは、ステップS19に戻る。
After that, the peak matrix creation unit G creates a peak matrix based on the peak list created in step S3 and the plurality of reorganized groups reorganized in step S20 (step S22). The display control unit K causes the
ステップS19において、着目ノードの指定が受け付けられた場合、指定された着目ノードについてステップS20〜S26の処理が行われる。ステップS19において、着目ノードの指定が受け付けられない場合、ノード受付部Iは、着目ノードの指定の終了が指示されたか否かを判定する(ステップS27)。着目ノードの指定の終了が指示されない場合、ノード受付部Iは、ステップS19に戻る。着目ノードの指定の終了が指示された場合、ノード受付部Iは質量分析処理を終了する。 When the designation of the node of interest is accepted in step S19, the processes of steps S20 to S26 are performed for the designated node of interest. If the designation of the node of interest is not accepted in step S19, the node reception unit I determines whether or not the end of the designation of the node of interest is instructed (step S27). If the end of the designation of the node of interest is not instructed, the node reception unit I returns to step S19. When the end of the designation of the node of interest is instructed, the node reception unit I ends the mass spectrometry process.
上記の質量分析処理において、一部の処理が省略されてもよい。例えば、ステップS9,S11,S14,S21,S26等の表示処理の一部または全部は省略されてもよい。また、基本グループが再編成される前のステップS10〜S14は省略されてもよい。なお、ステップS19における着目ノードの指定は、着目ノードの取り消しの指定を含む。着目ノードの取り消しが指定された場合、ステップS20において、再編成グループが基本グループに再編成される。すなわち、サンプルのグループへの分類が、初期の基本グループへの分類に戻される。 In the above mass spectrometry process, some processes may be omitted. For example, a part or all of the display processing of steps S9, S11, S14, S21, S26 and the like may be omitted. Further, steps S10 to S14 before the basic group is reorganized may be omitted. The designation of the node of interest in step S19 includes the designation of canceling the node of interest. When the cancellation of the node of interest is specified, the reorganization group is reorganized into the basic group in step S20. That is, the classification of the samples into groups is returned to the initial classification into basic groups.
(5)効果
本実施の形態に係る質量分析装置1においては、使用者は、グループの数および薬剤の数が多い場合でも、表示部16に表示された系統樹において所望の薬剤に対応するノードを着目ノードとして容易に指定することができる。また、使用者は、着目ノードに属する複数のグループを複数の子ノードにそれぞれ属する1以上のグループに再構築するための操作を行う必要がない。さらに、使用者は、着目ノードの指定を再帰的に繰り返すことができる。その結果、所望の複数の薬剤に対する耐性をそれぞれ判定するための複数のマーカピークを効率的に探索することができる。(5) Effect In the
(6)他の実施の形態
(a)上記実施の形態において、質量分析装置1はMALDIを用いた質量分析装置であるが、本発明はこれに限定されない。質量分析装置1は、他の方式を用いた質量分析装置であってもよいし、クロマトグラフィー等の他の分析装置であってもよい。(6) Other Embodiments (a) In the above embodiment, the
(b)上記実施の形態において、グループの特性情報は複数の薬剤に対する耐性の有無の組み合わせであるが、本発明はこれに限定されない。グループの特性情報は、サンプルの遺伝子情報であってもよい。この場合、所定の遺伝子(例えば薬剤耐性遺伝子)の有無を判定するマーカピークを効率的に探索することができる。 (B) In the above embodiment, the characteristic information of the group is a combination of the presence or absence of resistance to a plurality of drugs, but the present invention is not limited to this. The characteristic information of the group may be the genetic information of the sample. In this case, a marker peak for determining the presence or absence of a predetermined gene (for example, a drug resistance gene) can be efficiently searched.
Claims (11)
複数のサンプルの各々について分析データを取得するデータ取得部と、
複数のサンプルを複数の基本グループに分類する分類部と、
前記複数の基本グループについて複数の特定の薬剤に対する耐性を含む薬剤耐性のパターンの類似度に基づいて、複数のノードを含む系統樹を作成する系統樹作成部と、
前記作成された系統樹を前記表示部に表示させる表示制御部と、
前記複数のノードのうちいずれかのノードの指定を着目ノードの指定として受け付けるノード受付部と、
前記系統樹において前記指定された着目ノードについての複数の子ノードに属する複数の基本グループを、それぞれ前記複数の子ノードに対応する複数のグループに再編成することにより複数の再編成グループを生成する再編成部と、
前記複数の再編成グループの各々に対応する1または複数の分析データに基づいて、前記複数の再編成グループ間で分析データの差異の解析を行うことにより、前記指定された着目ノードに対応する薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークを探索する解析部とを備える、質量分析装置。A mass spectrometer that can be connected to the display unit.
A data acquisition unit that acquires analysis data for each of multiple samples,
A classification unit that classifies multiple samples into multiple basic groups,
A phylogenetic tree creation unit that creates a phylogenetic tree containing a plurality of nodes based on the similarity of drug resistance patterns including resistance to a plurality of specific drugs for the plurality of basic groups.
A display control unit that displays the created phylogenetic tree on the display unit,
A node reception unit that accepts the designation of any of the plurality of nodes as the designation of the node of interest, and
A plurality of reorganization groups are generated by reorganizing a plurality of basic groups belonging to a plurality of child nodes for the designated node of interest in the phylogenetic tree into a plurality of groups corresponding to the plurality of child nodes. Reorganization department and
A drug corresponding to the designated node of interest by analyzing the difference in the analysis data among the plurality of reorganization groups based on one or a plurality of analysis data corresponding to each of the plurality of reorganization groups. A mass spectrometer comprising an analysis unit for searching for a marker peak for determining resistance to resistance to.
前記解析部は、前記再編成部により複数の再編成グループが生成されるごとに、生成された複数の再編成グループの各々に対応する1または複数の分析データに基づいて、前記複数の再編成グループ間で分析データの差異の解析を行うことにより、前記指定された着目ノードに対応する薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークを探索する、請求項1記載の質量分析装置。Each time the node reception unit accepts the designation of the node of interest, the reorganization unit corresponds to the plurality of basic groups belonging to the plurality of child nodes of the designated node of interest, respectively, to the plurality of child nodes. Generate multiple reorganization groups by reorganizing into multiple groups,
Each time the reorganization unit generates a plurality of reorganization groups, the analysis unit may perform the plurality of reorganizations based on one or a plurality of analysis data corresponding to each of the generated reorganization groups. The mass spectrometer according to claim 1, wherein a marker peak for determining resistance to a drug corresponding to the designated node of interest is searched for by analyzing a difference in analysis data between groups.
前記解析部は、
前記データ取得部により取得された前記複数のマススペクトルデータに基づいて、前記複数のピークの質量電荷比と各ピークの検出強度とを示すピークリストをサンプルごとに作成するピークリスト作成部と、
複数のサンプルについての前記複数のピークリストと前記複数の再編成グループとに基づいて、第1の方向に配列される前記複数の質量電荷比と第2の方向に配列される前記複数の再編成グループのサンプルと前記複数の質量電荷比および前記複数のサンプルに対応する複数の検出強度とを含むピーク行列を作成するピーク行列作成部と、
前記ピーク行列の各質量電荷比に対応する複数の検出強度に基づいて前記複数の再編成グループ間の差異を解析することによりマーカピークを探索する探索部とを含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の質量分析装置。The plurality of analytical data are a plurality of mass spectrum data, and the plurality of mass spectrum data includes mass-to-charge ratios and detection intensities for the plurality of peaks.
The analysis unit
Based on the plurality of mass spectrum data acquired by the data acquisition unit, a peak list creation unit that creates a peak list showing the mass-to-charge ratio of the plurality of peaks and the detection intensity of each peak for each sample, and a peak list creation unit.
Based on the plurality of peak lists for the plurality of samples and the plurality of rearrangement groups, the plurality of mass-to-charge ratios arranged in the first direction and the plurality of rearrangements arranged in the second direction. A peak matrix creation unit that creates a peak matrix including a group of samples, the plurality of mass-to-charge ratios, and a plurality of detection intensities corresponding to the plurality of samples.
Any of claims 1 to 4, including a search unit that searches for marker peaks by analyzing differences between the plurality of reorganization groups based on a plurality of detection intensities corresponding to each mass-to-charge ratio of the peak matrix. The mass spectrometer according to one item.
前記複数の特定の薬剤に対する耐性は複数の遺伝子の種類を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の質量分析装置。The drug resistance pattern contains genetic information and
The mass spectrometer according to any one of claims 1 to 6, wherein the resistance to the plurality of specific agents includes a plurality of gene types.
使用者により操作される操作部と、
表示部とをさらに備え、
前記データ取得部は、前記記憶装置から前記複数の分析データを取得し、前記表示制御部は、作成された系統樹を前記表示部に表示させ、前記解析部は、使用者による前記操作部の操作に基づいてマーカピークを探索する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の質量分析装置。A storage device that stores analytical data for each of multiple samples,
The operation unit operated by the user and
With a display unit
The data acquisition unit acquires the plurality of analysis data from the storage device, the display control unit displays the created phylogenetic tree on the display unit, and the analysis unit is the operation unit by the user. The mass spectrometer according to any one of claims 1 to 8, which searches for a marker peak based on an operation.
複数のサンプルの各々について分析データを取得するステップと、
複数のサンプルを複数の基本グループに分類するステップと、
前記複数の基本グループについて複数の特定の薬剤に対する耐性を含む薬剤耐性のパターンの類似度に基づいて、複数のノードを含む系統樹を作成するステップと、
前記作成された系統樹を前記表示部に表示させるステップと、
前記複数のノードのうちいずれかのノードの指定を着目ノードの指定として受け付けるステップと、
前記系統樹において前記指定された着目ノードについての複数の子ノードに属する複数の基本グループを、それぞれ前記複数の子ノードに対応する複数のグループに再編成することにより複数の再編成グループを生成するステップと、
前記複数の再編成グループの各々に対応する1または複数の分析データに基づいて、前記複数の再編成グループ間で分析データの差異の解析を行うことにより、前記指定された着目ノードに対応する薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークを探索するステップとを含む、質量分析方法。This is a mass spectrometry method using a display unit.
Steps to obtain analytical data for each of multiple samples,
Steps to classify multiple samples into multiple basic groups,
A step of creating a phylogenetic tree containing a plurality of nodes based on the similarity of drug resistance patterns including resistance to a plurality of specific drugs for the plurality of basic groups.
The step of displaying the created phylogenetic tree on the display unit,
A step of accepting the designation of one of the plurality of nodes as the designation of the node of interest, and
A plurality of reorganization groups are generated by reorganizing a plurality of basic groups belonging to a plurality of child nodes for the designated node of interest in the phylogenetic tree into a plurality of groups corresponding to the plurality of child nodes. Steps and
A drug corresponding to the designated node of interest by analyzing the difference in the analysis data among the plurality of reorganization groups based on one or a plurality of analysis data corresponding to each of the plurality of reorganization groups. A mass spectrometric method comprising the step of searching for marker peaks to determine resistance to.
複数のサンプルの各々について分析データを取得する処理と、
複数のサンプルを複数の基本グループに分類する処理と、
前記複数の基本グループについて複数の特定の薬剤に対する耐性を含む薬剤耐性のパターンの類似度に基づいて、複数のノードを含む系統樹を作成する処理と、
前記作成された系統樹を前記表示部に表示させる処理と、
前記複数のノードのうちいずれかのノードの指定を着目ノードの指定として受け付ける処理と、
前記系統樹において前記指定された着目ノードについての複数の子ノードに属する複数の基本グループを、それぞれ前記複数の子ノードに対応する複数のグループに再編成することにより複数の再編成グループを生成する処理と、
前記複数の再編成グループの各々に対応する1または複数の分析データに基づいて、前記複数の再編成グループ間で分析データの差異の解析を行うことにより、前記指定された着目ノードに対応する薬剤に対する耐性を判定するためのマーカピークを探索する処理とを、
前記処理装置に実行させる、質量分析プログラム。A mass spectrometry program that can be executed by a processing device connected to the display unit.
The process of acquiring analysis data for each of multiple samples,
The process of classifying multiple samples into multiple basic groups,
A process of creating a phylogenetic tree containing a plurality of nodes based on the similarity of drug resistance patterns including resistance to a plurality of specific drugs for the plurality of basic groups.
The process of displaying the created phylogenetic tree on the display unit,
The process of accepting the designation of one of the plurality of nodes as the designation of the node of interest, and
A plurality of reorganization groups are generated by reorganizing a plurality of basic groups belonging to a plurality of child nodes for the designated node of interest in the phylogenetic tree into a plurality of groups corresponding to the plurality of child nodes. Processing and
A drug corresponding to the designated node of interest by analyzing the difference in the analysis data among the plurality of reorganization groups based on one or a plurality of analysis data corresponding to each of the plurality of reorganization groups. The process of searching for marker peaks to determine resistance to
A mass spectrometric program to be executed by the processing apparatus.
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