(57)【要約】【課題】  遺伝子間の発現相互作用を推定するＳ−Ｓｙｓｔｅｍモデルの微分方程式に使用する生成系係数と分解系係数とを算出する。【解決手段】  分解系係数推定部１２０は分解に関与する遺伝子を自分だけとする条件の下で分解系係数を算出し、生成系係数推定部１３０は生成に関与する遺伝子の数を特定数以下に限定する条件の下で生成系係数を算出する。このとき、生成系係数推定部１３０は特定数以下で遺伝子組を生成し、遺伝子組毎に生成系係数を算出する。連立評価部１４０は分解系係数と生成系係数とを使用して遺伝子毎に微分方程式を生成し、各微分方程式を連立して積分し各遺伝子の発現量を算出する。次に、算出した発現量とタイムコースデータとを比較して評価値を算出する。そして、評価値に基づいて最適な生成系係数を選択する。【選択図】        図４
2006268268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生成系係数を使用した第１の遺伝子の生成速度を示す項と分解系係数を使用した第１の遺伝子の分解速度を示す項とを含み、第１の遺伝子の発現速度を表す式であり遺伝子間の発現相互作用を表す式である発現速度式について、第１の遺伝子に対する生成系係数と第１の遺伝子に対する分解系係数とを算出して前記発現速度式を生成する発現速度式生成装置において、
第１の遺伝子についての破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである破壊株タイムコースデータに基づいて、第１の遺伝子の分解に関与する遺伝子を第１の遺伝子だけとする条件の下で、第１の遺伝子に対する分解系係数を算出して記憶部に記憶する分解系係数算出部と、
第１の遺伝子についての非破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである非破壊株タイムコースデータに基づいて第１の遺伝子に対する生成系係数を算出して記憶部に記憶する生成系係数算出部と
を備えることを特徴とする発現速度式生成装置。
【請求項２】
前記分解系係数算出部は、
前記発現速度式により発現相互作用を表す対象の遺伝子の数に対して前記破壊株タイムコースデータのデータ量が不足している場合に、第１の遺伝子の分解に関与する遺伝子を第１の遺伝子だけとする条件の下で、第１の遺伝子に対する分解系係数を算出する
ことを特徴とする請求項１記載の発現速度式生成装置。
【請求項３】
生成系係数を使用した第１の遺伝子の生成速度を示す項と分解系係数を使用した第１の遺伝子の分解速度を示す項とを含み、第１の遺伝子の発現速度を表す式であり遺伝子間の発現相互作用を表す式である発現速度式について、第１の遺伝子に対する生成系係数と第１の遺伝子に対する分解系係数とを算出して前記発現速度式を生成する発現速度式生成装置において、
第１の遺伝子についての破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである破壊株タイムコースデータに基づいて第１の遺伝子に対する分解系係数を算出して記憶部に記憶する分解系係数算出部と、
第１の遺伝子についての非破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである非破壊株タイムコースデータに基づいて、第１の遺伝子の生成に関与する遺伝子の数を特定数以下に限定する条件の下で、第１の遺伝子に対する生成系係数を算出して記憶部に記憶する生成系係数算出部と
を備えることを特徴とする発現速度式生成装置。
【請求項４】
前記生成系係数算出部は、
前記発現速度式により発現相互作用を表す対象の遺伝子の数に対して前記非破壊株タイムコースデータのデータ量が不足している場合に、第１の遺伝子の生成に関与する遺伝子の数を特定数以下に限定する条件の下で、第１の遺伝子に対する生成系係数を算出する
ことを特徴とする請求項３記載の発現速度式生成装置。
【請求項５】
生成系係数を使用した第１の遺伝子の生成速度を示す項と分解系係数を使用した第１の遺伝子の分解速度を示す項とを含み、第１の遺伝子の発現速度を表す式であり遺伝子間の発現相互作用を表す式である発現速度式について、第１の遺伝子に対する生成系係数と第１の遺伝子に対する分解系係数とを算出して前記発現速度式を生成する発現速度式生成装置において、
第１の遺伝子の破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである破壊株タイムコースデータに基づいて、第１の遺伝子の分解に関与する遺伝子を第１の遺伝子だけとする条件の下で、第１の遺伝子に対する分解系係数を算出して記憶部に記憶する分解系係数算出部と、
第１の遺伝子の非破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである非破壊株タイムコースデータに基づいて、第１の遺伝子の生成に関与する遺伝子の数を特定数以下に限定する条件の下で、第１の遺伝子に対する生成系係数を算出して記憶部に記憶する生成系係数算出部と
を備えることを特徴とする発現速度式生成装置。
【請求項６】
前記分解系係数算出部は、
前記発現速度式により発現相互作用を表す対象の遺伝子の数に対して前記破壊株タイムコースデータのデータ量が不足している場合に、第１の遺伝子の分解に関与する遺伝子を第１の遺伝子だけとする条件の下で、第１の遺伝子に対する分解系係数を算出し、
前記生成系係数算出部は、
前記発現速度式により発現相互作用を表す対象の遺伝子の数に対して前記非破壊株タイムコースデータのデータ量が不足している場合に、第１の遺伝子の生成に関与する遺伝子の数を特定数以下に限定する条件の下で、第１の遺伝子に対する生成系係数を算出する
ことを特徴とする請求項５記載の発現速度式生成装置。
【請求項７】
前記発現速度式生成装置は、さらに、
破壊株タイムコースデータと非破壊株タイムコースデータとを入力し、破壊株タイムコースデータの示す各タイムコース値の対数値についてスプライン補間計算して求めた関数に対する第１の微係数を算出して記憶部に記憶し、非破壊株タイムコースの示す各タイムコース値の対数値についてスプライン補間計算して求めた関数に対する第２の微係数を算出して記憶部に記憶する前処理部を備え、
前記分解系係数算出部は、
前記前処理部が破壊株タイムコースデータに基づいて算出した第１の微係数を記憶部から取得し、取得した第１の微係数に基づいて第１の遺伝子に対する分解系係数を算出し、
前記生成系係数算出部は、
前記前処理部が非破壊株タイムコースデータに基づいて算出した第２の微係数を記憶部から取得し、取得した第２の微係数に基づいて第１の遺伝子に対する生成系係数を算出する
ことを特徴とする請求項１〜請求項６いずれかに記載の発現速度式生成装置。
【請求項８】
前記発現速度式生成装置は、
前記発現速度式で発現相互作用を表す対象の遺伝子の数をｎとし、前記第１の遺伝子に対応するｉ番目遺伝子（１≦ｉ≦ｎ）の発現量をＸｉとし、ｉ番目遺伝子の生成系係数であり生成速度を示す項に乗じる係数をαｉ、ｉ番目遺伝子の生成形係数でありｉ番目遺伝子の生成に対するｊ番目遺伝子（１≦ｊ≦ｎ）の相互作用係数をｇｉｊとし、ｉ番目遺伝子の分解系係数であり分解速度を示す項に乗じる係数をβｉ、ｉ番目遺伝子の分解系係数でありｉ番目遺伝子の分解に対するｊ番目遺伝子の相互作用係数をｈｉｊとした場合に次式で示される前記発現速度式について、ｉ番目の遺伝子の生成系係数αｉ及びｇｉｊとｉ番目遺伝子の分解系係数βｉ及びｈｉｊとを算出する
ことを特徴とする請求項１〜請求項７いずれかに記載の発現速度式生成装置。
【数１】
2006268268.tif 000034
【請求項９】
前記発現速度式生成装置は、さらに、
前記分解系係数算出部が算出した第１の遺伝子に対する分解系係数と前記生成系係数算出部が算出した第１の遺伝子に対する生成系係数とを入力し、入力した第１の遺伝子に対する分解系係数と生成系係数とを使用して前記発現速度式を生成し、生成した前記発現速度式に基づいて第１の遺伝子の発現量を算出し、前記生成系係数算出部が算出した第１の遺伝子に対する生成系係数についての評価結果を前記非破壊株タイムコースデータの示す第１の遺伝子の発現量と算出した第１の遺伝子の発現量との比較結果に基づいて出力する第１の評価部を備える
ことを特徴とする請求項１〜請求項８いずれかに記載の発現速度式生成装置。
【請求項１０】
前記発現速度式生成装置は、さらに、
第１の遺伝子の生成に関与する遺伝子についての評価を行う第２の評価部を備え、
前記生成系係数算出部は、
第１の遺伝子の生成に関与する遺伝子の数を特定数以下に限定して遺伝子の組を生成し、第１の遺伝子に対する生成系係数を各遺伝子の組毎に算出し、
前記第１の評価部は、
前記生成系係数算出部が算出した各遺伝子の組に対応する各生成系係数毎に評価結果として評価値を算出し、
前記第２の評価部は、
前記第１の評価部が算出した各評価値を対応する各遺伝子の組に含まれる各遺伝子毎に合計し、各遺伝子に対する合計値に基づいて第１の遺伝子の生成に関与する遺伝子についての評価結果を出力する
ことを特徴とする請求項９記載の発現速度式生成装置。
【請求項１１】
前記発現速度式生成装置は、さらに、
複数の遺伝子について、各遺伝子の発現速度を表す各発現速度式を連立して各遺伝子の発現量を算出し、算出した各遺伝子の発現量に基づいて各発現速度式で使用した生成系係数を評価する連立評価部を備え、
前記分解系係数算出部は各遺伝子の破壊株についての各破壊株タイムコースデータを入力して各遺伝子に対する分解系係数を算出し、
前記生成系係数算出部は各遺伝子の非破壊株についての各非破壊株タイムコースデータを入力して各遺伝子に対する生成系係数を算出し、
前記連立評価部は、
前記分解系係数算出部が算出した各遺伝子に対する分解系係数と前記生成系係数算出部が算出した各遺伝子に対する生成系係数とを入力し、入力した各遺伝子に対する分解系係数と生成系係数とを使用して各発現速度式を生成し、生成した各発現速度式を連立して各遺伝子の発現量を算出し、前記生成系係数算出部が算出した各遺伝子に対する生成系係数についての評価結果を全株のタイムコースデータとの示す各遺伝子の発現量と算出した各遺伝子の発現量との比較結果に基づいて出力する
ことを特徴とする請求項１〜請求項１０いずれかに記載の発現速度式生成装置。
【請求項１２】
前記生成系係数算出部は、
第１の遺伝子の生成に関与する遺伝子の数を特定数以下に限定する条件の下で、第１の遺伝子に対する生成系係数を複数算出し、
前記連立評価部は、
複数の遺伝子のうち１つの遺伝子を選択し、連立する発現速度式に対応する遺伝子である連立遺伝子として選択した遺伝子を登録し、前記選択した遺伝子に対する複数の生成系係数のうち１つの生成系係数を選択し、連立する発現速度式に使用する生成系係数である連立生成系係数として選択した生成系係数を登録する第１の登録部と、
前記第１の登録部が連立遺伝子として登録した遺伝子以外の遺伝子の中から１つの遺伝子を選択して仮連立遺伝子として登録し、前記仮連立遺伝子に対する複数の生成系係数のうち２以上の生成系係数をそれぞれ仮連立生成系係数として選択し、連立遺伝子に対する分解系係数と連立生成系係数と前記仮連立遺伝子に対する分解系係数と各仮連立生成系係数とを使用して連立遺伝子に対する発現速度式と前記仮連立遺伝子に対する各発現速度式とを生成し、生成した連立遺伝子に対する発現速度式を前記仮連立遺伝子に対する各発現速度式それぞれと連立して連立遺伝子の発現量と前記仮連立遺伝子の発現量とを前記仮連立遺伝子に対する各仮連立生成系係数それぞれについて算出し、算出した連立遺伝子と前記仮連立遺伝子との発現量と全株のタイムコースデータの示す連立遺伝子と前記仮連立遺伝子との発現量との比較結果に基づいて各仮連立生成系係数それぞれに対して評価値を算出し、算出した各評価値と特定値とを比較し、少なくともいずれかの評価値が前記特定値以上である場合に前記仮連立遺伝子を連立遺伝子として追加して登録すると共に、最も高い評価値に対応する仮連立生成系係数を連立生成系係数として追加して登録する第２の登録部とを備え、
前記連立評価部は、前記第１の登録部を実行後に仮連立遺伝子として未選択の全遺伝子について前記第２の登録部を実行し、連立生成系係数として登録した生成系係数を出力する
ことを特徴とする請求項１１記載の発現速度式生成装置。
【請求項１３】
前記連立評価部は、さらに、
連立遺伝子として登録した遺伝子を１つ選択し、選択した遺伝子に対する生成系係数であり連立生成系係数として登録していない生成系係数を１つ選択し、前記選択した遺伝子に対して選択した生成系係数に対する評価値と前記選択した遺伝子に対して連立生成系係数として登録した生成系係数に対する評価値とを比較し、前記選択した生成系係数の方が高い評価値である場合に前記選択した生成系係数で前記選択した遺伝子に対して登録した連立生成系係数を更新する生成系係数更新部を備える
ことを特徴とする請求項１２記載の発現速度式生成装置。
【請求項１４】
前記連立評価部は、さらに、
連立遺伝子として登録していない遺伝子を１つ選択し、連立遺伝子に対する分解系係数と連立生成系係数と連立遺伝子として未登録の遺伝子に対する分解系係数と連立遺伝子として未登録の遺伝子に対する各生成系係数とに対して、それらを使用して連立遺伝子と連立遺伝子として未登録の遺伝子とに対する各発現速度式をそれぞれ連立して連立遺伝子の発現量と連立遺伝子として未登録の遺伝子との発現量とを算出し、算出した連立遺伝子と連立遺伝子として未登録の遺伝子との発現量と全株のタイムコースデータの示す連立遺伝子と連立遺伝子として未登録の遺伝子との発現量との比較結果に基づいて連列遺伝子として未登録の遺伝子の各生成系係数に対してそれぞれ評価値を算出し、算出した評価値と特定値とを比較し、少なくともいずれかの評価値が前記特定値以上である場合に連立遺伝子として未登録の遺伝子を連立遺伝子として追加して登録すると共に、最も高い評価値に対応する未登録の遺伝子の生成系係数を連立生成系係数として追加登録する生成系係数追加登録部を備える
ことを特徴とする請求項１２または請求項１３いずれか記載の発現速度式生成装置。
【請求項１５】
生成系係数を使用した第１の遺伝子の生成速度を示す項と分解系係数を使用した第１の遺伝子の分解速度を示す項とを含み、第１の遺伝子の発現速度を表す式であり遺伝子間の発現相互作用を表す式である発現速度式について、第１の遺伝子に対する生成系係数と第１の遺伝子に対する分解系係数とを算出して前記発現速度式を生成する発現速度式生成装置の発現速度式生成方法において、
第１の遺伝子についての破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである破壊株タイムコースデータに基づいて、第１の遺伝子の分解に関与する遺伝子を第１の遺伝子だけとする条件の下で、第１の遺伝子に対する分解系係数を算出して記憶部に記憶し、
第１の遺伝子についての非破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである非破壊株タイムコースデータに基づいて第１の遺伝子に対する生成系係数を算出して記憶部に記憶する
ことを特徴とする発現速度式生成方法。
【請求項１６】
生成系係数を使用した第１の遺伝子の生成速度を示す項と分解系係数を使用した第１の遺伝子の分解速度を示す項とを含み、第１の遺伝子の発現速度を表す式であり遺伝子間の発現相互作用を表す式である発現速度式について、第１の遺伝子に対する生成系係数と第１の遺伝子に対する分解系係数とを算出して前記発現速度式を生成する発現速度式生成装置の発現速度式生成方法において、
第１の遺伝子についての破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである破壊株タイムコースデータに基づいて第１の遺伝子に対する分解系係数を算出して記憶部に記憶し、
第１の遺伝子についての非破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである非破壊株タイムコースデータに基づいて、第１の遺伝子の生成に関与する遺伝子の数を特定数以下に限定する条件の下で、第１の遺伝子に対する生成系係数を算出して記憶部に記憶する
ことを特徴とする発現速度式生成方法。
【請求項１７】
生成系係数を使用した第１の遺伝子の生成速度を示す項と分解系係数を使用した第１の遺伝子の分解速度を示す項とを含み、第１の遺伝子の発現速度を表す式であり遺伝子間の発現相互作用を表す式である発現速度式について、第１の遺伝子に対する生成系係数と第１の遺伝子に対する分解系係数とを算出して前記発現速度式を生成する発現速度式生成装置の発現速度式生成方法において、
第１の遺伝子の破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである破壊株タイムコースデータに基づいて、第１の遺伝子の分解に関与する遺伝子を第１の遺伝子だけとする条件の下で、第１の遺伝子に対する分解系係数を算出して記憶部に記憶し、
第１の遺伝子の非破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである非破壊株タイムコースデータに基づいて、第１の遺伝子の生成に関与する遺伝子の数を特定数以下に限定する条件の下で、第１の遺伝子に対する生成系係数を算出して記憶部に記憶する
ことを特徴とする発現速度式生成方法。
【請求項１８】
請求項１５〜請求項１７いずれかに記載の発現速度式生成方法をコンピュータに実行させる発現速度式生成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遺伝子の発現相互作用を推定するバイオインフォマティクスにおける発現速度式生成装置、発現速度式生成方法および発現速度式生成プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
遺伝子間での各遺伝子の発現相互作用の解明が期待されおり、その推定方法の一つにＳ−Ｓｙｓｔｅｍモデルを適用する方法がある。Ｓ−Ｓｙｓｔｅｍモデルを適用した方法では、与えられた観測データ（タイムコースデータ）を再現するために遺伝子の発現速度を表す式を遺伝子の生成速度を示す項と分解速度を示す項とで表す（非特許文献１）。
【非特許文献１】松原謙一、榊佳之監修「ゲノム情報生物学」中山書店，２００１年７月１０日，ｐｐ．１６５−１８８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
Ｓ−Ｓｙｓｔｅｍモデルによる遺伝子発現相互作用推定方法では、分解系及び生成系の両方が同時に動作することに伴い、莫大な計算を必要とする。また、遺伝子発現相互作用の推定を行うために推定対象である全ての遺伝子に対するタイムコースデータを必要とする。
【０００４】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、遺伝子間の発現相互作用の推定を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の発現速度式生成装置は、第１の遺伝子についての破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである破壊株タイムコースデータに基づいて、第１の遺伝子の分解に関与する遺伝子を第１の遺伝子だけとする条件の下で、第１の遺伝子に対する分解系係数を算出して記憶部に記憶する分解系係数算出部と、第１の遺伝子についての非破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである非破壊株タイムコースデータに基づいて第１の遺伝子に対する生成系係数を算出して記憶部に記憶する生成系係数算出部とを備えることを特徴とする。
【０００６】
また、前記分解系係数算出部は、前記発現速度式により発現相互作用を表す対象の遺伝子の数に対して前記破壊株タイムコースデータのデータ量が不足している場合に、第１の遺伝子の分解に関与する遺伝子を第１の遺伝子だけとする条件の下で、第１の遺伝子に対する分解系係数を算出することを特徴とする。
【０００７】
本発明の発現速度式生成装置は、第１の遺伝子についての破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである破壊株タイムコースデータに基づいて第１の遺伝子に対する分解系係数を算出して記憶部に記憶する分解系係数算出部と、第１の遺伝子についての非破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである非破壊株タイムコースデータに基づいて、第１の遺伝子の生成に関与する遺伝子の数を特定数以下に限定する条件の下で、第１の遺伝子に対する生成系係数を算出して記憶部に記憶する生成系係数算出部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、前記生成系係数算出部は、前記発現速度式により発現相互作用を表す対象の遺伝子の数に対して前記非破壊株タイムコースデータのデータ量が不足している場合に、第１の遺伝子の生成に関与する遺伝子の数を特定数以下に限定する条件の下で、第１の遺伝子に対する生成系係数を算出することを特徴とする。
【０００９】
本発明の発現速度式生成装置は、第１の遺伝子の破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである破壊株タイムコースデータに基づいて、第１の遺伝子の分解に関与する遺伝子を第１の遺伝子だけとする条件の下で、第１の遺伝子に対する分解系係数を算出して記憶部に記憶する分解系係数算出部と、第１の遺伝子の非破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである非破壊株タイムコースデータに基づいて、第１の遺伝子の生成に関与する遺伝子の数を特定数以下に限定する条件の下で、第１の遺伝子に対する生成系係数を算出して記憶部に記憶する生成系係数算出部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、前記分解系係数算出部は、前記発現速度式により発現相互作用を表す対象の遺伝子の数に対して前記破壊株タイムコースデータのデータ量が不足している場合に、第１の遺伝子の分解に関与する遺伝子を第１の遺伝子だけとする条件の下で、第１の遺伝子に対する分解系係数を算出し、前記生成系係数算出部は、前記発現速度式により発現相互作用を表す対象の遺伝子の数に対して前記非破壊株タイムコースデータのデータ量が不足している場合に、第１の遺伝子の生成に関与する遺伝子の数を特定数以下に限定する条件の下で、第１の遺伝子に対する生成系係数を算出することを特徴とする。
【００１１】
さらに、前記発現速度式生成装置は、破壊株タイムコースデータと非破壊株タイムコースデータとを入力し、破壊株タイムコースデータの示す各タイムコース値の対数値についてスプライン補間計算して求めた関数に対する第１の微係数を算出して記憶部に記憶し、非破壊株タイムコースの示す各タイムコース値の対数値についてスプライン補間計算して求めた関数に対する第２の微係数を算出して記憶部に記憶する前処理部を備え、前記分解系係数算出部は、前記前処理部が破壊株タイムコースデータに基づいて算出した第１の微係数を記憶部から取得し、取得した第１の微係数に基づいて第１の遺伝子に対する分解系係数を算出し、前記生成系係数算出部は、前記前処理部が非破壊株タイムコースデータに基づいて算出した第２の微係数を記憶部から取得し、取得した第２の微係数に基づいて第１の遺伝子に対する生成系係数を算出することを特徴とする。
【００１２】
また、前記発現速度式生成装置は、前記発現速度式で発現相互作用を表す対象の遺伝子の数をｎとし、前記第１の遺伝子に対応するｉ番目遺伝子（１≦ｉ≦ｎ）の発現量をＸｉとし、ｉ番目遺伝子の生成系係数であり生成速度を示す項に乗じる係数をαｉ、ｉ番目遺伝子の生成形係数でありｉ番目遺伝子の生成に対するｊ番目遺伝子（１≦ｊ≦ｎ）の相互作用係数をｇｉｊとし、ｉ番目遺伝子の分解系係数であり分解速度を示す項に乗じる係数をβｉ、ｉ番目遺伝子の分解系係数でありｉ番目遺伝子の分解に対するｊ番目遺伝子の相互作用係数をｈｉｊとした場合に次式で示される前記発現速度式について、ｉ番目の遺伝子の生成系係数αｉ及びｇｉｊとｉ番目遺伝子の分解系係数βｉ及びｈｉｊとを算出することを特徴とする。
【００１３】
【数２】
2006268268.tif 000003
【００１４】
さらに、前記発現速度式生成装置は、前記分解系係数算出部が算出した第１の遺伝子に対する分解系係数と前記生成系係数算出部が算出した第１の遺伝子に対する生成系係数とを入力し、入力した第１の遺伝子に対する分解系係数と生成系係数とを使用して前記発現速度式を生成し、生成した前記発現速度式に基づいて第１の遺伝子の発現量を算出し、前記生成系係数算出部が算出した第１の遺伝子に対する生成系係数についての評価結果を前記非破壊株タイムコースデータの示す第１の遺伝子の発現量と算出した第１の遺伝子の発現量との比較結果に基づいて出力する第１の評価部を備えることを特徴とする。
【００１５】
さらに、前記発現速度式生成装置は、第１の遺伝子の生成に関与する遺伝子についての評価を行う第２の評価部を備え、前記生成系係数算出部は、第１の遺伝子の生成に関与する遺伝子の数を特定数以下に限定して遺伝子の組を生成し、第１の遺伝子に対する生成系係数を各遺伝子の組毎に算出し、前記第１の評価部は、前記生成系係数算出部が算出した各遺伝子の組に対応する各生成系係数毎に評価結果として評価値を算出し、前記第２の評価部は、前記第１の評価部が算出した各評価値を対応する各遺伝子の組に含まれる各遺伝子毎に合計し、各遺伝子に対する合計値に基づいて第１の遺伝子の生成に関与する遺伝子についての評価結果を出力することを特徴とする。
【００１６】
さらに、前記発現速度式生成装置は、複数の遺伝子について、各遺伝子の発現速度を表す各発現速度式を連立して各遺伝子の発現量を算出し、算出した各遺伝子の発現量に基づいて各発現速度式で使用した生成系係数を評価する連立評価部を備え、前記分解系係数算出部は各遺伝子の破壊株についての各破壊株タイムコースデータを入力して各遺伝子に対する分解系係数を算出し、前記生成系係数算出部は各遺伝子の非破壊株についての各非破壊株タイムコースデータを入力して各遺伝子に対する生成系係数を算出し、前記連立評価部は、前記分解系係数算出部が算出した各遺伝子に対する分解系係数と前記生成系係数算出部が算出した各遺伝子に対する生成系係数とを入力し、入力した各遺伝子に対する分解系係数と生成系係数とを使用して各発現速度式を生成し、生成した各発現速度式を連立して各遺伝子の発現量を算出し、前記生成系係数算出部が算出した各遺伝子に対する生成系係数についての評価結果を全株（前記破壊株と前記非破壊株）のタイムコースデータとの示す各遺伝子の発現量と算出した各遺伝子の発現量との比較結果に基づいて出力することを特徴とする。
【００１７】
また、前記生成系係数算出部は、第１の遺伝子の生成に関与する遺伝子の数を特定数以下に限定する条件の下で、第１の遺伝子に対する生成系係数を複数算出し、前記連立評価部は、複数の遺伝子のうち１つの遺伝子を選択し、連立する発現速度式に対応する遺伝子である連立遺伝子として選択した遺伝子を登録し、前記選択した遺伝子に対する複数の生成系係数のうち１つの生成系係数を選択し、連立する発現速度式に使用する生成系係数である連立生成系係数として選択した生成系係数を登録する第１の登録部と、前記第１の登録部が連立遺伝子として登録した遺伝子以外の遺伝子の中から１つの遺伝子を選択して仮連立遺伝子として登録し、前記仮連立遺伝子に対する複数の生成系係数のうち２以上の生成系係数をそれぞれ仮連立生成系係数として選択し、連立遺伝子に対する分解系係数と連立生成系係数と前記仮連立遺伝子に対する分解系係数と各仮連立生成系係数とを使用して連立遺伝子に対する発現速度式と前記仮連立遺伝子に対する各発現速度式とを生成し、生成した連立遺伝子に対する発現速度式を前記仮連立遺伝子に対する各発現速度式それぞれと連立して連立遺伝子の発現量と前記仮連立遺伝子の発現量とを前記仮連立遺伝子に対する各仮連立生成系係数それぞれについて算出し、算出した連立遺伝子と前記仮連立遺伝子との発現量と全株（前記破壊株および前記非破壊株）のタイムコースデータの示す連立遺伝子と前記仮連立遺伝子との発現量との比較結果に基づいて各仮連立生成系係数それぞれに対して評価値を算出し、算出した各評価値と特定値とを比較し、少なくともいずれかの評価値が前記特定値以上である場合に前記仮連立遺伝子を連立遺伝子として追加して登録すると共に、最も高い評価値に対応する仮連立生成系係数を連立生成系係数として追加して登録する第２の登録部とを備え、
前記連立評価部は、前記第１の登録部を実行後に仮連立遺伝子として未選択の全遺伝子について前記第２の登録部を実行し、連立生成系係数として登録した生成系係数を出力することを特徴とする。
【００１８】
さらに、前記連立評価部は、連立遺伝子として登録した遺伝子を１つ選択し、選択した遺伝子に対する生成系係数であり連立生成系係数として登録していない生成系係数を１つ選択し、前記選択した遺伝子に対して選択した生成系係数に対する評価値と前記選択した遺伝子に対して連立生成系係数として登録した生成系係数に対する評価値とを比較し、前記選択した生成系係数の方が高い評価値である場合に前記選択した生成系係数で前記選択した遺伝子に対して登録した連立生成系係数を更新する生成系係数更新部を備えることを特徴とする。
【００１９】
さらに、前記連立評価部は、連立遺伝子として登録していない遺伝子を１つ選択し、連立遺伝子に対する分解系係数と連立生成系係数と連立遺伝子として未登録の遺伝子に対する分解系係数と連立遺伝子として未登録の遺伝子に対する各生成系係数とに対して、それらを使用して連立遺伝子と連立遺伝子として未登録の遺伝子とに対する各発現速度式をそれぞれ連立して連立遺伝子の発現量と連立遺伝子として未登録の遺伝子との発現量とを算出し、算出した連立遺伝子と連立遺伝子として未登録の遺伝子との発現量と全株（破壊株と非破壊株）のタイムコースデータの示す連立遺伝子と連立遺伝子として未登録の遺伝子との発現量との比較結果に基づいて連列遺伝子として未登録の遺伝子の各生成系係数に対してそれぞれ評価値を算出し、算出した評価値と特定値とを比較し、少なくともいずれかの評価値が前記特定値以上である場合に連立遺伝子として未登録の遺伝子を連立遺伝子として追加して登録すると共に、最も高い評価値に対応する未登録の遺伝子の生成系係数を連立生成系係数として追加登録する生成系係数追加登録部を備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明の発現速度式生成方法は、第１の遺伝子についての破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである破壊株タイムコースデータに基づいて、第１の遺伝子の分解に関与する遺伝子を第１の遺伝子だけとする条件の下で、第１の遺伝子に対する分解系係数を算出して記憶部に記憶し、第１の遺伝子についての非破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである非破壊株タイムコースデータに基づいて第１の遺伝子に対する生成系係数を算出して記憶部に記憶することを特徴とする。
【００２１】
本発明の発現速度式生成方法は、第１の遺伝子についての破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである破壊株タイムコースデータに基づいて第１の遺伝子に対する分解系係数を算出して記憶部に記憶し、第１の遺伝子についての非破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである非破壊株タイムコースデータに基づいて、第１の遺伝子の生成に関与する遺伝子の数を特定数以下に限定する条件の下で、第１の遺伝子に対する生成系係数を算出して記憶部に記憶することを特徴とする。
【００２２】
本発明の発現速度式生成方法は、第１の遺伝子の破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである破壊株タイムコースデータに基づいて、第１の遺伝子の分解に関与する遺伝子を第１の遺伝子だけとする条件の下で、第１の遺伝子に対する分解系係数を算出して記憶部に記憶し、第１の遺伝子の非破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである非破壊株タイムコースデータに基づいて、第１の遺伝子の生成に関与する遺伝子の数を特定数以下に限定する条件の下で、第１の遺伝子に対する生成系係数を算出して記憶部に記憶することを特徴とする。
【００２３】
本発明の発現速度式生成プログラムは、第１の遺伝子についての破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである破壊株タイムコースデータに基づいて、第１の遺伝子の分解に関与する遺伝子を第１の遺伝子だけとする条件の下で、第１の遺伝子に対する分解系係数を算出して記憶部に記憶し、第１の遺伝子についての非破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである非破壊株タイムコースデータに基づいて第１の遺伝子に対する生成系係数を算出して記憶部に記憶することをコンピュータに実行させる。
。
【００２４】
本発明の発現速度式生成プログラムは、第１の遺伝子についての破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである破壊株タイムコースデータに基づいて第１の遺伝子に対する分解系係数を算出して記憶部に記憶し、第１の遺伝子についての非破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである非破壊株タイムコースデータに基づいて、第１の遺伝子の生成に関与する遺伝子の数を特定数以下に限定する条件の下で、第１の遺伝子に対する生成系係数を算出して記憶部に記憶することをコンピュータに実行させる。
【００２５】
本発明の発現速度式生成プログラムは、第１の遺伝子の破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである破壊株タイムコースデータに基づいて、第１の遺伝子の分解に関与する遺伝子を第１の遺伝子だけとする条件の下で、第１の遺伝子に対する分解系係数を算出して記憶部に記憶し、第１の遺伝子の非破壊株について各遺伝子の発現量を観測したデータである非破壊株タイムコースデータに基づいて、第１の遺伝子の生成に関与する遺伝子の数を特定数以下に限定する条件の下で、第１の遺伝子に対する生成系係数を算出して記憶部に記憶することをコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、遺伝子発現相互作用推定装置において、分解系係数算出部が分解に関与する遺伝子を自遺伝子だけとする条件の下で分解系係数を算出し、また、生成系係数算出部が生成に関与する遺伝子の数を特定数以下に限定する条件の下で生成系係数を算出することで、タイムコースデータのデータ量が不十分であっても遺伝子の発現速度式を生成することができる。
また、第１の評価部が生成系係数を評価することで、評価結果に基づいてより適した生成系係数を選択して遺伝子の発現速度式を生成することができる。
また、連立評価部が各遺伝子の発現速度式を連立して評価することで、評価結果に基づいてより適した生成系係数を選択して遺伝子の発現速度式を生成することができる。
また、第２の評価部が生成系係数の評価結果を遺伝子毎に纏めて評価することで、評価結果に基づいて各遺伝子の生成に関与する遺伝子の推定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
参考例１．
Ｓ−Ｓｙｓｔｅｍモデルによる遺伝子発現相互作用推定方法は、タイムコースデータを再現するための式を遺伝子発現量の微分方程式（発現速度式）として「発現量の変化率（発現速度）＝生成速度−分解速度［式１］」で表している。
【００２８】
【数３】
2006268268.tif 000004
【００２９】
そして、式１における生成系係数αｉ，ｇｉｊ及び分解系係数βｉ，ｈｉｊの算出を行う。
αｉはｉ番目遺伝子の生成系係数であり生成速度を示す項に乗じる係数である。また、ｇｉｊはｉ番目遺伝子の生成系係数でありｉ番目遺伝子の生成に対するｊ番目遺伝子の相互作用係数である。また、βｉはｉ番目遺伝子の分解系係数であり分解速度を示す項に乗じる係数である。また、ｈｉｊはｉ番目遺伝子の分解系係数でありｉ番目遺伝子の分解に対するｊ番目遺伝子の相互作用係数である。
【００３０】
ここで、式１の各係数の最適値を膨大な計算を要さずに算出するための方法として、以下の方法（特願２００４−１０１７７３号）をとるとよい。
この方法では、破壊株のタイムコースデータを利用し、その対数空間に変換した値及び補間データから得た微係数を使用して、最小二乗法により分解系係数βｉ，ｈｉｊの最適値を算出する。また、その分解系係数を前提として、非破壊株データのタイムコースデータを利用し、その対数空間に変換した値及び補間データから微係数、生成速度プロファイルを算出し、それを利用して最小二乗法により生成系係数αｉ，ｇｉｊの最適値を算出する。
以下に、この方法の手順を説明する。
【００３１】
図１は、参考例１における遺伝子発現相互作用推定方法の処理の流れを示すフローチャートである。
図１に基づいて手順を説明する。
【００３２】
まず、野生株（非破壊株）及び破壊株のタイムコースデータを入力する（Ｓ１０１）。
【００３３】
次に、前処理として、タイムコース値の対数値を基にしたスプライン補間係数の算出と、スプライン補間係数とタイムコース値とを使用しての対数値データの微係数の算出とを行う（Ｓ１０２）。
【００３４】
【数４】
2006268268.tif 000005
【００３５】
スプライン補間係数の算出では、ｋ株の遺伝子ｉのタイムコースの対数値がＺｉ（ｋ）（ｔｊ）（ｊ＝１，２，・・・ｍ）である場合に、各ｔｊとｔｊ＋１の間を１つの３次多項式で表現できるような係数（スプライン補間係数）を求める。この求める係数は、３次多項式を関数としてグラフで表した時に、Ｚｉ（ｋ）（ｔｊ）の各点をとおり、多項式の切り替え点ｔｊで滑らかにつながるような値である。
【００３６】
上記のように係数を求めスプライン補間ができれば、関数を時間の多項式で表したことになるので多項式の微分ができる。微分計算後の各係数が微係数である。
微係数は、野生株と破壊株とのそれぞれに対して算出する。
【００３７】
次に、分解系係数βｉ，ｈｉｊの推定を行う（Ｓ１０３）。
【００３８】
分解系係数βｉ，ｈｉｊの推定では、まず、遺伝子ｉの破壊株のデータに対して、
【００３９】
【数５】
2006268268.tif 000006
【００４０】
以下のベクトルｂ１と行列Ａ１とを求める。
【００４１】
【数６】
2006268268.tif 000007
【００４２】
そして、行列Ａ１、ベクトルｂ１を使用して、「ｂ１＝Ａ１ｃ１」となるようなベクトルｃ１を最小二乗法により推定し、遺伝子ｉに対する分解系係数βｉ，ｈｉｊを算出する。分解系係数βｉ，ｈｉｊとベクトルｃ１の関係は以下のようになる。
【００４３】
【数７】
2006268268.tif 000008
【００４４】
以上の処理を全遺伝子に対して行い、全遺伝子の分解系係数βｉ，ｈｉｊを推定する。
【００４５】
次に、生成系係数αｉ，ｇｉｊの推定を行う（Ｓ１０４）。
【００４６】
生成系係数αｉ，ｇｉｊの推定では、まず、遺伝子ｉの非破壊株のデータに対して、
【００４７】
【数８】
2006268268.tif 000009
【００４８】
以下のベクトルｂ２と行列Ａ２とを求める。
【００４９】
【数９】
2006268268.tif 000010
【００５０】
そして、行列Ａ２、ベクトルｂ２を使用して、「ｂ２＝Ａ２ｃ２」となるようなベクトルｃ２を最小二乗法により推定し、遺伝子ｉに対する生成系係数αｉ，ｇｉｊを算出する。生成系係数αｉ，ｇｉｊとベクトルｃ２の関係は以下のようになる。
【００５１】
【数１０】
2006268268.tif 000011
【００５２】
以上の処理を全遺伝子に対して行い、全遺伝子の生成系係数αｉ，ｇｉｊを推定する。
【００５３】
上記の最小二乗法では、「｜ｂ−Ａｃ｜」の値が最も小さくなるベクトルｃを算出し、各係数の最適値を推定する。
【００５４】
図１で説明した手順により、膨大な計算を要さずに式１の各係数の最適値を算出することができる。
【００５５】
実施の形態１．
上記参考例１の方法の場合、解析に供する全ての遺伝子に対し破壊株のタイムコースデータを必要とするが、全ての遺伝子に対し破壊株のタイムコースデータを、最初から準備することは困難である。
そこで、実施の形態１では、破壊株が存在しない場合や、破壊株のタイムコースデータが不十分で最小二乗法を適用できない場合に関する解法及びその方法を実行するための遺伝子発現相互作用推定装置１００について説明する。これにより破壊株のタイムコースデータの有無にかかわらず解（各係数）を算出する事が出来る。
【００５６】
図２は、実施の形態１における遺伝子発現相互作用推定装置１００の外観を示す図である。
図２において、遺伝子発現相互作用推定装置１００は、システムユニット９１０、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）表示装置９０１、キーボード（Ｋ／Ｂ）９０２、マウス９０３、コンパクトディスク装置（ＣＤＤ）９０５、プリンタ装置９０６、スキャナ装置９０７を備え、これらはケーブルで接続されている。
さらに、遺伝子発現相互作用推定装置１００は、ＦＡＸ機９３２、電話器９３１とケーブルで接続され、また、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）９４２、ウェブサーバ９４１を介してインターネット９４０に接続されている。
【００５７】
図３は、実施の形態１における遺伝子発現相互作用推定装置１００のハードウェア構成図である。
図３において、遺伝子発現相互作用推定装置１００は、プログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）９１１を備えている。ＣＰＵ９１１は、バス９１２を介してＲＯＭ９１３、ＲＡＭ９１４、通信ボード９１５、ＣＲＴ表示装置９０１、Ｋ／Ｂ９０２、マウス９０３、ＦＤＤ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）９０４、磁気ディスク装置９２０、ＣＤＤ９０５、プリンタ装置９０６、スキャナ装置９０７と接続されている。
ＲＡＭ９１４は、揮発性メモリの一例である。ＲＯＭ９１３、ＦＤＤ９０４、ＣＤＤ９０５、磁気ディスク装置９２０、光ディスク装置は、不揮発性メモリの一例である。これらは、記憶装置あるいは記憶部の一例である。
通信ボード９１５は、ＦＡＸ機９３２、電話器９３１、ＬＡＮ９４２等に接続されている。
例えば、通信ボード９１５、Ｋ／Ｂ９０２、スキャナ装置９０７、ＦＤＤ９０４などは、情報入力部の一例である。
また、例えば、通信ボード９１５、ＣＲＴ表示装置９０１などは、出力部の一例である。
【００５８】
ここで、通信ボード９１５は、ＬＡＮ９４２に限らず、直接、インターネット９４０、或いはＩＳＤＮ等のＷＡＮ（ワイドエリアネットワーク）に接続されていても構わない。直接、インターネット９４０、或いはＩＳＤＮ等のＷＡＮに接続されている場合、遺伝子発現相互作用推定装置１００は、インターネット９４０、或いはＩＳＤＮ等のＷＡＮに接続され、ウェブサーバ９４１は不用となる。
磁気ディスク装置９２０には、オペレーティングシステム（ＯＳ）９２１、ウィンドウシステム９２２、プログラム群９２３、ファイル群９２４が記憶されている。プログラム群９２３は、ＣＰＵ９１１、ＯＳ９２１、ウィンドウシステム９２２により実行される。
【００５９】
上記プログラム群９２３には、以下に述べる実施の形態の説明において「〜部」として説明する機能を実行するプログラムが記憶されている。プログラムは、ＣＰＵ９１１により読み出され実行される。
ファイル群９２４には、以下に述べる実施の形態の説明において、「〜を判定し」、「〜を判定した結果」、「〜を計算し」、「〜を計算した結果」、「〜を処理し」、「〜を処理した結果」のような表現で説明する結果情報が、「〜ファイル」として記憶されている。
また、以下に述べる実施の形態の説明において説明するフローチャートの矢印の部分は主としてデータの入出力を示し、そのデータの入出力のためにデータは、磁気ディスク装置９２０、ＦＤ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｄｉｓｋ  ｃａｒｔｒｉｄｇｅ）、光ディスク、ＣＤ（コンパクトディスク）、ＭＤ（ミニディスク）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）、その他の記録媒体に記録される。あるいは、信号線やその他の伝送媒体により伝送される。
【００６０】
また、以下に述べる実施の形態の説明において「〜部」として説明するものは、ＲＯＭ９１３に記憶されたファームウェアで実現されていても構わない。或いは、ソフトウェアのみ、或いは、ハードウェアのみ、或いは、ソフトウェアとハードウェアとの組み合わせ、さらには、ファームウェアとの組み合わせで実施されても構わない。
【００６１】
また、以下に述べる実施の形態を実施するプログラムは、磁気ディスク装置９２０、ＦＤ、光ディスク、ＣＤ、ＭＤ、ＤＶＤ、その他の記録媒体による記録装置を用いて記憶されても構わない。
【００６２】
図４は、実施の形態１における遺伝子発現相互作用推定装置１００の構成図である。
図４において、実施の形態１における遺伝子発現相互作用推定装置１００は、前処理部１１０、分解系係数推定部１２０、生成系係数推定部１３０、連立評価部１４０、単独評価部１５０、記憶部１９０を備える。
【００６３】
前処理部１１０は、野生株および破壊株のタイムコースデータを入力し、タイムコースの対数値データの微係数Ｙ１＿ｉ（ｋ）（ｔｊ）の算出を行う。
分解系係数推定部１２０は、分解系係数βｉ，ｈｉｊの推定処理を行う。
生成系係数推定部１３０は、生成系係数αｉ，ｇｉｊの推定処理を行い、推定した生成系係数αｉ，ｇｉｊに対する評価値の算出を行う。
連立評価部１４０は、各遺伝子に対する生成系係数αｉ，ｇｉｊと分解系係数βｉ，ｈｉｊとをＳ−Ｓｙｓｔｅｍモデルの微分方程式［式１］に適用した場合の評価処理を行い、最適な各係数を求める。このとき、各遺伝子に対する微分方程式［式１］を連立して評価処理を行う。
単独評価部１５０は、遺伝子ｊの遺伝子ｉに対する生成に関わる度合いの評価処理を行う。
記憶部１９０は、野生株および破壊株のタイムコースデータ、求めた各係数のデータ、評価した度合いのデータや各部の処理結果データおよび処理用変数データ等を記憶する。
前処理部１１０、分解系係数推定部１２０、生成系係数推定部１３０、連立評価部１４０および単独評価部１５０は記憶部１９０から各種データを入力し、記憶部１９０に処理結果のデータを出力する。
【００６４】
また、連立評価部１４０は、連立遺伝子登録部１４１、生成系係数更新（山登り）部１４２、連立遺伝子追加登録部１４３を備える。
【００６５】
連立遺伝子登録部１４１は、ある遺伝子を基準に、他の遺伝子のＳ−Ｓｙｓｔｅｍモデルの微分方程式［式１］と連立して評価を行い、評価値が基準値以上となる遺伝子の組み合わせ（連立遺伝子）を登録する。
生成系係数更新（山登り）部１４２は、生成系係数を入れ換えて評価処理を行い、評価結果に基づいて生成系係数の更新を行う。
連立遺伝子追加登録部１４３は、組み合わせた遺伝子に他の遺伝子を追加して評価処理を行い、評価結果に基づいて追加する遺伝子を決定する。
【００６６】
図５は、実施の形態１における遺伝子発現相互作用推定方法の処理の流れを示すフローチャートである。
実施の形態１における遺伝子間での各遺伝子の発現相互作用を推定する処理の流れについて、図５に基づいて以下に説明する。
【００６７】
まず、前処理部１１０は、野生株及び破壊株のタイムコースデータを入力する（Ｓ２０１）。この処理は前記Ｓ１０１と同じである。
【００６８】
野生株及び破壊株のタイムコースデータは、外部装置から入力しても良いし、記憶部１９０にあらかじめ記憶しておいても良い。
【００６９】
次に、前処理部１１０は、入力した野生株及び破壊株のタイムコースデータに基づいて前処理を行う。そして、算出した微係数Ｙ１＿ｉ（ｋ）（Ｔｊ）のデータを記憶部１９０に記憶する（Ｓ２０２）。この処理は前記Ｓ１０２と同じである。
【００７０】
次に、分解系係数推定部１２０は、各遺伝子に対する分解系係数βｉ，ｈｉｊの推定処理を行い、推定した分解系係数βｉ，ｈｉｊのデータを記憶部１９０に登録（記憶）する（Ｓ２０３）。この処理は前記Ｓ１０３に対応する。
【００７１】
図６は、実施の形態１における分解系係数の推定／登録の処理の流れを示すフローチャートである。
実施の形態１において分解系係数推定部１２０が行うＳ２０３の処理の流れについて、図６に基づいて以下に説明する。
【００７２】
未処理の遺伝子、つまり、分解系係数βｉ，ｈｉｊの推定を行う対象の遺伝子の中から１つの遺伝子ｉを選択する（Ｓ３０１）。
【００７３】
次に、記憶部１９０を参照し、Ｓ３０１で選択した遺伝子ｉの破壊株のタイムコースデータが存在するか判定する（Ｓ３０２）。
【００７４】
Ｓ３０２の判定の結果、遺伝子ｉの破壊株のタイムコースデータが存在する場合、そのタイムコースデータを記憶部１９０から取得し、取得したタイムコースデータが十分な観測点数のデータであるかを「観測点数ｎ＿ｓｐ≧遺伝子数ｎ＋１」で判定する（Ｓ３０３）。
【００７５】
以下の処理において、ベクトルｂと行列Ａに対して「ｂ＝Ａｃ」を満足するベクトルｃを最小二乗法により求めるが、最小二乗法では未知数（遺伝子数＋１）より制約条件数（破壊株の観測点数）が大きい必要がある。つまり、ベクトルｃの次元（未知数）よりベクトルｂの次元（制約条件数）が小さいと「ｂ＝Ａｃ」を満足するベクトルｃは存在しない。
そこで、「観測点数ｎ＿ｓｐ≧遺伝子数ｎ＋１」の判定を行う。
【００７６】
Ｓ３０３の判定の結果、「観測点数ｎ＿ｓｐ≧遺伝子数ｎ＋１」の条件を満たす場合、ベクトルｂ１、行列Ａ１を計算し（Ｓ３０４）、最小二乗法によりベクトルｃ１を推定し（Ｓ３０５）、ベクトルｃ１から遺伝子ｉに対する分解系係数βｉ，ｈｉｊを算出して記憶部１９０に記憶する（Ｓ３０６）。
Ｓ３０４〜Ｓ３０６の処理は前記Ｓ１０３と同じである。
【００７７】
また、Ｓ３０３の判定の結果、「観測点数ｎ＿ｓｐ≧遺伝子数ｎ＋１」の条件を満たさない場合、「関与している遺伝子は自分（遺伝子ｉ）だけ」と仮定し、その仮定に対応する以下のベクトルｂ３、行列Ａ３を算出する（Ｓ３０７）。
【００７８】
【数１１】
2006268268.tif 000012
【００７９】
ここでは、物質が分解する際に、その物質の一定割合が壊れていく（関与している遺伝子が自分だけ）ことは通常の自然現象でよくある事であること、さらに、分解速度をなんらかの遺伝子が制御（促進および抑制）している効果は、後で生成する生成速度の項において逆効果として現れると考えられることを理由に、「関与している遺伝子は自分（遺伝子ｉ）だけ」という仮定を立てた。
これにより、「観測点数ｎ＿ｓｐ≧遺伝子数ｎ（１）＋１」の条件を満たし、以下の処理で最小二乗法によりベクトルｃ３を推定することができる。
【００８０】
次に、「ｂ３＝Ａ３ｃ３」となるようなベクトルｃ３を最小二乗法により推定する（Ｓ３０８）。
【００８１】
そして、ベクトルｃ３から遺伝子ｉに対する分解系係数βｉ，ｈｉｊを算出して記憶部１９０に記憶する（Ｓ３０９）。分解系係数βｉ，ｈｉｊとベクトルｃ３の関係は以下のようになる。
【００８２】
【数１２】
2006268268.tif 000013
【００８３】
このとき、「関与している遺伝子は自分（遺伝子ｉ）だけ」という仮定から次式が成立する。
【００８４】
ｈｉｊ＝０（ｉ≠ｊ）  ［式２］
【００８５】
また、Ｓ３０２の判定の結果、遺伝子ｉの破壊株のタイムコースデータが存在しない場合、遺伝子ｉの生成速度が正になるように分解系係数βｉを算出し、ｈｉｉ＝１，ｈｉｊ＝０（ｉ≠ｊ）と共に記憶部１９０に登録する（Ｓ３１０）。
【００８６】
前記のとおり、遺伝子ｉの破壊株のタイムコースデータが存在しない場合、最小二乗法によりベクトルｃ３を求めることができない。
そこで、「関与している遺伝子は自分（遺伝子ｉ）だけ」と仮定し、Ｓ３０９と同様に前記式２が成立する。
さらに、ｈｉｉを以下の式で仮定する。
【００８７】
ｈｉｉ＝１  ［式３］
【００８８】
また、全ての非破壊株のタイムコースデータに対して、遺伝子ｉの生成速度が正になる様に決定する。遺伝子ｉの生成速度が正になる必要条件は、全ての非破壊株ｋの全ての観測点ｔに対して、分解系係数ｈｉｊの条件式［式２］が先に与えた形である場合、βｉを次式で表すことができる。
【００８９】
Ｙ１＿ｉ（ｋ）（ｔ）＞βｉ  ［式４］
【００９０】
βｉは式４を満足するように算出する。
【００９１】
βｉを、遺伝子ｉの生成速度が正になる様に決定するのは、Ｓ−Ｓｙｓｔｅｍモデルの微分方程式［式１］において、遺伝子ｉの生成速度と分解速度が必ず正である必要があるためである。
【００９２】
ここで、生成速度が正である条件は、Ｓ−Ｓｙｓｔｅｍモデルの微分方程式［式１］を用いて次式で表すことができる。
【００９３】
【数１３】
2006268268.tif 000014
【００９４】
ここで、上記の「ｈｉｊ＝０（ｉ≠ｊ）」［式２］という仮定により、次式が成立する。
【００９５】
【数１４】
2006268268.tif 000015
【００９６】
また、遺伝子ｉの発現量の対数値に対する微係数であるＹ１＿ｉは、次式で表すことができる。
【００９７】
【数１５】
2006268268.tif 000016
【００９８】
左辺は、展開すると次式のように表すことができる。
【００９９】
【数１６】
2006268268.tif 000017
【０１００】
つまり、生成速度が正である条件は、
【０１０１】
【数１７】
2006268268.tif 000018
【０１０２】
となり、結果βｉは「Ｙ１＿ｉ（ｋ）（ｔ）＞βｉ」［式４］の条件を満たすこととなる。
【０１０３】
上記のＳ３０２〜Ｓ３１０の処理により、Ｓ３０１で選択した遺伝子ｉに対する分解系係数βｉ，ｈｉｊを推定し、記憶部１９０に登録することができる。
【０１０４】
そして、分解系係数βｉ，ｈｉｊの推定、登録（記憶）を行っていない未処理の遺伝子について上記のＳ３０１〜Ｓ３１０の処理を行い、対象である全ての遺伝子の分解系係数βｉ，ｈｉｊを記憶部１９０に登録する（Ｓ３１１）。
【０１０５】
次に、生成系係数推定部１３０は、各遺伝子に対する生成系係数αｉ，ｇｉｊの推定処理を行い、推定した生成系係数αｉ，ｇｉｊのデータを記憶部１９０に登録（記憶）する。また、推定した生成系係数αｉ，ｇｉｊに対して評価処理を行い、評価値を記憶部１９０に登録する（Ｓ２０４）。図５において、Ｓ２０４〜Ｓ２０７の処理は前記Ｓ１０４に対応する。
【０１０６】
図７は、実施の形態１における生成系係数の推定／登録の処理の流れを示すフローチャートである。
実施の形態１において生成系係数推定部１３０が行う前記Ｓ２０４の処理の流れについて、図７に基づいて以下に説明する。
【０１０７】
未処理の遺伝子、つまり、生成系係数αｉ，ｇｉｊの推定を行う対象の遺伝子の中から１つの遺伝子ｉを選択する（Ｓ４０１）。
【０１０８】
次に、Ｓ３０１で選択した遺伝子ｉの非破壊株のタイムコースデータを記憶部１９０から取得し、取得したタイムコースデータが十分な観測点数のデータであるかを「観測点数ｎ＿ｓｐ≧遺伝子数ｎ＋１」で判定する（Ｓ４０２）。
【０１０９】
Ｓ４０２の判定の結果、「観測点数ｎ＿ｓｐ≧遺伝子数ｎ＋１」の条件を満たす場合、ベクトルｂ２、行列Ａ２を計算し（Ｓ４０３）、最小二乗法によりベクトルｃ２を推定し（Ｓ４０４）、ベクトルｃ２から遺伝子ｉに対する生成系係数αｉ，ｇｉｊを算出して記憶部１９０に登録する（Ｓ４０５）。
Ｓ４０３〜Ｓ４０５の処理は前記Ｓ１０４と同じである。
【０１１０】
また、Ｓ４０２の判定の結果、「観測点数ｎ＿ｓｐ≧遺伝子数ｎ＋１」の条件を満たさない場合、遺伝子ｉの生成に関わっている遺伝子数に制限を加えた関与遺伝子の集合を示す生成系遺伝子組Ｌを生成する。生成した生成系遺伝子組Ｌのデータは記憶部１９０に登録する（Ｓ４０６）。
【０１１１】
前記Ｓ２０３の処理において分解系係数βｉ，ｈｉｊが算出できれば、最小二乗法に適用する制約条件式「ｂ２＝Ａ２ｃ２」は算出する事ができる。しかし、観測点数が少ない場合には最小二乗法を解くために十分な数の制約条件を得る事が出来ない。例えば、非破壊株数が少なく遺伝子数が多い場合にはこのような状況になる。
そこで、遺伝子ｉの生成に関わっている遺伝子の数に対して制限を加えて、このような状態に対し対処する。
【０１１２】
以下、「観測点数ｎ＿ｓｐ≧遺伝子数ｎ＋１」の条件を満たす最大関与遺伝子数をｎｍｘとする。但し、この中に自分自身は含めないものとする。この場合、生成系遺伝子組Ｌは以下のように表すことができる。
【０１１３】
【数１８】
2006268268.tif 000019
【０１１４】
ここで、全遺伝子数をｎとすると、この条件を満足する生成系遺伝子組Ｌの組数ｎｃａｌは次式で表すことができる。
【０１１５】
【数１９】
2006268268.tif 000020
【０１１６】
例えば、全遺伝子数が５、対象遺伝子番号ｉが３、ｎｍｘが２とした場合の生成系遺伝子組Ｌは、ｍ＝１ではＬ＝｛３｝のみ、ｍ＝２ではＬ＝｛１，３｝，｛２，３｝，｛３，４｝，｛３，５｝の４ケース、ｍ＝３ではＬ＝｛１，２，３｝，｛１，３，４｝，｛１，３，５｝，｛２，３，４｝，｛２，３，５｝，｛３，４，５｝の６ケースである。そして、生成系遺伝子組Ｌの組数ｎｃａｌは１＋４＋６の１１ケースである。
【０１１７】
以下、生成した各生成系遺伝子組Ｌについて処理を行うが、組数ｎｃａｌが非常に大きい場合には、ランダムに許容数分の生成系遺伝子組Ｌを処理して、処理計算量を抑えるとよい。
【０１１８】
次に、Ｓ４０６で生成した生成系遺伝子組Ｌを示すデータを記憶部１９０から取得し、未処理の生成系遺伝子組Ｌから処理対象とする対象遺伝子組を選択する（Ｓ４０７）。
【０１１９】
次に、Ｓ４０７で選択した対象遺伝子組に対して、以下のベクトルｂ４、行列Ａ４を算出する（Ｓ４０８）。
【０１２０】
【数２０】
2006268268.tif 000021
【０１２１】
次に、「ｂ４＝Ａ４ｃ４」となるようなベクトルｃ４を最小二乗法により推定する（Ｓ４０９）。
【０１２２】
そして、ベクトルｃ４から遺伝子ｉに対する生成系係数αｉ，ｇｉｊを算出し、対象遺伝子組と対応させて記憶部１９０に登録する（Ｓ４１０）。生成系係数αｉ，ｇｉｊとベクトルｃ４の関係は以下のようになる。
【０１２３】
【数２１】
2006268268.tif 000022
【０１２４】
このとき、対象遺伝子組に含まれない遺伝子ｊについて次式が成立する。
【０１２５】
【数２２】
2006268268.tif 000023
【０１２６】
なお、ベクトルｂ４は上記ベクトルｂ２と同じである。また、行列Ａ４とベクトルｃ４は、上記行列Ａ２と上記ベクトルｃ２が全遺伝子１〜ｎに対するものであるのに対して、対象遺伝子組の要素である遺伝子ｉ１〜ｉｍに対するものである。
【０１２７】
次に、Ｓ４０９で算出した生成系係数αｉ，ｇｉｊ及び前記Ｓ２０３の処理で算出した分解系係数βｉ，ｈｉｊを基に、Ｓ−Ｓｙｓｔｅｍモデルの微分方程式［式１］を数値積分して、対象遺伝子組について遺伝子ｉの推定遺伝子発現量を算出する（Ｓ４１１）。
【０１２８】
【数２３】
2006268268.tif 000024
【０１２９】
例えば、全遺伝子数を５、対象遺伝子を３番とすると、Ｓ−Ｓｙｓｔｅｍモデルの微分方程式
【０１３０】
【数２４】
2006268268.tif 000025
【０１３１】
の値を計算するために各遺伝子の発現量Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５が必要になる。ここで、対象遺伝子である３番以外の発現量Ｘ１，Ｘ２，Ｘ４，Ｘ５はスプライン補間データを使用する。そして、対象遺伝子である３番の発現量Ｘ３は、Ｓ４１０で算出した生成系係数αｉ，ｇｉｊ、前記Ｓ２０３の処理で算出した分解系係数βｉ，ｈｉｊ及びスプライン補間データから取得したＸ１，Ｘ２，Ｘ４，Ｘ５を用い、微分方程式［式１２］を積分して求める。この積分した結果が推定遺伝子発現量である。
ここで、スプライン補間データとは前記前処理（Ｓ２０２）でタイムコースデータをスプライン補間して表した関数から求まる値を示す。
【０１３２】
次に、Ｓ４１１で算出した遺伝子ｉの推定遺伝子発現量をスプライン補間データ（非破壊株タイムコースデータ）が示す各値であるスプライン補間値と比較し、Ｓ４１０で算出した生成形係数αｉ，ｇｉｊに対する評価値を算出する。そして、算出した評価値を遺伝子ｉ及び対象遺伝子組と対応させて記憶部１９０に登録する（Ｓ４１２）。
【０１３３】
【数２５】
2006268268.tif 000026
【０１３４】
また、評価値を算出する評価関数をｆｖ（ｉ）（Ｌｊ（ｉ））で表す。
そして、評価関数は次のように表すことができる。
【０１３５】
【数２６】
2006268268.tif 000027
【０１３６】
評価関数は算出した推定遺伝子発現量がスプライン補間値と一致性の高いほど大きな値となるように定義する。
【０１３７】
【数２７】
2006268268.tif 000028
【０１３８】
上記のＳ４０８〜Ｓ４１２の処理により、Ｓ４０７で選択した対象遺伝子組について遺伝子ｉに対する生成系係数αｉ，ｇｉｊ及び評価値を算出し、記憶部１９０に登録することができる。
【０１３９】
そして、生成系係数αｉ，ｇｉｊ及び評価値の算出を行っていない未処理の生成系遺伝子組Ｌについて上記のＳ４０７〜Ｓ４１２の処理を行い、全ての生成系遺伝子組Ｌについて遺伝子ｉの生成系係数αｉ，ｇｉｊ及び評価値を記憶部１９０に登録する（Ｓ４１３）。
【０１４０】
次に、記憶部１９０に記憶した生成系遺伝子組Ｌのデータ（生成系遺伝子組，生成系係数αｉ，ｇｉｊ，評価値）を評価値でソートする（Ｓ４１４）。
【０１４１】
上記のＳ４０２〜Ｓ４１４の処理により、Ｓ４０１で選択した遺伝子ｉに対する生成系係数αｉ，ｇｉｊ（及び評価値）を算出し、記憶部１９０に登録することができる。
【０１４２】
そして、生成系係数αｉ，ｇｉｊ（及び評価値）を算出していない未処理の遺伝子について上記のＳ４０１〜Ｓ４１４の処理を行い、対象である全ての遺伝子の生成系係数αｉ，ｇｉｊ（及び評価値）を記憶部１９０に登録する（Ｓ４１５）。
【０１４３】
前記Ｓ２０４の処理により、各遺伝子に対して生成系係数αｉ，ｇｉｊを算出した。
このとき、非破壊株のタイムコースデータの観測点数が「観測点数ｎ＿ｓｐ≧遺伝子数ｎ＋１」の条件を満たさない場合は、関与遺伝子の集合（生成系遺伝子組Ｌ）毎に生成系係数αｉ，ｇｉｊを算出し、且つ、評価関数によって評価した。また、各生成系遺伝子組Ｌの生成系係数αｉ，ｇｉｊは評価関数で算出した評価値でソートを行った。つまり、各遺伝子に対して複数（生成系遺伝子組Ｌの数）の生成系係数αｉ，ｇｉｊを算出した。
【０１４４】
以下、Ｓ２０５〜Ｓ２０７の処理により、各遺伝子に対する生成系係数αｉ，ｇｉｊを連立してＳ−Ｓｙｓｔｅｍモデルの微分方程式［式１］を積分して評価を行い、各遺伝子に対する最適な生成系遺伝子αｉ，ｇｉｊを取得する。
【０１４５】
まず、第１の連立評価処理を行い、各遺伝子に対する生成系係数αｉ，ｇｉｊを登録する（連立評価１）（Ｓ２０５）。
【０１４６】
図８は、実施の形態１における連立評価１の処理の流れを示すフローチャートである。
実施の形態１において連立遺伝子登録部１４１が行うＳ２０５の処理の流れについて、図８に基づいて以下に説明する。
【０１４７】
まず、対象である遺伝子から一つの遺伝子ｉｉｔｇ（１）をランダムに選択する。選択した遺伝子ｉｉｔｇ（１）は、連立評価を行う遺伝子の集合を示す連立遺伝子Ｍｉｔｇに登録して記憶部１９０に記憶する（Ｓ５０１）。
【０１４８】
このときの連立遺伝子Ｍｉｔｇを「Ｍｉｔｇ＝｛ｉｉｔｇ（１）｝」で表す。
【０１４９】
次に、Ｓ５０１で選択した遺伝子ｉｉｔｇ（１）について、前記Ｓ２０４で記憶部１９０に登録した各生成系遺伝子組Ｌに対応する生成系遺伝子αｉ，ｇｉｊの中から最も評価値の高いものを選択する。選択した生成系係数αｉ，ｇｉｊ（連立生成系係数）は遺伝子ｉｉｔｇ（１）に対応させて記憶部１９０に登録する（Ｓ５０２）。
【０１５０】
【数２８】
2006268268.tif 000029
【０１５１】
次に、連立評価による評価値の最大値を設定する変数「最高スコア」に「０」を設定し、記憶部１９０に記憶する（Ｓ５０３）。
【０１５２】
次に、連立遺伝子Ｍｉｔｇに登録した以外の遺伝子からランダムに遺伝子ｉｉｔｇ（ｊ）（仮連立遺伝子）を選択し、連立遺伝子Ｍｉｔｇに加えて登録する（Ｓ５０４）。
【０１５３】
次に、Ｓ５０４で選択した遺伝子ｉｉｔｇ（ｊ）について、連立評価による評価値が基準値以上である生成系係数αｉ，ｇｉｊが存在することを示す変数「合格フラグ」に「０（不合格）」を設定する。
また、「最高スコア」に対応する生成系係数αｉ，ｇｉｊを設定する変数「Ｗ生成系係数」を初期化する。
各変数は記憶部１９０に記憶する（Ｓ５０５）。
【０１５４】
次に、各遺伝子を連立評価し、各評価値が基準値以上で、且つ、連立する遺伝子全体に対する評価を示す評価値ａｌｌが最高となる、遺伝子ｉｉｔｇ（ｊ）に対する生成系係数αｉ，ｇｉｊを抽出する（Ｓ５０６）。
【０１５５】
図９は、実施の形態１における遺伝子ｉｉｔｇ（ｊ）に対する生成系係数αｉ，ｇｉｊの抽出処理の流れを示すフローチャートである。
実施の形態１において連立遺伝子登録部１４１が行うＳ５０６の処理の流れについて、図９に基づいて以下に説明する。
【０１５６】
まず、Ｓ５０４で選択した遺伝子ｉｉｔｇ（ｊ）について、前記Ｓ２０４で記憶部１９０に登録した各生成系遺伝子組Ｌに対応する生成系遺伝子αｉ，ｇｉｊについて評価値の高い順に選択する。選択した生成系係数αｉ，ｇｉｊ（仮連立生成系係数）は遺伝子ｉｉｔｇ（ｊ）に対応させて記憶部１９０に記憶（仮登録）する（Ｓ６０１）。
【０１５７】
次に、連立遺伝子Ｍｉｔｇに登録した各遺伝子について、各遺伝子に対応する生成系係数αｉ，ｇｉｊを使用してＳ−Ｓｙｓｔｅｍモデルの微分方程式［式１］を連立して積分し、それぞれの推定遺伝子発現量を算出する（Ｓ６０２）。
【０１５８】
各遺伝子の推定遺伝子発現量の算出処理は前記Ｓ４１１と同様である。
例えば、遺伝子数が５、連立遺伝子Ｍｉｔｇに登録済みの遺伝子が３番で、Ｓ５０４の処理で新たに加えた遺伝子が５番だとする。この場合、連立遺伝子である３番と５番以外の発現量Ｘ１，Ｘ２，Ｘ４はスプライン補間データを使用する。そして、連立遺伝子である３番と５番の発現量Ｘ３，Ｘ５はそれぞれＳ５０２とＳ６０１で登録した生成系係数αｉ，ｇｉｊ、前記Ｓ２０３の処理で算出した分解系係数βｉ，ｈｉｊ及びスプライン補間データから取得したＸ１，Ｘ２，Ｘ４を用いて遺伝子３番に対する微分方程式と遺伝子５番に対する微分方程式とを連立して積分し、遺伝子３番と遺伝子５番の推定遺伝子発現量をそれぞれ算出する。
また、連立遺伝子Ｍｉｔｇに登録済みの遺伝子が３番と５番で、Ｓ５０４の処理で新たに加えた遺伝子が２番だとする。この場合、連立遺伝子である３番と５番と２番以外の発現量Ｘ１，Ｘ４はスプライン補間データを使用する。そして、連立遺伝子である３番と５番と２番の発現量Ｘ３，Ｘ５，Ｘ２はそれぞれ登録した生成系係数αｉ，ｇｉｊ、前記Ｓ２０３の処理で算出した分解系係数βｉ，ｈｉｊ及びスプライン補間データから取得したＸ１，Ｘ４を用いて各微分方程式を連立して積分し、遺伝子３番と遺伝子５番と遺伝子２番の推定遺伝子発現量をそれぞれ算出する。
【０１５９】
次に、連立遺伝子Ｍｉｔｇに登録した各遺伝子について、Ｓ６０２で算出した推定遺伝子発現量を評価し、それぞれの評価値を算出する（Ｓ６０３）。
【０１６０】
各遺伝子の推定遺伝子発現量の評価処理は前記処理（Ｓ４１２）と同様である。
【０１６１】
【数２９】
2006268268.tif 000030
【０１６２】
次に、連立遺伝子Ｍｉｔｇに登録した各遺伝子について、Ｓ６０３で算出した評価値と基準値とを比較し、全ての評価値が基準値以上（合格）であるか判定する（Ｓ６０４）。
【０１６３】
Ｓ６０４の判定の結果が合格である場合、連立遺伝子Ｍｉｔｇに登録した全遺伝子についての評価を行い、評価値ａｌｌを算出する（Ｓ６０５）。
【０１６４】
【数３０】
2006268268.tif 000031
【０１６５】
次に、Ｓ６０５で算出した評価値ａｌｌと記憶部１９０に記憶した最高スコアとを比較し、評価値ａｌｌが最高スコアより大きい値であるか判定する（Ｓ６０６）。
【０１６６】
Ｓ６０６の判定の結果、評価値ａｌｌが最高スコアより大きい値である場合、最高スコアを評価値ａｌｌで更新する。また、合格フラグに「１（合格）」を設定し、Ｗ生成系係数にＳ６０１で仮登録した遺伝子ｉｉｔｇ（ｊ）に対する生成系係数αｉ，ｇｉｊを設定する（Ｓ６０７）。
【０１６７】
そして、生成系係数αｉ，ｇｉｊについて連立評価していない未処理の遺伝子ｉｉｔｇ（ｊ）の生成系遺伝子組Ｌについて上記のＳ６０１〜Ｓ６０７の処理を行い、遺伝子ｉｉｔｇ（ｊ）の各生成系遺伝子組Ｌに対する生成系係数αｉ，ｇｉｊについて連立評価する（Ｓ６０８）。
【０１６８】
このとき、連立評価する生成系遺伝子組Ｌの数を特定組数ｎｔｅｓｔに制限し、評価値が上位である生成系遺伝子組Ｌのみ連立評価をしてもよい。これにより、計算量を抑えることができる。
【０１６９】
図９に基づいて上記で説明したＳ５０６の処理により、Ｗ生成系係数にはＳ５０５で登録した遺伝子ｉｉｔｇ（ｊ）について連立評価で合格し最も評価値の高かった生成系係数αｉ，ｇｉｊを設定している。また、最高スコアにはその最も高かった評価値を設定している。また、合格フラグには合格した生成系係数αｉ，ｇｉｊの有無を設定している。
【０１７０】
次に、合格フラグにより合格した生成系係数αｉ，ｇｉｊの有無を判定する（Ｓ５０７）。
【０１７１】
Ｓ５０７の判定の結果、合格した生成系係数αｉ，ｇｉｊが有る場合（合格フラグ＝１）、Ｗ生成系係数に設定された生成系係数αｉ，ｇｉｊ（連立生成系係数）を、連立遺伝子Ｍｉｔｇに登録した遺伝子ｉｉｔｇ（ｊ）に対応させて記憶部１９０に登録する（Ｓ５０８）。
【０１７２】
Ｓ５０７の判定の結果、合格した生成系係数αｉ，ｇｉｊが無い場合（合格フラグ＝０）、遺伝子ｉｉｔｇ（ｊ）を連立遺伝子Ｍｉｔｇから削除する。また、仮登録した遺伝子ｉｉｔｇ（ｊ）に対する生成系係数αｉ，ｇｉｊを削除する（Ｓ５０９）。
【０１７３】
次に、連立遺伝子Ｍｉｔｇから削除した遺伝子ｉｉｔｇ（ｊ）を非連立遺伝子Ｍｆａｉｌに登録し記憶部１９０に登録する（Ｓ５１０）。
【０１７４】
そして、連立評価していない残りの遺伝子について上記のＳ５０４〜Ｓ５１０の処理を行い、（最大）連立遺伝子Ｍｉｔｇ及びそれに対応する生成系係数αｉ，ｇｉｊを記憶部１９０に登録する（Ｓ５１１）。
【０１７５】
以下、Ｓ２０６〜Ｓ２０７の処理により、各遺伝子に対する生成系係数αｉ，ｇｉｊの更新（Ｓ２０６）と非連立遺伝子Ｍｆａｉｌに登録した遺伝子の連立遺伝子Ｍｉｔｇへの追加登録（Ｓ２０７）とを繰り返し、各遺伝子に対する最適な生成系遺伝子αｉ，ｇｉｊを取得する。
【０１７６】
第２の連立評価処理により、各遺伝子に対する生成系係数αｉ，ｇｉｊの更新処理（山登り処理）を行う（連立評価２）（Ｓ２０６）。
【０１７７】
図１０は、実施の形態１における連立評価２の処理の流れを示すフローチャートである。
実施の形態１において生成系係数更新（山登り）部１４２が行うＳ２０６の処理の流れについて、図１０に基づいて以下に説明する。
【０１７８】
まず、連立遺伝子Ｍｉｔｇに登録したいずれかの遺伝子に対する生成系係数αｉ，ｇｉｊを更新したことを示す変数「山登りフラグ」に「０（山登り無し）」を設定し、記憶部１９０に記憶する（Ｓ７０１）。
【０１７９】
次に、連立遺伝子Ｍｉｔｇに登録した遺伝子の中から未処理の遺伝子、つまり、生成系係数αｉ，ｇｉｊの更新を行う遺伝子ｉｉｔｇ（ｊ）をランダムに１つ選択する（Ｓ７０２）。
【０１８０】
次に、Ｓ７０２で選択した遺伝子ｉｉｔｇ（ｊ）に対して更新する生成系係数αｉ，ｇｉｊの有無を示す変数「更新フラグ」に「０（更新無し）」を設定する。
また、更新する生成系係数αｉ，ｇｉｊを設定する変数「Ｗ生成系係数」を初期化する。
また、遺伝子ｉの登録済みの生成系係数αｉ，ｇｉｊを退避する変数「Ｒ生成系係数」に遺伝子ｉの登録済みの生成系係数αｉ，ｇｉｊを設定する。
各変数は記憶部１９０に記憶する（Ｓ７０３）。
【０１８１】
次に、各遺伝子を連立評価し、各評価値が基準値以上で、且つ、連立する遺伝子全体に対する評価を示す評価値ａｌｌが最高となる、遺伝子ｉｉｔｇ（ｊ）に対応する生成系係数αｉ，ｇｉｊを抽出する（Ｓ７０４）。
【０１８２】
Ｓ７０４の処理は前記Ｓ５０６の処理と同様である。
「更新フラグ」は前記Ｓ５０６における「合格フラグ」に対応する。
Ｓ７０４の処理により、Ｗ生成系係数にはＳ７０２で選択した遺伝子ｉｉｔｇ（ｊ）について連立評価で合格し最も評価値ａｌｌの高かった生成系係数αｉ，ｇｉｊを設定している。また、最高スコアにはその最も高かった評価値ａｌｌを設定している。また、更新フラグには更新する生成系係数αｉ，ｇｉｊの有無を設定している。
【０１８３】
次に、更新フラグにより更新する生成系係数αｉ，ｇｉｊの有無を判定する（Ｓ７０５）。
【０１８４】
Ｓ７０５の判定の結果、更新する生成系係数αｉ，ｇｉｊが有る場合（更新フラグ＝１）、Ｗ生成系係数に設定された生成系係数αｉ，ｇｉｊで、遺伝子ｉｉｔｇ（ｊ）に登録済みの生成系係数αｉ，ｇｉｊを更新する。また、山登りフラグに「１（山登り有り）」を設定する（Ｓ７０６）。
【０１８５】
Ｓ７０５の判定の結果、更新する生成系係数αｉ，ｇｉｊが無い場合（更新フラグ＝０）、Ｓ７０３でＲ生成系係数に退避した生成系係数αｉ，ｇｉｊを、連立遺伝子Ｍｉｔｇに登録した遺伝子ｉｉｔｇ（ｊ）に対応させて記憶部１９０に登録して元の生成系係数αｉ，ｇｉｊに戻す（Ｓ７０７）。
【０１８６】
そして、処理していない残りの遺伝子について上記のＳ７０２〜Ｓ７０７の処理を行い、更新した生成系係数αｉ，ｇｉｊを記憶部１９０に登録する（Ｓ７０８）。
【０１８７】
上記で説明した連立評価２（山登り）（Ｓ２０６）での連立評価時と、前記連立評価１（Ｓ２０５）での連立評価時とでは、連立遺伝子Ｍｉｔｇに登録されている遺伝子が異なるため、連立評価の結果も異なり、より適した生成系係数αｉ，ｇｉｊで更新できる場合がある。
同様に、前記連立評価１（Ｓ２０５）で非連立遺伝子Ｍｆａｉｌに登録した各遺伝子を連立遺伝子Ｍｉｔｇに追加登録できる場合がある。
【０１８８】
そこで、第３の連立評価処理により、非連立遺伝子Ｍｆａｉｌに登録した各遺伝子について連立遺伝子Ｍｉｔｇへの追加登録処理を行う（連立評価３）（Ｓ２０７）。
【０１８９】
図１１は、実施の形態１における連立評価３の処理の流れを示すフローチャートである。
実施の形態１において連立遺伝子追加登録部１４３が行うＳ２０７の処理の流れについて、図１１に基づいて以下に説明する。
【０１９０】
まず、記憶部１９０を参照し、非連立遺伝子Ｍｆａｉｌに登録した遺伝子の有無を判定する（Ｓ８０１）。
【０１９１】
Ｓ８０１の判定の結果、非連立遺伝子Ｍｆａｉｌに登録した遺伝子が有る場合、連立遺伝子Ｍｉｔｇに追加登録する遺伝子の有無を示す「連立増加フラグ」に「０（追加登録無し）」を設定し、記憶部１９０に記憶する（Ｓ８０２）。
【０１９２】
次に、非連立遺伝子Ｍｆａｉｌに登録した遺伝子の中から未処理の遺伝子、つまり、連立遺伝子Ｍｉｔｇに追加登録する遺伝子ｉｉｔｇ（ｊ）をランダムに１つ選択する（Ｓ８０３）。
【０１９３】
以下、Ｓ８０８を除き、Ｓ８０４〜Ｓ８１１の処理は前記Ｓ５０５〜Ｓ５１１の処理と同様である。
Ｓ８０８では、連立増加フラグに「１（追加登録有り）」を設定する。
【０１９４】
次に、記憶部１９０に記憶した連立増加フラグを参照し、非連立遺伝子Ｍｆａｉｌから連立遺伝子Ｍｉｔｇに追加登録した遺伝子が有るか判定する（Ｓ８１２）。
【０１９５】
Ｓ８１２の判定の結果、非連立遺伝子Ｍｆａｉｌから連立遺伝子Ｍｉｔｇに追加登録した遺伝子が有る場合（連立増加フラグ＝１）、再度、連立評価２（山登り）処理を行う（Ｓ２０６）。
【０１９６】
連立遺伝子Ｍｉｔｇに登録された遺伝子が異なれば、連立評価の結果も異なるため、より適した生成系係数αｉ，ｇｉｊに更新できる場合がある。
以後、連立評価２（Ｓ２０６）と連立評価３（Ｓ２０７）を生成系係数αｉ，ｇｉｊが改善しなくなるまで繰り返す。
【０１９７】
Ｓ８１２の判定の結果、非連立遺伝子Ｍｆａｉｌから連立遺伝子Ｍｉｔｇに追加登録した遺伝子が無い場合（連立増加フラグ＝０）、又は、Ｓ８０１の判定の結果、非連立遺伝子Ｍｆａｉｌに登録した遺伝子が無い場合、記憶部１９０に記憶した山登りフラグを参照し、連立評価２（Ｓ２０６）で更新した生成系係数αｉ，ｇｉｊが有るか（山登りしたか）判定する（Ｓ８１３）。
【０１９８】
Ｓ８１３の判定の結果、更新した生成系係数αｉ，ｇｉｊが有る（山登りした）場合、再度、連立評価２（山登り）処理を行う（Ｓ２０６）。
【０１９９】
連立遺伝子Ｍｉｔｇに登録された遺伝子に対する生成系係数αｉ，ｇｉｊが異なれば、連立評価の結果も異なるため、より適した生成系係数αｉ，ｇｉｊに更新できる場合がある。
以後、連立評価２（Ｓ２０６）と連立評価３（Ｓ２０７）を生成系係数αｉ，ｇｉｊが改善しなくなるまで繰り返す。
【０２００】
上記で説明したＳ２０１〜Ｓ２０７の処理により、破壊株または非破壊株のタイムコースデータが不足する場合であっても、Ｓ−Ｓｙｓｔｅｍモデルの微分方程式［式１］についてより適した各係数（生成系係数，分解系係数）を取得することができる。また、各係数の取得処理において計算量を抑えることができる。
また、各係数の取得処理においてランダムな順に遺伝子を選択しているため、再度、各係数の取得処理をした場合に異なる結果が出る可能性がある。そこで、複数回に渡り各係数の取得処理を行うことで、各結果に基づいてより適した係数を取得することができる。
そして、取得した各係数によりＳ−Ｓｙｓｔｅｍモデルの微分方程式［式１］を生成し、遺伝子発現相互作用について推定することができる。
【０２０１】
次に、Ｓ２０８で行う生成系関与遺伝子の推定処理（単独評価）について説明する。
図１２は、実施の形態１における単独評価処理の流れを示すフローチャートである。
単独評価処理では、各遺伝子について遺伝子の生成に関与する（遺伝子を制御する）遺伝子（生成系関与遺伝子）の推定を行う。
実施の形態１において単独評価部１５０が行う単独評価処理（Ｓ２０８）について図１２に基づいて以下に説明する。
【０２０２】
ここで、上記で説明したＳ２０１〜Ｓ２０４の処理により、各遺伝子に対して、生成に関与する遺伝子の集合（生成系遺伝子組Ｌ）に対して生成系係数αｉ，ｇｉｊが算出でき、且つ、評価関数によって評価値を算出できている。
【０２０３】
そこで、この評価値を、関与遺伝子毎に加算し、遺伝子毎にスコアｆｓｇｌ（ｉ）（ｉｘ）を算出する（Ｓ９０１）。
【０２０４】
スコアｆｓｇｌ（ｉ）（ｉｘ）は次式のように表すことができる。
【０２０５】
【数３１】
2006268268.tif 000032
【０２０６】
このスコアｆｓｇｌ（ｉ）（ｉｘ）は、遺伝子ｉｘが生成系遺伝子組Ｌに含まれていた場合の遺伝子ｉに対する生成系係数の評価値の合計であり、スコアｆｓｇｌ（ｉ）（ｉｘ）が大きい方ほど遺伝子ｉｘが遺伝子ｉを制御している可能性が高いと考られる。但し、どの生成系遺伝子組Ｌにも遺伝子ｉを含めている為、遺伝子ｉのスコアｆｓｇｌ（ｉ）（ｉ）は評価対象外とする。
【０２０７】
次に、遺伝子ｉ以外の遺伝子ｉｘに対するスコアｆｓｇｌ（ｉ）（ｉｘ）［ｉｘ：１，・・・，ｉ−１，ｉ＋１，・・・，ｎ］を統計データに見立ててＺスコアＺｓｇｌ（ｉ）（ｉｘ）［ｉｘ：１，・・・，ｉ−１，ｉ＋１，・・・，ｎ］を算出する（Ｓ９０２）。
【０２０８】
このＺスコア値が基準値より大きいときに、その遺伝子ｉｘは遺伝子ｉを制御しているとする。
【０２０９】
例えば、遺伝子の数を５、遺伝子ｉを３番とすると、ＺスコアＺｓｇｌ（ｉ）（ｉｘ）は次式で表すことができる。
【０２１０】
【数３２】
2006268268.tif 000033
【０２１１】
次に、Ｓ９０２で算出したＺスコアＺｓｇｌ（ｉ）（ｉｘ）に基づいて統計処理により生成系関与遺伝子を推定する（Ｓ９０３）。
【０２１２】
上記で説明した単独評価処理（Ｓ２０８）により、少ない計算量で各遺伝子について生成系遺伝子の推定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０２１３】
【図１】参考例１における遺伝子発現相互作用推定方法の処理の流れを示すフローチャート。
【図２】実施の形態１における遺伝子発現相互作用推定装置１００の外観を示す図。
【図３】実施の形態１における遺伝子発現相互作用推定装置１００のハードウェア構成図。
【図４】実施の形態１における遺伝子発現相互作用推定装置１００の構成図。
【図５】実施の形態１における遺伝子発現相互作用推定方法の処理の流れを示すフローチャート。
【図６】実施の形態１における分解系係数の推定／登録の処理の流れを示すフローチャート。
【図７】実施の形態１における生成系係数の推定／登録の処理の流れを示すフローチャート。
【図８】実施の形態１における連立評価１の処理の流れを示すフローチャート。
【図９】実施の形態１における遺伝子ｉｉｔｇ（ｊ）に対する生成系係数αｉ，ｇｉｊの抽出処理の流れを示すフローチャート。
【図１０】実施の形態１における連立評価２の処理の流れを示すフローチャート。
【図１１】実施の形態１における連立評価３の処理の流れを示すフローチャート。
【図１２】実施の形態１における単独評価処理の流れを示すフローチャート。
【符号の説明】
【０２１４】
１００  遺伝子発現相互作用推定装置、１１０  前処理部、１２０  分解系係数推定部、１３０  生成系係数推定部、１４０  連立評価部、１４１  連立遺伝子登録部、１４２  生成系係数更新（山登り）部、１４３  連立遺伝子追加登録部、１５０  単独評価部、１９０  記憶部、９０１  ＣＲＴ表示装置、９０２  Ｋ／Ｂ、９０３  マウス、９０４  ＦＤＤ、９０５  ＣＤＤ、９０６  プリンタ装置、９０７  スキャナ装置、９１０  システムユニット、９１１  ＣＰＵ、９１２  バス、９１３  ＲＯＭ、９１４  ＲＡＭ、９１５  通信ボード、９２０  磁気ディスク装置、９２１  ＯＳ、９２２  ウィンドウシステム、９２３  プログラム群、９２４  ファイル群、９３１  電話器、９３２  ＦＡＸ機、９４０  インターネット、９４１  ウェブサーバ、９４２  ＬＡＮ。
【図１】
2006268268.tif 000035
【図２】
2006268268.tif 000036
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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