WO2024025390A1 - 파라미터의 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치 및 방법 - Google Patents

파라미터의 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치 및 방법 Download PDF

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WO2024025390A1
WO2024025390A1 PCT/KR2023/011069 KR2023011069W WO2024025390A1 WO 2024025390 A1 WO2024025390 A1 WO 2024025390A1 KR 2023011069 W KR2023011069 W KR 2023011069W WO 2024025390 A1 WO2024025390 A1 WO 2024025390A1
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WO
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positive
negative
amplification characteristic
interface
characteristic parameters
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Application number
PCT/KR2023/011069
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English (en)
French (fr)
Inventor
손형석
김형규
김지혜
박봉균
정화영
이예지
차광수
임정민
유원우
Original Assignee
주식회사 씨젠
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    • G16B—BIOINFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR GENETIC OR PROTEIN-RELATED DATA PROCESSING IN COMPUTATIONAL MOLECULAR BIOLOGY
    • G16B25/00—ICT specially adapted for hybridisation; ICT specially adapted for gene or protein expression
    • G16B25/20—Polymerase chain reaction [PCR]; Primer or probe design; Probe optimisation
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16B—BIOINFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR GENETIC OR PROTEIN-RELATED DATA PROCESSING IN COMPUTATIONAL MOLECULAR BIOLOGY
    • G16B30/00—ICT specially adapted for sequence analysis involving nucleotides or amino acids
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16B—BIOINFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR GENETIC OR PROTEIN-RELATED DATA PROCESSING IN COMPUTATIONAL MOLECULAR BIOLOGY
    • G16B45/00—ICT specially adapted for bioinformatics-related data visualisation, e.g. displaying of maps or networks

Definitions

  • the present invention relates to a computer implemented method, system and storage medium for setting threshold values of parameters.
  • the target analyte or target analyte, especially the target nucleic acid molecule can be amplified in a variety of ways:
  • the various methods of amplification may include: polymerase chain reaction (PCR), ligase chain reaction. (ligase chain reaction (LCR)) (U.S. Patent Nos. 4,683,195 and 4,683,202; PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications (Innis et al., eds, 1990)), strand displacement amplification (SDA) ) (Walker, et al. Nucleic Acids Res. 20(7):1691-6 (1992); Walker PCR Methods Appl 3(1):1-6 (1993)), transcription-mediated amplification ( Phyffer, et al., J.
  • the real-time PCR system is a technology for detecting target nucleic acids in samples in real time.
  • a signal generating means that emits a detectable fluorescent signal in proportion to the amount of the target nucleic acid is used.
  • a fluorescent signal generated by the above-described signal generating means is detected in each cycle in proportion to the amount of target nucleic acid.
  • a data set containing each measurement point and the intensity of the fluorescence signal at that measurement point is obtained. From the data set obtained in this way, an amplification curve or amplification profile curve indicating the intensity of the detected fluorescence signal relative to the measurement point is obtained.
  • a process is performed to determine the positive or negative nature of a specific target nucleic acid in the sample.
  • the parameter values for the above-described amplification curve or amplification profile curve can be obtained for each target nucleic acid.
  • Positive negativeness can be determined by comparing the value of the obtained parameter with a predetermined criterion for positive negative judgment.
  • the criterion for positive negatives must be determined in advance, and the method of determining the criterion may also affect the accuracy and efficiency of target analysis.
  • the problem to be solved according to one embodiment includes providing an interface used to set the value of the criterion for positive-negative reading of the target analyte in the above-described sample.
  • correction work may be performed on the aforementioned data set, amplification curve, or amplification profile curve.
  • values of predetermined parameters may be used. The values of these parameters also affect the results of the positive-negative readout process described above.
  • an additional problem according to an embodiment may include providing an interface used to set the values of parameters used in the above-described correction work.
  • a method of providing an interface for setting a threshold value of an amplification characteristic parameter includes n (where n is 2) for each of the plurality of samples from detection data obtained during the detection process for the target analyte of each of the plurality of samples. Obtaining measured values for amplification characteristic parameters of an integer or greater) type; - Each of the plurality of samples is pre-labeled as either a positive sample or a negative sample - and each of the plurality of samples is classified into the n types in an n-dimensional coordinate system space composed of axes corresponding to each of the n types of amplification characteristic parameters.
  • the setting screen is displayed on one screen with the n-dimensional coordinate system space, where each of the plurality of samples is labeled as positive and negative.
  • the detection process is performed by nucleic acid amplification reaction, enzyme reaction, or microbial growth.
  • the n types of parameters include at least one of a degree of matching between an approximation function that approximates the detection data and the detection data, a graph shape parameter indicating a graph shape of the approximation function, and a derivation parameter derived from the graph shape parameter. do.
  • the graph shape parameter or the derivation parameter of the approximation function includes at least the maximum value of the first derivative of the approximation function, the difference between the maximum signal value of the approximation function and the background signal value, or the sharpness of the approximation function. One is included.
  • the process of comparing the measured value of at least one parameter of the degree of matching, the maximum value of the first derivative, the difference, and the sharpness of the approximation function with the corresponding threshold value includes.
  • axes corresponding to each of the n types of amplification characteristic parameters in the n-dimensional coordinate system space are orthogonal to each other.
  • the positive sample and the negative sample are displayed using different colors and/or shapes.
  • At least one of the parameters corresponding to the axes in each of the coordinate systems is selected by the user.
  • a slide bar implemented to be adjustable on the screen is provided for each of the n types of parameters, and the n types of threshold are determined by adjusting the corresponding slide bar, The threshold value determined each time the slide bar is adjusted is reflected and displayed in real time in the n-dimensional coordinate space.
  • the threshold value is displayed as a line or plane in the coordinate space.
  • the line or plane is used to group a plurality of samples displayed in the coordinate space into a positive sample group and a negative sample group.
  • the threshold includes an upper threshold and a lower threshold.
  • the method further includes displaying a sample located between the upper threshold and the lower threshold as a third state rather than the prelabeled result.
  • an apparatus for providing an interface for setting a threshold value of an amplification characteristic parameter includes: a memory storing at least one command; and a processor, wherein by performing the at least one command, the processor determines n for each of the plurality of samples (where n is Obtain measurements of amplification characteristic parameters of the type (an integer greater than or equal to 2); Each of the plurality of samples is pre-labeled as either a positive sample or a negative sample, and each of the plurality of samples is measured in an n-dimensional coordinate system space composed of axes corresponding to each of the n types of amplification characteristic parameters.
  • an interface can be provided to visually check amplification characteristic parameters that can be used as a criterion for reading during a positive-negative reading process.
  • an interface can be provided that effectively sets a boundary value that can be used in the positive-negative distribution and positive-negative reading process.
  • FIG. 1 exemplarily shows a detection device and a device for providing an interface for setting parameters connected thereto according to an embodiment.
  • Figure 2 is an exemplary block diagram of an apparatus for providing an interface for setting a parameter threshold according to an embodiment.
  • FIG. 3 exemplarily illustrates a parameter setting interface for performing a method of providing an interface for setting a parameter threshold value according to an embodiment.
  • FIG. 4 a portion of the coordinate system area of FIG. 3 is enlarged and illustrated as an example.
  • Figure 5 is a flowchart of a method of providing an interface for setting a threshold value of an amplification characteristic parameter according to an embodiment.
  • plate refers to the standard unit in which an amplification reaction is performed in a PCR device, and the basic unit in which the data generated after the amplification reaction is stored. Different plates carry out amplification reactions at different times using the same amplification device. These may be plates on which the amplification reaction was performed, or plates on which the amplification reaction was performed by different amplification devices at the same time.
  • the plate contains a plurality of reaction wells.
  • the plate may contain N x M reaction wells. Typically a plate contains 12 x 8 or 8 x 12 reaction wells.
  • the reaction wells of the plate may be integral with the plate or may be in the form of removable tubes.
  • the plate may have a rectangular shape, but the plate includes one or more reaction wells and may be implemented in various shapes other than rectangular, such as a circle, ladder, or diamond.
  • the wells of the plate contain the sample to be analyzed and the reagents necessary for the nucleic acid amplification reaction.
  • target analyte includes a variety of substances (e.g., biological and non-biological substances), which may refer to the same entity as the term “target analyte.”
  • target analytes are specifically biological substances, more specifically at least one of nucleic acid molecules (e.g., DNA and RNA), proteins, peptides, carbohydrates, lipids, amino acids, biological compounds, hormones, antibodies, antigens, metabolites, and cells. It can be included.
  • nucleic acid molecules e.g., DNA and RNA
  • proteins e.g., proteins, peptides, carbohydrates, lipids, amino acids, biological compounds, hormones, antibodies, antigens, metabolites, and cells. It can be included.
  • sample refers to both biological samples (e.g., cells, tissues, and body fluids) and non-biological samples (e.g., food, water, and soil).
  • biological samples include, for example, viruses, bacteria, tissues, cells, blood (including whole blood, plasma and serum), lymph, bone marrow fluid, saliva, sputum, swab, aspiration, It may include at least one of milk, urine, stool, eye fluid, semen, brain extract, spinal fluid, joint fluid, thymic fluid, bronchial lavage fluid, ascites, and amniotic fluid.
  • samples may or may not contain the target analytes described above.
  • nucleic acid extraction process known in the art may be performed on the sample estimated to contain the target analyte.
  • the nucleic acid extraction process may vary depending on the type of sample.
  • the extracted nucleic acid is RNA, it can additionally undergo a reverse transcription process to synthesize cDNA (Reference: Sambrook, J. et al., Molecular Cloning. A Laboratory Manual, 3rd ed. Cold Spring Harbor Press (2001).
  • data set refers to data obtained from a signal generation reaction for the target analyte using signal generation means (signal generation means will be described below).
  • the term “signal generation reaction” refers to a reaction that generates a signal depending on the properties, such as activity, amount, or presence (or absence) of the target analyte in the sample, specifically the presence (or absence).
  • These signal generation reactions include biological reactions and chemical reactions.
  • biological reactions include genetic analysis processes such as PCR, real-time PCR and microarray analysis, immunological analysis processes, and bacterial growth analysis.
  • chemical reactions include The reaction includes a process that analyzes the creation, change, or destruction of a chemical substance.
  • the signal generation reaction may be a genetic analysis process, or may be a nucleic acid amplification reaction, an enzyme reaction, or microbial growth.
  • the signal generation reaction described above is accompanied by a signal change. Therefore, the progress of this signal generation reaction can be evaluated by measuring the change in the signal.
  • the term “signal” refers to a measurable output.
  • the measured magnitude or change of this signal serves as an indicator qualitatively or quantitatively indicating the characteristics of the target analyte, specifically, the presence or absence of the target analyte in the sample.
  • indicators include fluorescence intensity, luminescence intensity, chemiluminescence intensity, bioluminescence intensity, phosphorescence intensity, charge transfer, voltage, current, power, energy, temperature, viscosity, light scatter, radioactivity intensity, and reflectivity. , light transmittance and absorbance, but are not limited thereto.
  • signal generation means refers to a means for providing a signal indicating the characteristics, specifically the presence or absence, of a target analyte to be analyzed.
  • These means of signaling include the label itself or an oligonucleotide to which the label is linked.
  • labels include fluorescent labels, luminescent labels, chemiluminescent labels, electrochemical labels, and metal labels.
  • the label may be used as a label itself, such as an intercalating dye.
  • the label may be used in the form of a single label or an interactive dual label comprising a donor molecule and an acceptor molecule, bound to one or more oligonucleotides.
  • the signal value can be expressed as a RFU (Relative Fluorescence Unit) value.
  • the signal generating means may additionally include an enzyme having nucleic acid cleavage activity to generate a signal (for example, an enzyme having 5' nucleic acid cleavage activity or an enzyme having 3' nucleic acid cleavage activity).
  • an enzyme having nucleic acid cleavage activity to generate a signal (for example, an enzyme having 5' nucleic acid cleavage activity or an enzyme having 3' nucleic acid cleavage activity).
  • various methods are known for generating a signal indicating the presence of a target analyte, particularly a target nucleic acid molecule, using the signal generation means.
  • Representative examples may include: the TaqManTM probe method (U.S. Patent No. 5,210,015), the molecular beacon method (Tyagi, Nature Biotechnology, v.14 MARCH 1996), the Scorpion method (Whitcombe et al., Nature Biotechnology 17:804) -807 (1999)), Sunrise or Amplifluor method (Nazarenko et al., Nucleic Acids Research, 25(12):2516-2521 (1997), and US Patent No. 6,117,635), Lux method (USA) Patent No.
  • hybridization probe Bosset PS, et al., Clin Chem 2000, 46, 147-148
  • PTOCE PTO cleavage and extension method
  • PCE-SH PTO Cleavage and Extension-Dependent Signaling Oligonucleotide Hybridization
  • PCE-NH PTO Cleavage and Extension-Dependent Non-Hybridization
  • PCT/KR2013/012312 CER method
  • the aforementioned term “signal generation reaction” may refer to a signal amplification reaction.
  • the term “amplification reaction” refers to a reaction that increases or decreases the signal generated by the signal generating means.
  • the amplification reaction refers to a signal increase (or amplification) reaction generated by the signal generation means depending on the presence of the target analyte.
  • amplification of the target analyte may or may not be accompanied. More specifically, the amplification reaction may refer to a signal amplification reaction accompanied by amplification of the target analyte.
  • the data set obtained through the amplification reaction may include an amplification cycle.
  • a cycle refers to a unit of change in certain conditions in a plurality of measurements involving changes in said conditions. Changes in the above constant conditions mean, for example, an increase or decrease in temperature, reaction time, reaction number, concentration, pH, copy number of the measurement target (eg, nucleic acid), etc.
  • a cycle can be a time or process cycle, a unit operation cycle, and a reproductive cycle.
  • cycle may refer to one unit of repetition when a reaction of a certain process is repeated or the reaction is repeated at a certain time interval.
  • one cycle refers to a reaction that includes denaturation of nucleic acids, annealing of primers, and extension of primers.
  • a change in certain conditions is an increase in the number of repetitions of the reaction, and the repetition unit of the reaction including the series of steps is set as one cycle.
  • cycle may mean one unit of repetition when a certain action is repeated as the reaction progresses.
  • the act of detecting a signal generated at regular time intervals may be repeated, and may refer to one unit of repetition.
  • the cycle may have a unit of time.
  • the amplification reaction to amplify the signal indicating the presence of the target analyte (or target analyte) is carried out in a way that the signal is also amplified as the target analyte is amplified. (e.g., real-time PCR method).
  • the amplification reaction may be performed in a manner in which the target analyte is not amplified and only the signal indicating the presence of the target analyte is amplified (e.g., CPT method (Duck P, et al. , Biotechniques, 9:142-148 (1990)), Invader assay (US Patent Nos. 6,358,691 and 6,194,149)).
  • CPT method Digi P, et al. , Biotechniques, 9:142-148 (1990)
  • Invader assay US Patent Nos. 6,358,691 and 6,194,149
  • target analytes or target analytes can be amplified by various methods: polymerase chain reaction (PCR), ligase chain reaction (LCR). (U.S. Patent Nos. 4,683,195 and 4,683,202; PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications (Innis et al., eds, 1990)), strand displacement amplification (SDA) (Walker, et al. Nucleic Acids Res. 20(7):1691-6 (1992); Walker PCR Methods Appl 3(1):1-6 (1993)), transcription-mediated amplification (Phyffer, et al., J. Clin. Microbiol.
  • PCR polymerase chain reaction
  • LCR ligase chain reaction
  • SDA strand displacement amplification
  • the amplification reaction amplifies the signal while amplifying the target analyte (specifically, the target nucleic acid molecule).
  • the amplification reaction is carried out according to PCR, specifically real-time PCR, or by isothermal amplification reaction (eg, LAMP or RPA).
  • a data set obtained by a signal generation reaction includes a plurality of data points including cycles of the signal generation reaction and signal values at the cycles.
  • the term “signal value” refers to the level of the signal (e.g., signal intensity) actually measured in the cycle of the signal generation reaction, especially the amplification reaction, quantified according to a certain scale or a modified value thereof.
  • the modified value may include a mathematically processed signal value of the actually measured signal value.
  • Examples of mathematically processed signal values of actually measured signal values may include logarithms or derivatives.
  • data point means a coordinate value containing cycle and signal values. Additionally, the term “data” refers to all information that makes up a data set. For example, each cycle and signal value of an amplification reaction may correspond to data.
  • Data points obtained by signal generation reactions, especially amplification reactions can be expressed as coordinate values that can be expressed in a two-dimensional orthogonal coordinate system.
  • the X-axis represents the number of cycles
  • the Y-axis represents the signal value measured or processed in the cycle.
  • data set refers to the collection of data points.
  • the data set may be a set of data points obtained directly through an amplification reaction performed in the presence of a signal generation means, or may be a modified data set that transforms such a data set.
  • the data set may be some or all of a plurality of data points obtained by an amplification reaction or modified data points thereof.
  • the data set may be a data set obtained by processing a plurality of data sets.
  • data sets for the plurality of target analytes are obtained through processing of data sets obtained from reactions conducted in the single reaction vessel. It can be.
  • data sets for multiple target analytes formed in one reaction vessel can be obtained by processing multiple data sets obtained from signals measured at different temperatures.
  • the reaction vessel provides a closed space in which the reaction is performed.
  • the reaction vessel includes one or more reaction containers.
  • a reaction container refers to a unit that can accommodate reactants (eg, reaction solution or reaction mixture).
  • Test tubes, PCR tubes, strip tubes, and multi-well PCR plates are each example of a reaction vessel containing one or two or more reaction containers.
  • the above-described data set can be plotted thereby obtaining an amplification curve.
  • FIG. 1 exemplarily shows a detection device 200 and a device 100 for providing an interface for setting parameters connected thereto according to an embodiment. These (100, 200) may be connected to each other by wired or wireless communication.
  • the block diagram shown in FIG. 1 is merely illustrative, and the spirit of the present invention is not limited to what is shown in FIG. 1.
  • components not shown in FIG. 1 may be additionally connected to these 100 and 200.
  • the device 100 for providing an interface for parameter setting may be implemented by being included in the detection device 200.
  • the description below will be made on the assumption that the above-described components 100 and 200 are implemented or connected as shown in FIG. 1. Below, we will look at each configuration in detail.
  • the detection device 200 is implemented to perform a nucleic acid amplification reaction and nucleic acid detection on a sample. Depending on the embodiment, the detection device 200 may be implemented to perform a nucleic acid detection task without performing a nucleic acid amplification reaction. However, the following description will be made on the assumption that the detection device 200 is implemented to also perform a nucleic acid amplification reaction. do.
  • the detection device 200 is implemented to detect the magnitude of this signal. Specifically, the detection device 200 can monitor in real time the size of the above-described signal that changes as the nucleic acid amplification reaction progresses. The monitored results may be output from the detection device 200 in the form of a data set as mentioned in the definition of terms, for example, the intensity of the signal for each cycle.
  • the intensity of the signal for each cycle is information as a material, which is the basis for determining the presence or absence of the target analyte in the sample.
  • the nucleic acid amplification reaction when the nucleic acid amplification reaction is performed, the size of the signal generated by the signal generation means can also be amplified, so the nucleic acid amplification reaction will be regarded hereinafter as causing the signal generation reaction described above. let's do it.
  • the device 100 for providing an interface for setting a parameter threshold provides a user interface for setting the value of a parameter. Let’s look at it in detail below.
  • Various software can be used to determine the presence or absence of target analytes in a sample.
  • these software when the above-mentioned material information is input, there is presence/absence reading software that performs a process of reading the presence or absence of the target analyte in the sample using the input information and predetermined parameters.
  • the performance or accuracy of this presence/absence reading software is dependent on the value of the corresponding parameter.
  • the faster the values of these parameters are determined the sooner the release of the relevant software and the reagents associated with it can be released.
  • the device 100 for providing an interface for setting parameter thresholds provides a user interface for researchers and developers of reagents that enables quick and accurate determination of the values of these parameters. It is implemented to do so.
  • the above-mentioned parameters operate as a criterion for determining the presence or absence of the target analyte in the sample in the process.
  • These criterion parameters may include various things, which will be described later.
  • each functional configuration of the device 100 for providing an interface for setting a parameter threshold will be examined in more detail with reference to FIG. 2 .
  • FIG. 2 is an exemplary block diagram of an apparatus 100 for providing an interface for setting a parameter threshold value according to an embodiment.
  • the device 100 for providing an interface for parameter setting can be implemented in a laptop, server, or cloud, but is not limited thereto.
  • the interface providing device 100 for setting a parameter threshold includes, but is not limited to, a communication unit 120, a memory 140, a processor 160, and an interface providing unit 180.
  • the communication unit 120 is implemented as a wired or wireless communication module.
  • the device 100 for providing an interface for setting parameter thresholds can communicate with the outside.
  • the device 100 for providing an interface for setting a parameter threshold value may transmit setting values, threshold values, etc. input from a research developer to the outside through the communication unit 120, as will be described later.
  • the device 100 for providing an interface for setting parameters provides pre-labeled correct answer data regarding positive or negative, default values for parameters, and reading when the default value is applied to the positive or negative reading process. The result, the reading result of the reading process when the setting value or threshold value is applied to the positive-negative reading process, etc. may be received from the outside through the communication unit 120.
  • the stored data may include the previously mentioned correct answer data or default values, but is not limited thereto.
  • the memory 140 may store data (or data sets) received from the detection device 200 or data processed by the processor 160, including the above-described data set and noise from the data set. It may include a removed noise-removed data set, an amplification curve approximated from the noise-removed data set, a Ct value that is a parameter extracted from the amplification curve, a signal value (eg, RFU value), etc.
  • data may be stored in the memory 140 in plate units or strip units. Additionally, the memory 140 may store data for a plurality of plates and amplification data generated based on the data for the plurality of plates.
  • the data about the plate includes numbers or letters for identifying the plate, information recorded about the plate, or data about reaction wells included in the plate.
  • the information recorded about the plate includes various information such as the date, time, and method on which the amplification reaction was performed on the plate.
  • data on reaction wells include a data set, noise-removed data set, amplification curve, Ct value, signal value, etc. for each reaction well.
  • the memory 140 is shown as a separate component from the processor 160, but the memory 140 and the processor 160 may be implemented as a single device.
  • the memory 140 may be storage, such as a cache, included within the processor 160.
  • the processor 160 is a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), a micro controller unit (MCU), or a dedicated processor on which methods according to embodiments are performed. It can be implemented by etc. In addition, this processor 160 may be implemented by at least one core.
  • CPU central processing unit
  • GPU graphics processing unit
  • MCU micro controller unit
  • This processor 160 can write data to the memory 140. Additionally, the processor 160 can read and execute instructions stored in the memory 140. For example, the processor 160 may execute instructions stored in the memory 140 to enable the interface provider 180 to perform the functions described below.
  • the interface provider 180 may be driven by the processor 160 as follows. Before explanation, the interface provider 180 can be implemented by means of displaying data and means of receiving data. For example, the interface providing unit 180 may be implemented on a touch screen or a touch pad, or alternatively, it may be implemented through a combination of an LCD monitor and a keyboard.
  • the interface providing unit 180 can display correct answer data regarding the presence or absence of the target analyte in the sample.
  • correct answer data may be received from the outside by the parameter setting interface providing device 100 through the communication unit 120 or may be loaded from the storage unit 140, but is not limited thereto.
  • Correct answer data can be displayed in an arbitrary coordinate system on the interface to distinguish between positive and negative.
  • the correct answer data is a collection of correct answers in which the presence or absence of the target for each sample was confirmed as positive or negative. If the correct answer (positive or negative) for each reaction vessel that received the sample is confirmed for each reaction vessel in the entire 96-well plate, it can be said to be the correct answer data for that 96-well plate.
  • These correct data can be obtained for each well by being labeled by a research developer who directly adjusts the concentration of the target nucleic acid for each reaction vessel.
  • the target nucleic acid may be artificially synthesized, a standard strain, or an actual clinical specimen.
  • the correct answer data may be displayed in a position corresponding to the coordinate system displayed on the interface to distinguish between positive and negative by color or icon, which will be described in detail later in relation to FIG. 3.
  • the above-described interface providing device 100 for setting parameter thresholds is for providing an interface that can set thresholds of various amplification characteristic parameters used as positive/negative readout criteria.
  • the device 100 provides an interface for setting thresholds for positive/negative readout criteria. Analysis for the presence or absence of target analytes can be performed using BPN (WO2017/086762) and DSP (WO2019/066572) technology as a criterion. It is applicable to the function provided by the interface providing device 100 for setting the parameter threshold value for setting the value of the Ct parameter described above for the parameters of BPN and DSP.
  • BPN is one way to calibrate and analyze data sets.
  • a normalization coefficient is provided for correction of the data set obtained from the signal-generating reaction for the target analyte using a signal generation means, and the normalization coefficient is a reference value (reference cycle). cycle) and a plurality of data points including cycles of the signal generation reaction and signal values at the cycles, the cycle is selected from the cycles of the data set, and the reference value is randomly selected. It is a fixed value, and the standardization coefficient is provided by determining the relationship between the signal value of the cycle corresponding to the reference cycle in the data set and the reference value, and the standardization coefficient is applied to the signal values of the data set to produce corrected signal values. This provides a calibration data set from which analysis can be performed.
  • the accuracy of the fitting of a nonlinear function to a data set is used as a direct indicator for the analysis of the target analyte, a signal-generating reaction that uses a signal-generating means to analyze the target analyte without false positive and false negative results, especially false positive results.
  • the fitting accuracy of the non-linear function to a data set can be determined, and the fitting accuracy can be used to determine the presence or absence of a target analyte in the sample.
  • This analysis method requires various parameters and can be optimized according to the value set for each parameter.
  • BPN WO2017/086762
  • DSP WO2019/066572
  • These parameters are used for mathematical processing of the signal in a signal generation reaction that generates a signal dependent on the presence of the target analyte, or are used as a criterion for reading the presence or absence of the target analyte in the sample.
  • values that can determine the positive/negative of a sample include Ct (Threshold Cycle), delta Ct, melt Tm, melt peak, threshold intensity value of the signal used to determine Ct, and threshold value for determining Ct value.
  • the BPN of the analysis method may include parameters for reference value (RV) and signal value relationship parameter (Cut-off ratio, CR) value.
  • the CR describes the relationship or degree of change in signal, signal change or signal difference, especially numerically, when two signal values occur at different detection temperatures.
  • the different detection temperatures may be a relatively high temperature detection temperature and a relatively low temperature detection temperature, or a first temperature and a second temperature.
  • “Signal value relationship parameters” include arbitrary values that reflect the pattern (rule) of signal change at different detection temperatures.
  • the signal value relationship parameter refers to a value indicating the degree of change between the signal detected at a relatively high detection temperature and the signal detected at a relatively low detection temperature for a specific target nucleic acid sequence.
  • a signal value relationship parameter may indicate a value used to convert, convert, adjust, or transform a signal detected at one temperature into a signal at another temperature.
  • Signal value relationship parameters may vary depending on the type of target nucleic acid sequence, the type of signal generation means, and the conditions of incubation and detection. Accordingly, various signal value relationship parameters can be determined for different or identical target nucleic acid sequences.
  • Signal value relationship parameters can be expressed in various aspects. For example, signal value relationship parameters can be expressed as numerical values, presence/absence of a signal, or a plot with signal characteristics.
  • DSP includes parameters for correction and numerical adjustment of data sets obtained through signal generation reactions.
  • Parameters for data set correction include PMC (Parameter Criterion) for determining the shape of the sigmoid graph for the data set obtained through the signal generation reaction, SFC (Start Fitting Cycle) for baseline fitting, and start cycle correction. ), may include an MFC for correcting the data set by using baseline fitting from the SFC to the minimum fitting cycle (MFC).
  • PMC Parameter Criterion
  • SFC Start Fitting Cycle
  • MFC Minimum fitting cycle
  • Parameters for numerical adjustment include CR (Cut-off ratio), which is the RFU value at low temperature divided by the RFU value at high temperature to correct the difference in REU value due to the difference in RFU values between Low and High, and the amount of sample after sigmoid fitting. /Threshold for negative reading (THRD, Ct Threshold), DRFU (Determinant RFU) for filtering positive/negative samples, and RC (R Square Criterion Square Criterion) for processing negative if R ⁇ 2 is less than R Square Criterion.
  • CR Cut-off ratio
  • DRFU Determinant RFU
  • RC R Square Criterion Square Criterion
  • 2009/0119020 can use the R ⁇ 2 value of the sigmoid function to determine whether a data set shows significant or effective growth, where the R ⁇ 2 value is If it is less than the R Square Criterion, a parameter RC representing the voice may be further included.
  • the values of these parameters can be set for each detection channel (FAM, HEX, C610, Q670, Q705) and detection temperature.
  • the values for each parameter according to this type of analysis method are values for determining positive/negative results to converge on the positive/negative reading results confirmed in clinical trials.
  • the interface provider 180 can display the results in various ways. You can.
  • FIG. 3 illustrates a parameter setting interface for performing a method of providing an interface for setting a parameter threshold value according to an embodiment.
  • the device 100 for providing an interface for setting a parameter threshold includes a section 310 for setting a reading process, a section 320 for setting an amplification characteristic parameter threshold, and an axis setting through the interface providing unit 180.
  • a display 300 is provided on which a display section 330 and an amplification characteristic parameter display section 340 are displayed.
  • the device 100 for providing an interface for setting parameter thresholds can select a sample to be read and set items related to the read process through the read process setting section 310.
  • the reading process setting section 310 includes a graph selection section 311 for selecting the type of graph to be displayed, a target selection section 312 for selecting the type of target to be analyzed, and consumables for selecting the type of container.
  • the device 100 for providing an interface for setting a parameter threshold may display measured values for each of a plurality of samples using a visual means through the selected graph.
  • the measured value is a value obtained by measuring the amplification characteristic parameter reflecting the characteristics of the amplification curve described above with respect to the detection data obtained during the detection process for the target analyte in each of the plurality of samples.
  • the amplification characteristic parameter may be a parameter used in a process for reading the presence or absence of a target analyte using the above-described DSP technology.
  • the graph may be a two-dimensional planar graph in which the XY axes relate to df and RFU, respectively, or ⁇ 4 and df, respectively.
  • df is the maximum slope of the nonlinear function fitted to the data set or normalized data set
  • relative fluorescence unit (RFU) is the signal value
  • ⁇ 4 is the parameters of the nonlinear function ( ⁇ 1 , ⁇ 2, ⁇ 3, ⁇ 4).
  • Each of the plurality of samples may undergo a predetermined data processing process, such as BPN or DSP, from detection data obtained during the detection process for the target analyte, and as a result, the above-described types of parameters may be derived.
  • the derived parameters can be displayed in a coordinate system to correspond to the parameters of the axis of the selected graph.
  • the interface providing device 100 for setting a parameter threshold displays each of the derived values, i.e., measured values, for specific amplification characteristic parameters for a plurality of samples in a coordinate space through the interface providing unit 180. You can.
  • the target selection section 312 may be included in the reading process setting section 310 to select the type of target to be analyzed.
  • the target nucleic acid sequence may be any naturally occurring prokaryotic nucleic acid, eukaryotic (e.g., protozoa, parasites, fungi, yeast, higher plants, lower animals, and higher animals, including mammals and humans) nucleic acids, and viral (e.g., , herpes virus, HIV, influenza virus, Epstein-Barr virus, hepatitis virus, poliovirus, etc.) also includes nucleic acids or viroid nucleic acids.
  • Target nucleic acid sequences include nucleic acid molecules that have been or can be prepared by recombinant methods or chemical synthesis. Accordingly, the target nucleic acid sequence may or may not exist in nature.
  • Target nucleic acid sequences include known or unknown sequences.
  • the device 100 for providing an interface for setting a parameter threshold may provide a means for setting a threshold using data on a specific target selected through the target selection section 312. there is.
  • the device 100 for providing an interface for setting a parameter threshold may provide a consumable selection section 313 for selecting the type of reaction vessel.
  • wells used in the reading process may contain samples for analysis, or may contain positive or negative controls to confirm whether the experiment is progressing accurately.
  • the well information selection section 314 may include well information so that well information such as sample, positive control, and negative control can be selected.
  • MuDT technology which detects multiple target nucleic acid sequences using a single type of detector in a single reaction vessel.
  • MuDT technology the presence of a target nucleic acid sequence with a relative low detection temperature determines (1) the detected signal at both the relatively high and relatively low detection temperatures and (2) a reference value representing the relationship between the change in signal at different detection temperatures.
  • the first target nucleic acid sequence is a target nucleic acid sequence having a relatively high detection temperature and the second target nucleic acid sequence is a target nucleic acid sequence having a relatively low detection temperature
  • the first target nucleic acid sequence is obtained using a reference value for the first target nucleic acid sequence.
  • the signal for the second target nucleic acid sequence is extracted from the signal detected at the relatively low detection temperature. That is, data can be obtained at a relatively low detection temperature or a relatively high detection temperature for the target analyte, and each data can be selected through the temperature selection section 315.
  • the device 100 for providing an interface for setting a parameter threshold may select data detected at a relatively high or low temperature through the temperature selection section 315.
  • the processor settings performed through the reading process setting section 310 were confirmed.
  • the device 100 for providing an interface for setting parameter thresholds selects data required to proceed with the reading process and checks the results produced through the reading process. You can decide on the means to do this.
  • the apparatus 100 for providing an interface for setting a parameter threshold may set a threshold value of an amplification characteristic parameter through the amplification characteristic parameter threshold setting section 320.
  • Amplification characteristic parameters are parameters extracted from an amplification curve approximated from detection data obtained during the detection process for the target analyte of each sample.
  • the threshold value of the amplification characteristic parameter is a value that can be a border between positive and negative when reading whether a sample is positive or negative using the amplification characteristic parameter.
  • the device 100 for providing an interface for setting a parameter threshold includes a dfM setting bar 321 for setting dfM, a dfC setting bar 322 for setting dfC, and a DRFU setting bar for setting DRFU ( 323), and may include a DRFU2 settings bar 324 that can set DRFU2.
  • the section 320 for setting the amplification characteristic parameter threshold is exemplarily implemented using a control bar, but various means for adjusting or entering values are replaced in the section 320 for setting the amplification characteristic parameter threshold. It can be implemented.
  • dfM and dfC are parameters related to the aforementioned df.
  • df is the maximum slope of a nonlinear function fitted to a data set or normalized data set.
  • the sample can be read as positive.
  • the measured df for a specific sample is less than dfM, the sample can be read as negative.
  • positive or negative can be read using another amplification characteristic parameter, for example, ⁇ 4, which is a parameter related to the amplification efficiency of the sigmoid function.
  • the device 100 for providing an interface for setting a parameter threshold may perform voice filtering by setting dfM, which is the minimum threshold for df, using the dfM setting bar 321, and the dfC setting bar 322. Positive filtering can be performed using dfC, which is the maximum threshold for df.
  • dfM and dfC settings using the interface providing device 100 for setting the parameter threshold value can be set in different ways than positive and negative.
  • the status of 3 can also be read.
  • the third state may be a gray zone where immediate reading of a positive or negative result is difficult.
  • DRFU is a parameter related to the aforementioned RFU.
  • the threshold value that can be used may be DRUF. .
  • the device 100 for providing an interface for setting a parameter threshold uses the DRFU setting bar 323 to determine whether the difference between the signal value in the last cycle and the minimum signal value does not exceed the threshold value, that is, the signal strength. Samples with small changes can be filtered by voice.
  • DRFU2 is also a parameter related to the aforementioned RFU, and to explain DRFU2, let's take a moment to look at the MuDT technology described above.
  • a data set for a target analyte may be measured at different temperatures, relatively high and relatively cold, wherein the first target nucleic acid sequence is a target nucleic acid sequence having a relatively high detection temperature and the second target nucleic acid sequence is a target nucleic acid sequence having a relatively low detection temperature.
  • the signal for the second target nucleic acid sequence can be extracted by removing the signal for the first target nucleic acid sequence from the signal detected at a relatively low detection temperature using a reference value for the first target nucleic acid sequence. You can.
  • the signal detected at relatively high and low temperatures is a signal for the first target nucleic acid sequence, so the signal for the first target nucleic acid sequence is obtained using the reference value for the first target nucleic acid sequence. After subtracting from the relatively low detection temperature, the detected signal should theoretically be “0”.
  • the signal for the first target nucleic acid sequence is removed from the relative low temperature detection temperature using the reference value for the first target nucleic acid sequence. It does not become “0” and may remain. If the remaining signal goes through a process such as BPN or DSP, the resulting value may be displayed on the device 100 for providing an interface for setting a parameter threshold.
  • using the DRFU2 setting bar has the effect of introducing an additional threshold related to RFU in addition to DRFU, allowing processing errors for various cases, such as the reference value setting error described above, to be filtered.
  • the device 100 for providing an interface for setting a parameter threshold may use other parameters to read positive or negative samples.
  • parameters used for mathematical processing of the signal or used as a criterion for reading the presence or absence of the target analyte in a sample examples include Ct (Threshold Cycle), delta Ct, melt Tm, melt peak, threshold intensity value of the signal used to determine Ct, and threshold value for determining Ct value.
  • the BPN of the analysis method may include parameters for reference value (RV) and signal value relationship parameter (Cut-off ratio, CR) value.
  • the CR describes the relationship or degree of change in signal, signal change or signal difference, especially numerically, when two signal values occur at different detection temperatures.
  • the different detection temperatures may be a relatively high temperature detection temperature and a relatively low temperature detection temperature, or a first temperature and a second temperature.
  • “Signal value relationship parameters” include arbitrary values that reflect the pattern (rule) of signal change at different detection temperatures.
  • the signal value relationship parameter refers to a value indicating the degree of change between the signal detected at a relatively high detection temperature and the signal detected at a relatively low detection temperature for a specific target nucleic acid sequence.
  • a signal value relationship parameter may indicate a value used to convert, convert, adjust, or transform a signal detected at one temperature into a signal at another temperature.
  • Signal value relationship parameters may vary depending on the type of target nucleic acid sequence, the type of signal generation means, and the conditions of incubation and detection. Accordingly, various signal value relationship parameters can be determined for different or identical target nucleic acid sequences.
  • Signal value relationship parameters can be expressed in various aspects. For example, signal value relationship parameters can be expressed as numerical values, presence/absence of a signal, or a plot with signal characteristics.
  • DSP includes parameters for correction and numerical adjustment of data sets obtained through signal generation reactions.
  • Parameters for data set correction include PMC (Parameter Criterion) for determining the shape of the sigmoid graph for the data set obtained through the signal generation reaction, SFC (Start Fitting Cycle) for baseline fitting, and start cycle correction. ), may include an MFC for correcting the data set by using baseline fitting from the SFC to the minimum fitting cycle (MFC).
  • PMC Parameter Criterion
  • SFC Start Fitting Cycle
  • MFC Minimum fitting cycle
  • Parameters for numerical adjustment include CR (Cut-off ratio), which is the RFU value at low temperature divided by the RFU value at high temperature to correct the difference in REU value due to the difference in RFU values between Low and High, and the amount of sample after sigmoid fitting.
  • CR Cut-off ratio
  • /Threshold for negative reading THRD, Ct Threshold
  • dRFU Determinant RFU
  • RC R Square Criterion Square Criterion
  • US Patent Publication No. 2009/0119020 uses the R2 value of the sigmoid function to determine whether a data set shows significant or effective growth.
  • R2 value is less than the R Square Criterion, it indicates a negative.
  • Parameter RC may be further included. The values of these parameters can be set for each detection channel (FAM, HEX, C610, Q670, Q705) and detection temperature.
  • the device 100 for providing an interface for parameter threshold setting sets the threshold value of the parameter that can be the basis for positive or negative reading of the sample. You can.
  • the axis setting section 330 can set parameters corresponding to the axis.
  • the axis setting section 330 may select parameters that are not presented in the graph selection section 311 described above.
  • parameters that can be presented through the axis setting section 330 may also include other parameters related to the sigmoid function, such as ⁇ 4.
  • the axis setting section 330 may further include sections related to each axis of the coordinate system therein. Referring to FIG. 3, the axis setting section 330 includes the X-axis parameter setting section 331 and the Y-axis parameter setting section 332, and the graph selection section 311 of the reading process setting section 310. You can re-select detailed parameters related to the axis of the selected graph.
  • the device 100 for providing an interface for setting a parameter threshold does not provide a graph selection section 311, but can set parameters for each axis through the axis setting section 330.
  • the display 300 may provide an amplification characteristic parameter display section 340. Any coordinate system may be displayed in the display section 340. In the arbitrary coordinate system, measured values for a plurality of amplification characteristic parameters measured from detection data obtained during the detection process for the target analyte of each of the plurality of samples may be displayed at corresponding positions of the coordinate system.
  • a two-dimensional coordinate system is displayed in the display section 340 of FIG. 3, and on the coordinate system, positive samples are indicated by a circle (O) symbol, and negative samples are indicated by an X (X) symbol.
  • the X-axis of the coordinate system is df, which is the maximum slope of a nonlinear function fitted to a data set or standardized data set
  • the Y-axis of the coordinate system is an axis related to RFU (relative fluorescence unit), which is a signal value.
  • RFU relative fluorescence unit
  • a plurality of threshold values may exist in the parameters corresponding to each axis, and these threshold values may be displayed on a coordinate system.
  • Parameters related to RFU which is a parameter corresponding to the Y-axis, may include THRD, DRFU, and DRFU2, and corresponding boundary lines 343, 344, and 345 may be displayed on the coordinate system.
  • Parameters related to df which is the parameter corresponding to the X-axis, may include DFM and DFC, and corresponding boundary lines 341 and 342 may be displayed on the coordinate system. Meanwhile, the boundary lines 341, 342, 343, 344, and 345 are displayed as straight lines parallel to the axis in the drawing, but when the displayed parameter is related to the parameter of another axis, that is, is not independent of the other parameter, the axis It can also be displayed as a straight line or curve that is not parallel to .
  • the boundary lines 341, 342, 343, 344, and 345 on the coordinate system displayed in the amplification characteristic parameter display section 340 have their amplification characteristic parameter threshold values changed through the amplification characteristic parameter threshold setting section 320 described above. If so, the position may be moved and displayed according to the changed value in the coordinate system.
  • the device 100 for providing an interface for setting a parameter threshold may measure amplification characteristic parameters for each sample using samples that are pre-labeled as either a positive sample or a negative sample. When the measured amplification characteristic parameters are displayed at corresponding positions in the above-described coordinate system, positive and negative samples may be grouped, as indicated in the coordinate system of the display section 340 of FIG. 3.
  • the coordinate system displayed in the amplification characteristic parameter display section 340 may be a three-dimensional coordinate system (not shown).
  • the displayed three-dimensional coordinate system may be a three-dimensional coordinate system in which a new axis is introduced in the above-described RFU-df two-dimensional plane graph.
  • the parameters described herein can be applied to the new axis without limitation.
  • a graph in which the R ⁇ 2 axis is added to the above-described RFU-df two-dimensional plane graph will be described.
  • R ⁇ 2 is a parameter used to determine whether the data set of the sigmoid function shows significant or effective growth. Accordingly, the three-dimensional coordinate system that adds the R ⁇ 2 axis to the RFU-df graph can provide a more precise standard for positive or negative judgment by additionally showing the validity of the data set with respect to the sample distribution.
  • the THRD boundary line 346 is a boundary line that can confirm a positive-negative judgment using RFU.
  • the device 100 for providing an interface for setting a parameter threshold may use a pre-labeled positive or negative value to determine a standard that can be used for later positive or negative reading.
  • the THRD boundary line 346 in FIG. 4 may be one of the criteria. Based on the sample 346 that touches the THRD border 346, all samples with an RFU higher than that can be seen as positive, which can serve as a standard for positive-negative reading in the future.
  • the DRFU may be used as a voice filter before the above-described DSP process, in which case samples below the DRFU border 344 should theoretically not be detected. Therefore, depending on whether the DRFU was used as a voice filter before DSP, the DRFU boundary 344 can be used as an indicator that requires further interpretation. Through Figure 4, it can be seen that the DRFU2 border 345 is set to “0” and is not used in the current sample.
  • df is the maximum slope of a nonlinear function fitted to a data set or standardized data set, and can be an indicator of negative if its value is less than the lower limit, positive if it is greater than the upper limit, and is halfway between the upper and lower limits. If , positive or negative can be determined using other parameters. Meanwhile, by checking the distribution of sample values in FIG. 4, it can be confirmed that even if the df value is dfC or higher, if the RFU value is THRD or lower, it is negative.
  • the device 100 for providing an interface for setting a parameter threshold may provide an interface for visually checking parameters that can be used as a reading criterion in a positive-negative reading process.
  • these parameters can be expressed as vector values in a two-dimensional or more coordinate system, providing an interface that effectively performs distribution and boundary value setting.
  • FIG. 5 is a flowchart of a method of providing an interface for setting a threshold value of an amplification characteristic parameter according to an embodiment.
  • FIG. 5 is merely illustrative, the spirit of the present invention is not limited to what is shown in FIG. 18.
  • measurement of n (where n is an integer of 2 or more) types of amplification characteristic parameters for each of the plurality of samples.
  • the step of acquiring the value is performed (S100).
  • each of the plurality of samples may be previously labeled as either a positive sample or a negative sample.
  • the detection process may be performed by nucleic acid amplification reaction, enzyme reaction, or microbial growth.
  • the n types of amplification characteristic parameters are at least one of a degree of matching between an approximation function approximating the detection data and the detection data, a graph shape parameter indicating a graph shape of the approximation function, and a derivation parameter derived from the graph shape parameter. may include.
  • the approximation function may be a function with a sigmoid graph reformation as described above.
  • the graph shape parameter or the derivation parameter of the approximation function includes at least the maximum value of the first derivative of the approximation function, the difference between the maximum signal value of the approximation function and the background signal value, or the sharpness of the approximation function.
  • One may be included.
  • the process of comparing the measured value of at least one parameter of the degree of matching, the maximum value of the first derivative, the difference, and the sharpness of the approximation function with the corresponding threshold value It can be included.
  • a step of displaying each of the plurality of samples at a position determined by the n types of measurement values in an n-dimensional coordinate system space composed of axes corresponding to each of the n types of amplification characteristic parameters is performed (S200).
  • axes corresponding to each of the n types of amplification characteristic parameters in the n-dimensional coordinate space may be orthogonal to each other. Additionally, at least one parameter corresponding to an axis in each of the coordinate systems may be selected by the user.
  • a step of indicating whether each of the plurality of samples displayed in the n-dimensional coordinate space is positive or negative is performed using the pre-labeled result (S300).
  • the positive sample and the negative sample may be displayed using different colors and/or shapes.
  • a step of displaying a screen for setting threshold values for each of the n types of amplification characteristic parameters is performed (S400).
  • a slide bar implemented to be adjustable on the screen is provided for each of the n types of parameters, and the n types of threshold are determined by adjusting the corresponding slide bar,
  • the threshold value determined each time the slide bar is adjusted may be reflected and displayed in real time in the n-dimensional coordinate space.
  • the setting screen may be displayed on one screen with the n-dimensional coordinate system space, where each of the plurality of samples is labeled as positive and negative.
  • the setting screen may include a reading process setting section 310, an amplification characteristic parameter threshold setting section 320, and an axis setting section 330.
  • each of the n types of thresholds can be used as a reading criterion in the process of positive and negative reading for each of the plurality of samples, and the thresholds can be displayed as a line or plane in the coordinate space. Additionally, the line or plane may be used to group a plurality of samples displayed in the coordinate space into a positive sample group and a negative sample group.
  • the threshold may include an upper limit threshold and a lower limit threshold.
  • the step of displaying a sample located between the upper limit threshold and the lower limit threshold as a third state rather than the prelabeled result may be further included.
  • the result of the third state may be a gray zone.
  • the method of providing an interface for setting the threshold of the amplification characteristic parameter is performed by the device 100 for providing an interface for parameter setting.
  • the description of the device 100 for providing an interface for parameter setting is used. I decided to do it.

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 증폭 특성 파라미터의 임계값 설정용 인터페이스 제공 방법은 복수의 샘플 각각의 표적 분석물질에 대한 검출 과정에서 수득된 검출 데이터로부터, 상기 복수의 샘플 각각에 대한 n(단, n은 2 이상의 정수) 종류의 증폭 특성 파라미터에 대한 측정값을 획득하는 단계; -상기 복수의 샘플 각각은 양성 샘플과 음성 샘플 중 어느 하나로 사전에 라벨링되어 있으며-, 상기 n종류의 증폭 특성 파라미터 각각에 대응되는 축으로 구성된 n차원 좌표계 공간에서 상기 복수의 샘플 각각을 상기 n종류의 측정값에 의해 결정되는 위치에 표시하는 단계; 상기 n차원 좌표계 공간에 표시된 상기 복수의 샘플 각각의 양음성 여부를, 상기 사전에 라벨링된 결과를 이용해서 표시하는 단계; 상기 n종류의 증폭 특성 파라미터 각각에 대한 임계값의 설정용 화면을 표시하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

파라미터의 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치 및 방법
본 발명은 파라미터의 임계값 설정을 위한 컴퓨터 구현 방법, 시스템 및 저장 매체에 관한 것이다.
표적 분석물질이나 타겟 분석물, 특히 타겟 핵산분자는 다양한 방법으로 증폭될 수 있다: 증폭의 다양한 방법에는 이하의 것들이 포함될 수 있다 : 중합효소연쇄반응(polymerase chain reaction (PCR)), 리가아제 연쇄반응(ligase chain reaction (LCR)) (미국특허 제4,683,195호 및 제4,683,202호; PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications (Innis et al., eds, 1990)), 가닥 치환 증폭(strand displacement amplification (SDA)) (Walker, et al. Nucleic Acids Res. 20(7):1691-6 (1992); Walker PCR Methods Appl 3(1):1-6 (1993)), 전사 매개 증폭(transcription-mediated amplification) (Phyffer, et al., J. Clin. Microbiol. 34:834-841 (1996); Vuorinen, et al., J. Clin. Microbiol. 33:1856-1859 (1995)), 염기순서기반증폭(nucleic acid sequence-based amplification (NASBA)) (Compton, Nature 350(6313):91-2 (1991)), 롤링서클 증폭(rollingcircle amplification, RCA) (Lisby, Mol. Biotechnol. 12(1):75-99 (1999); Hatchet al., Genet. Anal. 15(2):35-40 (1999)) 및 Q-beta 레플리카제(Q-Beta Replicase) (Lizardi et al., BiolTechnology 6:1197(1988)), loop-mediated isothermal amplication(LAMP, Y. Mori, H. Kanda and T. Notomi, J. Infect. Chemother., 2013, 19, 404-411), recombinase polymerase amplication(RPA, J. Li, J. Macdonald and F. von Stetten, Analyst, 2018, 144, 31-67).
핵산증폭반응 중 실시간 PCR(Real-time PCR) 시스템은 시료에서 타겟 핵산을 실시간으로 검출하기 위한 기술이다. 이러한 실시간 PCR 시스템에서는, 특정 타겟 핵산을 검출하기 위하여, 타겟 핵산의 양에 비례하여 검출 가능한 형광신호를 방출하는 신호 발생수단이 이용된다. 구체적으로 살펴보면, 타겟 핵산의 양에 비례하여 전술한 신호 발생수단에 의해 발생되는 형광신호가 각 사이클 마다 검출된다. 각 측정지점 및 상기 측정지점에서의 형광신호의 세기를 포함하는 데이터 세트가 수득된다. 이렇게 수득된 데이터 세트로부터 측정지점 대비 검출되는 형광신호의 세기를 표시한 증폭곡선(amplification curve) 또는 증폭 프로파일 곡선(amplification profile curve)이 수득된다.
전술한 데이터 세트, 증폭곡선 또는 증폭 프로파일 곡선에 기반해서, 시료 내 특정 타겟 핵산의 양음성을 판단하는 프로세스가 수행된다. 더 자세하게, 전술한 증폭곡선 또는 증폭 프로파일 곡선에 대한 파라미터의 값이 타겟 핵산 별로 구해질 수 있다. 구해진 파라미터의 값은 양음성 판단을 위해 미리 결정된 criterion과 비교함으로써, 양음성이 판단될 수 있다. 즉, 양음성 판단을 위해서는 양음성에 대한 criterion이 미리 결정되어야 하며, 상기 criterion을 결정하는 방식에 따라 타겟 분석에 대한 정확성 및 효율성에도 영향을 줄 수 있다.
일 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는, 전술한 시료 내 표적 분석물질의 양음성 판독용 criterion을 대상으로, 그 값의 설정에 이용되는 인터페이스를 제공하는 것을 포함한다.
한편, 시료 내 표적 분석물질의 양음성 판독 process에서는 전술한 데이터 세트, 증폭곡선 또는 증폭 프로파일 곡선에 대한 보정 작업이 수행될 수 있다. 이러한 보정 작업에서는 기 결정된 파라미터의 값이 이용될 수 있다. 이러한 파라미터의 값 역시 전술한 양음성 판독 프로세스의 결과에 영향을 미친다.
이에, 일 실시예에 따른 추가적인 해결 과제는, 전술한 보정 작업에 이용되는 파라미터를 대상으로, 그 값의 설정에 이용되는 인터페이스를 제공하는 것을 포함할 수 있다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예에 따른 증폭 특성 파라미터의 임계값 설정용 인터페이스 제공 방법은 복수의 샘플 각각의 표적 분석물질에 대한 검출 과정에서 수득된 검출 데이터로부터, 상기 복수의 샘플 각각에 대한 n(단, n은 2 이상의 정수) 종류의 증폭 특성 파라미터에 대한 측정값을 획득하는 단계; -상기 복수의 샘플 각각은 양성 샘플과 음성 샘플 중 어느 하나로 사전에 라벨링되어 있으며-, 상기 n종류의 증폭 특성 파라미터 각각에 대응되는 축으로 구성된 n차원 좌표계 공간에서 상기 복수의 샘플 각각을 상기 n종류의 측정값에 의해 결정되는 위치에 표시하는 단계; 상기 n차원 좌표계 공간에 표시된 상기 복수의 샘플 각각의 양음성 여부를, 상기 사전에 라벨링된 결과를 이용해서 표시하는 단계; 상기 n종류의 증폭 특성 파라미터 각각에 대한 임계값의 설정용 화면을 표시하는 단계를 포함하되, 상기 n종류의 임계값 각각은, 상기 복수의 샘플 각각에 대한 양음성 판독 과정에서 판독의 criterion으로서 이용된다.
또한, 상기 설정용 화면은, 상기 복수의 샘플 각각이 양음성으로 라벨링되어서 표시되어 있는 상기 n차원 좌표계 공간과 한 화면에 표시된다.
또한, 상기 검출 과정은 핵산 증폭 반응, 효소 반응 또는 미생물 성장에 의해 수행된다.
또한, 상기 n종류의 파라미터는 상기 검출 데이터를 근사화한 근사 함수와 상기 검출 데이터 간의 정합 정도, 상기 근사 함수의 그래프 shape을 나타내는 그래프 shape 파라미터 및 상기 그래프 shape 파라미터로부터 유도되는 유도 파라미터 중 적어도 하나를 포함한다.
또한, 상기 근사 함수의 그래프 shape 파라미터 또는 상기 유도 파라미터에는, 상기 근사 함수의 1차 도함수가 갖는 최대값, 상기 근사 함수가 갖는 최대 신호값과 배경 신호값의 차이 또는 상기 근사 함수의 첨예도 중 적어도 하나가 포함된다.
또한, 상기 양음성 판독 과정에서는, 상기 정합 정도, 상기 1차 도함수의 최대값, 상기 차이 및 상기 근사 함수의 첨예도 중 적어도 하나의 파라미터에 대한 측정값과 그에 대응되는 임계값을 비교하는 과정을 포함한다.
또한, 상기 n차원 좌표계 공간에서 상기 n종류의 증폭 특성 파라미터 각각에 대응되는 축은, 서로 간에 직교한다.
또한, 상기 복수의 샘플 각각의 양음성 여부를 표시하는 단계는, 상기 양성 샘플과 상기 음성 샘플을 각각 서로 다른 색상 및/또는 모양을 이용하여 표시한다.
또한, 상기 좌표계의 각각에 축에 대응되는 파라미터 중 적어도 하나는 사용자에 의해 선택된다.
또한, 상기 임계값의 설정용 화면에는, 화면 상에서 조절 가능하도록 구현된 슬라이드 바가 상기 n종류의 파라미터 각각에 대해 마련되어 있고, 상기 n종류의 임계값은, 대응되는 슬라이드 바의 조절에 의해 결정되며, 상기 슬라이드 바가 조절될 때마다 결정되는 임계값은, 상기 n차원 좌표계 공간에 실시간으로 반영되어서 표시된다.
또한, 상기 임계값은 상기 좌표계 공간에 선 또는 면으로 표시된다.
또한, 상기 선 또는 면은 상기 좌표계 공간에 표시된 복수의 샘플을 양성 샘플 그룹 및 음성 샘플 그룹으로 그룹화하도록 이용된다.
또한, 상기 임계값은 상한 임계값과 하한 임계값을 포함한다.
또한, 상기 상한 임계값과 하한 임계값의 사이에 위치하는 샘플을, 상기 사전에 라벨링된 결과가 아닌 제3의 상태로 표시하는 단계를 더 포함한다.
또한, 일 실시예에 따른 증폭 특성 파라미터의 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치는 적어도 하나의 명령을 저장하는 메모리; 및 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는 상기 적어도 하나의 명령을 수행함으로써, 복수의 샘플 각각의 표적 분석물질에 대한 검출 과정에서 수득된 검출 데이터로부터, 상기 복수의 샘플 각각에 대한 n(단, n은 2 이상의 정수) 종류의 증폭 특성 파라미터에 대한 측정값을 획득하고; 상기 복수의 샘플 각각은 양성 샘플과 음성 샘플 중 어느 하나로 사전에 라벨링되어 있으며, 상기 n종류의 증폭 특성 파라미터 각각에 대응되는 축으로 구성된 n차원 좌표계 공간에서 상기 복수의 샘플 각각을 상기 n종류의 측정값에 의해 결정되는 위치에 표시하고; 상기 n차원 좌표계 공간에 표시된 상기 복수의 샘플 각각의 양음성 여부를, 상기 사전에 라벨링된 결과를 이용해서 표시하고; 상기 n종류의 증폭 특성 파라미터 각각에 대한 임계값의 설정용 화면을 표시하는 단계를 포함하고, 상기 n종류의 임계값 각각은, 상기 복수의 샘플 각각에 대한 양음성 판독 과정에서 판독의 criterion으로서 이용되도록 구현된다.
일실시예에 따르면, 양음성 판독 과정에서 판독의 criterion으로 이용될 수 있는 증폭 특성 파라미터를 시각적으로 확인할 수 있는 인터페이스를 제공할 수 있다. 또한, 복수의 샘플 각각에 대한 증폭 특성 파라미터 분포를 좌표계에 표시하여, 양음성 분포 및 양음성 판독 과정에 이용될 수 있는 경계값 설정을 효과적으로 수행하게 하는 인터페이스를 제공할 수 있다.
도 1에는 일 실시예에 따른 검출 장치 및 이와 연결된 파라미터 설정용 인터페이스 제공 장치가 예시적으로 도시되어 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치에 대한 예시적인 블록도이다.
도 3에는 일 실시 예에 따른 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 방법을 수행하기 위한 파라미터 설정용 인터페이스가 예시적으로 도시되어 있다.
도 4에는 도 3의 좌표계 영역 일부가 확대되어 예시적으로 도시되어 있다.
도 5는 일실시예에 따른 증폭 특성 파라미터의 임계값 설정용 인터페이스 제공 방법에 대한 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1을 설명하기에 앞서, 본원에서 사용된 용어에 대해 살펴보기로 한다.
용어 “플레이트"는 PCR 장치에서 증폭 반응이 수행되는 기준 단위를 지칭하며, 증폭 반응 후 생성되는 데이터가 저장되는 기본 단위를 의미한다. 서로 다른 플레이트들은 동일한 증폭 장치를 이용하여 서로 다른 시간에 증폭반응이 수행된 플레이트들이거나, 같은 시간에 다른 증폭 장치들에 의해 증폭반응이 수행된 플레이트들일 수 있다.
플레이트는 복수의 반응 웰들을 포함한다. 플레이트는 N x M 개의 반응 웰들을 포함할 수 있다. 통상적으로 플레이트는 12 x 8 또는 8 x 12 개의 반응 웰들을 포함한다. 플레이트의 반응 웰은 플레이트와 일체형이거나 분리 가능한 튜브 형태일 수 있다. 플레이트는 직사각형의 형태일 수 있으나, 플레이트는 하나 이상의 반응 웰을 포함하는 것으로 직사각형 이외에도 원형, 사다리, 마름모 등 다양한 형태로 구현될 수 있다.
플레이트의 웰은 분석하고자 하는 샘플 및 핵산 증폭 반응에 필요한 시약들을 포함한다.
용어 “타겟 분석물(target analyte)”은 다양한 물질(예컨대, 생물학적 물질 및 비생물학적 물질)을 포함하는데, 이는 용어 “표적 분석물질”과 동일한 대상을 지칭할 수 있다.
이러한 타겟 분석물은 구체적으로 생물학적 물질, 보다 구체적으로 핵산분자(예컨대, DNA 및 RNA), 단백질, 펩타이드, 탄수화물, 지질, 아미노산, 생물학적 화합물, 호르몬, 항체, 항원, 대사물질 및 세포 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
용어 “시료”는 생물학적 시료(예컨대, 세포, 조직 및 체액) 및 비생물학적 시료(예컨대, 음식물, 물 및 토양)를 포함하여 지칭한다. 이 중, 상기 생물학적 시료는 예컨대, 바이러스, 세균, 조직, 세포, 혈액(전혈, 혈장 및 혈청 포함), 림프, 골수액, 타액, 객담(sputum), 스왑(swab), 흡인액(aspiration), 우유, 소변(urine), 분변(stool), 안구액, 정액, 뇌 추출물, 척수액, 관절액, 흉선액, 기관지 세척액, 복수 및 양막액 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 시료에는 전술한 타겟 분석물이 포함될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.
한편, 전술한 타겟 분석물이 핵산분자이거나 핵산분자를 포함하는 경우, 상기 타겟 분석물을 포함할 것으로 추정되는 상기 시료에는 본 기술분야에서 공지된 핵산 추출(nucleic acid extraction) 과정이 수행될 수 있다(참조: Sambrook, J. et al., Molecular Cloning. A Laboratory Manual, 3rd ed. Cold Spring Harbor Press(2001)). 상기 핵산 추출 과정은 시료의 종류에 따라 달라질 수 있다. 또한, 상기 추출된 핵산이 RNA인 경우 cDNA를 합성하기 위한 역전사(reverse transcription) 과정을 추가로 거칠 수 있다(참조: Sambrook, J. et al., Molecular Cloning. A Laboratory Manual, 3rd ed. Cold Spring Harbor Press(2001).
용어 “데이터 세트”는 신호 발생 수단(신호 발생 수단에 대해서는 후술하기로 한다)을 이용하는 상기 타겟 분석물에 대한 신호 발생 반응으로부터 수득된 데이터를 지칭한다.
이 경우, 용어 "신호 발생 반응“은 시료 내 타겟 분석물의 특성(properties), 예컨대 활성, 양 또는 존재(또는 부존재), 구체적으로 존재(또는 부존재)에 의존적으로 신호를 발생시키는 반응을 의미한다. 이러한 신호 발생 반응은 생물학적 반응 및 화학적 반응을 포함한다. 이 중, 생물학적 반응은 PCR, 실시간 PCR 및 마이크로어레이 분석과 같은 유전적 분석 과정, 면역학적 분석 과정 및 박테리아 성장 분석을 포함한다. 아울러, 화학적 반응은 화학물질의 생성, 변화 또는 파괴를 분석하는 과정을 포함한다. 일 구현예에 따르면, 신호 발생 반응은 유전적 분석 과정일 수 있으며, 또는 핵산증폭반응, 효소 반응 또는 미생물 성장일 수 있다.
한편, 전술한 신호 발생 반응은 신호 변화를 동반한다. 따라서, 이러한 신호 발생 반응의 진행정도는 신호의 변화를 측정함으로써 평가될 수 있다.
여기서, 용어 “신호”는 측정 가능한 아웃풋을 의미한다. 아울러, 이러한 신호의 측정된 크기 또는 변화는 타겟 분석물의 특성, 구체적으로는 시료 내 타겟 분석물의 존재 또는 부존재를 정성적으로 또는 정량적으로 지시하는 지시자 역할을 한다.
여기서, 지시자의 예는 형광 세기(fluorescence intensity), 발광 세기, 화학발광 세기, 생발광 세기, 인광세기, 전하 이동, 전압, 전류, 전력, 에너지, 온도, 점성도, 광 스캐터, 방사능 세기, 반사도, 투광도 및 흡광도를 포함하며, 다만 이에 한정되는 것은 아니다.
전술한 바 있는 용어 "신호 발생 수단"은 분석하고자 하는 타겟 분석물의 특성, 구체적으로 존재 또는 부존재를 나타내는 신호를 제공하는 수단을 의미한다.
이러한 신호 발생 수단은 표지 자체 또는 표지가 연결된 올리고뉴클레오타이드를 포함한다.
이 중, 표지는 형광 표지, 발광 표지, 화학발광 표지, 전기화학적 표지 및 금속 표지를 포함한다. 상기 표지는 인터컬레이팅 염료(intercalating dye)와 같이 표지 자체로 사용될 수 있다. 또는 상기 표지는, 단일 표지 또는 공여 분자(donor molecule) 및 수용 분자(acceptor molecule)를 포함하는 상호작용적인 이중 표지의 형태로서, 하나 이상의 올리고뉴클레오타이드에 결합된 형태로 사용될 수 있다.
형광표지를 사용하는 경우, 신호값은 RFU(Relative Fluorescence Unit) 값으로 표현될 수 있다.
상기 신호 발생 수단은 신호를 발생시키기 위하여 핵산 절단 활성을 갖는 효소를 추가적으로 포함할 수 있다(예를 들어, 5' 핵산 절단 활성을 갖는 효소 또는 3' 핵산 절단 활성을 갖는 효소).
한편, 상기 신호 발생 수단을 이용하여 표적 분석물질, 특히 타겟 핵산분자의 존재를 나타내는 신호를 발생시키는 다양한 방법이 알려져 있다. 대표적인 예에는 다음이 포함될 수 있다: TaqManTM 프로브 방법(미국특허 제5,210,015호), 분자 비콘 방법 (Tyagi, Nature Biotechnology, v.14 MARCH 1996), 스콜피온(Scorpion) 방법(Whitcombe 등, Nature Biotechnology 17:804-807(1999)), 선라이즈(Sunrise 또는 Amplifluor) 방법(Nazarenko 등, Nucleic Acids Research, 25(12):2516-2521(1997), 및 미국특허 제6,117,635호), 럭스(Lux) 방법(미국특허 제7,537,886호), CPT(Duck P, 등. Biotechniques, 9:142-148(1990)), LNA 방법 (미국특허 제6,977,295호), 플렉서(Plexor) 방법(Sherrill CB, 등, Journal of the American Chemical Society, 126:4550-4556(2004)), Hybeacons (D.J. French, 등, Molecular and Cellular Probes 13:363-374(2001) 및 미국특허 제7,348,141호), 이중표지된 자가-퀀칭된 프로브(Dual-labeled, self-quenched probe; 미국특허 제5,876,930호), 혼성화 프로브(Bernard PS, et al., Clin Chem 2000, 46, 147-148), PTOCE(PTO cleavage and extension) 방법(WO 2012/096523), PCE-SH(PTO Cleavage and Extension-Dependent Signaling Oligonucleotide Hybridization) 방법(WO2013/115442), PCE-NH(PTO Cleavage and Extension-Dependent Non-Hybridization) 방법(PCT/KR2013/012312) 및 CER 방법(WO 2011/037306).
한편, 전술한 용어 “신호 발생 반응”은 신호의 증폭 반응을 지칭할 수 있다. 이 때, 용어 "증폭 반응"은 상기 신호 발생 수단에 의하여 발생되는 신호를 증가 또는 감소시키는 반응을 의미한다. 구체적으로, 상기 증폭 반응은 타겟 분석물의 존재에 의존적으로 상기 신호 발생 수단에 의하여 발생하는 신호의 증가(또는 증폭) 반응을 의미한다.
이러한 증폭 반응에서는, 타겟 분석물(예컨대, 핵산분자)의 증폭이 동반되거나 또는 동반되지 않을 수 있다. 보다 구체적으로, 증폭 반응은 타겟 분석물의 증폭이 동반되는 신호의 증폭 반응을 의미할 수 있다.
한편, 상기 증폭 반응을 통하여 수득되는 데이터 세트에는 증폭 사이클이 포함될 수 있다.
여기서, 용어 "사이클"은 일정한 조건의 변화를 수반한 복수의 측정에 있어, 상기 조건의 변화 단위를 말한다. 상기 일정한 조건의 변화는 예를들어 온도, 반응시간, 반응횟수, 농도, pH, 측정 대상(예를 들어 핵산)의 복제 횟수 등의 증가 또는 감소를 의미한다. 따라서 사이클은 시간(time) 또는 과정(process) 사이클, 단위 운영(unit operation) 사이클 및 재생산(reproductive) 사이클 일 수 있다.
보다 구체적으로, 용어 "사이클"은 일정한 과정의 반응을 반복하거나 일정한 시간 간격 기준으로 반응을 반복하는 경우, 상기 반복의 하나의 단위를 의미할 수 있다.
일 예로 중합효소 연쇄 반응(PCR)의 경우 하나의 사이클은 핵산의 변성단계(denaturation), 프라이머의 어닐링 단계 및 프라이머의 연장 단계(extension)를 포함하는 반응을 의미한다. 이 경우 일정한 조건의 변화는 반응의 반복 횟수의 증가이며, 상기 일련의 단계를 포함하는 반응의 반복 단위가 하나의 사이클로 설정된다.
또는 용어 “사이클”은 반응의 진행에 따라 일정한 행위를 반복하는 경우, 상기 반복의 하나의 단위를 의미할 수 있다.
일 예로, 핵산 증폭 반응이 수행되는 경우, 일정한 시간 간격으로 발생되는 시그널을 검출하는 행위를 반복할 수 있으며, 상기 반복의 하나의 단위를 의미할 수 있다. 이 경우, 사이클은 시간의 단위를 가질 수 있다.한편, 표적 분석물질(또는 타겟 분석물)의 존재를 나타내는 신호를 증폭시키기 위한 증폭 반응은 표적 분석물질이 증폭되면서, 신호도 증폭되는 방법으로 실시될 수 있다(예를 들어, 실시간 PCR 방법). 또는 일 구현예에 따르면, 상기 증폭 반응은 타겟 분석물이 증폭되지 않고, 타겟 분석물의 존재를 나타내는 신호만이 증폭되는 방법으로 실시될 수도 있다(예를 들어, CPT method (Duck P, et al., Biotechniques, 9:142-148(1990)), Invader assay (미국특허 제6,358,691호 및 제6,194,149호)).
한편, 전술한 표적 분석물질이나 타겟 분석물, 특히 타겟 핵산분자는 다양한 방법으로 증폭될 수 있다: 중합효소연쇄반응(polymerase chain reaction (PCR)), 리가아제 연쇄반응(ligase chain reaction (LCR)) (미국특허 제4,683,195호 및 제4,683,202호; PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications (Innis et al., eds, 1990)), 가닥 치환 증폭(strand displacement amplification (SDA)) (Walker, et al. Nucleic Acids Res. 20(7):1691-6 (1992); Walker PCR Methods Appl 3(1):1-6 (1993)), 전사 매개 증폭(transcription-mediated amplification) (Phyffer, et al., J. Clin. Microbiol. 34:834-841 (1996); Vuorinen, et al., J. Clin. Microbiol. 33:1856-1859 (1995)), 염기순서기반증폭(nucleic acid sequence-based amplification (NASBA)) (Compton, Nature 350(6313):91-2 (1991)), 롤링서클 증폭(rollingcircle amplification, RCA) (Lisby, Mol. Biotechnol. 12(1):75-99 (1999); Hatchet al., Genet. Anal. 15(2):35-40 (1999)) 및 Q-beta 레플리카제(Q-Beta Replicase) (Lizardi et al., BiolTechnology 6:1197(1988)), Loop-mediated isothermal amplication(LAMP, Y. Mori, H. Kanda and T. Notomi, J. Infect. Chemother., 2013, 19, 404-411), Recombinase polymerase amplication(RPA, J. Li, J. Macdonald and F. von Stetten, Analyst, 2018, 144, 31-67).
한편, 증폭 반응은 타겟 분석물(구체적으로, 타겟 핵산분자)의 증폭이 수반되면서 신호를 증폭한다. 예컨대, 증폭 반응은 PCR, 구체적으로 실시간 PCR에 따라 실시되거나 또는 등온 증폭 반응 (예를 들어, LAMP 나 RPA)으로 실시된다.
한편, 신호 발생 반응에 의해 얻은 데이터 세트는 신호 발생 반응의 사이클들 및 사이클들에서의 신호값들을 포함하는 복수의 데이터 지점을 포함한다.
여기서, 용어 “신호값”은 신호 발생 반응, 특히 증폭 반응의 사이클에서 실제적으로 측정된 신호의 수준(예컨대, 신호의 세기)을 일정한 스케일에 따라 수치화한 값 또는 이들의 변형값을 의미한다. 상기 변형값은 상기 실제적으로 측정된 신호값의 수학적으로 가공된 신호값을 포함할 수 있다. 실제적으로 측정된 신호값(즉, 원시 데이터 세트의 신호값)의 수학적으로 가공된 신호값의 예는 로그값 또는 도함수값(derivatives)을 포함할 수 있다.
용어 “데이터 지점(data point)”은 사이클 및 신호값을 포함하는 하나의 좌표값(a coordinate value)을 의미한다. 아울러, 용어 “데이터”는 데이터 세트를 구성하는 모든 정보를 의미한다. 예컨대, 증폭 반응의 사이클 및 신호값 각각은 데이터에 해당될 수 있다.
신호 발생 반응, 특히 증폭 반응에 의해 얻어진 데이터 지점들은 2차원 직교 좌표계에 나타낼 수 있는 좌표값으로 표시될 수 있다. 상기 좌표값에서 X-축은 해당 사이클 수를 나타내며, Y-축은 해당 사이클에서 측정 또는 가공된 신호값을 나타낸다.
용어 “데이터 세트”는 상기 데이터 지점들의 집합을 의미한다. 예를 들어, 데이터 세트는 신호 발생 수단의 존재 하에서 수행된 증폭 반응을 통하여 직접적으로 수득되는 데이터 지점의 집합일 수 있으며 또는 이러한 데이터 세트를 변형한 변형된 데이터 세트일 수 있다. 상기 데이터 세트는 증폭 반응에 의해 수득되는 복수의 데이터 지점들 또는 이의 변형된 데이터 지점들의 일부 또는 전체일 수 있다.
한편, 데이터 세트는 복수의 데이터 세트를 가공하여 수득한 데이터 세트일 수도 있다. 복수의 타겟 분석물에 대한 분석을 하나의 반응용기에서 수행하는 경우, 경우에 따라 상기 복수의 타겟 분석물에 대한 데이터 세트는 상기 하나의 반응용기에서 이루어진 반응으로부터 수득된 데이터 세트들의 가공을 통하여 수득될 수 있다. 예를 들어 하나의 반응용기에서 이루어진 복수의 타겟 분석물에 대한 데이터 세트는 서로 다른 온도에서 측정된 신호로부터 수득한 복수의 데이터 세트를 가공(processing)하여 수득될 수 있다.
일 실시예에서 반응용기는 반응이 수행되는 닫힌 공간(closed space)을 제공한다. 반응용기는 하나 또는 둘 이상의 반응 컨테이너를 포함한다. 반응 컨테이너는 반응물(예를 들어, 반응 용액 또는 반응 혼합물)을 수용할 수 있는 단위체(unit)를 말한다. 테스트 튜브, PCR 튜브, 스트립 튜브, 멀티 웰 PCR 플레이트(multi well PCR plate) 각각은 하나 또는 둘 이상의 반응 컨테이너를 포함한 반응용기의 일 구현예이다.
전술한 데이터 세트는 플롯팅될 수 있으며 이에 의해 증폭곡선이 획득될 수 있다.
이하 도면을 참조하여, 본 발명의 다양한 구현예에 대해 살펴보기로 한다.
도 1에는 일 실시예에 따른 검출 장치(200) 및 이와 연결된 파라미터 설정용 인터페이스 제공 장치(100)가 예시적으로 도시되어 있다. 이들(100, 200)은 서로 간에 유선 또는 무선 통신에 의해 연결될 수 있다. 다만, 도 1에 도시된 블록도는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명의 사상이 도 1에 도시된 것으로 한정 해석되는 것은 아니다. 예컨대, 이들(100, 200)에는 도 1에 도시되지 않은 구성이 추가로 연결될 수 있다. 또는 도시된 것과는 달리 파라미터 설정용 인터페이스 제공 장치(100)는 검출 장치(200)에 포함되어서 구현될 수도 있다. 다만, 이하에서는 전술한 구성들(100, 200)이 도 1에 도시된 것과 같이 구현 내지 연결된 것을 전제로 설명하기로 한다. 이하, 각 구성에 대해 자세하게 살펴본다.
검출 장치(200)는 샘플을 대상으로, 핵산증폭 반응과 핵산 검출 작업을 수행하도록 구현된다. 실시예에 따라, 검출 장치(200)는 핵산증폭 반응을 수행하지 않고 핵산 검출 작업을 수행하도록 구현될 수도 있지만, 이하에서는 검출 장치(200)가 핵산증폭 반응도 수행하도록 구현되는 것을 전제로 설명하기로 한다.
한편, 전술한 핵산증폭 반응이 수행됨에 따라, 반응용기 내의 샘플에 표적 분석물질이 포함되어 있다면 그 양이 증폭됨은 물론, 전술한 신호 발생 수단에 의해 발생되는 신호의 크기 또한 전술한 바와 같이 증폭될 수 있다. 이에, 검출 장치(200)는 이러한 신호의 크기를 검출하도록 구현된다. 구체적으로, 검출 장치(200)는 핵산증폭 반응의 진행에 따라 변화되는 전술한 신호의 크기를 실시간으로 모니터링할 수 있다. 모니터링된 결과는 용어의 정의 부분에서 언급된 바 있는 데이터 세트의 형태, 예컨대 사이클 별 신호의 세기로서 검출 장치(200)로부터 출력될 수 있다. 여기서 사이클 별 신호의 세기는 해당 샘플 내 표적 분석물질의 존부를 판독하는데 근거가 되는, material로서의 정보이다.
한편, 상기 핵산증폭 반응이 수행되면, 신호 발생 수단에 의해 발생되는 신호의 크기 또한 증폭될 수 있다는 점에서, 핵산증폭 반응은 앞서 용어로서 살펴본 바 있는 신호 발생 반응을 야기하는 것으로 이하에서는 간주하기로 하자.
파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치(100)는 파라미터의 value 설정용 사용자 인터페이스(user interface)를 제공한다. 이하 구체적으로 살펴보자.
샘플 내 표적 분석물질의 존부 판독 process에는 다양한 소프트웨어가 이용될 수 있다. 이러한 소프트웨어 중에는, 전술한 material로서의 정보가 입력되면, 입력된 정보와 기 결정되어 있는 파라미터를 활용해서, 해당 샘플 내 표적 분석물질의 존부 판독 process를 수행하는 존부 판독용 소프트웨어가 있다. 이러한 존부 판독용 소프트웨어의 성능 내지 정확도는, 해당 파라미터의 값에 dependent한다. 아울러, 이러한 파라미터의 값이 신속하게 결정될수록, 그만큼 해당 소프트웨어의 출시 및 이와 연계되어 있는 시약의 출시가 앞당겨질 수 있다.
이에, 일 실시예에 따른 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치(100)는, 이러한 파라미터의 값에 대한 신속하고도 정확한 결정이 가능하도록 하는, 시약의 연구 개발자를 위한 사용자 인터페이스(user interface)를 제공하도록 구현된다.
여기서, 전술한 파라미터는 샘플 내 표적 분석물질의 존부 판독 process에서 존부 판독용 criterion으로서 동작한다. 이러한 criterion으로서의 파라미터에는 다양한 것들이 포함될 수 있으며, 이에 대해서는 후술하기로 한다.
이하에서는, 이러한 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치(100)의 각 기능적 구성에 대하여, 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 살펴본다.
도 2는 일 실시예에 따른 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치(100)에 대한 예시적인 블록도이다. 도 2를 참조하기에 앞서, 파라미터 설정용 인터페이스 제공 장치(100)는 노트북, 서버 또는 클라우드 등에서 구현 가능하며, 다만 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2를 참조하면, 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치(100)는 통신부(120), 메모리(140), 프로세서(160) 및 인터페이스 제공부(180)를 포함하며, 다만 이에 한정되는 것은 아니다.
먼저, 통신부(120)는 유선 또는 무선 통신 모듈로 구현된다. 이러한 통신부(120)를 통해, 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치(100)는 외부와 통신을 수행할 수 있다. 예컨대, 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치(100)는 후술하겠지만 연구 개발자로부터 입력 받은 setting value, 임계값 등을 통신부(120)를 통해서 외부로 송신할 수 있다. 또한, 파라미터 설정용 인터페이스 제공 장치(100)는 후술하겠지만, 사전에 라벨링되어 있는, 양음성 여부에 관한 정답 데이터, 파라미터에 관한 default value, 상기 default value가 양음성 판독 process에 적용되었을 경우에 대한 판독 결과, setting value 또는 임계값이 양음성 판독 process에 적용되었을 때의 판독 process의 판독 결과 등을 통신부(120)를 통해서 외부로부터 수신 받을 수도 있다.
메모리(140)에는 다양한 종류의 데이터가 저장된다. 저장되는 데이터에는, 앞서 언급된 정답 데이터나 default value 등이 포함될 수 있으며, 다만 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 메모리(140)에는 검출 장치(200)로부터 수신된 데이터(또는 데이터 세트) 또는 프로세서(160)에 의해 처리된 데이터가 저장될 수 있는데, 이들에는 전술한 데이터 세트, 상기 데이터 세트로부터 노이즈가 제거된 노이즈-제거 데이터 세트, 상기 노이즈-제거 데이터 세트로부터 근사된 증폭곡선, 상기 증폭곡선으로부터 추출된 파라미터인 Ct 값, 신호값 (예를 들어, RFU 값) 등이 포함될 수 있다.
또한, 메모리(140)에는 플레이트 단위 또는 스트립 단위로 데이터가 저장될 수 있다. 또한, 메모리(140)에는 복수의 플레이트들에 대한 데이터 및 복수의 플레이트들에 대한 데이터에 기초하여 생성된 증폭 데이터가 저장될 수 있다.
여기서, 플레이트에 대한 데이터는 플레이트를 식별하기 위한 숫자나 문자, 플레이트에 대해 기록된 정보 또는 플레이트에 포함된 반응 웰들에 대한 데이터를 포함한다. 이 중 플레이트에 대해 기록된 정보는 플레이트에 대해 증폭 반응이 수행된 날짜, 시간, 방법 등 다양한 정보를 포함한다. 아울러, 반응 웰들에 대한 데이터는 반응 웰들 각각에 대한 데이터 세트, 노이즈-제거 데이터 세트, 증폭곡선, Ct 값, 신호값 등을 포함한다.
한편, 도 2에서는 메모리(140)가 프로세서(160)와 별도의 구성으로 도시되어 있으나, 메모리(140)가 프로세서(160)과 하나의 장치로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 메모리(140)는 프로세서(160)의 내부에 포함된 캐쉬와 같은 스토리지일 수 있다.
다음으로, 프로세서(160)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), MCU(micro controller unit) 또는 일 실시예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서 등에 의해 구현 가능하다. 아울러, 이러한 프로세서(160)는 적어도 하나의 코어에 의해 구현될 수도 있다.
이러한 프로세서(160)는 메모리(140)에 데이터를 기록(write)할 수 있다. 또한, 프로세서(160)는 메모리(140)에 저장된 명령어를 독출해서 실행시킬 수 있다. 예컨대, 프로세서(160)는 메모리(140)에 저장된 명령어를 실행시킴으로써, 인터페이스 제공부(180)로 하여금 이하에서 설명될 기능을 수행하도록 할 수 있다.
인터페이스 제공부(180)는 프로세서(160)에 의해 다음과 같이 구동될 수 있다. 설명에 앞서, 인터페이스 제공부(180)는 데이터를 표시하는 수단 및 입력 받는 수단에 의해 구현 가능하다. 예컨대, 인터페이스 제공부(180)는 터치스크린이나 터치패드 등에서 구현될 수 있고, 이와 달리 LCD 모니터와 키보드 등의 조합을 통해 구현될 수도 있다.
먼저, 인터페이스 제공부(180)는 샘플 내 표적 분석물질의 존부에 대한 정답 데이터를 표시할 수 있다. 이러한 정답 데이터는 통신부(120)를 통해 파라미터 설정용 인터페이스 제공 장치(100)가 외부로부터 전달받은 것이거나 또는 저장부(140)로부터 로딩된 것일 수 있으며, 다만 이에 한정되는 것은 아니다. 정답 데이터는 인터페이스 상의 임의의 좌표계에 양음성이 구별되도록 표시될 수 있다. 여기서, 정답 데이터는, 샘플별 타겟의 존부 결과가 양성 혹은 음성으로 확인된 정답의 모음이다. 샘플을 수용한 반응 용기별 정답(양성 혹은 음성)이 96 웰 플레이트 전체 반응 용기별로 확인된 경우 해당 96 웰 플레이트에 대한 정답 데이터라 할 수 있다. 이러한 정답 데이터는 반응 용기별 타겟 핵산의 농도를 직접 조정한 연구개발자에 의해 라벨링되어 웰 별로 획득 가능하다.
이때, 타겟 핵산은 인공적으로 합성되거나, 표준 균주 또는 실제 임상 검체 중 어느 하나일 수 있다.
일 실시예에 따라 정답 데이터는 인터페이스 상에 디스플레이되는 좌표계에 대응되는 위치에, 색상 또는 아이콘 등으로 양음성이 구별되도록 표시될 수 있으며, 도 3과 관련되어 자세히 후술된다.
한편, 상술한 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치(100)는 양/음성 판독 criterion 으로 이용되는 다양한 증폭 특성 파라미터의 임계값을 설정할 수 있는 인터페이스 제공에 대한 것인데, 일 실시 예에 따라 양/음성 판독 criterion으로 BPN(WO2017/086762) 및 DSP(WO2019/066572) 기술을 이용하여 표적 분석물질의 존부 판독 process을 위한 분석을 수행할 수 있다. BPN 및 DSP의 파라미터를 상술한 Ct 파라미터의 value 설정을 위한 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치(100)에서 제공하는 기능에 적용 가능하다.
예를 들어, BPN은 데이터 세트를 보정하여 분석하는 방법 중 하나이다. 이러한 BPN에서는, 신호발생수단을 이용한 상기 표적 분석물질에 대한 신호-발생 반응으로부터 수득되는 데이터 세트 보정을 위한 표준화 계수(normalization coefficient)를 제공하고, 표준화 계수는 기준값(reference value, 상기 기준 사이클(reference cycle) 및 신호발생반응의 사이클들 및 상기 사이클들에서의 신호값을 포함하는 복수의 데이터 지점을 포함하는 데이터 세트를 이용하여 제공되고, 사이클은 상기 데이터 세트의 사이클들에서 선택되며, 기준값은 임의로 정해진 값이며, 표준화 계수는 상기 데이터 세트에서 상기 기준 사이클에 해당하는 사이클의 신호값 및 상기 기준값 사이의 관계를 정하여 제공되며, 표준화 계수를 상기 데이터 세트의 신호값들에 적용하여 보정된 신호값들을 얻어 보정 데이터 세트를 제공하여 분석을 수행할 수 있다.
DSP에서는 데이터 세트에 대한 비선형 함수의 피팅 정확도를 타겟 분석물 분석을 위한 직접적인 지표로 이용하여, 위양성 및 위음성 결과, 특히 위양성 결과 없이 표적 분석물질을 분석하기 위해 신호-발생 수단을 이용하는 신호-발생 반응으로부터 표적 분석물질에 대한 데이터 세트를 수득하고, 사이클 번호 및 신호값을 포함하는 복수의 데이터 지점을 포함하는 수득된 데이터 세트를 보정하고, 보정된 데이터 세트에 대한 비-선형 함수를 생성하여 보정된 데이터 세트에 대한 상기 비-선형 함수의 피팅 정확도를 결정하고, 피팅 정확도를 이용하여 상기 시료 내 타겟 분석물의 존재 또는 부존재를 결정할 수 있다. 이러한 분석 방법은 다양한 파라미터들이 필요하게 되며 파라미터별 설정된 value에 따라 최적화할 수 있다. BPN(WO2017/086762) 및 DSP(WO2019/066572) 기술을 이용하여 표적 분석물질의 존부 판독 process에 이용되는 파라미터로 배정하고, BPN 및 DSP 파라미터의 value를 설정할 수 있는 인터페이스를 제공할 수 있다.
이러한 파라미터는, 표적 분석물질의 존재에 의존적인 신호를 발생시키는 신호 발생 반응에 있어서 신호의 수학적 가공에 이용되거나 또는 샘플 내 상기 표적 분석물질의 존부 판독용 criterion으로서 이용된다. 샘플의 양/음성을 판단할 수 있는 값의 예로는 Ct(Threshold Cycle), delta Ct, melt Tm, melt peak, Ct결정에 이용되는 상기 신호의 임계(Threshold) 세기값, Ct 값을 결정하는 역치값; 백그라운드 차감 시 이용되는 피팅 시작 사이클과 최종 사이클; WO 2017/086762에 개시된 알고리즘을 채택하는 경우 기준값(reference value)과 기준 사이클(reference cycle); 시그모이드 피팅 알고리즘을 이용하는 경우 R2 값, 시그모이드 피팅 곡선의 최대 기울기값 및 최대 신호값과 최소 신호값과의 차이; WO2015-147370, WO 2015/147412, WO2015/147382 및 WO2016/093619에 개시된 알고리즘을 채택하는 경우 기준값(reference value)을 포함한다.
이에 분석 방법의 BPN은 기준값(reference value, RV), 신호값 관계 파라미터(Cut-off ratio, CR) value에 대한 파라미터가 포함될 수 있다. 상기 CR은 2개의 신호값이 상이한 검출 온도에서 발생할 때, 특히 수치적으로, 시그널의 변화, 시그널 변화 또는 시그널 차이의 관계 또는 정도를 기술한다. 이때, 상이한 검출온도는 상대적 고온 검출 온도 및 상대적 저온 검출 온도, 또는 제1 온도 및 제2 온도일 수 있다. "신호값 관계 파라미터"는 상이한 검출 온도에서의 시그널 변화의 패턴(규칙)을 반영하는 임의의 값을 포함한다. 또한, 신호값 관계 파라미터는 특정 타겟 핵산 서열에 대해 상대적 고온 검출 온도에서 검출된 시그널 및 상대적 저온 검출 온도에서 검출된 시그널 사이의 변화의 정도를 나타내는 값을 가리킨다. 신호값 관계 파라미터는 하나의 온도에서 검출된 시그널을 또 다른 온도에서의 시그널로 변환, 전환, 조절 또는 변형시키기 위해 사용된 값을 가리킬 수 있다. 신호값 관계 파라미터는 타겟 핵산 서열의 유형, 시그널 발생 수단의 유형 및 인큐베이션 및 검출의 조건에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 상이하거나 동일한 타겟 핵산 서열에 대해 다양한 신호값 관계 파라미터가 결정될 수 있다.
신호값 관계 파라미터는 다양한 양태로 표현될 수 있다. 예를 들어, 신호값 관계 파라미터는 수치값, 시그널의 존재/부존재 또는 시그널 특징을 갖는 플롯으로 표현될 수 있다.
DSP는 신호 발생 반응을 통해 수득된 데이터 세트에 대한 보정을 위한 파라미터와 수치 조정을 위한 파라미터를 포함한다. 데이터 세트 보정을 위한 파라미터는 신호 발생 반응을 통해 수득된 데이터 세트에 대한 시그모이드 그래프의 모양 결정에 관한 PMC(Parameter Criterion), 베이스 라인 피팅(baseline fitting) 시작 사이클 보정을 위한 SFC(Start Fitting Cycle), 상기 SFC에서 최소 MFC(Minimum Fitting Cycle)까지 baseline fitting 에 사용하여 상기 데이터 세트를 보정하기 위한 MFC 를 포함할 수 있다.
수치 조정을 위한 파라미터에는 Low/High의 RFU 값 차이 때문에 REU 값의 차이를 보정하기 위한 저온에서의 RFU 값을 고온에서의 RFU 값으로 나눈 값 CR(Cut-off ratio), Sigmoid fitting 후의 샘플의 양/음성 판독을 위한 임계값(THRD, Ct Threshold), 샘플의 양/음성을 필터링하기 위한 DRFU(Determinant RFU), R^2가 R Square Criterion 이하면 음성 처리하기 이한 RC(R Square Criterion Square Criterion)를 포함할 수 있다 또한, 미국 공개 특허 제2009/0119020호는 시그모이드 함수의 R^2값을 이용하여 데이터 세트가 유의적 또는 유효한 성장을 나타내는지를 결정할 수 있는데 이때, 상기 R^2값이 R Square Criterion 이하면 음성을 나타내는 파라미터 RC를 더 포함할 수 있다. 이러한 파라미터는 검출 채널별(FAM, HEX, C610, Q670, Q705), 검출 온도별로 value를 설정할 수 있다.
이러한 분석 방법 유형에 따른 파라미터별 value는 임상 실험에서 확인된 양/음성 판독 결과에 수렴하도록 양/음성을 결정하기 위한 value이다.
상술한 바와 같이, 인터페이스 제공부(180)는 분석하고자 하는 플레이트의, 핵산 증폭 반응을 수행한 반응 웰에서 생성된 데이터가 BPN 및 DSP 기술이 적용되어 가공된 경우, 해당 결과를 다양한 방식으로 디스플레이 할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 방법을 수행하기 위한 파라미터 설정용 인터페이스가 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치(100)는 인터페이스 제공부(180)를 통하여, 판독 프로세스 설정용 섹션(310), 증폭 특성 파라미터 임계값 설정용 섹션(320), 축 설정용 섹션(330) 및 증폭 특성 파라미터 디스플레이 섹션(340)이 표시되는 디스플레이(300)를 제공한다.
파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치(100)는 판독 프로세스 설정용 섹션(310)을 통해 판독 대상인 샘플을 선택하고, 판독 프로세스와 관련된 항목을 설정할 수 있다. 판독 프로세스 설정용 섹션(310)에는 디스플레이되는 그래프의 종류를 선택할 수 있는 그래프 선택 섹션(311), 분석하고자 하는 타겟의 종류를 선택할 수 있는 타겟 선택 섹션(312), 용기의 종류를 선택할 수 있는 소모품 선택 섹션(313), 샘플/양성대조군/음성대조군 등 웰 타입을 선택할 수 있는 웰 정보 선택 섹션(314), 검출 온도를 선택할 수 있는 온도 선택 섹션(315), 검출 채널을 선택할 수 있는 채널 선택 섹션(316)을 포함할 수 있다.
이하에서, 판독 프로세스 설정용 섹션(310)에 포함될 수 있는 하위 섹션과 그 기능을 살펴본다.
일 실시예에서, 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치(100)는 상기 선택된 그래프를 통해, 복수의 샘플 각각에 대한 측정값을 시각적 수단을 이용하여 디스플레이할 수 있다. 상기 측정값은 복수의 샘플 각각의 표적 분석물질에 대한 검출 과정에서 수득된 검출 데이터에 대해, 상술한 증폭곡선의 특성이 반영된 증폭 특성 파라미터를 측정한 값이다. 상기 증폭 특성 파라미터는 상술한 DSP 기술을 이용하여 표적 분석물질의 존부 판독 프로세스에 이용되는 파라미터일 수 있다.
예를 들어 상기 그래프는 XY축이 각각 df, RFU에 관하거나, 또는 각각 α4, df에 관한 2차원 평면 그래프일 수 있다. 상술한 WO 2019/066572에 개시된 바와 같이, df는 데이터 세트 또는 표준화된 데이터 세트에 피팅된 비선형 함수의 최대 기울기이며, RFU(relative fluorescence unit)는 신호값이며, α4는 비선형 함수의 파라미터들(α1, α2, α3, α4) 중 하나이다.
복수의 샘플 각각은 표적 분석 물질에 대한 검출 과정에서 수득된 검출 데이터로부터, 소정의 데이터 가공 과정, 예를 들어 BPN, DSP와 같은 프로세스를 거칠 수 있고, 그 결과 전술한 종류의 파라미터들이 도출될 수 있다. 도출된 파라미터는 선택된 그래프의 축이 가지는 파라미터에 대응되도록 좌표계에 표시될 수 있다.
상술한 바와 같이, 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치(100)는 인터페이스 제공부(180)를 통하여 복수의 샘플에 대한 특정 증폭 특성 파라미터에 대해 도출된 값, 즉 측정값 각각을 좌표 공간에 표시할 수 있다.
타겟 선택 섹션(312)은 판독 프로세스 설정용 섹션(310)에 포함되어 분석하고자 하는 타겟의 종류를 선택하도록 제시할 수 있다. 타겟 핵산서열은 어떠한 자연(naturally occurring) 원핵세포 핵산, 진핵세포(예컨대, 원생동물과 기생동물, 균류, 효모, 고등 식물, 하등 동물 및 포유동물과 인간을 포함하는 고등 동물) 핵산, 바이러스(예컨대, 헤르페스 바이러스, HIV, 인플루엔자 바이러스, 엡스타인-바 바이러스, 간염 바이러스, 폴리오바이러스 등) 핵산 또는 비로이드 핵산도 모두 포함한다. 타겟 핵산 서열은 재조합 방법 또는 화학적 합성법으로 제조된 또는 제조될 수 있는 핵산 분자를 포함한다. 따라서, 타겟 핵산 서열은 자연계에 존재하거나 비존재하는 것일 수 있다. 타겟 핵산 서열은 공지 또는 비공지의 서열을 포함한다.
상술한 바와 같이, 일 실시예에 따라 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치(100)는 타겟 선택 섹션(312)을 통해 선택된 특정 타겟에 대한 데이터를 이용하여, 임계값 설정을 위한 수단을 제공할 수 있다.
한편 반응 용기는 테스트 튜브, PCR 튜브, 스트립 튜브, 멀티 웰 PCR 플레이트(multi well PCR plate) 등 다양한 형태의 용기가 사용될 수 있다. 이러한 용기는 일반적으로 소모품이며, 그 종류에 따라 산출되는 결과 신호 패턴이 변할 수 있다. 이에, 반응에 사용되는 용기에 따라 파라미터를 설정해 주는 것은 정확한 판독을 위해 필요한 구성이라 할 수 있다. 일 실시예에 따라 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치(100)는 반응 용기의 종류를 선택할 수 있는 소모품 선택 섹션(313)을 제공할 수 있다.
한편 판독 프로세스에 사용되는 웰에는, 분석을 위한 샘플이 포함될 수 있고, 또는 정확한 실험 진행 여부 확인을 위한 양성 또는 음성 대조군이 포함될 수도 있다. 웰 정보 선택 섹션(314)은 샘플, 양성대조군, 음성대조군 등 웰 정보를 선택할 수 있도록, 웰 정보를 포함할 수 있다.
한편, 타겟 분석물에 대한 데이터 세트는 서로 다른 온도에서 측정될 수 있다. 관련하여 본 출원인은 단일 반응 용기에서 단일 유형의 검출기를 이용하여 복수의 타겟 핵산서열을 검출하는 MuDT 기술(WO 2015/147412)을 개발하였다. MuDT 기술에서, 상대적 저온 검출 온도를 가지는 타겟 핵산서열의 존재는 (1) 상대적 고온 검출 온도 및 상대적 저온 검출 온도 모두에서 검출된 신호 및 (2) 다른 검출 온도에서 신호의 변화의 관계를 나타내는 기준값에 의해 결정된다. 제 1 타겟 핵산서열이 상대적 고온 검출 온도를 갖는 타겟 핵산서열이고 제 2 타겟 핵산서열이 상대적 저온 검출 온도를 갖는 타겟 핵산 서열인 경우에, 제 1 타겟 핵산서열에 대한 기준값을 이용하여 제 1 타겟 핵산서열에 대한 신호를 제거함으로써 제 2 타겟 핵산서열에 대한 신호는 상대적 저온 검출 온도에서 검출된 신호로부터 추출된다. 즉, 타겟 분석물에 대해 상대적 저온 검출 온도 또는 상대적 고온 검출 온도 각각에서 데이터가 수득될 수 있으며, 온도 선택 섹션(315)을 통해 각각의 데이터를 선택할 수 있다.
상술한 바와 같이, 일 실시예에 따라 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치(100)는 온도 선택 섹션(315)을 통해 상대적 고온 또는 저온에서 검출되는 데이터를 선택할 수 있다.
이상에서 판독 프로세스 설정용 섹션(310)을 통해 진행되는 프로세서 설정을 확인하였다. 판독 프로세스 설정용 섹션(310)을 통해, 일 실시예에 따른 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치(100)는 판독 프로세스를 진행하기 위해 필요한 데이터를 선택하고, 판독 프로세스를 통해 산출된 결과물을 확인하기 위한 수단을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따라 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치(100)는 증폭 특성 파라미터 임계값 설정용 섹션(320)을 통해, 증폭 특성 파라미터의 임계값을 설정할 수 있다. 증폭 특성 파라미터는 샘플 각각의 표적 분석물질에 대한 검출 과정에서 수득된 검출 데이터로부터 근사된 증폭 곡선에서 추출된 파라미터이다. 증폭 특성 파라미터의 임계값은, 증촉 특성 파라미터를 이용하여 샘플의 양음성 여부를 판독할 경우, 양음성의 경계가 될 수 있는 값이다.
일 실시예에 따라 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치(100)는 dfM을 설정할 수 있는 dfM 설정바(321), dfC를 설정할 수 있는 dfC 설정바(322), DRFU를 설정할 수 있는 DRFU 설정바(323), DRFU2를 설정할 수 있는 DRFU2 설정바(324)를 포함할 수 있다. 도 3에서는 예시적으로 조절바를 이용하여 증폭 특성 파라미터 임계값 설정용 섹션(320)가 구현되었지만, 수치를 조절하거나 입력할 수 있는 다양한 수단이 증폭 특성 파라미터 임계값 설정용 섹션(320)에 대체되어 구현될 수 있다.
먼저, dfM과 dfC는 전술한 df와 관련된 파라미터이다. 전술한 바와 같이, df는 데이터 세트 또는 표준화된 데이터 세트에 피팅된 비선형 함수의 최대 기울기이다. 이 때, 특정 샘플에 대한 측정 df가 dfC 이상이면, 해당 샘플을 양성으로 판독할 수 있다. 또한 특정 샘플에 대한 측정 df가 dfM 미만이면, 해당 샘플을 음성으로 판독할 수 있다. 한편, df가 dfM 이상 dfC 미만일 경우, 다른 증폭특성 파라미터, 예를 들어 시그모이드 함수의 증폭효율과 관련된 파라미터인 α4를 이용하여 양음성 여부를 판독할 수 있다.
일 실시예에 따라 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치(100)는 dfM 설정바(321)를 이용하여 df에 대한 최소 임계치인 dfM을 설정하여 음성 필터링을 수행할 수 있고, dfC 설정바(322)를 이용하여 df에 대한 최대 임계치인 dfC를 이용하여 양성 필터링을 수행할 수 있다. 이는 임계값으로 인해서 생기는 상태가 2개가 아닌 3개 이상이 될 수 있음을 보여주며, 일 실시예에 따라 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치(100)를 이용한 dfM, dfC 설정은 양성, 음성 외에 제 3의 상태도 판독할 수 있다. 예를 들어 제 3의 상태는 양음성의 즉각적인 판독이 어려운 그레이 존일 수 있다.
한편, DRFU는 전술한 RFU와 관련된 파라미터이다. 샘플로부터 수득된 검출 신호 중, 마지막 사이클에서의 신호값과 최소 신호값 사이의 차이가 역치값을 넘지 못하면, 해당 샘플을 음성으로 필터링 할 수 있는데, 이 때 사용될 수 있는 역치값이 DRUF일 수 있다.
일 실시예에 따라 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치(100)는 DRFU 설정바(323)를 이용하여 마지막 사이클에서의 신호값과 최소 신호값 사이의 차이가 역치값을 넘지 못하는, 즉 신호 세기의 변화량이 크지 않은 샘플을 음성으로 필터링할 수 있다.
한편, DRFU2 또한 전술한 RFU와 관련된 파라미터이며, DRFU2 설명을 위해 잠시 전술한 MuDT 기술을 살펴보자. 타겟 분석물에 대한 데이터 세트는 상대적 고온 및 상대적 저온의 서로 다른 온도에서 측정될 수 있는데, 제 1 타겟 핵산서열이 상대적 고온 검출 온도를 갖는 타겟 핵산서열이고 제 2 타겟 핵산서열이 상대적 저온 검출 온도를 갖는 타겟 핵산 서열인 경우에, 제 1 타겟 핵산서열에 대한 기준값을 이용하여 제 1 타겟 핵산서열에 대한 신호를 상대적 저온 검출 온도에서 검출된 신호로부터 제거함으로써 제 2 타겟 핵산서열에 대한 신호를 추출할 수 있다. 이때 제 2 타겟 핵산서열이 존재하지 않는 경우, 상대적 고온 및 저온에서 검출된 신호는 제 1 타겟 핵산서열에 대한 신호이므로, 제 1 타겟 핵산서열에 대한 기준값을 이용하여 제 1 타겟 핵산서열에 대한 신호를 상대적 저온 검출 온도에서 제거한 후 검출된 신호는 이론적으로 “0”이 되어야 한다. 하지만, 기준값 설정이 온도 변화에 대한 측정값의 변화를 정확히 반영하지 못하는 경우, 제 1 타겟 핵산서열에 대한 기준값을 이용하여 제 1 타겟 핵산서열에 대한 신호를 상대적 저온 검출 온도에서 제거하여도 신호가 “0” 이 되지 않고, 남아 있을 수 있다. 이렇게 남아 있는 신호가 예를 들어 BPN, DSP와 같은 프로세스를 거칠 경우, 그 결과 값이 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치(100)에 표시될 수 있다. 이 때 DRFU2 설정바를 이용하면, DRFU 외에 RFU와 관련된 추가의 임계값을 도입하는 효과가 생겨, 상기와 같은 기준값 설정 오류와 같은 다양한 경우에 대한 프로세싱 오차를 필터링 할 수 있다.
이상에서 증폭 특성 파라미터 임계값 설정용 섹션(320)에서 설정되는 임계값의 종류와 기능을 확인하였다. 한편 도면에 기재되진 않았지만, 일 실시예에 따라 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치(100)는 샘플의 양음성 판독을 위해 다른 파라미터를 이용할 수 있다. 예를 들어, 표적 분석물질의 존재에 의존적인 신호를 발생시키는 신호 발생 반응에 있어서 신호의 수학적 가공에 이용되거나 또는 샘플 내 상기 표적 분석물질의 존부 판독용 criterion으로서 이용되는 파라미터들이 있다. 샘플의 양/음성을 판단할 수 있는 값의 예로는 Ct(Threshold Cycle), delta Ct, melt Tm, melt peak, Ct결정에 이용되는 상기 신호의 임계(Threshold) 세기값, Ct 값을 결정하는 역치값; 백그라운드 차감 시 이용되는 피팅 시작 사이클과 최종 사이클; WO 2017/086762에 개시된 알고리즘을 채택하는 경우 기준값(reference value)과 기준 사이클(reference cycle); 시그모이드 피팅 알고리즘을 이용하는 경우 R2 값, 시그모이드 피팅 곡선의 최대 기울기값 및 최대 신호값과 최소 신호값과의 차이; WO2015-147370, WO 2015/147412, WO2015/147382 및 WO2016/093619에 개시된 알고리즘을 채택하는 경우 기준값(reference value)을 포함한다.
이에 분석 방법의 BPN은 기준값(reference value, RV), 신호값 관계 파라미터(Cut-off ratio, CR) value에 대한 파라미터가 포함될 수 있다. 상기 CR은 2개의 신호값이 상이한 검출 온도에서 발생할 때, 특히 수치적으로, 시그널의 변화, 시그널 변화 또는 시그널 차이의 관계 또는 정도를 기술한다. 이때, 상이한 검출온도는 상대적 고온 검출 온도 및 상대적 저온 검출 온도, 또는 제1 온도 및 제2 온도일 수 있다. "신호값 관계 파라미터"는 상이한 검출 온도에서의 시그널 변화의 패턴(규칙)을 반영하는 임의의 값을 포함한다. 또한, 신호값 관계 파라미터는 특정 타겟 핵산 서열에 대해 상대적 고온 검출 온도에서 검출된 시그널 및 상대적 저온 검출 온도에서 검출된 시그널 사이의 변화의 정도를 나타내는 값을 가리킨다. 신호값 관계 파라미터는 하나의 온도에서 검출된 시그널을 또 다른 온도에서의 시그널로 변환, 전환, 조절 또는 변형시키기 위해 사용된 값을 가리킬 수 있다. 신호값 관계 파라미터는 타겟 핵산 서열의 유형, 시그널 발생 수단의 유형 및 인큐베이션 및 검출의 조건에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 상이하거나 동일한 타겟 핵산 서열에 대해 다양한 신호값 관계 파라미터가 결정될 수 있다.
신호값 관계 파라미터는 다양한 양태로 표현될 수 있다. 예를 들어, 신호값 관계 파라미터는 수치값, 시그널의 존재/부존재 또는 시그널 특징을 갖는 플롯으로 표현될 수 있다.
DSP는 신호 발생 반응을 통해 수득된 데이터 세트에 대한 보정을 위한 파라미터와 수치 조정을 위한 파라미터를 포함한다. 데이터 세트 보정을 위한 파라미터는 신호 발생 반응을 통해 수득된 데이터 세트에 대한 시그모이드 그래프의 모양 결정에 관한 PMC(Parameter Criterion), 베이스 라인 피팅(baseline fitting) 시작 사이클 보정을 위한 SFC(Start Fitting Cycle), 상기 SFC에서 최소 MFC(Minimum Fitting Cycle)까지 baseline fitting 에 사용하여 상기 데이터 세트를 보정하기 위한 MFC 를 포함할 수 있다.
수치 조정을 위한 파라미터에는 Low/High의 RFU 값 차이 때문에 REU 값의 차이를 보정하기 위한 저온에서의 RFU 값을 고온에서의 RFU 값으로 나눈 값 CR(Cut-off ratio), Sigmoid fitting 후의 샘플의 양/음성 판독을 위한 임계값(THRD, Ct Threshold), 샘플의 양/음성을 필터링하기 위한 dRFU(Determinant RFU), R^2가 R Square Criterion 이하면 음성 처리하기 이한 RC(R Square Criterion Square Criterion)를 포함할 수 있다. 또한, 미국 공개 특허 제2009/0119020호는 시그모이드 함수의 R2값을 이용하여 데이터 세트가 유의적 또는 유효한 성장을 나타내는지를 결정할 수 있는데, 이때, 상기 R2값이 R Square Criterion 이하면 음성을 나타내는 파라미터 RC를 더 포함할 수 있다. 이러한 파라미터는 검출 채널별(FAM, HEX, C610, Q670, Q705), 검출 온도별로 value를 설정할 수 있다.
상술한 바와 같이 임계값 설정용 섹션(320)을 통해, 일 실시예에 따라 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치(100)는, 샘플의 양음성 판독의 기준이 될 수 있는 파라미터의 임계값을 설정할 수 있다.
다음으로 축 설정용 섹션(330)은 축에 대응하는 파라미터를 설정할 수 있다. 축 설정용 섹션(330)은 예를 들어 전술한 그래프 선택 섹션(311)에서 제시되지 않은 파라미터를 선택할 수 있다. 축 설정용 섹션(330)을 통해 제시될 수 있는 파라미터에는 전술한 drfu, df 외에, 예를 들어 α4와 같이 시그모이드 함수와 관련된 다른 파라미터도 올 수 있다.
축 설정용 섹션(330)은 그 내부에 좌표계의 각각의 축과 관련된 섹션을 더 포함할 수 있다. 도 3을 참조하면 축 설정용 섹션(330)은 X축 파라미터 설정용 섹션(331)과 Y축 파라미터 설정용 섹션(332)을 통해, 판독 프로세스 설정용 섹션(310)의 그래프 선택 섹션(311)에서 선택된 그래프의 축과 관련된 세부적인 파라미터를 다시 선택할 수 있다.
한편, 일 실시예에 따라 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치(100)는 그래프 선택 섹션(311)을 제공하지 않고, 축 설정용 섹션(330)을 통해 각각의 축에 대한 파라미터를 설정할 수 있다.
일 실시예에 따라 디스플레이(300)는 증폭 특성 파라미터 디스플레이 섹션(340)을 제공할 수 있다. 상기 디스플레이 섹션(340)에 임의의 좌표계가 디스플레이될 수 있다. 상기 임의의 좌표계에는 복수의 샘플 각각의 표적 분석물질에 대한 검출 과정에서 수득된 검출 데이터로부터 측정된, 복수의 증폭 특성 파라미터에 대한 측정값이 좌표계의 대응되는 위치에 표시될 수 있다. 도 3의 디스플레이 섹션(340)에는 2차원 좌표계가 디스플레이되고 있으며, 좌표계 상에는 양성 샘플의 경우, 동그라미(O) 기호호, 음성 샘플의 경우 엑스(X) 기호로 표시되어 있다. 좌표계의 X축은 데이터 세트 또는 표준화된 데이터 세트에 피팅된 비선형 함수의 최대 기울기인 df, 좌표계의 Y축은 신호값인 RFU(relative fluorescence unit)에 관한 축이다. 각각의 축에 대응되는 파라미터에는 전술한 바와 같이 복수의 임계값이 존재할 수 있으며, 이러한 임계값이 좌표계 상에 표시될 수 있다. Y축에 대응되는 파라미터인 RFU와 관련된 파라미터로는 THRD, DRFU, DRFU2가 있을 수 있고, 각각 대응되는 경계선(343, 344, 345)들이 좌표계 상에 표시될 수 있다. X축에 대응되는 파라미터인 df와 관련된 파라미터로는 DFM, DFC가 있을 수 있고, 각각 대응되는 경계선(341, 342)이 좌표계 상에 표시될 수 있다. 한편, 상기 경계선들(341, 342, 343, 344, 345)은 도면 상에 축과 평행한 직선으로 표시되었지만, 표시되는 파라미터가 다른 축의 파라미터와 연관된 경우, 즉 다른 파라미터와 독립적이지 않은 경우, 축과 평행하지 않은 직선 또는 곡선으로도 표시될 수 있다.
한편 증폭 특성 파라미터 디스플레이 섹션(340)에 디스플레이되는 좌표계 상의 경계선들(341, 342, 343, 344, 345)은 전술한 증폭 특성 파라미터 임계값 설정용 섹션(320)을 통해 증폭 특성 파라미터 임계값이 변경될 경우, 좌표계 상에서 변경된 값에 맞춰 그 위치가 이동되어 표시될 수 있다. 일 실시예에 따라 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치(100)는, 양성 샘플과 음성 샘플 중 어느 하나로 사전에 라벨링되어 있는 샘플을 이용하여, 각각 샘플에 대한 증폭 특성 파라미터를 측정할 있다. 상기 측정된 증폭 특성 파라미터를 전술한 좌표계의 대응하는 위치에 표시할 경우, 도 3의 디스플레이 섹션(340)의 좌표계에 표시된 바와 같이, 양성 샘플과 음성 샘플이 그룹화될 수 있다. 이는 양성 샘플과 음성 샘플 각각에서 수득된 검출 데이터의 차이로 인한 것이다. 이와 같이 좌표계 상에서 양성 샘플과 음성 샘플의을 그룹화하여 그룹의 경계를 결정할 수 있다면, 이런한 경계는 차후에 양음성 여부가 라벨링되지 않은, 즉 양음성 여부가 확인되지 않은 샘플에 대한 검출 데이터를 이용하여, 양음성 여부를 판단하는데 이용될 수 있다. 이에, 임계값을 나타내는 경계선들(341, 342, 343, 344, 345)을 이용한 양음성 판독에 대한 실시예가 도 4를 통해 기술된다.
한편 일시예에서 증폭 특성 파라미터 디스플레이 섹션(340)에 디스플레이되는 좌표계는 3차원 좌표계(미도시)일 수 있다. 디스플레이되는 3차원 좌표계는 예를 들어, 전술한 RFU-df 2차원 평면 그래프에서 새로운 축이 도입된 3차원 좌표계일 수 있다. 새로운 축에는 본 명세서에서 설명한 파라미터가 제한없이 적용될 수 있다. 예를 들어, 전술한 RFU-df 2차원 평면 그래프에 R^2축이 추가되는 그래프를 설명한다. R^2는 전술한 바와 같이, 시그모이드 함수의 데이터 세트가 유의적 또는 유효한 성장을 나타내는지 결정하기 위해 사용되는 파라미터이다. 이에 RFU-df 그래프에 R^2 축을 추가한 3차원 좌표계는, 샘플 분포에 대해 데이터 세트의 유효 정도를 추가로 도시함으로써, 보다 정교한 양음성 판단의 기준을 제시할 수 있다.
도 4에는 도 3의 좌표계 영역(346)이 확대되어 도시되어 있다. 먼저 THRD 경계선(346)은 RFU를 이용하여 양음성 판단을 확인할 수 있는 경계선임을 알 수 있다. 일 실시예에 따라 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치(100)는 미리 라벨링되어 있는 양음성 여부를 이용하여, 차후 양음성 판독에 이용할 수 있는 기준을 정할 수 있다. 예를 들어 도 4의 THRD 경계선(346)이 그 기준 중 하나일 수 있다. THRD 경계선(346)에 닿아있는 샘플(346)을 기준으로, 그 이상의 RFU를 가지고 있는 샘플은 모두 양성임을 알 수 있으며, 이는 차후 양음성 판독의 기준이 될 수 있다. 또한 DRFU 경계선(344)의 경우, DRFU가 전술한 DSP 과정 이전에 음성 필터 역할로 사용될 수 있는데, 그런 경우에는 DRFU 경계선(344) 이하의 샘플은 이론적으로 검출되지 않아야 한다. 따라서 DRFU가 DSP 이전에 음성 필터로 사용되었는지 여부에 따라 상기 DRFU 경계선(344)은 추가 해석이 필요한 지표로 활용될 수 있다. 도 4를 통해 DRFU2 경계선(345)은 “0”으로 설정되어 현재 샘플에서는 활용되지 않음을 알 수 있다.
한편, df와 관련된 경계선인 dfM 경계선(341)과 dfC 경계선(342)은 df로 양음성을 판단할 수 있는 하한과 상한을 각각 나타낸다. 전술한 바와 같이 df는 데이터 세트 또는 표준화된 데이터 세트에 피팅된 비선형 함수의 최대 기울기이며, 그 값이 하한보다 작으면 음성을, 상한보다 크면 양성임을 나타내는 지표가 될 수 있으며, 상한과 하한의 중간이면 다른 파라미터를 이용하여 양음성을 판단할 수 있다. 한편, 도 4의 샘플값의 분포를 확인하면, df 값이 dfC 이상이더라도 RFU 값이 THRD 이하이면 음성임을 확인할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 일 실시예에 따라 파라미터 임계값 설정용 인터페이스 제공 장치(100)는 양음성 판독 과정에서 판독의 criterion으로 이용될 수 있는 파라미터를 시각적으로 확인할 수 있는 인터페이스를 제공할 수 있다. 그리고, 이러한 파라미터들이 2차원 이상의 좌표계에서 벡터값으로 표현되어 그 분포와 그에 따른 경계값 설정을 효과적으로 수행하게 하는 인터페이스를 제공할 수 있다.
도 5는 일실시예에 따른 증폭 특성 파라미터의 임계값 설정용 인터페이스 제공 방법에 대한 순서도이다. 다만, 도 5는 예시적인 것에 불과하므로, 본 발명의 사상이 도 18에 도시된 것으로 한정 해석되는 것은 아니다. 도 5를 참조하면, 복수의 샘플 각각의 표적 분석물질에 대한 검출 과정에서 수득된 검출 데이터로부터, 상기 복수의 샘플 각각에 대한 n(단, n은 2 이상의 정수) 종류의 증폭 특성 파라미터에 대한 측정값을 획득하는 단계가 수행된다(S100). 이때, 상기 복수의 샘플 각각은 양성 샘플과 음성 샘플 중 어느 하나로 사전에 라벨링될 수 있다. 이때, 상기 검출 과정은 핵산 증폭 반응, 효소 반응 또는 미생물 성장에 의해 수행될 수 있다. 또한, 상기 n종류의 증폭 특성 파라미터는 상기 검출 데이터를 근사화한 근사 함수와 상기 검출 데이터 간의 정합 정도, 상기 근사 함수의 그래프 shape을 나타내는 그래프 shape 파라미터 및 상기 그래프 shape 파라미터로부터 유도되는 유도 파라미터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이때, 상기 근사 함수는 전술한 바와 같이 시그모이드 그래프 개형을 가진 함수일 수 있다. 또한, 상기 근사 함수의 그래프 shape 파라미터 또는 상기 유도 파라미터에는, 상기 근사 함수의 1차 도함수가 갖는 최대값, 상기 근사 함수가 갖는 최대 신호값과 배경 신호값의 차이 또는 상기 근사 함수의 첨예도 중 적어도 하나가 포함될 수 있다. 또한, 상기 양음성 판독 과정에서는, 상기 정합 정도, 상기 1차 도함수의 최대값, 상기 차이 및 상기 근사 함수의 첨예도 중 적어도 하나의 파라미터에 대한 측정값과 그에 대응되는 임계값을 비교하는 과정을 포함할 수 있다.
다음으로, 상기 n종류의 증폭 특성 파라미터 각각에 대응되는 축으로 구성된 n차원 좌표계 공간에서 상기 복수의 샘플 각각을 상기 n종류의 측정값에 의해 결정되는 위치에 표시하는 단계가 수행된다(S200). 이때, 상기 n차원 좌표계 공간에서 상기 n종류의 증폭 특성 파라미터 각각에 대응되는 축은, 서로 간에 직교할 수 있다. 또한, 상기 좌표계의 각각에 축에 대응되는 파라미터 중 적어도 하나는 사용자에 의해 선택될 수 있다.
다음으로, 상기 n차원 좌표계 공간에 표시된 상기 복수의 샘플 각각의 양음성 여부를, 상기 사전에 라벨링된 결과를 이용해서 표시하는 단계가 수행된다(S300). 이때, 상기 복수의 샘플 각각의 양음성 여부를 표시하는 단계는, 상기 양성 샘플과 상기 음성 샘플을 각각 서로 다른 색상 및/또는 모양을 이용하여 표시할 수 있다.
다음으로, 상기 n종류의 증폭 특성 파라미터 각각에 대한 임계값의 설정용 화면을 표시하는 단계가 수행된다(S400). 이때, 상기 임계값의 설정용 화면에는, 화면 상에서 조절 가능하도록 구현된 슬라이드 바가 상기 n종류의 파라미터 각각에 대해 마련되어 있고, 상기 n종류의 임계값은, 대응되는 슬라이드 바의 조절에 의해 결정되며, 상기 슬라이드 바가 조절될 때마다 결정되는 임계값은, 상기 n차원 좌표계 공간에 실시간으로 반영되어서 표시될 수 있다.
이때, 상기 설정용 화면은, 상기 복수의 샘플 각각이 양음성으로 라벨링되어서 표시되어 있는 상기 n차원 좌표계 공간과 한 화면에 표시될 수 있다. 일실시예에 따른 상기 설정용 화면은 판독 프로세스 설정용 섹션(310), 증폭 특성 파라미터 임계값 설정용 섹션(320), 축 설정용 섹션(330) 일 수 있다.
이때, 상기 n종류의 임계값 각각은, 상기 복수의 샘플 각각에 대한 양음성 판독 과정에서 판독의 criterion으로서 이용될 수 있고, 상기 임계값은 상기 좌표계 공간에 선 또는 면으로 표시될 수 있다. 또한, 상기 선 또는 면은 상기 좌표계 공간에 표시된 복수의 샘플을 양성 샘플 그룹 및 음성 샘플 그룹으로 그룹화하도록 이용될 수 있다.
한편, 상기 임계값은 상한 임계값과 하한 임계값을 포함할 수 있다. 이때, 상기 상한 임계값과 하한 임계값의 사이에 위치하는 샘플을, 상기 사전에 라벨링된 결과가 아닌 제3의 상태로 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 제3의 상태의 결과는 그레이존일 수 있다.
이하, 이러한 증폭 특성 파라미터의 임계값 설정용 인터페이스 제공 방법은 파라미터 설정용 인터페이스 제공 장치(100)에서 수행되는바, 해당 방법에 대한 구체적인 내용은 파라미터 설정용 인터페이스 제공 장치(100)에 대한 설명을 원용하기로 한다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 개시에 개시된 실시예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상으로 본 개시의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현 예 일뿐이며, 이에 본 개시의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 개시의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
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Claims (17)

  1. 증폭 특성 파라미터의 양음성 판별 기준을 설정하는 인터페이스 제공 방법에 있어서,
    복수의 샘플 각각의 표적 분석물질 증폭반응에 대한 검출 과정에서 수득된 검출 데이터로부터, 상기 복수의 샘플 각각에 대한 n(단, n은 2 이상의 정수) 종류의 증폭 특성 파라미터에 대한 측정값을 획득하는 단계; 상기 복수의 샘플 각각은 양성 샘플과 음성 샘플 중 어느 하나로 사전에 라벨링되어 있으며,
    상기 n종류의 증폭 특성 파라미터 각각에 대응되는 축으로 구성된 n차원 좌표계 공간에서 상기 복수의 샘플 각각을 상기 n종류의 측정값에 의해 결정되는 위치에 표시하는 단계;
    상기 n차원 좌표계 공간에 표시된 상기 복수의 샘플 각각의 양음성 여부를, 상기 사전에 라벨링된 결과를 이용해서 표시하는 단계; 및
    상기 n종류의 증폭 특성 파라미터 중 적어도 하나의 증폭 특성 파라미터에 대한 임계값의 설정용 화면을 표시하는 단계를 포함하되,
    상기 임계값은,
    상기 복수의 샘플 각각에 대한 양음성 판별 과정에서의 criterion으로서 이용되는
    증폭 특성 파라미터의 양음성 판별 기준을 설정하는 인터페이스 제공 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 임계값 설정용 화면은, 상기 n차원 좌표계 공간과 동시에 표시되는
    증폭 특성 파라미터의 양음성 판별 기준을 설정하는 인터페이스 제공 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 검출 과정은 핵산 증폭 반응, 효소 반응 또는 미생물 성장에 의해 수행되는
    증폭 특성 파라미터의 양음성 판별 기준을 설정하는 인터페이스 제공 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 n종류의 증폭 특성 파라미터는 (1) 상기 검출 데이터를 근사화한 근사 함수와 상기 검출 데이터 간의 정합 정도를 나타내는 정합 파라미터, (2) 상기 근사 함수의 그래프 shape을 나타내는 그래프 shape 파라미터 및 (3) 상기 그래프 shape 파라미터로부터 유도되는 유도 파라미터 중 적어도 하나를 포함하는
    증폭 특성 파라미터의 양음성 판별 기준을 설정하는 인터페이스 제공 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 n종류의 증폭 특성 파라미터는
    상기 근사 함수의 1차 도함수가 갖는 최대값, 상기 근사 함수가 갖는 최대 신호값과 최소 신호값의 차이 또는 상기 근사 함수의 첨예도 중 적어도 하나가 포함되는
    증폭 특성 파라미터의 양음성 판별 기준을 설정하는 인터페이스 제공 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 양음성 판별 과정은,
    상기 n종류의 증폭 특성 파라미터 중 적어도 하나의 파라미터에 대한 측정값과 이에 대응되는 임계값을 비교하는
    증폭 특성 파라미터의 양음성 판별 기준을 설정하는 인터페이스 제공 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 n차원 좌표계 공간에서 상기 n종류의 증폭 특성 파라미터 각각에 대응되는 축은, 서로 간에 직교하는
    증폭 특성 파라미터의 양음성 판별 기준을 설정하는 인터페이스 제공 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 양성 샘플과 상기 음성 샘플은 서로 다른 색상 및/또는 모양을 이용하여 표시되는
    증폭 특성 파라미터의 양음성 판별 기준을 설정하는 인터페이스 제공 방법.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 n차원 좌표계의 축에 대응되는 파라미터 중 적어도 하나는 사용자에 의해 선택되는
    증폭 특성 파라미터의 양음성 판별 기준을 설정하는 인터페이스 제공 방법.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 임계값의 설정용 화면에는,
    화면 상에서 조절 가능하도록 구현된 슬라이드 바가 마련되어 있고,
    상기 임계값은, 상기 슬라이드 바의 조절에 의해 결정되며,
    상기 슬라이드 바가 조절될 때마다 결정되는 임계값은 상기 n차원 좌표계 공간에 실시간으로 반영되어서 표시되는
    증폭 특성 파라미터의 양음성 판별 기준을 설정하는 인터페이스 제공 방법.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 임계값은 상기 n차원 좌표계 공간에 선 또는 면으로 표시되는
    증폭 특성 파라미터의 양음성 판별 기준을 설정하는 인터페이스 제공 방법.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 선 또는 면은 상기 n차원 좌표계 공간에서 복수의 샘플을 양성 샘플 그룹 및 음성 샘플 그룹으로 그룹화하도록 이용되는
    증폭 특성 파라미터의 양음성 판별 기준을 설정하는 인터페이스 제공 방법.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 임계값은 상한 임계값과 하한 임계값을 포함하는
    증폭 특성 파라미터의 양음성 판별 기준을 설정하는 인터페이스 제공 방법.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 상한 임계값과 하한 임계값의 사이에 위치하는 샘플 중 적어도 하나의 샘플을 상기 사전에 라벨링된 결과가 아닌 제3의 상태로 표시하는 단계를 더 포함하는
    증폭 특성 파라미터의 양음성 판별 기준을 설정하는 인터페이스 제공 방법.
  15. 제1 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 포함된 각 단계를 포함해서 수행하도록 프로그램된 컴퓨터 판독가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  16. 제15항에 따른 방법에 포함된 각 단계를 포함하여 수행하도록 프로그램된 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능한 기록매체.
  17. 적어도 하나의 명령을 저장하는 메모리; 및
    프로세서를 포함하며,
    상기 프로세서는 상기 적어도 하나의 명령을 수행함으로써,
    복수의 샘플 각각의 표적 분석물질에 대한 검출 과정에서 수득된 검출 데이터로부터, 상기 복수의 샘플 각각에 대한 n(단, n은 2 이상의 정수) 종류의 증폭 특성 파라미터에 대한 측정값을 획득하고; 상기 복수의 샘플 각각은 양성 샘플과 음성 샘플 중 어느 하나로 사전에 라벨링되어 있으며,
    상기 n종류의 증폭 특성 파라미터 각각에 대응되는 축으로 구성된 n차원 좌표계 공간에서 상기 복수의 샘플 각각을 상기 n종류의 측정값에 의해 결정되는 위치에 표시하고;
    상기 n차원 좌표계 공간에 표시된 상기 복수의 샘플 각각의 양음성 여부를, 상기 사전에 라벨링된 결과를 이용해서 표시하고; 및
    상기 n종류의 증폭 특성 파라미터 중 적어도 하나의 증폭 특성 파라미터에 대한 임계값의 설정용 화면을 표시하고,
    상기 n종류의 임계값 각각은,
    상기 복수의 샘플 각각에 대한 양음성 판독 과정에서 판독의 criterion으로서 이용되는
    표적물질의 증폭 특성 파라미터의 양음성 판별 기준을 설정하는 인터페이스 제공 장치.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120103496A (ko) * 2011-03-09 2012-09-19 삼성테크윈 주식회사 실시간 중합효소 연쇄 반응에 있어서 표준 곡선 및 임계값을 획득하는 방법
US20130280712A1 (en) * 2012-04-18 2013-10-24 Roche Molecular Systems, Inc. Method of Detecting Nucleic Acid Targets Using a Statistical Classifier
US20160110495A1 (en) * 2010-04-11 2016-04-21 Life Technologies Corporation Systems And Methods For Model-Based qPCR
KR20170051539A (ko) * 2014-10-01 2017-05-11 주식회사 씨젠 시료의 분석 방법
KR20180035925A (ko) * 2015-09-24 2018-04-06 주식회사 씨젠 타겟 분석물질의 존재 또는 부존재를 결정하기 위한 다중 데이터 세트 분석법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160110495A1 (en) * 2010-04-11 2016-04-21 Life Technologies Corporation Systems And Methods For Model-Based qPCR
KR20120103496A (ko) * 2011-03-09 2012-09-19 삼성테크윈 주식회사 실시간 중합효소 연쇄 반응에 있어서 표준 곡선 및 임계값을 획득하는 방법
US20130280712A1 (en) * 2012-04-18 2013-10-24 Roche Molecular Systems, Inc. Method of Detecting Nucleic Acid Targets Using a Statistical Classifier
KR20170051539A (ko) * 2014-10-01 2017-05-11 주식회사 씨젠 시료의 분석 방법
KR20180035925A (ko) * 2015-09-24 2018-04-06 주식회사 씨젠 타겟 분석물질의 존재 또는 부존재를 결정하기 위한 다중 데이터 세트 분석법

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