(57)【要約】      （修正有）【課題】ＭＦＡモデル・フィーチャー及びＭＦＡ客体を生成、編集、保存及び可視化でき、それをＭＦＡした結果を生成、編集、保存及び可視化できるシステムの提供。【解決手段】ＭＦＡモデル・フィーチャーを生成するか既存のＭＦＡモデル・フィーチャーを収集・編集した後、ＤＴＤまたはスキーマファイルを生成するＭＦＡモデル・フィーチャー・オーサリング・ツールと該ツールで生成されたＤＴＤまたはスキーマファイルを参照してＭＦＡ客体を生成するか、既存のＭＦＡ客体を編集してＸＭＬファイルとして保存するＭＦＡ客体オーサリング・ツールと前記ＭＦＡモデル・フィーチャー・オーサリング・ツールで生成されたＤＴＤまたはスキーマファイル及び前記ＭＦＡ客体オーサリング・ツールで保存されたＸＭＬファイルを読み込んでＭＦＡ客体を可視化し、ＭＦＡを行い、ＭＦＡ客体情報に統合して可視化するＭＦＡ客体分析ブラウザとを含むＭＦＡ情報システム。【選択図】図１
2006285935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
代謝フラック分析(Metabolic Flux Analysis；以下、「ＭＦＡ」と略称する)モデル・フィーチャー及びＭＦＡ客体を生成、編集、保存及び可視化し、その客体を基にＭＦＡを行い、得られた結果を編集、保存および可視化することができるＭＦＡ情報システムにおいて、
ＭＦＡモデル・フィーチャーを新たに生成するか既存のＭＦＡモデル・フィーチャーを収集・編集した後、ＸＭＬの文書型定義（Document Type Definition；以下、「ＤＴＤ」という）またはスキーマファイルを生成するＭＦＡモデル・フィーチャー・オーサリング・ツール(ＭＦＡ Model Feature Authoring Tool)；
前記ＭＦＡモデル・フィーチャー・オーサリング・ツールによって生成されたＸＭＬのＤＴＤまたはスキーマファイルを参照してＭＦＡ客体を新たに生成するか、既存のＭＦＡ客体を編集してＸＭＬファイルとして保存するＭＦＡ客体オーサリング・ツール(ＭＦＡ Object Authoring Tool)；及び
前記ＭＦＡモデル・フィーチャー・オーサリング・ツールによって生成されたＸＭＬのＤＴＤまたはスキーマファイル及び前記ＭＦＡ客体オーサリング・ツールによって保存されたＸＭＬファイルを読み込んでＭＦＡ客体を可視化し、それを基にＭＦＡを行い、その結果をＭＦＡ客体情報に統合して可視化するＭＦＡ客体分析ブラウザ(ＭＦＡ Object Analysis Browser)とを含むことを特徴とするＭＦＡ情報システム。
【請求項２】
前記ＭＦＡモデル・フィーチャー・オーサリング・ツールは、新しいＭＦＡモデル・フィーチャー名(ＭＦＡ model feature name)、代謝ネットワーク情報(metabolic network information)、代謝条件情報(ＭＦＡ condition information)、ＭＦＡ結果情報(ＭＦＡ result information)及びＭＦＡ可視化情報(ＭＦＡ visualization information)の種類、データタイプ及び保存方法を定義する手段；及び関連する従来のＭＦＡモデル・フィーチャー名、代謝ネットワーク情報、代謝条件情報、ＭＦＡ結果情報及びＭＦＡ可視化情報の種類、データタイプ及び保存方法を変更する手段と；を含むことを特徴とする請求項１記載のＭＦＡ情報システム。
【請求項３】
前記ＭＦＡ客体オーサリング・ツールは、新しいＭＦＡ客体名、代謝ネットワーク情報、代謝条件情報、ＭＦＡ結果情報及びＭＦＡ可視化情報を入力する手段；及び関連する従来のＭＦＡ客体名、代謝ネットワーク情報、代謝条件情報、ＭＦＡ結果情報及びＭＦＡ可視化情報を変更する手段とを含むことを特徴とする請求項１記載のＭＦＡ情報システム。
【請求項４】
前記ＭＦＡ客体分析ブラウザは、前記ＭＦＡモデル・フィーチャー・オーサリング・ツールによって生成されたＸＭＬのＤＴＤまたはスキーマファイルを解釈(Parsing)してデータフォーマット及びＭＦＡモデル・フィーチャーに関する情報を獲得する手段；
前記ＭＦＡ客体オーサリング・ツールによって生成されたＸＭＬファイルを解釈してＭＦＡ客体に関する情報を獲得する手段；
前記獲得された情報をテキストまたはグラフで可視化して出力する手段；及び
前記獲得された情報を基にＭＦＡを行い、その結果をテキストまたはグラフで単独で可視化して出力するか、前記獲得された情報に結合してテキストまたはグラフで可視化して出力する手段を含むことを特徴とする請求項１記載のＭＦＡ情報システム。
【請求項５】
ＭＦＡモデル・フィーチャー及びＭＦＡ客体を生成、編集、保存及び可視化し、その客体を基にＭＦＡを行い、得られた結果を編集、保存及び可視化することができるＭＦＡ情報システムの運用方法において、
（ａ）ＭＦＡモデル・フィーチャーを新たに生成するか既存のＭＦＡモデル・フィーチャーを収集・編集した後、ＸＭＬのＤＴＤまたはスキーマファイルを生成する第１段階；
（ｂ）前記生成されたＸＭＬのＤＴＤまたはスキーマファイルを参照してＭＦＡ客体を新たに生成するか、既存のＭＦＡ客体を編集してＸＭＬファイルとして保存する第２段階；
（ｃ）前記１段階で生成されたＸＭＬのＤＴＤまたはスキーマファイル及び前記２段階で保存されたＸＭＬファイルを読み込んでＭＦＡ客体を可視化する第３段階；及び
（ｄ）前記３段階で可視化されたＭＦＡ客体を基にＭＦＡを行い、その結果を編集、保存及び可視化する第４段階とを含むことを特徴とするＭＦＡ情報システムの運用方法。
【請求項６】
前記第１段階は、新しいＭＦＡモデル・フィーチャー名、代謝ネットワーク情報、代謝条件情報、ＭＦＡ結果情報及びＭＦＡ可視化情報の種類、データタイプ及び保存方法を定義する第１サブ段階；及び関連する従来の情報を収集・編集してＭＦＡモデル・フィーチャー名、代謝ネットワーク情報、代謝条件情報、ＭＦＡ結果情報及びＭＦＡ可視化情報の種類、データタイプ及び保存方法を変更する第２サブ段階とを含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記第１段階は、前記第１サブ段階及び第２サブ段階で定義された結果物及び変更された結果物をＸＭＬのＤＴＤまたはスキーマファイル形式で保存することを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記第２段階は、新しいＭＦＡ客体名、代謝ネットワーク情報、代謝条件情報、ＭＦＡ結果情報及びＭＦＡ可視化情報を入力する第１サブ段階；及び従来のＭＦＡモデル客体名、代謝ネットワーク情報、代謝条件情報、ＭＦＡ結果情報及びＭＦＡ可視化情報を変更する第２サブ段階とを含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項９】
前記第２段階は前記第１サブ段階及び第２サブ段階で入力された結果物及び変更された結果物をＸＭＬファイルで保存することを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記第３段階は、
前記第１段階で生成されたＸＭＬのＤＴＤまたはスキーマファイルを解釈(parsing)してデータフォーマット及びＭＦＡフィーチャーに関する情報を獲得する第１サブ段階；
前記第２段階で生成されたＸＭＬファイルを解釈してＭＦＡ客体に関する情報を獲得する第２サブ段階；及び
前記第１サブ段階及び第２サブ段階で獲得された情報をテキストやグラフで可視化して出力する第３サブ段階を含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項１１】
前記第４段階は、
前記第３段階の第１サブ段階及び第２サブ段階で獲得された情報を基にＭＦＡを行う第１サブ段階；及び
前記第１サブ段階の結果を単独でまたは既存情報に結合してテキストやグラフで可視化して出力する第２サブ段階とを含むことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項１２】
下記の（ａ）〜（ｅ）の段階を含むＭＦＡ情報システムで用いるＭＦＡモデル・フィーチャー・オーサリング・ツールの遂行方法： 
（ａ）ＭＦＡのための新しいＤＴＤまたはスキーマの基本構造を生成するか、既存のＤＴＤまたはスキーマを呼び出す第１段階；
（ｂ）前記ＭＦＡのためのＤＴＤまたはスキーマに新しいＭＦＡモデル・フィーチャーを入力、編集または削除する第２段階；
（ｃ）それぞれのＭＦＡモデル・フィーチャーが有する属性を入力、編集または削除する第３段階と；
（ｄ）前記該当フィーチャー及び属性が入力または編集された後、それを保存するかどうかを判断する第４段階と；及び
（ｅ）保存の可否を判断した結果、保存する必要があれば、結果物をＭＦＡのためのＤＴＤまたはスキーマファイルとして保存し、保存する必要がなければ、前記第２段階に復帰する第５段階。
【請求項１３】
第２段階は、フィーチャー名及びフィーチャー・データ・タイプを入力するか編集することにより、ＭＦＡモデル・フィーチャーを入力、編集または削除することを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
第３段階は、属性名及び属性タイプを入力するか編集することにより、属性を入力、編集または削除することを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
下記の（ａ）〜（ｆ）の段階を含むＭＦＡ情報システムで用いるＭＦＡ客体オーサリング・ツールの遂行方法：
（ａ）新しいＭＦＡ客体プリミティブ(primitive)を生成した後、ＭＦＡ客体プリミティブの名前とタイプを入力し、入力された値を保存するかどうかを判断する第１段階；
（ｂ）保存する必要がなければ、前記第１段階に復帰し、保存する必要があれば、ＭＦＡモデル・フィーチャー・オーサリング・ツールで生成したＭＦＡのためのＤＴＤまたはスキーマを呼び出す第２段階；
（ｃ）前記呼び出したＤＴＤまたはスキーマのうちから保存するフィーチャーを選択し、選択されたフィーチャーが可視化される外観を入力する第３段階；
（ｄ）ＭＦＡ客体名を入力し、ＭＦＡ客体が有する属性値をＭＦＡのためのＤＴＤまたはスキーマにおける定義に基づいて入力する第４段階；
（ｅ）前記入力されたＭＦＡ客体に関する情報の保存可否を判断する第５段階；及び
（ｆ）前記判断の結果、保存する必要がなければ、第１段階に復帰し、保存する必要があれば、ＸＭＬで保存する第６段階。
【請求項１６】
下記の（ａ）〜（ｅ）の段階を含むＭＦＡ情報システムで用いるＭＦＡ客体分析ブラウザの遂行方法：
（ａ）ＭＦＡモデル・フィーチャー・オーサリング・ツールで生成されたＭＦＡのためのＤＴＤまたはスキーマ（Ａ）及びＭＦＡ客体オーサリング・ツールで生成されたＸＭＬファイル（Ｂ）を入力し、ファイル解釈(parsing)を行う第１段階；
（ｂ）解釈されたＭＦＡ客体についての情報を内部資料構造及び可視化のためにテキストまたはグラフで構築し、ＭＦＡを行う必要があるかどうかを判断する第２段階；
（ｃ） ＭＦＡを行う必要がなければ、前記ＭＦＡ客体の情報を可視化し、ＭＦＡを行う必要があれば、第２段階で生成された情報を基にＭＦＡを行い、その後、ＭＦＡ結果情報を入力して可視化する第３段階；
（ｄ）前記情報を保存するかどうかを判断する第４段階；及び
（ｅ）判断の結果、保存する必要がなければ、第２段階に復帰し、保存する必要があれば、ＸＭＬで保存する第５段階。
【請求項１７】
下記の（ａ）〜（ｆ）の段階を含むＭＦＡ情報システムの運用方法を行うプログラムが保存されたコンピューターで判読可能な記録媒体： 
（ａ）新しいＭＦＡモデル・フィーチャー名、代謝ネットワーク情報、代謝条件情報、ＭＦＡ結果情報及びＭＦＡ可視化情報の種類、データタイプ及び保存方法を定義し、関連する従来の情報を収集・編集してＭＦＡモデル・フィーチャー名、代謝ネットワーク情報、代謝条件情報、ＭＦＡ結果情報及びＭＦＡ可視化情報の種類、データタイプ及び保存方法を変更し、前記定義された結果物及び変更された結果物をＸＭＬのＤＴＤまたはスキーマファイル形式で保存する段階；
（ｂ）前記段階で生成されたＸＭＬのＤＴＤまたはスキーマファイルを参照してＭＦＡ客体を新たに生成するか、既存のＭＦＡ客体を編集してＸＭＬファイルとして保存し、新しいＭＦＡ客体名、代謝ネットワーク情報、代謝条件情報、ＭＦＡ結果情報及びＭＦＡ可視化情報を入力し、従来のＭＦＡモデル客体名、代謝ネットワーク情報、代謝条件情報、ＭＦＡ情報及びＭＦＡ可視化情報を変更する段階；
（ｃ）前記段階で入力された結果物及び変更された結果物をＸＭＬファイルとして保存する段階；
（ｄ）前記生成されたＸＭＬのＤＴＤまたはスキーマファイルを解釈(parsing)してデータフォーマット及びＭＦＡモデル・フィーチャーに関する情報を獲得し、前記生成されたＸＭＬファイルを解釈してＭＦＡ客体に関する情報を獲得する段階；
（ｅ）前記段階で獲得された情報をテキストとグラフ(nodeとedge)で可視化して出力する段階；及び
（ｆ）前記段階で獲得された情報を基にＭＦＡを行い、その結果を単独でまたは既存情報に結合してテキストやグラフで可視化して統合出力する段階。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡張可能マークアップ言語(Extensible Markup Language；以下、「ＸＭＬ」と略称する)を用いた代謝フラック分析(Metabolic Flux Analysis；以下、「ＭＦＡ」と略称する)情報システム及びその運用方法に係り、より具体的には、ＸＭＬを用いてＭＦＡ分析モデル・フィーチャー及びＭＦＡ客体を生成、編集、保存及び可視化し、その客体を基にＭＦＡを行った結果を編集、保存及び可視化しうるＭＦＡ情報システム及びその運用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＦＡは、一般に多用されている数学的モデリング技法及びシミュレーションの一つである。このような数学的モデルは、動的及び制御機構(control mechanism)情報を有するモデルと、単に生化学反応式の係数のみを考慮したモデルとに大別される。動的モデルは、経時による細胞内部の変化を予測して細胞の動的状態を正確に描写できるという長所はあるが、一方、多くの動的媒介変数を必要とするという短所もある。
【０００３】
これに対し、ＭＦＡは、単に生化学反応式の質量数値と細胞組成情報のみを用いて細胞の到達可能な理想的な代謝フラックス空間を求める方法である。このようなＭＦＡによれば、動的情報なしでも細胞の理想的な代謝フラックスを観察でき、実際に細胞の行動を容易に描写し、予測できるとされている（下記の非特許文献１及び 非特許文献２参照）。
【０００４】
ＭＦＡは、代謝反応式の係数と各種の代謝産物の生産量及び消耗量を測定することにより、内部の代謝フラックスの変化を把握する技術である。ＭＦＡは、準定常状態の仮定に基づく。すなわち、外部の環境変化による内部の代謝産物の濃度の変化は直ちに生じるので、一般的にこの変化を無視して、内部の代謝産物の濃度の変化がないと仮定する。
【０００５】
すべての代謝物質と代謝経路ならびに経路における量論マトリックス(stoichiometric matrix)（ＳｉｊＴ、metabolite in the jth pathway）が知られていたら、代謝フラックスベクトル（ｖｊ、flux of jth pathway）を計算することができる。このとき、経時による代謝産物Ｘの変化はすべての代謝反応のフラックスの合で示すことができる。さらに、経時によるＸの変化量が一定であると仮定すれば、すなわち準定常状態の仮定下で、下記式が得られる。
【０００６】
ＳＴｖ＝ｄＸ／ｄｔ＝０
【０００７】
しかし、多くの場合、経路だけが知られており、量論値(stoichiometric value for each metabolite and pathway)と代謝流量(ｖｊ)が部分的に知られているので、上記式は次式のように拡張される。
【０００８】
ＳＴｖ＝Ｓｍｖｍ+ Ｓｕｖｕ＝０
【０００９】
この式によれば、実験的に既知の量論値（Ｓｍ(Ｉ×Ｍ)、I=total metabolite number、Ｍ＝total stoichiometrically-known reaction number）とフラックス（ｖｍ(Ｍ×Ｉ)）との内的定義による行列と、未知の量論値（Ｓｕ(Ｉ×Ｍ)）とフラックス(ｖｕ(Ｍ×Ｉ))との乗算による行列とに分けられる。
【００１０】
ここで、未知のフラックスベクトル(Ｓｕ)のランク(Ｓｕ)がＵと等しいかこれより大きければ（すなわち、方程式よりも変数値が等しいか小さければ）、行列計算によってフラックスが求められる。ただし、大きい場合（多重方程式が存在すれば）は、一層正確な計算を行うために、全体方程式の一貫性、フラックス測定値の正確度および準定常状態の妥当性に対する検証が行われる。
【００１１】
一方、方程式よりも変数値が大きければ、特定代謝反応のフラックス値は特定範囲に限定されるなどの各種の物理化学的制限式と特定目的関数を利用する線形最適化(linear optimization)方法を用いて、唯一の最適代謝フラックス分布を求める。これにより下記式が得られる。
【００１２】
minimize／maximize ：Ｚ＝Σｃｉｖｉ
s.t. ＳＴｖ＝０and amin,i ≦ｖｉ≦ amax,i
【００１３】
ここで、ｃｉは加重値であり、ｖiは代謝フラックスベクトルである。一般的に菌株成長の最大化、代謝産物生産の最大化、副産物生産の最小化などが目的関数として使われている。
【００１４】
ＭＦＡは、所望の代謝産物の最大生産収率の計算などのために使用でき、これを利用して菌株内部の代謝回路の特性を把握することができる。このような代謝回路の特性を把握すりことにより、操作を要する代謝回路を把握し、代謝回路操作のための戦略を立てることにより、最適の方法で代謝フラックスを操作し、所望の代謝産物の生産を実現することができる。
【００１５】
このようなＭＦＡ要素を扱うためには、代謝物質と代謝経路ならびに各経路における量論マトリックスなどの代謝ネットワーク情報(metabolic network information)と、代謝フラックス測定値、遺伝的及び環境的条件、且つ物理化学的制限条件などの代謝条件情報(metabolic condition information)とが必要になる。
【００１６】
このような情報を生成、編集、保存及び可視化するシステムは従来にもあったが、インターネット上のデータと各種文書形式の標準であるＸＭＬを用いてこのような情報を生成、編集、保存及び可視化するシステムは、未だに報告されていない。ただし、他のＸＭＬ構造に簡単な条件情報を注釈として挿入する方式が試みられていたが、ここにはＸＭＬスキーマ(schema)構造に対する具体的な言及がないため、実在的に活用するには至っていない（下記の非特許文献３参照）。
【非特許文献１】Edwards et al, The Journal of Biological Chemistry,２７４，１７４１０-６，１９９９
【非特許文献２】Nielsen, et al.，J.，Bioreaction Engineering Principles． Plenum Press，１９９４
【非特許文献３】Segre et al., A Journal of Intergrative Biology, vol７,３０１-１６, ２００３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するためのもので、その目的は、ＸＭＬを用いてＭＦＡモデル・フィーチャー及びＭＦＡ客体を生成、編集、保存及び可視化することができ、それをＭＦＡした結果を生成、編集、保存及び可視化することができるシステム及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明は、ＭＦＡモデル・フィーチャー及びＭＦＡ客体を生成、編集、保存及び可視化し、その客体を基にＭＦＡを行い、得られた結果を編集、保存および可視化することができるＭＦＡ情報システムにおいて、ＭＦＡモデル・フィーチャーを新たに生成するか既存のＭＦＡモデル・フィーチャーを収集・編集した後、ＸＭＬの文書型定義（Document Type Definition；以下、「ＤＴＤ」という)またはスキーマファイルを生成するＭＦＡモデル・フィーチャー・オーサリング・ツール(ＭＦＡ Model Feature Authoring Tool)と；前記ＭＦＡモデル・フィーチャー・オーサリング・ツールによって生成されたＸＭＬのＤＴＤまたはスキーマファイルを参照してＭＦＡ客体を新たに生成するか、既存のＭＦＡ客体を編集してＸＭＬファイルとして保存するＭＦＡ客体オーサリング・ツール(ＭＦＡ Object Authoring Tool)と；前記ＭＦＡモデル・フィーチャー・オーサリング・ツールによって生成されたＸＭＬのＤＴＤまたはスキーマファイル及び前記ＭＦＡ客体オーサリング・ツールによって保存されたＸＭＬファイルを読み込んでＭＦＡ客体を可視化し、それを基にＭＦＡを行い、その結果をＭＦＡ客体情報に統合して可視化するＭＦＡ客体分析ブラウザ(ＭＦＡ Object Analysis Browser)と；を含むことを特徴とするＭＦＡ情報システムを提供する。
【００１９】
本発明に係るＭＦＡ情報システムにおいて、前記ＭＦＡモデル・フィーチャー・オーサリング・ツールは、新しいＭＦＡモデル・フィーチャー名(ＭＦＡ model feature name)、代謝ネットワーク情報(metabolic network information)、代謝条件情報(metabolic condition information)、ＭＦＡ結果情報(ＭＦＡ result information)及びＭＦＡ可視化情報(ＭＦＡ visualization information)の種類、データタイプ及び保存方法を定義する手段と；関連する従来のＭＦＡモデル・フィーチャー名、代謝ネットワーク情報、代謝条件情報、ＭＦＡ結果情報及びＭＦＡ可視化情報の種類、データタイプ及び保存方法を変更する手段と；を含むことを特徴とする。
【００２０】
前記ＭＦＡ客体オーサリング・ツールは、新しいＭＦＡ客体名、代謝ネットワーク情報、代謝条件情報、ＭＦＡ結果情報及びＭＦＡ可視化情報を入力する手段と；関連する従来のＭＦＡ客体名、代謝ネットワーク情報、代謝条件情報、ＭＦＡ結果情報及びＭＦＡ可視化情報を変更する手段と；を含むことを特徴とする。
【００２１】
前記ＭＦＡ客体分析ブラウザは、前記ＭＦＡモデル・フィーチャー・オーサリング・ツールによって生成されたＸＭＬのＤＴＤまたはスキーマファイルを解釈(Parsing)してデータフォーマット及びＭＦＡモデル・フィーチャーに関する情報を獲得する手段と；前記ＭＦＡ客体オーサリング・ツールによって生成されたＸＭＬファイルを解釈してＭＦＡ客体に関する情報を獲得する手段と；前記獲得された情報をテキストまたはグラフで可視化して出力する手段と；前記獲得された情報を基にＭＦＡを行い、その結果をテキストやグラフで単独で可視化して出力するか、前記獲得された情報に結合してテキストやグラフで可視化して出力する手段と；を含むことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明は、ＭＦＡモデル・フィーチャー及びＭＦＡ客体を生成、編集、保存及び可視化し、その客体を基にＭＦＡを行い、得られた結果を編集、保存及び可視化することができるＭＦＡ情報システムの運用方法において、（ａ）ＭＦＡモデル・フィーチャーを新たに生成するか既存のＭＦＡモデル・フィーチャーを収集・編集した後、ＸＭＬのＤＴＤまたはスキーマファイルを生成する第１段階と；（ｂ）前記生成されたＸＭＬのＤＴＤまたはスキーマファイルを参照してＭＦＡ客体を新たに生成するか、既存のＭＦＡ客体を編集してＸＭＬファイルとして保存する第２段階と；（ｃ）前記１段階で生成されたＸＭＬのＤＴＤまたはスキーマファイル及び前記２段階で保存されたＸＭＬファイルを読み込んでＭＦＡ客体を可視化する第３段階と；（ｄ）前記３段階で可視化されたＭＦＡ客体を基にＭＦＡを行い、その結果を編集、保存及び可視化する第４段階と；を含むことを特徴とするＭＦＡ情報システムの運用方法を提供する。
【００２３】
前記ＭＦＡ情報システムの運用方法において、前記第１段階は、新しいＭＦＡモデル・フィーチャー名、代謝ネットワーク情報、代謝条件情報、ＭＦＡ結果情報及びＭＦＡ可視化情報の種類、データタイプ及び保存方法を定義する第１サブ段階と；関連する従来の情報を収集・編集してＭＦＡモデル・フィーチャー名、代謝ネットワーク情報、代謝条件情報、ＭＦＡ結果情報及びＭＦＡ可視化情報の種類、データタイプ及び保存方法を変更する第２サブ段階と；を含むことを特徴とする。
【００２４】
前記第２段階は、新しいＭＦＡ客体名、代謝ネットワーク情報、代謝条件情報、ＭＦＡ結果情報及びＭＦＡ可視化情報を入力する第１サブ段階と；従来のＭＦＡモデル客体名、代謝ネットワーク情報、代謝条件情報、ＭＦＡ結果情報及びＭＦＡ可視化情報を変更する第２サブ段階と；を含むことを特徴とする。
【００２５】
前記第１段階及び第２段階は、前記第１サブ段階及び第２サブ段階で定義された結果物及び変更された結果物をＸＭＬのＤＴＤまたはスキーマファイル形式で保存することを特徴とする。
【００２６】
前記第３段階は、前記第１段階で生成されたＸＭＬのＤＴＤまたはスキーマファイルを解釈(parsing)してデータフォーマット及びＭＦＡフィーチャーに関する情報を獲得する第１サブ段階と；前記第２段階で生成されたＸＭＬファイルを解釈してＭＦＡ客体に関する情報を獲得する第２サブ段階と；前記第１サブ段階及び第２サブ段階で獲得された情報をテキストやグラフで可視化して出力する第３サブ段階と；を含むことを特徴とする。
【００２７】
また、前記第４段階は、前記第３段階の第１サブ段階及び第２サブ段階で獲得された情報を基にＭＦＡを行う第１サブ段階と；前記第１サブ段階の結果を単独でまたは既存情報に結合してテキストやグラフで可視化して出力する第２サブ段階と；を含むことを特徴とする。
【００２８】
また、本発明は、（ａ）ＭＦＡのための新しいＤＴＤまたはスキーマの基本構造を生成するか、既存のＤＴＤまたはスキーマを呼び出す第１段階と；（ｂ）前記ＭＦＡのためのＤＴＤまたはスキーマに新しいＭＦＡモデル・フィーチャーを入力、編集または削除する第２段階と；（ｃ）それぞれのＭＦＡモデル・フィーチャーが有する属性を入力、編集または削除する第３段階と；（ｄ）前記該当フィーチャー及び属性が入力または編集された後、それを保存するかどうかを判断する第４段階と；（ｅ）保存の可否を判断した結果、保存する必要があれば、結果物をＭＦＡのためのＤＴＤまたはスキーマファイルとして保存し、保存する必要がなければ、前記第２段階に復帰する第５段階と；を含むＭＦＡ情報システムで用いるＭＦＡモデル・フィーチャー・オーサリング・ツールの遂行方法を提供する。
【００２９】
前記方法で、第２段階は、フィーチャー名及びフィーチャー・データ・タイプを入力するか編集することにより、ＭＦＡモデル・フィーチャーを入力、編集または削除することを特徴とし、第３段階は、属性名及び属性タイプを入力するか編集することにより、属性を入力、編集または削除することを特徴とする。
【００３０】
また、本発明は、（ａ）新しいＭＦＡ客体プリミティブ(primitive)を生成した後、ＭＦＡ客体プリミティブの名前とタイプを入力し、入力された値を保存するかどうかを判断する第１段階と；（ｂ）保存する必要がなければ、前記第１段階に復帰し、保存する必要があれば、ＭＦＡモデル・フィーチャー・オーサリング・ツールで生成したＭＦＡのためのＤＴＤまたはスキーマを呼び出す第２段階と；（ｃ）前記呼び出したＤＴＤまたはスキーマのうちから保存するフィーチャーを選択し、選択されたフィーチャーが可視化される外観を入力する第３段階と；（ｄ）ＭＦＡ客体名を入力し、ＭＦＡ客体が有する属性値をＭＦＡのためのＤＴＤまたはスキーマにおける定義に基づいて入力する第４段階と；（ｅ）前記入力されたＭＦＡ客体に関する情報の保存可否を判断する第５段階と；（ｆ）前記判断の結果、保存する必要がなければ、第１段階に復帰し、保存する必要があれば、ＸＭＬで保存する第６段階と；を含むＭＦＡ情報システムで用いるＭＦＡ客体オーサリング・ツールの遂行方法を提供する。
【００３１】
また、本発明は、（ａ）ＭＦＡモデル・フィーチャー・オーサリング・ツールで生成されたＭＦＡのためのＤＴＤまたはスキーマ（Ａ）及びＭＦＡ客体オーサリング・ツールで生成されたＸＭＬファイル（Ｂ）を入力し、ファイル解釈(parsing)を行う第１段階と；（ｂ）解釈されたＭＦＡ客体についての情報を内部資料構造及び可視化のためにテキストまたはグラフで構築し、ＭＦＡを行う必要があるかどうかを判断する第２段階と；（ｃ） ＭＦＡを行う必要がなければ、前記ＭＦＡ客体の情報を可視化し、ＭＦＡを行う必要があれば、第２段階で生成された情報を基にＭＦＡを行い、その後、ＭＦＡ結果情報を入力して可視化する第３段階と；（ｄ）前記情報を保存するかどうかを判断する第４段階と；（ｅ）判断の結果、保存する必要がなければ、第２段階に復帰し、保存する必要があれば、ＸＭＬで保存する第５段階と；を含むＭＦＡ情報システムで用いるＭＦＡ客体分析ブラウザの遂行方法を提供する。
【００３２】
また、本発明は、（ａ）新しいＭＦＡモデル・フィーチャー名、代謝ネットワーク情報、代謝条件情報、ＭＦＡ結果情報及びＭＦＡ可視化情報の種類、データタイプ及び保存方法を定義し、関連する従来の情報を収集・編集してＭＦＡモデル・フィーチャー名、代謝ネットワーク情報、代謝条件情報、ＭＦＡ結果情報及びＭＦＡ可視化情報の種類、データタイプ及び保存方法を変更し、前記定義された結果物及び変更された結果物をＸＭＬのＤＴＤまたはスキーマファイル形式で保存する段階と；（ｂ）前記段階で生成されたＸＭＬのＤＴＤまたはスキーマファイルを参照してＭＦＡ客体を新たに生成するか、既存のＭＦＡ客体を編集してＸＭＬファイルとして保存し、新しいＭＦＡ客体名、代謝ネットワーク情報、代謝条件情報、ＭＦＡ結果情報及びＭＦＡ可視化情報を入力し、従来のＭＦＡモデル客体名、代謝ネットワーク情報、代謝条件情報、ＭＦＡ情報及びＭＦＡ可視化情報を変更する段階と；（ｃ）前記段階で入力された結果物及び変更された結果物をＸＭＬファイルとして保存する段階と；（ｄ）前記生成されたＸＭＬのＤＴＤまたはスキーマファイルを解釈(parsing)してデータフォーマット及びＭＦＡモデル・フィーチャーに関する情報を獲得し、前記生成されたＸＭＬファイルを解釈してＭＦＡ客体に関する情報を獲得する段階と；（ｅ）前記段階で獲得された情報をテキストとグラフ(nodeとedge)で可視化して出力する段階と；（ｆ）前記段階で獲得された情報を基にＭＦＡを行い、その結果を単独でまたは既存情報に結合してテキストやグラフで可視化して統合出力する段階と；を含むＭＦＡ情報システムの運用方法を行うプログラムが保存されたコンピューターで判読可能な記録媒体を提供する。
【００３３】
本発明に用いられる「ＭＦＡモデル・フィーチャー(Metabolic Flux Analysis Model Feature)」とは、ＭＦＡを表現するための要素(elements)を分類(grouping or classifying)するためのクラス(Class)を意味する。前記ＭＦＡモデル・フィーチャーは、代謝ネットワーク情報、代謝条件情報、ＭＦＡ結果情報及びＭＦＡ可視化情報に大別して構成されている。前記情報の具体的な内容はＭＦＡフィーチャーごとに異なっている。
【００３４】
例えば、‘reaction'というフィーチャーの場合、‘name of reaction'、‘reversibility of reaction'、‘name of reactant'、‘stoichiometry of reactant'などの代謝ネットワーク情報と、Reactionの制限条件を表現するための遺伝子の追加または除去による影響、該当フラックスの最小または最大範囲及びフラックス測定値などの情報である代謝条件情報とを有する。さらに、ＭＦＡを行った後、フラックス値、ＭＦＡ遂行結果などを示すＭＦＡ結果情報と、グラフ上のノード(node)とエッジ(edge)の位置座標、形状、色などを示す代謝フラックス可視化情報とを有する。
【００３５】
「ＭＦＡ客体(Metabolic Flux Analysis Object)」とは、ＭＦＡモデル・フィーチャーによってデータを構成したものであって、ＭＦＡフィーチャーを実際に具体化した一例であると言える。例えば、‘reaction'というＭＦＡモデル・フィーチャーに対するＭＦＡ客体としては、‘glycolysis'、‘glyoxylate metabolism'、及び‘oxidative phosphorylation'などが挙げられる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明は、ＸＭＬを用いてＭＦＡ情報システム(ＭＦＡ Information System)のＭＦＡモデル・フィーチャー及びＭＦＡ客体を生成、編集、保存及び可視化できる方法を提供することにより、ＸＭＬが有する移植性、再使用性、解読性、拡張性、流動性、効率的なデータ交換などの利点を活用してＭＦＡの遂行時に容易性と便利性を提供することができ、その結果、代謝工学を用いた菌株改良に応用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明に係る好適な一実施例を添付図を参照して詳しく説明する。
【００３８】
図１は、本発明に係るＸＭＬを用いたＭＦＡモデル・フィーチャー及びＭＦＡ客体を生成、編集、保存及び可視化し、それをＭＦＡした結果を生成、編集、保存及び可視化しうるシステムを概略的に示す構成図である。
【００３９】
同図を参照すれば、前記システムは、ＭＦＡのためのＤＴＤまたはスキーマを生成、編集及び保存するためのＭＦＡモデル・フィーチャー・オーサリング・ツール(ＭＦＡ Model Feature Authoring Tool)１１０と、前記ＭＦＡモデル・フィーチャー・オーサリング・ツールによって新たに生成、編集及び保存されるＭＦＡのためのＤＴＤまたはスキーマファイル１２０と、前記ＭＦＡのためのＤＴＤまたはスキーマに合わせてＭＦＡ客体を生成、編集及び保存するためのＭＦＡ客体オーサリング・ツール(ＭＦＡ Object Authoring Tool)１３０と、前記ＭＦＡ客体オーサリング・ツールによって生成、編集及び保存されるＸＭＬファイル１４０と、前記ＭＦＡのためのＤＴＤまたはスキーマファイルとＸＭＬファイルを読み込み、ＭＦＡ客体を可視化し、ＭＦＡを行い、その結果を可視化するＭＦＡ客体分析ブラウザ(ＭＦＡ Object Analysis Browser)１５０と、を含んで構成される。
【００４０】
前記ＭＦＡモデル・フィーチャー・オーサリング・ツール１１０は、ＭＦＡモデル・フィーチャーをオーサリングするためのシステムモジュールであって、ＭＦＡモデル・フィーチャーを新たに生成するか、既存のＭＦＡモデル・フィーチャーを収集・編集し、ＸＭＬのＤＴＤまたはスキーマファイルを生成するためのものである。
【００４１】
ＭＦＡモデル・フィーチャーの生成は、新しいＭＦＡモデル・フィーチャー名、代謝ネットワーク情報、代謝条件情報、ＭＦＡ結果情報及びＭＦＡ可視化情報の種類の定義、データタイプの定義、保存方法の定義などにより行われる。
【００４２】
ＭＦＡモデル・フィーチャーの編集は、従来のＭＦＡモデル・フィーチャー名、代謝ネットワーク情報、代謝条件情報、ＭＦＡ結果情報及びＭＦＡ可視化情報の種類の変更、データタイプの変更、保存方法の変更などにより行われる。
【００４３】
前記ＭＦＡのためのＤＴＤまたはスキーマファイル１２０は、前記ＭＦＡモデル・フィーチャー・オーサリング・ツール１１０によって新たに生成されるか編集された後に保存されるファイルであって、ＭＦＡモデル・フィーチャーを保存し得る構造を有する。
【００４４】
前記ＭＦＡ客体オーサリング・ツール１３０は、ＭＦＡ客体をオーサリングするためのシステムモジュールであって、ＭＦＡのためのＤＴＤまたはスキーマに合わせてＭＦＡ客体を新たに生成するか、既存のＭＦＡ客体を収集・編集してＸＭＬで保存するためのものである。
【００４５】
ＭＦＡ客体の生成は、ＭＦＡのためのＤＴＤまたはスキーマに合わせてＭＦＡ客体名の入力、代謝ネットワーク情報、代謝条件情報、ＭＦＡ結果情報、ＭＦＡ可視化情報の入力などにより行われる。
【００４６】
ＭＦＡ客体の編集は、関連する従来のＭＦＡ客体名の変更、代謝ネットワーク情報、代謝条件情報、ＭＦＡ結果情報、ＭＦＡ可視化情報の変更などにより行われる。ＭＦＡ客体に対するこのようなオーサリング機能はＸＭＬファイルを生成、編集及び保存することで行われる。
【００４７】
前記ＸＭＬファイル１４０は、前記ＭＦＡ客体オーサリング・ツール１３０によって新たに生成されるか編集された後に保存されるファイルであって、ＭＦＡのためのＤＴＤまたはスキーマで定義された構造に合わせてＭＦＡ客体を保存する。
【００４８】
前記ＭＦＡ客体分析ブラウザ１５０は、前記ＭＦＡのためのＤＴＤまたはスキーマ１２０及びＸＭＬファイル１４０を解釈してＭＦＡ客体を可視化し、それを基にＭＦＡを行い、その結果を可視化し保存するシステムモジュールである。
【００４９】
前記ＭＦＡのためのＤＴＤまたはスキーマファイル１２０を読み解釈し(parsing)、データフォーマット及びＭＦＡモデル・フィーチャーに関する情報を獲得した後、前記ＸＭＬファイル１４０を読み、ＭＦＡ客体に関する情報を獲得する。
【００５０】
このように獲得された情報は、テキストとグラフ(nodeとedge)で可視化されて出力される。また、その情報を基にＭＦＡを行い、その結果をテキストやグラフで単独で可視化して出力するか、ＸＭＬファイル１４０を読んで獲得したＭＦＡ客体情報に統合してテキストやグラフで可視化して出力するか保存する。
【００５１】
図２は、ＭＦＡモデル・フィーチャー・オーサリング・ツール１１０の遂行手続きを示すフローチャートである。
【００５２】
先ず、ＭＦＡのための新しいＤＴＤまたはスキーマの基本構造を生成する（Ｓ２１０）。このとき、生成されるＭＦＡのためのＤＴＤまたはスキーマは、ＭＦＡモデル・フィーチャーを保存するための基本要素だけを備えており、具体的なＭＦＡモデル・フィーチャーに関する情報は有していない。一方、ＭＦＡのためのＤＴＤまたはスキーマを新たに生成せずに、既存のＭＦＡのためのＤＴＤまたはスキーマを呼び出すこともできる（Ｓ２２０）。
【００５３】
次いで、生成されたＭＦＡのためのＤＴＤまたはスキーマに新しいＭＦＡモデル・フィーチャーを入力、編集または削除する（Ｓ２３０）。ＭＦＡモデル・フィーチャーを入力または編集する作業は、フィーチャー名、フィーチャー・データ・タイプを入力または編集する作業に細分化される。前記フィーチャー名としては任意の文字列を設定することができる。また、前記フィーチャー・データ・タイプとしては、ＭＦＡ客体のモデリングのために作成したＭＦＡ客体プリミティブのうちからいずれか一つを選択することができる。ここでＭＦＡ客体プリミティブはプリミティブユニットの組み合わせによって構成できる。
【００５４】
次いで、それぞれのＭＦＡモデル・フィーチャーは、一つまたは複数の属性(attribute)を持てるので、各フィーチャーが持つ属性を入力、編集または削除する（Ｓ２４０）。このとき、属性を入力または編集する作業は、属性名(attribute name)及び属性タイプ(attribute type)を入力または編集する作業に細分化される。
【００５５】
次に、前記Ｓ２３０及びＳ２４０段階で、該当フィーチャー及び属性が入力または編集されると、それを保存するかどうかを判断する（Ｓ２５０）。
【００５６】
前記Ｓ２５０段階で判断した結果、保存する必要があれば、結果物をＭＦＡのためのＤＴＤまたはスキーマファイルとして保存し（Ｓ２６０）、保存されたＭＦＡのためのＤＴＤまたはスキーマは再び呼び出される（Ｓ２２０）か、ＭＦＡ客体オーサリング・ツール１３０の入力またはＭＦＡ客体分析ブラウザ１５０の入力（Ａ）（Ｓ２７０）に使用される。
【００５７】
一方、前記Ｓ２５０段階で判断した結果、保存する必要がなければ、前記Ｓ２３０段階に復帰する。
【００５８】
図３は、ＭＦＡ客体オーサリング・ツール１３０の遂行手続きを示すフローチャートである。それを詳しく説明すると、次のとおりである。
【００５９】
先ず、新しいＭＦＡ客体プリミティブを生成した後（Ｓ３１０）、ＭＦＡ客体プリミティブの名前とタイプを入力し（Ｓ３２０）、前記Ｓ３２０段階で入力された値を保存するかどうかを判断する（Ｓ３３０）。
【００６０】
前記Ｓ３３０段階で判断した結果、保存する必要がなければ、前記Ｓ３１０段階に復帰し、保存する必要があれば、ＭＦＡモデル・フィーチャー・オーサリング・ツール１１０で生成したＭＦＡのためのＤＴＤまたはスキーマを呼び出し（Ｓ３４０）、その後、保存するフィーチャーを選択し（Ｓ３５０）、選択されたフィーチャーが可視化される時の外観を決定し、それは具体的に形状、色、透明度などを入力することで行われる（Ｓ３５５）。
【００６１】
次いで、ＭＦＡ客体ＩＤ及び客体名を入力し（Ｓ３６０）、ＭＦＡ客体が持つ属性値をＭＦＡのためのＤＴＤまたはスキーマにおける定義に基づいて入力する（Ｓ３６５）。
【００６２】
次に、入力されたＭＦＡ客体に関する全ての情報を保存するかどうかを判断する（Ｓ３７０）。
【００６３】
前記Ｓ３７０段階で判断した結果、保存する必要がなければ、前記Ｓ３３０段階に復帰し、保存する必要があれば、ＸＭＬで保存する（Ｓ３８０）。
【００６４】
図４は、ＭＦＡ客体分析ブラウザ１５０の遂行手続きを示すフローチャートである。それを詳しく説明すると、次の通りである。
【００６５】
先ず、ＭＦＡモデル・フィーチャー・オーサリング・ツール１１０で生成されたＭＦＡのためのＤＴＤまたはスキーマ（Ａ）及びＭＦＡ客体オーサリング・ツール１３０で生成されたＸＭＬファイル（Ｂ）を入力し（Ｓ４１０及びＳ４２０）、ファイル解釈(parsing)を行う（Ｓ４３０）。
【００６６】
次いで、解釈されたＭＦＡ客体についての情報を内部資料構造及び可視化のためにグラフで構築し（Ｓ４４０）、ＭＦＡを行うかどうかを判断する（Ｓ４５０）。判断した結果、ＭＦＡを行う必要がなければ、ＭＦＡ客体の情報を可視化する（Ｓ４７０）。情報の可視化はテキスト形式で行うこともできる
【００６７】
そして、ＭＦＡを行う必要があれば、Ｓ４４０段階で生成された情報を基にＭＦＡを行った後（Ｓ４６０）、ＭＦＡ結果情報を入力し（Ｓ４６５）可視化する（Ｓ４７０）。
【００６８】
その次、ＭＦＡ可視化情報を入力する（Ｓ４８０）。次いで、保存するかどうかを判断し（Ｓ４９０）、保存する必要がなければＳ４４０に復帰し、保存する必要があればＸＭＬで保存する（Ｓ４９５）。
【００６９】
図５は、上記の如き本発明のＭＦＡ情報システムを運用する過程で見られるコンピュータスクリーンを示すものである。
【００７０】
上述の如き本発明に係る情報システム及びその運用方法は、コンピューターで読める記録媒体で記録され、コンピューターによって処理できる。
【００７１】
以上、本発明の内容の特定の部分について詳しく説明したが、この具体的な技術は当業界の通常の知識を有する者にとってはただ好ましい実施様態に過ぎないものであり、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。したがって、本発明の実質的な範囲は添付した請求項とその等価物によって定義されると言える。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明のＭＦＡ情報システムは、代謝工学を用いた菌株改良に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係るＸＭＬを用いたＭＦＡモデル・フィーチャー及びＭＦＡ客体を生成、編集、保存及び可視化し、それをＭＦＡした結果を生成、編集、保存及び可視化しうるシステムを概略的に示す構成図である。
【図２】ＭＦＡモデル・フィーチャー・オーサリング・ツールの遂行手続きを示すフローチャートである。
【図３】ＭＦＡ客体オーサリング・ツールの遂行手続きを示すフローチャートである。
【図４】ＭＦＡ客体分析ブラウザの遂行手続きを示すフローチャートである。
【図５】本発明に係るＭＦＡ情報システムを運用する過程で見られるコンピュータスクリーンを示すものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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