(57)【要約】第１の塩基配列（１１１）の先頭の０〜ｎ個の塩基を示す文字情報を第１の塩基配列（１１１）から順次削除して、ｎ＋１個の部分配列からなる第１部分配列群（１１３）を作成するとともに、第２の塩基配列（１１２）の先頭の０〜ｍ個の塩基を示す文字情報を第２の塩基配列（１１２）から順次削除して、ｍ＋１個の第２の部分配列（１１４）を作成し、作成された各第２の部分配列（１１４）の塩基を示す文字情報の全部または一部が前方一致する文字情報が配列されている第１の部分配列群（１１３）の部分配列を、たとえば二分検索法を用いて検索し、検索された第１の部分配列群（１１３）の部分配列に関する情報と、第２の部分配列に関する情報と、前方一致した文字情報の数に関する情報と、からなる一致配列情報（１１５）を抽出する。さらに、抽出された一致情報に基づいて、マトリクスの表示画像を作成し、作成されたマトリクス表示画像を表示する。
2003098471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アデニン、チミン、グアニン、シトシンの４つの塩基を示す文字情報が配列された塩基配列を有する、第１のゲノム配列情報および第２のゲノム配列情報が入力されると、
前記入力された第１のゲノム配列情報の塩基配列の先頭から塩基を示す文字情報を０からｎ個（ｎは自然数）まで順次削除して、ｎ＋１個の部分配列からなる第１の部分配列群を作成するとともに、
前記入力された第２のゲノム配列情報の塩基配列の先頭から塩基を示す文字情報を０からｍ個（ｍは自然数）まで順次削除して、ｍ＋１個の部分配列からなる第２の部分配列群を作成する部分配列作成工程と、
前記部分配列作成工程によって作成された第２の部分配列群の各部分配列の塩基を示す文字情報の全部または一部が前方一致する文字情報が配列されている前記第１の部分配列群の部分配列を検索する検索工程と、
前記検索工程によって検索された第１の部分配列群の部分配列に関する情報と、前記第２の部分配列群の部分配列に関する情報と、前記前方一致した文字情報の数に関する情報と、からなる一致情報を抽出する一致情報抽出工程と、
前記一致情報抽出工程によって抽出された一致情報に基づいて、マトリクスの表示画像を作成する画像作成工程と、
前記画像作成工程によって作成されたマトリクス表示画像を表示する表示工程と、
を含んだことを特徴とするゲノム解析方法。
【請求項２】
さらに、前記部分配列作成工程によって作成された第１の部分配列群の部分配列を所定の順序によって並び替える並び替え工程を含み、
前記検索工程は、前記並び替え工程によって並び替えられた第１の部分配列群の部分配列を検索することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のゲノム解析方法。
【請求項３】
前記所定の順序とは、前記第１の部分配列群の各部分配列の塩基を示す文字情報のアルファベット順であることを特徴とする請求の範囲第２項に記載のゲノム解析方法。
【請求項４】
前記検索工程は、前記部分配列作成工程によって作成された第２の部分配列群の各部分配列の塩基を示す文字情報の全部または一部が前方一致する文字情報が配列されている前記第１の部分配列群の部分配列を二分検索法を用いて検索することを特徴とする請求の範囲第２項または請求の範囲第３項に記載のゲノム解析方法。
【請求項５】
前記検索工程は、前記部分配列作成工程によって作成された第２の部分配列群の各部分配列の塩基を示す文字情報の全部または一部が前方一致する文字情報が配列されている前記第１の部分配列群の部分配列のうち、前方一致する塩基を示す文字情報の数がもっとも多い部分配列を検索することを特徴とする請求の範囲第１項〜請求の範囲第３項のいずれか一つに記載のゲノム解析方法。
【請求項６】
アデニン、チミン、グアニン、シトシンの４つの塩基を示す文字情報が配列された塩基配列を有する第１のゲノム配列情報の、塩基配列の先頭から塩基を示す文字情報を０からｎ個（ｎは自然数）まで順次削除して作成されたｎ＋１個の部分配列からなる第１の部分配列群と、
アデニン、チミン、グアニン、シトシンの４つの塩基を示す文字情報が配列された塩基配列を有する第２のゲノム配列情報の、塩基配列の先頭から塩基を示す文字情報を０からｍ個（ｍは自然数）まで順次削除して作成されたｍ＋１個の部分配列からなる第２の部分配列群と、
が入力されると、
前記入力された第２の部分配列群の各部分配列の塩基を示す文字情報の全部または一部が前方一致する文字情報が配列されている前記第１の部分配列群の部分配列を検索する検索工程と、
前記検索工程によって検索された第１の部分配列群の部分配列に関する情報と、前記第２の部分配列群の部分配列に関する情報と、前記前方一致した文字情報の数に関する情報と、からなる一致情報を抽出する一致情報抽出工程と、
前記一致情報抽出工程によって抽出された一致情報に基づいて、マトリクスの表示画像を作成する画像作成工程と、
前記画像作成工程によって作成されたマトリクス表示画像を表示する表示工程と、
を含んだことを特徴とするゲノム解析方法。
【請求項７】
前記一致情報抽出工程は、前記一致情報のうち、重複する一致情報がある場合に、前記重複する一致情報のうちのいずれか一つを残して他の一致情報を抽出しないことを特徴とする請求の範囲第１項〜請求の範囲第３項のいずれか一つまたは請求の範囲第６項に記載のゲノム解析方法。
【請求項８】
前記画像作成工程は、ｃＤＮＡ位置情報および既存アノテーションに関する情報の少なくともいずれか一つに基づいて、マトリクスの表示画像を作成することを特徴とする請求の範囲第１項〜請求の範囲第３項のいずれか一つまたは請求の範囲第６項に記載のゲノム解析方法。
【請求項９】
前記画像作成工程は、前記一致情報抽出工程によって抽出された一致情報のうちの第１の部分配列群の部分配列に関する情報と、前記第２の部分配列群の部分配列に関する情報とを、それぞれ縦軸または横軸として、前記前方一致した文字情報の数に関する情報に対応する長さを示すグラフによってマトリクスの表示画像を作成し、さらに、ｃＤＮＡ位置情報および既存アノテーションに関する情報の少なくともいずれか一つを前記縦軸または横軸の少なくともいずれか一つに対応させることを特徴とする請求の範囲第８項に記載のゲノム解析方法。
【請求項１０】
アデニン、チミン、グアニン、シトシンの４つの塩基を示す文字情報が配列された塩基配列を有する、第１のゲノム配列情報および第２のゲノム配列情報が入力されると、
前記入力された第１のゲノム配列情報の塩基配列の先頭から塩基を示す文字情報を０からｎ個（ｎは自然数）まで順次削除して、ｎ＋１個の部分配列からなる第１の部分配列群を作成させるとともに、
前記入力された第２のゲノム配列情報の塩基配列の先頭から塩基を示す文字情報を０からｍ個（ｍは自然数）まで順次削除して、ｍ＋１個の部分配列からなる第２の部分配列群を作成させる部分配列作成工程と、
前記部分配列作成工程によって作成された第２の部分配列群の各部分配列の塩基を示す文字情報の全部または一部が前方一致する文字情報が配列されている前記第１の部分配列群の部分配列を検索させる検索工程と、
前記検索工程によって検索された第１の部分配列群の部分配列に関する情報と、前記第２の部分配列群の部分配列に関する情報と、前記前方一致した文字情報の数に関する情報と、からなる一致情報を抽出させる一致情報抽出工程と、
前記一致情報抽出工程によって抽出された一致情報に基づいて、マトリクスの表示画像を作成させる画像作成工程と、
前記画像作成工程によって作成されたマトリクス表示画像を表示させる表示工程と、
をコンピュータに実行させることを特徴とするゲノム解析プログラム。
【請求項１１】
さらに、前記部分配列作成工程によって作成された第１の部分配列群の部分配列を所定の順序によって並び替えさせる並び替え工程を含み、
前記検索工程は、前記並び替え工程によって並び替えられた第１の部分配列群の部分配列を検索させることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載のゲノム解析プログラム。
【請求項１２】
前記検索工程は、前記部分配列作成工程によって作成された第２の部分配列群の各部分配列の塩基を示す文字情報の全部または一部が前方一致する文字情報が配列されている前記第１の部分配列群の部分配列を二分検索法を用いて検索させることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載のゲノム解析プログラム。
【請求項１３】
前記検索工程は、前記部分配列作成工程によって作成された第２の部分配列群の各部分配列の塩基を示す文字情報の全部または一部が前方一致する文字情報が配列されている前記第１の部分配列群の部分配列のうち、前方一致する塩基を示す文字情報の数がもっとも多い部分配列を検索させることを特徴とする請求の範囲第１０項〜請求の範囲第１２項のいずれか一つに記載のゲノム解析プログラム。
【請求項１４】
アデニン、チミン、グアニン、シトシンの４つの塩基を示す文字情報が配列された塩基配列を有する第１のゲノム配列情報の、塩基配列の先頭から塩基を示す文字情報を０からｎ個（ｎは自然数）まで順次削除して作成されたｎ＋１個の部分配列からなる第１の部分配列群と、
アデニン、チミン、グアニン、シトシンの４つの塩基を示す文字情報が配列された塩基配列を有する第２のゲノム配列情報の、塩基配列の先頭から塩基を示す文字情報を０からｍ個（ｍは自然数）まで順次削除して作成されたｍ＋１個の部分配列からなる第２の部分配列群と、
が入力されると、
前記入力された第２の部分配列群の各部分配列の塩基を示す文字情報の全部または一部が前方一致する文字情報が配列されている前記第１の部分配列群の部分配列を検索させる検索工程と、
前記検索工程によって検索された第１の部分配列群の部分配列に関する情報と、前記第２の部分配列群の部分配列に関する情報と、前記前方一致した文字情報の数に関する情報と、からなる一致情報を抽出させる一致情報抽出工程と、
前記一致情報抽出工程によって抽出された一致情報に基づいて、マトリクス表示画像を作成させる画像作成工程と、
前記画像作成工程によって作成されたマトリクス表示画像を表示させる表示工程と、
をコンピュータに実行させることを特徴とするゲノム解析プログラム。
【請求項１５】
前記一致情報抽出工程は、前記一致情報のうち、重複する一致情報がある場合に、前記重複する一致情報のうちのいずれか一つを残して他の一致情報を抽出させないことを特徴とする請求の範囲第１０項〜請求の範囲第１２項のいずれか一つまたは請求の範囲第１４項に記載のゲノム解析プログラム。
【請求項１６】
前記画像作成工程は、ｃＤＮＡ位置情報および既存アノテーションに関する情報の少なくともいずれか一つに基づいて、マトリクスの表示画像を作成することを特徴とする請求の範囲第１０項〜請求の範囲第１２項のいずれか一つまたは請求の範囲第１４項に記載のゲノム解析プログラム。
【請求項１７】
アデニン、チミン、グアニン、シトシンの４つの塩基を示す文字情報が配列された塩基配列を有する、第１のゲノム配列情報および第２のゲノム配列情報の入力を受け付ける入力手段と、
前記入力手段によって入力が受け付けられた第１のゲノム配列情報の塩基配列の先頭から塩基を示す文字情報を０からｎ個（ｎは自然数）まで順次削除して、ｎ＋１個の部分配列からなる第１の部分配列群を作成するとともに、
前記入力手段によって入力が受け付けられた第２のゲノム配列情報の塩基配列の先頭から塩基を示す文字情報を０からｍ個（ｍは自然数）まで順次削除して、ｍ＋１個の部分配列からなる第２の部分配列群を作成する部分配列作成手段と、
前記部分配列作成手段によって作成された第２の部分配列群の各部分配列の塩基を示す文字情報の全部または一部が前方一致する文字情報が配列されている前記第１の部分配列群の部分配列を検索する検索手段と、
前記検索手段によって検索された第１の部分配列群の部分配列に関する情報と、前記第２の部分配列群の部分配列に関する情報と、前記前方一致した文字情報の数に関する情報と、からなる一致情報を抽出する一致情報抽出手段と、
前記一致情報抽出手段によって抽出された一致情報に基づいて、マトリクスの表示画像を作成する画像作成手段と、
表示画面を制御して、前記画像作成手段によって作成されたマトリクス表示画像を表示する表示制御手段と、
を備えたことを特徴とするゲノム解析装置。
【請求項１８】
前記検索手段は、前記部分配列作成手段によって作成された第２の部分配列群の各部分配列の塩基を示す文字情報の全部または一部が前方一致する文字情報が配列されている前記第１の部分配列群の部分配列のうち、前方一致する塩基を示す文字情報の数がもっとも多い部分配列を検索することを特徴とする請求の範囲第１７項に記載のゲノム解析装置。
【請求項１９】
アデニン、チミン、グアニン、シトシンの４つの塩基を示す文字情報が配列された塩基配列を有する第１のゲノム配列情報の、塩基配列の先頭から塩基を示す文字情報を０からｎ個（ｎは自然数）まで順次削除して作成されたｎ＋１個の部分配列からなる第１の部分配列群と、
アデニン、チミン、グアニン、シトシンの４つの塩基を示す文字情報が配列された塩基配列を有する第２のゲノム配列情報の、塩基配列の先頭から塩基を示す文字情報を０からｍ個（ｍは自然数）まで順次削除して作成されたｍ＋１個の部分配列からなる第２の部分配列群と、
の入力を受け付ける入力手段と、
前記入力手段によって入力が受け付けられた第２の部分配列群の各第２の部分配列の塩基を示す文字情報の全部または一部が前方一致する文字情報が配列されている前記第１の部分配列群の部分配列を検索する検索手段と、
前記検索手段によって検索された第１の部分配列群の部分配列に関する情報と、前記第２の部分配列群の部分配列に関する情報と、前記前方一致した文字情報の数に関する情報と、からなる一致情報を抽出する一致情報抽出手段と、
前記一致情報抽出手段によって抽出された一致情報に基づいて、マトリクスの表示画像を作成する画像作成手段と、
表示画面を制御して、前記画像作成手段によって作成されたマトリクス表示画像を表示する表示制御手段と、
を備えたことを特徴とするゲノム解析装置。
【請求項２０】
前記一致情報抽出手段は、前記一致情報のうち、重複する一致情報がある場合に、前記重複する一致情報のうちのいずれか一つを残して他の一致情報を抽出しないことを特徴とする請求の範囲第１７項〜請求の範囲第１９項のいずれか一つに記載のゲノム解析装置。
【請求項２１】
前記画像作成工程は、ｃＤＮＡ位置情報および既存アノテーションに関する情報の少なくともいずれか一つに基づいて、マトリクスの表示画像を作成することを特徴とする請求の範囲第１７項〜請求の範囲第１９項のいずれか一つに記載のゲノム解析装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、遺伝子領域予測のためあるいはゲノム構造解析のための塩基配列の比較をするゲノム解析方法、ゲノム解析プログラム、ゲノム解析装置およびゲノム解析端末装置に関する。
背景技術
生物の遺伝情報はその生物の細胞中の染色体の塩基配列の並びによって符号化され格納されている。この塩基配列の並びをゲノム配列と呼ぶ。ただしこのゲノム配列中のすべてに遺伝情報が含まれるのではなく、遺伝情報を含む領域とそれ以外の領域に分けられる。前者を遺伝子領域と呼び、遺伝情報を司る部分となる。
現在、コンピュータを利用してゲノム配列のどこの領域が遺伝子として働いている部分なのかを予測する遺伝子領域予測の方法として以下の３つの方法が存在する。
（１）ゲノム配列と転写／翻訳配列の比較による遺伝子発見方法
これは、実験的に得られた基地の転写／翻訳配列とゲノム配列の塩基配列の並びを比較して、並びが近似していればその領域に転写／複写配列に対応する遺伝子配列が存在すると予想する方法である。
（２）統計的手法による遺伝子発見方法
これは、たとえば隠れマルコフモデルなどを利用して、既知の遺伝子領域の配列の並びをモデル化して、それに当てはまるかどうかでゲノム配列上の遺伝子領域を予測する方法である。
（３）ゲノム配列とゲノム配列の比較の比較による遺伝子発見方法
これは、近縁の生物種で配列の並びが近似しているゲノム領域は進化の過程で保存されてきた領域、すなわち遺伝子領域として予測する方法である。
従来は上記（１）の手法と（２）の手法が主に利用されていたが、さらに高精度な遺伝子発見を実現するために、（３）の手法に期待が集まっている。
しかしながら、上記の従来技術における上記（３）の方法を実現するソフトウエアプログラムは複数存在する（たとえば、Ｈａｒｒ  ｐｌｏｔやＤｏｔｔｅｒなど）が、これらのコンピュータプログラムは比較するゲノム配列の並びが一致する領域に一定の割合の不一致を許すことを考慮しているため、処理速度が比較的遅く、また、メモリなどを含む多量の計算機資源を利用する。したがって、比較できるゲノムのサイズとしてはせいぜい１Ｍｂｐ（百万塩基）程度であり、１００Ｍｂｐ（数億塩基）に渡る比較には不向きであるという問題点があった。また計算時間も５Ｍｂｐの比較をおこなった場合に、上記Ｄｏｔｔｅｒでは３０日以上かかってしまうという問題点があった。
また、ゲノム配列の中には並びが同じパターンの配列が連続して出現する部分があり、これをリピート配列と呼ぶ。このリピート配列は、ゲノム構造の解析の際にゲノム配列上の位置を示すマーカーとして使われたり、生物進化の痕跡を示すものとして様々な解析がおこなわれている。
従来、比較的短いパターンのリピート配列（数塩基単位等）に対してはリピート配列検出ソフトウエアプログラム（たとえばＲｅｐｅａｔ  Ｍａｓｋｅｒやｒｅｐｍａｓｋなど）で、比較的長いパターンのものは上記Ｈａｒｒ  ｐｌｏｔなどのマトリクス表示ソフトウエアプログラムによって検出がおこなわれていたが、比較するゲノムサイズが大きくなると、やはりいずれも検出に膨大な時間がかかってしまうという問題点があった。
本発明は上記問題を解決するため、遺伝子領域予測あるいはゲノム構造解析を高速にかつ効率的におこなうことが可能なゲノム解析方法、ゲノム解析プログラム、ゲノム解析装置、ゲノム解析端末装置を提供することを目的とする。
発明の開示
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかるゲノム解析方法、ゲノム解析プログラムおよびゲノム解析装置は、アデニン（Ａ）、チミン（Ｔ）、グアニン（Ｇ）、シトシン（Ｃ）の４つの塩基を示す文字情報（Ａ、Ｔ、Ｇ、Ｃ）が配列された塩基配列からなる、第１のゲノム配列情報および第２のゲノム配列情報が入力されると、入力された第１のゲノム配列情報の塩基配列（以下「第１の塩基配列」という）の先頭の０〜ｎ個（ｎは自然数）の塩基を示す文字情報を前記第１の塩基配列から順次削除して、ｎ＋１個の部分配列からなる部分配列群（以下「第１の部分配列群」という）を作成するとともに、入力された第２のゲノム配列情報の塩基配列（以下「第２の塩基配列」という）の先頭の０〜ｍ個（ｍは自然数）の塩基を示す文字情報を前記第２の塩基配列から順次削除して、ｍ＋１個の部分配列（以下「第２の部分配列」という）を作成し、作成された各第２の部分配列の塩基を示す文字情報の全部または一部が前方一致する文字情報が配列されている前記第１の部分配列群の部分配列を、たとえば二分検索法を用いて検索し、検索された第１の部分配列群の部分配列に関する情報と、前記第２の部分配列に関する情報と、前記前方一致した文字情報の数に関する情報と、からなる一致情報を抽出し、抽出された一致情報に基づいて、マトリクスの表示画像を作成し、作成されたマトリクス表示画像を表示することを特徴とする。
さらに、作成された前記第１の部分配列群の部分配列を所定の順序（第１の部分配列群の各部分配列の塩基を示す文字情報のアルファベット順）によって並び替え、並び替えられた第１の部分配列群の部分配列を検索するようにしてもよい。
また、前記一致情報のうち、重複する一致情報がある場合に、前記重複する一致情報のうちのいずれか一つを残して他の一致情報を抽出しないようにしてもよい。
また、ｃＤＮＡ位置情報および既存アノテーションに関する情報の少なくともいずれか一つに基づいて、マトリクスの表示画像を作成するようにしてもよい。
これらの発明によれば、遺伝子領域予測あるいはゲノム構造解析するための比較対照となるゲノム配列どうしの一致情報を効率的に取得することができ、さらに、取得した一致情報を認識しやすいように表示することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下に添付図面を参照して、本発明にかかるゲノム解析方法、ゲノム解析プログラムおよびゲノム解析装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
（本実施の形態の配列比較処理の概要）
まず、本実施の形態にかかるゲノム解析の配列比較処理の概要について説明する。第１図は、本実施の形態にかかるゲノム解析の配列比較処理の概要を示す説明図である。第１図において、本実施の形態にかかるゲノム解析は、部分配列作成処理１０１、１０２と、検索処理１０３と、抽出処理１０４と、からなる。
２つの塩基配列（第１塩基配列１１１、第２塩基配列１１２）を比較する場合に、まず、部分配列作成処理１０１によって、第１塩基配列１１１から第１部分配列群（部分配列ａ１〜ａｎ＋１）１１３を作成する。また、部分配列作成処理１０２によって、第２塩基配列１１２から各部分配列（部分配列ｂ１，ｂ２，・・・ｂｍ＋１）１１４を作成する。各部分配列は先頭から任意の文字数を削った部分配列である。
つぎに、検索処理１０３によって、第１部分配列群１１３に対して各部分配列１１４をキーとして文字列検索をおこなう。そして、抽出処理１０４によって検索結果を抽出し、さらに、重複する検索結果を除去し、一致配列情報１１５を得ることができる。
（ゲノム解析装置のハードウエア構成）
つぎに、本実施の形態にかかるゲノム解析装置のハードウエア構成について説明する。第２図は、本実施の形態にかかるゲノム解析装置のハードウエア構成の一例を示すブロック図である。
第２図において、ゲノム解析装置は、ＣＰＵ２０１と、ＲＯＭ２０２と、ＲＡＭ２０３と、ＨＤＤ２０４と、ＨＤ２０５と、ＦＤＤ（フレキシブルディスクドライブ）２０６と、着脱可能な記録媒体の一例としてのＦＤ（フレキシブルディスク）２０７と、ディスプレイ２０８と、Ｉ／Ｆ（インタフェース）２０９と、キーボード２１１と、マウス２１２と、スキャナ２１３と、プリンタ２１４と、を備えている。また、各構成部はバス２００によってそれぞれ接続されている。
ここで、ＣＰＵ２０１は、ゲノム解析装置の全体の制御を司る。ＲＯＭ２０２は、ブートプログラムなどのプログラムを記憶している。ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１のワークエリアとして使用される。ＨＤＤ２０４は、ＣＰＵ２０１の制御にしたがってＨＤ２０５に対するデータのリード／ライトを制御する。ＨＤ２０５は、ＨＤＤ２０４の制御で書き込まれたデータを記憶する。
ＦＤＤ２０６は、ＣＰＵ２０１の制御にしたがってＦＤ２０７に対するデータのリード／ライトを制御する。ＦＤ２０７は、ＦＤＤ２０６の制御で書き込まれたデータを記憶したり、ＦＤ２０７に記録されたデータを情報処理装置へ読み取らせたりする。着脱可能な記録媒体として、ＦＤ２０７のほか、ＣＤ−ＲＯＭ（ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ）、ＭＯ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）、メモリカードなどであってもよい。ディスプレイ２０８は、カーソル、アイコンあるいはツールボックスをはじめ、文書、画像、機能情報などのデータを表示する。たとえば、ＣＲＴ、ＴＦＴ液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイなどである。
Ｉ／Ｆ（インタフェース）２０９は、通信回線２１０を通じてＬＡＮやインターネットなどのネットワーク２１５に接続され、ネットワーク２１５を介して、他のサーバーや情報処理装置に接続される。そして、Ｉ／Ｆ２０９は、ネットワーク２１５と内部とのインタフェースを司り、他のサーバーや情報端末装置からのデータの入出力を制御する。Ｉ／Ｆ２０９は、たとえばモデムなどである。
キーボード２１１は、文字、数字、各種指示などの入力のためのキーを備え、データの入力をおこなう。タッチパネル式の入力パッドやテンキーなどであってもよい。マウス２１２は、カーソルの移動や範囲選択、あるいはウインドウの移動やサイズの変更などをおこなう。ポインティングデバイスとして同様の機能を備えるものであれば、トラックボール、ジョイスティックなどであってもよい。
スキャナ２１３は、書類などの画像情報を光学的に読み取り、情報処理装置内に画像データとして取り込む。さらにＯＣＲ機能も備えており、ＯＣＲ機能によって、印刷されたゲノム配列情報を読み取ってデータ化することもできる。また、プリンタ２１４は、一致配列情報１１５などのデータを印刷する。たとえば、レーザプリンタ、インクジェットプリンタなどである。
（ゲノム解析装置の機能的構成）
つぎに、ゲノム解析装置の機能的構成について説明する。第３図は、本実施の形態にかかるゲノム解析装置の機能的構成の一例を示すブロック図である。第３図において、ゲノム解析装置は、入力部３０１と、第１部分配列作成部３０２と、第１部分配列群情報記憶部３０３と、並び替え部３０４と、第２部分配列作成部３０５と、第２部分配列情報記憶部３０６と、検索部３０７と、一致情報抽出部３０８と、一致情報記憶部３０９と、を含んでいる。
ここで、入力部３０１は、アデニン（Ａ）、チミン（Ｔ）、グアニン（Ｇ）、シトシン（Ｃ）の４つの塩基を示す文字情報（Ａ、Ｔ、Ｇ、Ｃ）が配列された塩基配列からなる、第１塩基配列１１１に関する情報を含む第１のゲノム配列情報および第２塩基配列１１２を含む第２のゲノム配列情報の入力を受け付ける。
入力部３０１は、具体的にはたとえばＩ／Ｆ２０９がネットワーク２１５から第１および第２のゲノム配列情報を受信することによって、その機能を実現する。また、第１および第２ゲノム配列情報が記憶された着脱可能な記録媒体の一例であるＦＤ２０７およびＦＤＤ２０６によって、その機能を実現する。また、ＯＣＲ機能を備えたスキャナ２１３によって、さらにはキーボード２１１、マウス２１２によってその機能を実現するようにしてもよい。
第１部分配列作成部３０２は、第１図に示した部分配列作成処理１０１を司る。すなわち、入力部３０１によって入力が受け付けられた第１のゲノム配列情報の塩基配列である第１塩基配列１１１の先頭の０〜ｎ個（ｎは自然数）の塩基を示す文字情報を第１塩基配列１１１から順次削除して、ｎ＋１個の部分配列からなる部分配列群である第１部分配列群１１３を作成する。なお、本実施の形態では、先頭から順次削除しているが、これとは逆に、後尾から順次削除するようにしてもよい。
そして、第１部分配列群情報記憶部３０３は、第１部分配列作成部３０２によって作成された第１部分配列群１１３に関する情報を記憶する。あるいは、第１部分配列群情報記憶部３０３には、あらかじめ別の装置などで作成された第１部分配列群１１３に関する情報を記憶しておいてもよい。第１部分配列群情報記憶部３０３は、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、ＨＤ２０５およびＨＤＤ２０４、あるいはＦＤ２０７およびＦＤＤ２０６によってその機能を実現する。
また、並び替え部３０４は、第１部分配列作成部３０２によって作成され、第１部分配列群情報記憶部３０３によって記憶された第１部分配列群１１３に関する情報における部分配列を所定の順序によって並び替える。所定の順序とは、たとえば、第１部分配列群１１３の各部分配列の塩基を示す文字情報の辞書順すなわちアルファベット順であってもよい。辞書順（アルファベット順）とは、先頭の塩基が同一の文字である場合はそのつぎの文字を比較する。この比較を繰り返すことで、すべての部分配列の順序がきまる。たとえば「ａａ」と「ａｃ」と「ａａａ」と「ａａａａ」を比較した場合に、▲１▼「ａａ」、▲２▼「ａａａ」、▲３▼「ａａａａ」、▲４▼「ａｃ」の順序になる。
また、第２部分配列作成部３０５は、入力された第２のゲノム配列情報の塩基配列である第２塩基配列１１２の先頭の０〜ｍ個（ｍは自然数）の塩基を示す文字情報を第２の塩基配列１１２から順次削除して、ｍ＋１個の部分配列である部分配列１１４を作成する。なお、本実施の形態では、先頭から順次削除しているが、これとは逆に、後尾から順次削除するようにしてもよい。
また、第２部分配列情報記憶部３０６は、第２部分配列作成部３０５によって作成された部分配列１１４に関する情報を記憶する。あるいは、第２部分配列情報記憶部３０６には、あらかじめ別の装置などで作成された部分配列１１４に関する情報を記憶しておいてもよい。第２部分配列情報記憶部３０６は、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、ＨＤ２０５およびＨＤＤ２０４、あるいはＦＤ２０７およびＦＤＤ２０６によってその機能を実現する。
また、検索部３０７は、第２部分配列作成部３０５によって作成され、または第２部分配列情報記憶部３０６によって記憶された各第２の部分配列に関する情報における塩基を示す文字情報の全部または一部が前方一致する文字情報が配列されている、第１部分配列作成部３０５によって作成され、または第１部分配列群情報記憶部３０３によって記憶された第１の部分配列群の部分配列を検索する。第１部分配列群情報記憶部３０３によって記憶された第１の部分配列群の部分配列は、上記並び替え部３０４によって並び替えられていてもよい。
また、検索部３０７は、部分配列作成部によって作成された各第２の部分配列の塩基を示す文字情報の全部または一部が前方一致する文字情報が配列されている第１部分配列群１１３の部分配列を二分検索法を用いて検索するようにしてもよい。上記二分検索法の内容については後述する。
また、検索部３０７は、部分配列作成部によって作成された各部分配列１１４の塩基を示す文字情報の全部または一部が前方一致する文字情報が配列されている第１部分配列群１１３の部分配列のうち、前方一致する塩基を示す文字情報の数がもっとも多い部分配列を検索するようにしてもよい。
また、一致情報抽出部３０８は、検索部３０７によって検索された第１部分配列群１１３の部分配列に関する情報と、部分配列１１４に関する情報と、前方一致した文字情報の数に関する情報と、からなる一致情報（一致領域配列）を抽出する。また、一致情報抽出部３０８は、一致情報のうち、重複する一致情報がある場合に、重複する一致情報のうちのいずれか一つを残して他の一致情報を抽出しないようにするとさらによい。
上記第１部分配列作成部３０２、並び替え部３０４、第２部分配列作成部３０５、検索部３０７および一致情報抽出部３０８は、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、ＨＤ２０５あるいはＦＤ２０７に記憶されたプログラムをＣＰＵ２０１が実行することによってそれらの機能を実現する。
また、一致情報記憶部３０９は、一致情報抽出部３０８によって抽出された一致情報を、その情報が活用可能な状態で記憶する。一致情報記憶部３０９は、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、ＨＤ２０５およびＨＤＤ２０４、あるいはＦＤ２０７およびＦＤＤ２０６によってその機能を実現する。
（ゲノム解析装置の処理手順）
つぎに、ゲノム解析装置の処理の手順について説明する。この処理は、（１）塩基配列Ａの部分配列への展開に関する処理、（２）塩基配列Ｂの部分配列への展開に関する処理、（３）辞書順塩基配列集合の作成に関する処理、（４）検索・一致情報の抽出に関する処理、（５）重複の削除に関する処理からなる。なお、（１）〜（３）の各処理については、前処理としてあらかじめおこなわれていてもよい。
ここで、比較対象とする塩基配列は以下の２つの配列とする。これ以後の説明は塩基配列ＡとＢを入れ替えても成立する。比較対照とする塩基配列は長さが同じであってもよい。
塩基配列Ａ：ａａｃｔｃｔｃｇｃａｃｇｇｔｃａｃａｃｇ（２０塩基）
塩基配列Ｂ：ｔｃｃａａｃｔｃｇｃａｃａａｃｔｃａｃｇａ（２１塩基）
また以下において、一致とみなしている配列の並びは比較する塩基配列が同方向に並びが一致した場合、すなわち前方一致を想定している。逆方向への並びの一致を検出したい場合には、片方の塩基配列を逆向きにして実現することが可能である。
（１）塩基配列Ａの部分配列への展開
比較対照とする塩基配列のうち片方（ここでは塩基配列Ａ）を先頭から一塩基ずつを削った部分配列に展開し、それぞれＡｉとする。ここで部分配列への展開は最後の部分配列の文字数が最小一致塩基数（配列比較により検出する塩基の並びの一致する部分の最小の長さ）までおこなう。ここでは、一例として最小一致塩基数が４塩基としている。
第４図は、本実施の形態にかかるゲノム角析装置の処理（部分配列への展開）の手順を示すフローチャートである。第４図のフローチャートにおいて、まず、第１塩基配列１１１である塩基配列Ａ（ａａｃｔｃｔｃｇｃａｃｇｇｔｃａｃａｃｇ（２０塩基））の入力（読み込み）処理をおこなう（ステップＳ４０１）。そして、塩基配列Ａ（ａａｃｔｃｔｃｇｃａｃｇｇｔｃａｃａｃｇ（２０塩基））の出力処理をおこなう（ステップＳ４０２）。これが部分配列Ａ１となる。
つぎに、ステップＳ４０２において出力処理がなされた部分配列Ａ１の先頭の１塩基（ａ）を削除する（ステップＳ４０３）。したがって、（ａｃｔｃｔｃｇｃａｃｇｇｔｃａｃａｃｇ（１９塩基））となり、これが部分配列Ａ２となる。そして、塩基配列の塩基数が最小一致塩基数よりも少ないか否かを判断する（ステップＳ４０４）。ここで、塩基配列の塩基数が最小一致塩基数よりも多い場合あるは同数の場合（ステップＳ４０４：Ｎｏ）は、ステップＳ４０２へ戻って、その部分配列Ａ２（ａｃｔｃｔｃｇｃａｃｇｇｔｃａｃａｃｇ（１９塩基）））の出力処理をおこなう。さらに、その塩基配列Ａ２の先頭の１塩基（ａ）を削除し（ステップＳ４０３）、部分配列は、（ｃｔｃｔｃｇｃａｃｇｇｔｃａｃａｃｇ（１８塩基））となり、これが部分配列Ａ３となる。
このようにしてステップＳ４０２〜４０４を繰り返しおこない、ステップＳ４０４において塩基配列の塩基数が最小一致塩基数よりも少ない場合（ステップＳ４０４：Ｙｅｓ）は、一連の処理を終了する。ここでは、最小一致塩基数を「４」と設定してあったため、ステップＳ４０３において削除された結果、塩基数が「４」の場合は出力され（ステップＳ４０２）、「３」の場合には処理が終了する。第５図は、上記各ステップによって作成された部分配列Ａ１〜Ａ１７の１７個の部分配列群（第１部分配列群１１３）を示している。
（２）塩基配列Ｂの部分配列への展開
同様の手順で、塩基配列Ｂ（ｔｃｃａａｃｔｃｇｃａｃａａｃｔｃａｃｇａ（２１塩基））についても部分配列を作成する。第６図は、同様の各ステップによって作成された部分配列Ｂ１〜Ｂ１８の１８個の部分配列を示している。
（３）辞書順塩基配列集合の作成
ここでは、部分配列Ａｉを辞書順に並び替える。この並びの部分配列集合をここでは並び替え部分配列｛Ａｉ｝とする。第７図は、本実施の形態にかかるゲノム解析装置の別の処理（辞書順塩基配列集合の作成）の手順を示すフローチャートである。第７図のフローチャートにおいて、まず、第１部分配列群１１３の各部分配列Ａｉの入力（読み込み）処理をおこなう（ステップＳ７０１）。
つぎに、入力された部分配列Ａｉを辞書順（アルファベット順）に並び替え、すなわちソートする（ステップＳ７０２）。並び替えは辞書順（アルファベット順）である。すなわち、▲１▼Ａ（アデニン）、▲２▼Ｃ（シトシン）、▲３▼Ｇ（グアニン）、▲４▼Ｔ（チミン）の順となる。塩基配列の長さに関わらず、先頭の塩基を比較して所定の順序となるようにする。先頭の塩基が同一の場合はそのつぎの文字どうしを比較し、それらの所定の順序とする。この比較を繰り返すことで、すべての部分配列の順序がきまる。
その後、並び替えられた並び替え部分配列｛Ａｉ｝の出力処理をおこない（ステップＳ７０３）、一連の処理を終了する。第８図は、並び替え部分配列｛Ａｉ｝を示している。
（４）検索・一致情報の抽出
辞書順部分列配列｛Ａｉ｝に対して二分検索法を用いて、部分配列Ｂｉ（ｉ＝１〜１７）と最小一致塩基数（以下の場合４塩基）以上、前方一致する部分配列Ａｉを探し出す。第９図は、本実施の形態にかかるゲノム解析装置の別の処理（検索・一致情報の抽出）の手順を示すフローチャートである。
第９図のフローチャートにおいて、まず、第１部分配列群、すなわち並び替え部分配列｛Ａ１｝の入力処理をおこなう（ステップＳ９０１）。そして、クエリー、すなわち、第２部分配列Ｂｙの入力処理をおこなう（ステップＳ９０２）。ここでは、クエリーとして「Ｂ４（ａａｃｔｃｇｃａｃａａｃｔｃａｃｇａ）」の入力処理がなされた場合を例にする。つぎに、並び替え部分配列｛Ａ１｝の真ん中の順位の部分配列Ａｉ▲１▼を抽出する（ステップＳ９０３）。第１０図に示すように、真ん中の順位の部分配列は、たとえば、並び替え部分配列｛Ａ１｝の総数（１７）÷２＝８．５であるから、真ん中の順位の部分配列は、９番目の順位である「Ａ１１（ｃｇｇｔｃａｃａｃｇ）」となる。
つぎに、クエリーＢｙと部分配列Ａｉ▲１▼とを比較して、前方一致する塩基数を算出する（ステップＳ９０４）。そして、今回の塩基数と前回塩基数を比較して、両者が同数かあるいは今回の塩基数の方が多い場合（ステップＳ９０５：Ｎｏ）は、今回の塩基数を所定の記憶領域に記憶する（ステップＳ９０６）。一方、今回の塩基数と前回塩基数を比較して前回の塩基数の方が多い場合（ステップＳ９０５：Ｙｅｓ）は、何もせずに、ステップＳ９１１へ移行する。すなわち、ステップＳ９１１では、前回の塩基数が一致情報とされる。
クエリーＢ４（ａａｃｔｃｇｃａｃａａｃｔｃａｃｇａ）と部分配列Ａ１１（ｃｇｇｔｃａｃａｃｇ）とを比較すると、前方一致する塩基数は「０」である。そして、クエリーＢ４と部分配列Ａ１１の比較においては、前回の塩基数に関する情報が存在しないので、上記塩基数「０」を記憶する。
つぎに、クエリーＢｙと部分配列Ａｉ▲１▼の順序を比較する（ステップＳ９０７）。ここで、両者が完全に一致する場合（ステップＳ９０７：Ｂｙ＝Ａｉ▲１▼）は、検索すべき部分配列が見つかったことを示しており、その後は何もせずに、ステップＳ９１１へ移行する。
一方、クエリーＢｙと部分配列Ａｉ▲１▼の順序を比較して、クエリーＢｙの順序の方が部分配列Ａｉ▲１▼の順序よりも上である場合（ステップＳ９０７：Ｂｙ＜Ａｉ▲１▼）は、検索すべき部分配列は、先頭方向にあると判断できるため、部分配列Ａｉ▲１▼よりも先頭方向の部分配列を抽出する（ステップＳ９０８）。
また一方、クエリーＢｙと部分配列Ａｉ▲１▼の順序を比較して、クエリーＢｙの順序の方が部分配列Ａｉ▲１▼の順序よりも下である場合（ステップＳ９０７：Ｂｙ＞Ａｉ▲１▼）は、検索すべき部分配列は、後尾方向にあると判断できるため、部分配列Ａｉ▲１▼よりも後尾方向の部分配列を抽出する（ステップＳ９０９）。
そして、先頭方向または後尾方向に部分配列があったか否かを判断し（ステップＳ９１０）、部分配列があった場合（ステップＳ９１０：Ｙｅｓ）は、ステップＳ９０３へ戻る。一方、部分配列がなかった場合（ステップＳ９１０：Ｎｏ）は、これ以上一致する部分配列がないことを示しているので、ステップＳ９１１へ移行する。
クエリーＢ４（ａａｃｔｃｇｃａｃａａｃｔｃａｃｇａ）と部分配列Ａ１１（ｃｇｇｔｃａｃａｃｇ）の順序を比較すると、先頭の塩基が「ａ」と「ｃ」であって、クエリーＢ４の方が部分配列Ａ１１よりも順位が上であるので、ステップＳ９０８へ移行して、先頭方向の８個の部分配列（Ａ１、Ａ１６、Ａ１０、Ａ２、Ａ１５、Ａ１７、Ａ９、Ａ７、）を抽出し、ステップＳ９０３へ戻る。
そして、ステップＳ９０３において、上記８個の部分配列の真ん中の順位の部分配列を抽出する。具体的には、総数（８）÷２＝４であり、したがって、先頭から４番目の部分配列である「部分配列Ａ２（ａｃｔｃｔｃｇｃａｃｇｇｔｃａｃａｃｇ）」を抽出する。つぎに、クエリーＢ４（ａａｃｔｃｇｃａｃａａｃｔｃａｃｇａ）と部分配列Ａ２（ａｃｔｃｔｃｇｃａｃｇｇｔｃａｃａｃｇ）とを比較すると、前方一致する塩基数はａが「１（個）」である。そして、クエリーＢ４と部分配列Ａ１１の比較においては、前回の塩基数に関する情報は「０」であったので、上記塩基数「１」を記憶する。
つぎに、クエリーＢ４（ａａｃｔｃｇｃａｃａａｃｔｃａｃｇａ）と部分配列Ａ２（ａｃｔｃｔｃｇｃａｃｇｇｔｃａｃａｃｇ）の順序を比較すると、先頭の塩基が両者とも「ａ」であり、２番目の塩基が「ａ」と「ｃ」であって、クエリーＢ４の方が部分配列Ａ２よりも順位が上であるので、ステップＳ９０８へ移行して、先頭方向の３個の部分配列（Ａ１、Ａ１６、Ａ１０）を抽出し、ステップＳ９０３へ戻る。
そして、ステップＳ９０３において、上記３個の部分配列の真ん中の順位の部分配列を抽出する。具体的には、総数（３）÷２＝１．５であり、したがって、先頭から２番目の部分配列である「部分配列Ａ１６（ａｃａｃｇ）」を抽出する。つぎに、クエリーＢ４（ａａｃｔｃｇｃａｃａａｃｔｃａｃｇａ）と部分配列Ａ１６（ａｃａｃｇ）とを比較すると、前方一致する塩基数はａが「１（個）」である。そして、クエリーＢ４と部分配列Ａ１１の比較においては、前回の塩基数に関する情報は「１」であったので、上記塩基数「１」を記憶する。
つぎに、クエリーＢ４（ａａｃｔｃｇｃａｃａａｃｔｃａｃｇａ）と部分配列Ａ１６（ａｃａｃｇ）の順序を比較すると、先頭の塩基が両者とも「ａ」であり、２番目の塩基が「ａ」と「ｃ」であって、クエリーＢ４の方が部分配列Ａ１６よりも順位が上であるので、ステップＳ９０８へ移行して、先頭方向の１個の部分配列（Ａ１）を抽出し、ステップＳ９０３へ戻る。
そして、ステップＳ９０３において、上記１個の部分配列の真ん中の順位の部分配列を抽出するが、１個しかないので、その「部分配列Ａ１（ａａｃｔｃｔｃｇｃａｃｇｇｔｃａｃａｃｇ）」を抽出する。つぎに、クエリーＢ４（ａａｃｔｃｇｃａｃａａｃｔｃａｃｇａ）と部分配列Ａ１（ａａｃｔｃｔｃｇｃａｃｇｇｔｃａｃａｃｇ）とを比較すると、前方一致する塩基数はａが「９（個）」である。そして、クエリーＢ４と部分配列Ａ１の比較においては、前回の塩基数に関する情報は「１」であったので、上記塩基数「９」を記憶する。
つぎに、クエリーＢ４（ａａｃｔｃｇｃａｃａａｃｔｃａｃｇａ）と部分配列Ａ１（ａａｃｔｃｔｃｇｃａｃｇｇｔｃａｃａｃｇ）の順序を比較すると、先頭の塩基が両者とも９番目までは同じで、１０番目の塩基が「ｇ」と「ａ」であって、クエリーＢ４の方が部分配列Ａ１６よりも順位が上であるので、ステップＳ９０８へ移行して、先頭方向の１個の部分配列（Ａ１）を抽出する。ただし、もうすでに部分配列は存在しないので（ステップＳ９１０：Ｎｏ）、これ以上繰り返すことなく、ステップＳ９１１へ移行する。
ステップＳ９１１においては、ステップＳ９０６において記憶されているもっとも大きな値を「ｚ」とし、その値のときの部分配列Ａｉの添え字を「ｘ」とし、そのときのクエリーＢｙの添え字をｙとし、３つ組みの数字［ｘ  ｙ  ｚ］として出力処理する（ステップＳ９１１）。上記もっとも大きな値が複数ある場合は、それぞれに３つ組みの数字［ｘ  ｙ  ｚ］として出力処理する。クエリーＢ４の場合、塩基数が「９」で、そのときに部分配列がＡ１であるので、３つ組みの数字は［１  ４  ９］となる。これは塩基配列Ａの１番目の塩基から９塩基の塩基配列の並びと塩基配列Ｂの４番目の塩基から９塩基の塩基配列の並びが一致していることを意味する。
つぎに、すべてのクエリーに対して検索をおこなったか否かを判断し（ステップＳ９１２）、未だすべてのクエリーに対して検索がおこなわれていない場合（ステップＳ９１２：Ｎｏ）は、残っている他のクエリーの入力処理をおこない（ステップＳ９１３）、その後、ステップＳ９０３へ戻る。一方、すべてのクエリーに対して検索をおこなった場合（ステップＳ９１２：Ｙｅｓ）は、一連の処理を終了する。このように上記処理をＢ１〜Ｂ１７まで単純に繰り返すと第１１図に示すデータが得られる。このデータを一致情報（一致領域配列｛Ｃｉ｝）とする。
（５）重複の削除
以上の｛Ｃｉ｝のうち、Ｃ２は塩基配列Ａの２番目の塩基から８塩基の塩基配列の並びと塩基配列Ｂの５番目の塩基から８塩基の塩基配列の並びが一致していることを意味し、Ｃ１は塩基配列Ａの１番目の塩基から９塩基の塩基配列の並びと塩基配列Ｂの４番目の塩基から９塩基の塩基配列の並びが一致していることを意味することから、一致配列Ｃ２は一致配列Ｃ１に含まれる。このような重複を削除するため以下の処理をおこなう。なお、この処理は上記検索・一致情報の抽出の処理をおこないながらおこなうことも可能である。
Ｃｉ［ａｉ  ｂｉ  ｎｉ］とＣｋ［ａｋ  ｂｋ  ｎｋ］を比較して以下の式（１）の関係にあるとき、ＣｉはＣｋを含むと定義し、Ｃｋを削除する。ただし、ｉ＜ｋを満たすようなＣｉとＣｋを選択する。
ａｋ−ａｉ＝ｂｋ−ｂｉ＝ｎｉ−ｎｋ・・・式（１）
第１２図は、本実施の形態にかかるゲノム解析装置の別の処理（重複の削除）の手順を示すフローチャートである。第１２図のフローチャートにおいて、一致領域配列ＣｉおよびＣｋの入力（読み込み）処理をおこなう（ステップＳ１２０１）。つぎに、Ｃｉに１を代入し、Ｃｋに２を代入することで、比較の対象をＣ１とＣ２を特定する（ステップＳ１２０２）。
そして、まず、Ｃｉが存在するか、すなわち前回のステップＳ１２０５において削除されているか否かを判断する（ステップＳ１２０３）。ここで、Ｃｉが削除されていて、すでに存在しない場合（ステップＳ１２０３：Ｎｏ）は、何もせずに、ステップＳ１２０６へ移行する。一方、Ｃｉが削除されずに存在している場合（ステップＳ１２０３：Ｙｅｓ）は、ステップＳ１２０４へ移行する。最初に特定されたＣ１とＣ２の場合は、Ｃ１が削除されていない（Ｃ１は削除されることがない）ので、ステップＳ１２０４へ移行する。
つぎに、ステップＳ１２０４において、ＣｉとＣｋとが上記式（１）を満たすか否かを判断する。ここで、上記式（１）を満たさない場合（ステップＳ１２０４：Ｎｏ）は、何もせずにステップＳ１２０６へ移行する。一方、上記式（１）を満たす場合（ステップＳ１２０４：Ｙｅｓ）は、Ｃｋを一致領域配列から削除する（ステップＳ１２０５）。Ｃ１［１  ４  ９］とＣ２［２  ５  ８］を上記式（１）に適用すると、ａｋ−ａｉ＝１、ｂｋ−ｂｉ＝１、ｎｉ−ｎｋ＝１となり、ａｋ−ａｉ＝ｂｋ−ｂｉ＝ｎｉ−ｎｋが成立する。したがって、Ｃ２は一致領域配列から削除する。
つぎに、ｉから１を引いた（ステップＳ１２０６）後、ｉが１より小さいか否かを判断する（ステップＳ１２０７）。ここで、ｉが１より小さくない場合（ステップＳ１２０７：Ｎｏ）は、ステップＳ１２０３へ戻って、ステップＳ１２０３〜ステップＳ１２０７の各処理を繰り返しおこなう。そして、ステップＳ１２０７においてｉが１より小さい場合、すなわちｉが０の場合（ステップＳ１２０７：Ｙｅｓ）は、つぎに、ｉにｋの値を代入するとともに、ｋに１をプラスする（ステップＳ１２０８）。
そして、ステップＳ１２０８において１をプラスしたｋの値が上限値、すなわち、ステップＳ１２０１において入力された一致領域配列の総数の値を超えたか否かを判断する（ステップＳ１２０９）。ここで、ｋの値が上限値を超えていない場合（ステップＳ１２０９：Ｎｏ）は、ステップＳ１２０３へ戻って、ステップＳ１２０３〜ステップＳ１２０９の各処理を繰り返しおこなう。そして、ステップＳ１２０９において、ｋの値が上限値を超えた場合（ステップＳ１２０９：Ｙｅｓ）は、削除されずに残った一致領域配列の出力処理をおこない（ステップＳ１２１０）、一連の処理を終了する。
Ｃ１の場合は、１を引くと０になるため、ステップＳ１２０８において、Ｃ１をＣ２にして、Ｃ２をＣ３にする。そしてＣ３が上限値を超えていないため、ステップＳ１２０３へ戻る。しかし、Ｃ２はすでに削除されており、存在しないため、さらに、Ｃ２をＣ１に変更し、再びステップＳ１２０３へ戻る。今度は、Ｃ１が存在するための、Ｃ１［１  ４  ９］とＣ３［３  ６  ７］とが式（１）を満たすか否かを判断する。Ｃ１［１  ４  ９］とＣ３［３  ６  ７］を上記式（１）に適用すると、ａｋ−ａｉ＝２、ｂｋ−ｂｉ＝２、ｎｉ−ｎｋ＝２となり、ａｋ−ａｉ＝ｂｋ−ｂｉ＝ｎｉ−ｎｋが成立する。したがって、Ｃ３も一致領域配列から削除する。
以下、同様の処理を繰り返して、Ｃ１とＣ４、Ｃ１とＣ５、Ｃ１とＣ６、Ｃ１とＣ７、Ｃ７とＣ８、Ｃ１とＣ８、Ｃ８とＣ９、Ｃ８とＣ１０、Ｃ７とＣ１０、Ｃ１とＣ１０、Ｃ１０とＣ１１、Ｃ８とＣ１１、Ｃ７とＣ１１、Ｃ１とＣ１１、Ｃ１１とＣ１２、Ｃ１０とＣ１２、Ｃ８とＣ１２、Ｃ７とＣ１２、Ｃ１とＣ１２の順序で、それぞれが上記式（１）を満たすか否かを判断する。そして、判断の結果、Ｃ１とＣ４、Ｃ１とＣ５、Ｃ１とＣ６、Ｃ８とＣ９が上記式（１）を満たすため、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ９をそれぞれ削除する。各詳細については、以下の通りである。
［１］Ｃ１とＣ２を比較して、ｉ＝１  ｋ＝２としたとき（１）式を満たしＣ１はＣ２を含むのでＣ２を削除する。
［２］Ｃ１とＣ３を比較して、ｉ＝１  ｋ＝３としたとき（１）式を満たしＣ１はＣ３を含むのでＣ３を削除する。
［３］Ｃ１とＣ４を比較して、ｉ＝１  ｋ＝４としたとき（１）式を満たしＣ１はＣ４を含むのでＣ４を削除する。
［４］Ｃ１とＣ５を比較して、ｉ＝１  ｋ＝５としたとき（１）式を満たしＣ１はＣ５を含むのでＣ５を削除する。
［５］Ｃ１とＣ６を比較して、ｉ＝１  ｋ＝６としたとき（１）式を満たしＣ１はＣ６を含むのでＣ６を削除する。
［６］Ｃ１とＣ７を比較して、ｉ＝１  ｋ＝７としたとき（１）式を満たさないのでＣ７は削除しない。
［７］Ｃ７とＣ８を比較して、ｉ＝７  ｋ＝８としたとき（１）式を満たさないのでＣ８は削除しない。
［８］Ｃ１とＣ８を比較して、ｉ＝１  ｋ＝８としたとき（１）式を満たさないのでＣ８は削除しない。
［９］Ｃ８とＣ９を比較して、ｉ＝８  ｋ＝９としたとき（１）式を満たしＣ８はＣ９を含むのでＣ９を削除する。
［１０］Ｃ８とＣ１０を比較して、ｉ＝８  ｋ＝１０としたとき（１）式を満たさないのでＣ１０は削除しない。
［１１］Ｃ７とＣ１０を比較して、ｉ＝７  ｋ＝１０としたとき（１）式を満たさないのでＣ１０は削除しない。
［１２］Ｃ１とＣ１０を比較して、ｉ＝１  ｋ＝１０としたとき（１）式を満たさないのでＣ１０は削除しない。
［１３］Ｃ１０とＣ１１を比較して、ｉ＝１０  ｋ＝１１としたとき（１）式を満たさないのでＣ１１は削除しない。
［１４］Ｃ８とＣ１１を比較して、ｉ＝８  ｋ＝１１としたとき（１）式を満たさないのでＣ１１は削除しない。
［１５］Ｃ７とＣ１１を比較して、ｉ＝７  ｋ＝１１としたとき（１）式を満たさないのでＣ１１は削除しない。
［１６］Ｃ１とＣ１１を比較して、ｉ＝１  ｋ＝１１としたとき（１）式を満たさないのでＣ１１は削除しない。
［１７］Ｃ１１とＣ１２を比較して、ｉ＝１１  ｋ＝１２としたとき（１）式を満たさないのでＣＴ２は削除しない。
［１８］Ｃ１０とＣ１２を比較して、ｉ＝１０  ｋ＝１２としたとき（１）式を満たさないのでＣ１２は削除しない。
［１９］Ｃ９とＣ１２を比較して、ｉ＝９  ｋ＝１２としたとき（１）式を満たさないのでＣ１２は削除しない。
［２０］Ｃ８とＣ１２を比較して、ｉ＝８  ｋ＝１２としたとき（１）式を満たさないのでＣ１２は削除しない。
［２１］Ｃ７とＣ１２を比較して、ｉ＝７  ｋ＝１２としたとき（１）式を満たさないのでＣ１２は削除しない。
［２１］Ｃ１とＣ１２を比較して、ｉ＝１  ｋ＝１２としたとき（１）式を満たさないのでＣ１２は削除しない。
その結果、重複を削除した一致情報（一致領域配列）を第１３図に示す。このようにして得られた一致情報は、一致情報記憶部３０９に記憶され、遺伝子領域予測あるいはゲノム構造解析をする際に活用される。
（ゲノム解析装置の画像作成処理およびその周辺の処理の概要）
つぎに、上記において説明した配列比較処理において抽出された一致配列情報１１５を用いた画像作成処理およびその周辺の処理の概要について説明する。第１４図は、本実施の形態にかかるゲノム解析装置の画像作成処理およびその周辺の処理の概要を示す説明図である。
第１４図において、配列比較処理１４０１（第１図を参照）によって抽出された一致配列情報１１５は、画像作成処理１４０２に用いられる。また、第１のゲノム配列情報１４０３と、既存ｃＤＮＡ配列情報１４０４に基づいてｃＤＮＡマッピング処理１４００をおこない、ｃＤＮＡ位置情報１４０５を得る。
画像作成処理１４０２においては、一致配列情報１１５をマトリクス表示するとともに、ｃＤＮＡ位置情報１４０５および既存アノテーションに関する情報１４０６を、上記マトリクス表示した画像に重ね合わせて、結果画像１４０７を作成し、その結果画像１４０７によって、一致配列情報１１５、ｃＤＮＡ位置情報１４０５、既存アノテーションに関する情報１４０６を一つの表示画面で同時に確認することができる。
ここで、ｃＤＮＡマッピング処理１４００とは、具体的には、対象となるゲノム配列（第１のゲノム配列情報１４０３）に対して既存のｃＤＮＡ配列（既存ｃＤＮＡ配列情報１４０４）との比較をおこない、「ゲノム配列上のどの領域が既存のどのｃＤＮＡと相同性がある領域なのか」というｃＤＮＡ位置情報を計算する。また、配列比較処理１４０１については、すでに説明した通りであるので、説明は省略する。
（ゲノム解析装置の機能的構成）
つぎに、画像作成処理１４０２にともなうゲノム解析装置の機能的構成について説明する。第１５図は、本実施の形態にかかるゲノム解析装置の機能的構成の一別の例を示すブロック図である。第１５図において、ゲノム解析装置は、第３図において説明した、入力部３０１、第１部分配列作成部３０２、第１部分配列群情報記憶部３０３、並び替え部３０４、第２部分配列作成部３０５、第２部分配列情報記憶部３０６、検索部３０７、一致情報抽出部３０８、一致情報記憶部３０９のほかに、画像作成部１５０１と、表示制御部１５０２と、表示画面１５０３と、を含んでいる。なお、入力部３０１、第１部分配列作成部３０２、第１部分配列群情報記憶部３０３、並び替え部３０４、第２部分配列作成部３０５、第２部分配列情報記憶部３０６、検索部３０７、一致情報抽出部３０８、一致情報記憶部３０９の各構成部については、図３において説明した内容と同様であるので、それらの詳細な説明については省略する。
ここで、画像作成部１５０１は、一致情報抽出部３０８によって抽出された一致情報に基づいて、マトリクスの表示画像を作成する。また、画像作成部１４０１は、ｃＤＮＡ位置情報１４０５および既存アノテーションに関する情報１４０６の少なくともいずれか一つに基づいで、マトリクスの表示画像を作成するようにしてもよい。より具体的には、一致情報抽出部３０８によって抽出された一致情報のうちの第１の部分配列群の部分配列に関する情報と、第２の部分配列に関する情報とを、それぞれ縦軸または横軸として、前記前方一致した文字情報の数に関する情報に対応する長さを示すグラフによってマトリクスの表示画像を作成し、さらに、ｃＤＮＡ位置情報および既存アノテーションに関する情報の少なくともいずれか一つを縦軸または横軸の少なくともいずれか一つに対応させるようにするとよい。
表示制御部１５０２は、表示画面１５０３を制御して、画像作成部１５０１によって作成されたマトリクス表示画像を表示する。画像作成部１５０１および表示制御部１５０２は、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、ＨＤ２０５あるいはＦＤ２０７に記憶されたプログラムをＣＰＵ２０１が実行することによってそれらの機能を実現する。
また、表示画面１５０３には上記マトリクス表示画像が表示される。表示画面１５０３は、具体的には、たとえば第２図に示すディスプレイ２０８によってその機能を実現する。
（システム構成）
つぎに、ゲノム解析装置を含むシステム全体のシステム構成について説明する。第１６図は、本実施の形態にかかるゲノム解析装置を含むシステム全体のシステム構成を示す説明図である。第１６図において、１６０１がゲノム解析装置であり、イントラネットなどのネットワーク２１５によってクライアント（端末装置）１６００と接続されている。また、ゲノム解析装置１６０１には、ＷＷＷサーバーとＷＷＷクライアントの間でＨＴＭＬ文書を送受信するための通信プロトコルを用いてクライアント１６００とのネットワーク通信を司るＨＴＴＰサーバ１６０２と、ＷＷＷブラウザからの要求を受け付けて、所望の外部プログラムを呼び出し、プログラムの実行結果をＷＷＷブラウザに返すためのインタフェースであるＣＧＩプログラム１６０３と、ｃＤＮＡマッピング処理１４００や配列比較処理１４０１のうちの部分配列作成処理１０１，１０２などのプレ処理（前処理）をおこなうプレ処理部１６０４と、配列比較処理１４０１の検索処理１０３や抽出処理１０４や画像作成処理１４０２などをおこなう計算エンジン部１６０５と、結果画像１４０７などを表示する表示部１６０７と、ゲノム配列に関するデータを格納するゲノムデータベース１６０８と、処理の結果を保存する結果データベース１６０９とを備えている。
このようなシステム構成によって、たとえば、クライアント１６００からのデータの入力、操作入力によって、作成された結果画像１４０７をクライアント１６００の表示画面においても見ることができる。
（マトリクス表示画像の一例）
つぎに、第１３図において示した一致情報（一致領域配列）を用いて作成したマトリクス表示画像の内容について説明する。第１７図は、一致情報に基づくマトリクス表示画像の一例を示す説明図である。第１７図において、画像作成処理１４０２は、一致領域配列もしくは重複を削除した一致領域配列を元に軸の位置を塩基配列上の位置と対応させたグラフを描画する。具体的には、第１の塩基配列を横軸（ｘ）にとり、第２の塩基配列を縦軸（ｙ）にとる。
そうすると、Ｃ１［１  ４  ９］は、（ｘ、ｙ）が（１，４）の座標から、一致する塩基数である「９」だけ、右上方向に連続したグラフとなる。以下、Ｃ７、Ｃ８、Ｃ１０、Ｃ１１、Ｃ１２も同様である。このように表示することによって、両塩基配列の一致度を効率よく認識することができる。
（マトリクス表示画面の内容）
つぎに、上記マトリクス表示画像に、さらにｃＤＮＡ位置情報１４０５および既存アノテーションに関する情報１４０６を重ね合わせたマトリクス表示画面の内容について説明する。第１８図は、マトリクス表示画面の表示内容の一部を示す説明図である。第１８図において、１８０１はマトリクス表示画像の表示領域であり、１８０２は、ｃＤＮＡ位置情報１４０５および既存アノテーションに関する情報１４０６の表示領域である。第１８図に示すように、マトリクス表示画像とＤＮＡ位置情報１４０５および既存アノテーションに関する情報１４０６とを重ね合わせることによって、一致配列情報１１５、ｃＤＮＡ位置情報１４０５、既存アノテーションに関する情報１４０６を一つの表示画面で同時に確認することができ、互いの関係から遺伝子領域予測を効率的におこなわしめることができる。
以上説明したように、本実施の形態によれば、全ゲノムサイズ１００Ｍｂｐ（数億塩基）に渡る比較が可能遺伝子領域予測あるいはゲノム構造解析するための比較対照となるゲノム配列どうしの一致情報を効率的に取得することができる。具体的には、また計算時間も５Ｍｂｐの比較をおこなった場合に、上記Ｄｏｔｔｅｒでは約１ヶ月かかるのに対して、本実施の形態によるゲノム解析装置では約１時間で計算が可能となる。さらに、取得した一致情報を認識しやすいように表示することができる。
また、本実施の形態におけるゲノム解析方法は、あらかじめ用意されたコンピュータ読み取り可能なプログラムであってもよく、またそのプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することによって実現される。このプログラムは、ＨＤ、ＦＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。また、このプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。
以上説明したように、本発明によれば、遺伝子領域予測あるいはゲノム構造解析するための比較対照となるゲノム配列どうしの一致情報を効率的に取得することができ、さらに認識しやすいように表示することができ、これによって、遺伝子領域予測あるいはゲノム構造解析を高速にかつ効率的におこなうことが可能なゲノム解析方法、ゲノム解析プログラム、ゲノム解析装置、ゲノム解析端末装置が得られるという効果を奏する。
産業上の利用可能性
以上のように本発明にかかるゲノム解析方法、ゲノム解析プログラム、ゲノム解析装置、ゲノム解析端末装置は、遺伝子領域予測またはゲノム構造解析に有用であり、特に、遺伝子領域予測またはゲノム構造解析のための塩基配列の比較を容易にすることができ、遺伝子領域予測あるいはゲノム構造解析を高速にかつ効率的におこなうことに適している。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本実施の形態にかかるゲノム解析の配列比較処理の概要を示す説明図であり、第２図は、本実施の形態にかかるゲノム解析装置のハードウエア構成の一例を示すブロック図であり、第３図は、本実施の形態にかかるゲノム解析装置の機能的構成の一例を示すブロック図であり、第４図は、本実施の形態にかかるゲノム解析装置の処理（部分配列への展開）の手順を示すフローチャートであり、第５図は、第１部分配列群の内容の一例を示す説明図であり、第６図は、各第２部分配列の内容の一例を示す説明図であり、第７図は、本実施の形態にかかるゲノム解析装置の別の処理（辞書順塩基配列集合の作成）の手順を示すフローチャートであり、第８図は、並び替え部分配列の内容の一例を示す説明図であり、第９図は、本実施の形態にかかるゲノム解析装置の別の処理（検索・一致情報の抽出）の手順を示すフローチャートであり、第１０図は、二分検索法の内容を示す説明図であり、第１１図は、一致情報（一致領域配列）の内容の一例を示す説明図であり、第１２図は、本実施の形態にかかるゲノム解析装置の別の処理（重複の削除）の手順を示すフローチャートであり、第１３図は、重複を削除した一致配列の内容の一例を示す説明図であり、第１４図は、本実施の形態にかかるゲノム解析装置の画像作成処理およびその周辺の処理の概要を示す説明図であり、第１５図は、本実施の形態にかかるゲノム解析装置の機能的構成の別の一例を示すブロック図であり、第１６図は、ゲノム解析装置を含むシステム全体のシステム構成を示す説明図であり、第１７図は、一致情報に基づくマトリクス表示画像の一例を示す説明図であり、第１８図は、マトリクス表示画面の表示内容の一部を示す説明図である。
【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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【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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