(57)【要約】【課題】第一および第二のサンプルにおける複数の遺伝子発現データの比較において、第二のサンプルにおける遺伝子発現データを適切に正規化する。【解決手段】第一のサンプルにおける遺伝子発現量の対数を横軸１に、第二のサンプルにおける遺伝子発現量の対数を縦軸２にとった対数座標上に、第一および第二のサンプルから得られた発現量のデータをプロット３により表示し、プロットを傾き１の直線により近似して得られる近似直線４の縦軸２における切片から求められる係数で第二のサンプルにおける発現量のデータを正規化する。【選択図】　　　　　図１
2004117326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一および第二のサンプルにおける複数の遺伝子に対する発現量を比較する方法において、前記第二のサンプルにおける発現量のデータを正規化する方法であって、
前記第一のサンプルにおける発現量の対数を横軸に、前記第二のサンプルにおける発現量の対数を縦軸にとった対数座標上に、前記第一および第二のサンプルから得られた発現量のデータをプロットにより表示し、
該プロットを傾き１の直線により近似して得られる近似直線の前記縦軸における切片の値から係数を求め、
該係数で前記第二のサンプルにおける前記複数の遺伝子に対する発現量のデータを割ることにより該第二のサンプルにおける発現量のデータを正規化する、
各工程を含むことを特徴とする遺伝子発現データの正規化方法。
【請求項２】
第一および第二のサンプルにおける複数の遺伝子に対する発現量を比較する方法において、前記第二のサンプルにおける発現量のデータを正規化する方法であって、
前記第一のサンプルにおける発現量を横軸に、前記第二のサンプルにおける発現量を縦軸にとった座標上に、前記第一および第二のサンプルから得られた発現量のデータをプロットにより表示し、
該プロットを前記座標の原点を通る直線により近似して得られる近似直線の傾きを求め、
該傾きで前記第二のサンプルにおける前記複数の遺伝子に対する発現量のデータを割ることにより該第二のサンプルにおける発現量のデータを正規化する、
各工程を含むことを特徴とする遺伝子発現データの正規化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の遺伝子とハイブリダイズさせることによって得られた２つのサンプルについての遺伝子発現データの比較において、一方のサンプルについての遺伝子発現データを正規化する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体内の遺伝情報はＤＮＡ塩基配列として保存されており、遺伝子の発現を解析することは各種疾病の予防、早期診断治療、オーダーメイド医療などに有効である。生物学、医学分野での遺伝子解析においては、遺伝子の発現を解析する方法として、マイクロアレイ法が用いられている。マイクロアレイ法は、スライドガラス上に数千個のＤＮＡスポットを作成したＤＮＡチップやＤＮＡマイクロアレイにサンプルをハイブリダイゼーションさせ、ハイブリッド形成の強度を指標にして各遺伝子の発現量を測定する方法である。
【０００３】
近年、マイクロアレイ法を使用して遺伝子発現をモニタリングする技術が開発されている。多くの疾病状態は、特定の遺伝子の遺伝的ＤＮＡのコピー数の変化または転写レベルの変化によって、様々な遺伝子の発現レベルの違いにより特徴付けられる。例えば、遺伝物質の欠失および獲得は、癌化および癌の進行において重要な役割を担う。また、特定の遺伝子の発現レベルの変化は、様々な癌の存在および進行の指標として機能する。したがって、遺伝子発現の解析においては、疾病を有する細胞と正常な細胞との間で、複数の遺伝子の発現レベルを比較しなければならない。
【０００４】
マイクロアレイ法を使用して遺伝子発現の定量を行う際には、検体からの遺伝子抽出量が実験ごとに変化すること等から、基準となる測定値を用いて遺伝子発現データを正規化することが行われている。従来、２つのサンプルにおける複数の遺伝子に対する発現量を比較する方法では、２つのサンプルから必ず発現するある遺伝子を基準プローブとしてマイクロアレイ上に置き、この遺伝子についての発現量が同じであると仮定して、２つのサンプルにおいてこの発現量が一致するようにいずれかのサンプルについての遺伝子発現データを正規化している。また、２つのサンプルにおいてすべての遺伝子についての発現量の総和が等しいと仮定して、遺伝子発現量の総和が一致するようにいずれかのサンプルについての遺伝子発現データを正規化しているものもある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、基準プローブを用いた正規化では、サンプルから必ず発現する遺伝子が全体の遺伝子の発現量を代表しているとは限らず、基準プローブについての発現量を一致させても他の遺伝子についての発現量が一定にならないという原理的な問題があり、精度が悪かった。また、遺伝子発現量の総和が等しいと仮定して正規化する方法では、高い発現量を持つ遺伝子についてのデータが支配的となりこのデータの影響を大きく受けるという問題があり、さらにこの方法ではノイズレベルの遺伝子発現量も加算してしまうため、遺伝子発現量は微量であり多くの遺伝子はノイズレベルの発現量であることから誤差が大きくなるという問題もあった。
【０００６】
本発明は上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、２つのサンプルにおける複数の遺伝子に対する発現量を比較する方法において、一方のサンプルについてのデータを適切に正規化する方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の遺伝子発現データの正規化方法は、第一および第二のサンプルにおける複数の遺伝子に対する発現量を比較する方法において、前記第二のサンプルにおける発現量のデータを正規化する方法であって、前記第一のサンプルにおける発現量の対数を横軸に、前記第二のサンプルにおける発現量の対数を縦軸にとった対数座標上に、前記第一および第二のサンプルから得られた発現量のデータをプロットにより表示し、該プロットを傾き１の直線により近似して得られる近似直線の前記縦軸における切片の値から係数を求め、該係数で前記第二のサンプルにおける前記複数の遺伝子に対する発現量のデータを割ることにより該第二のサンプルにおける発現量のデータを正規化する、各工程を含むことを特徴とするものである。
【０００８】
また本発明の遺伝子発現データの正規化方法は、第一および第二のサンプルにおける複数の遺伝子に対する発現量を比較する方法において、前記第二のサンプルにおける発現量のデータを正規化する方法であって、前記第一のサンプルにおける発現量を横軸に、前記第二のサンプルにおける発現量を縦軸にとった座標上に、前記第一および第二のサンプルから得られた発現量のデータをプロットにより表示し、該プロットを前記座標の原点を通る直線により近似して得られる近似直線の傾きを求め、該傾きで前記第二のサンプルにおける前記複数の遺伝子に対する発現量のデータを割ることにより該第二のサンプルにおける発現量のデータを正規化する、各工程を含むようにしてもよい。
【０００９】
サンプルとしては、例えば細胞や組織から抽出したＤＮＡ、ゲノム等の核酸を用いることができる。第一のサンプルを正常な細胞からのサンプルとし、第二のサンプルを例えば疾病状態などの異常な細胞からのサンプルとすることが好ましいが、これに限定されず、第一のサンプルを異常な細胞からのサンプルとし第二のサンプルを正常な細胞からのサンプルとしてもよく、また第一および第二のサンプルのいずれも異常な細胞からのサンプルとしてもよい。
【００１０】
【発明の効果】
本発明の遺伝子発現データの正規化方法によれば、第一および第二のサンプルにおける複数の遺伝子に対する発現量を比較する場合において、第一のサンプルにおける発現量の対数を横軸に、第二のサンプルにおける発現量の対数を縦軸にとった対数座標上にそれぞれのサンプルにおける発現量のデータをプロットにより表示し、プロットを傾き１の直線により近似して得られる近似直線の縦軸における切片の値から係数を求め、この係数で第二のサンプルにおける発現量のデータを割ることにより正規化することとしたので、必ずしも全体の遺伝子の発現量を代表しているとは言えない遺伝子についての発現データを基準とすることにより解析の精度が悪くなることなく、また、高い発現量を持つ遺伝子についての発現データの影響を大きく受けることなく、マイクロアレイ法で得た２つのサンプルにおける遺伝子発現データを精密に比較し解析することができ、病気の診断や予防、罹病の可能性等を正確に判断することができる。また、複数の遺伝子についての発現量を同時に精密に比較することができるため、２つのサンプルにおいて発現レベルの異なる遺伝子を発見し、例えば病気に冒されているが感染していない個人からのサンプルと感染している個人からのサンプルとの発現結果を比較することにより、その病気に対する抵抗性を与える遺伝子を同定し得る。また、同一の疾病の連続的な段階または進行レベルの組織サンプル間、疾病の最終結果が異なったことが知られている組織サンプル間において発現レベルを比較することにより、例えば癌の場合に、悪性細胞と良性細胞との間での発現レベルを比較することができる。
【００１１】
また、本発明の遺伝子発現データの正規化方法において、第一および第二のサンプルにおける複数の遺伝子に対する発現量を比較する場合に、第一のサンプルにおける発現量を横軸に、第二のサンプルにおける発現量を縦軸にとった座標上にそれぞれのサンプルにおける発現量のデータをプロットにより表示し、プロットを座標の原点を通る直線により近似して得られる近似直線の傾きを求め、この傾きで第二のサンプルにおける発現量のデータを割ることにより正規化することとした場合も、上記と同様の効果が得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明による遺伝子発現データの正規化方法の実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、本発明による遺伝子発現データの正規化方法の一実施の形態において、第一および第二のサンプルにおける複数の遺伝子に対する発現量を示すグラフである。図１に示される横軸１は第一のサンプルにおける遺伝子発現量の対数を表し、縦軸２は第二のサンプルにおける遺伝子発現量の対数を表す。マイクロアレイ法により第一および第二のサンプルの両方で発現が測定された遺伝子について、第一および第二のサンプルにおける遺伝子発現量がそれぞれｘ、ｙと測定されると、それらの対数であるｌｏｇｘ、ｌｏｇｙが横軸１および縦軸２からなる対数座標上にプロット３により表示される。
【００１４】
図１において、複数のプロット３を傾き１の直線により近似して得られる近似直線４を引き、近似直線４の縦軸２における切片の値をａとすると、近似直線４は以下の数式（１）により表される。
【００１５】
ｌｏｇｙ＝ｌｏｇｘ＋ａ…（１）
第一および第二のサンプルにおける遺伝子発現データを適切に比較するためには、図１に示す近似直線４を図２に示すように対数座標上の原点を通る直線に補正することが好ましい。この直線は以下の数式（２）により表される。
【００１６】
ｌｏｇｙ’＝ｌｏｇｘ…（２）
数式（２）においてｌｏｇｙ’＝ｌｏｇｙ−ａであるから、以下の数式（３）が成り立つ。
【００１７】
ｙ’＝ｙ／１０ａ…（３）
したがって、第二のサンプルにおける複数の遺伝子に対する発現量のデータを１０ａという係数で割ることにより、第二のサンプルにおける発現量のデータを適切に正規化することができ、第一および第二のサンプルにおける複数の遺伝子に対する発現量のデータを適切に比較することによって病気の診断や予防、罹病の可能性等を正確に判断することができる。
【００１８】
本実施の形態における遺伝子発現データの正規化方法においては、プロット３を傾き１の直線により近似することとしているが、１以外の傾きの直線により近似してもよく、また曲線等で近似することとしてもよい。
【００１９】
図３は、本発明による遺伝子発現データの正規化方法の第二の実施の形態において、第一および第二のサンプルにおける複数の遺伝子に対する発現量を示すグラフである。図３に示される横軸６は第一のサンプルにおける遺伝子発現量を表し、縦軸７は第二のサンプルにおける遺伝子発現量を表す。マイクロアレイ法により第一および第二のサンプルの両方で発現が測定された遺伝子について、第一および第二のサンプルにおける遺伝子発現量がそれぞれｘ、ｙと測定されると、それらが横軸６および縦軸７からなる座標上にプロット９により表示される。
【００２０】
図３において、複数のプロット９を座標の原点を通る直線により近似して得られる近似直線１０を引き、近似直線１０の傾きをｂとすると、近似直線１０は以下の数式（４）により表される。
【００２１】
ｙ＝ｂｘ…（４）
第一および第二のサンプルにおける遺伝子発現データを適切に比較するためには、図３に示す近似直線１０を図４に示すように座標上の原点を通る傾き１の直線１１に補正することが好ましい。この直線は以下の数式（５）により表される。
【００２２】
ｙ’＝ｘ…（５）
数式（５）において、以下の数式（６）が成り立つ。
【００２３】
ｙ’＝ｙ／ｂ…（６）
したがって、第二のサンプルにおける複数の遺伝子に対する発現量のデータをｂという係数で割ることにより、第二のサンプルにおける発現量のデータを適切に正規化することができ、上記と同様の効果を得ることができる。
【００２４】
図１および図３において、プロットの分布にばらつきがある場合には分布の多いところの影響を受けて適切な近似直線が引けない場合があるが、この場合には座標をいくつかのブロックに分け、それぞれのブロック内でプロットの数が同じになるようにランダムにプロットを選択するようにしてもよい。この場合には、選択されたプロットを用いて近似直線を作成することで、発現量の多いデータ、発現量の低いデータをすべて考慮した近似直線を作成することができる。
【００２５】
また、上記の実施の形態においては、第二のサンプルにおける遺伝子発現データを正規化することとしているが、第一のサンプルにおける遺伝子発現データを正規化するようにしてもよく、また第一および第二のサンプルにおける遺伝子発現データのいずれをも正規化するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による遺伝子発現データの正規化方法の一実施の形態において、第一および第二のサンプルにおける複数の遺伝子に対する発現量の対数を示すグラフ
【図２】図１におけるグラフを補正したグラフ
【図３】本発明による遺伝子発現データの正規化方法の第二の実施の形態において、第一および第二のサンプルにおける複数の遺伝子に対する発現量を示すグラフ
【図４】図３におけるグラフを補正したグラフ
【符号の説明】
１、６　横軸
２、７　縦軸
３、９　プロット
４、１０　近似直線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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