(57)【要約】【課題】  ユーザーが機能性核酸の標的配列として適切な二次元配列を直感的に指定できるビジュアルなインターフェースを提供する。【解決手段】  標的mRNAの二次構造データを画面に表示し、その構造上に、機能性核酸が効果的に影響を与える特徴的な配列、タンパク質モチーフの結合部位、ＵＴＲなど各種の情報を表示し、ユーザーがポインティングデバイスを用いて、機能性核酸の標的部位を指定し、設計を繰り返すことで、ユーザーが直感的に最適な配列を決定することを支援する。【選択図】  図１
2005087160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的核酸に作用する機能性核酸の設計を支援する方法において、
標的核酸の二次構造データを表示するステップと、
当該標的核酸を構成する部分配列の特徴を表すアノテーション情報を対応する部分配列に関連付けて、前記標的核酸の二次構造データ上に識別表示するステップと、
前記機能性核酸を作用させる標的配列として前記表示された標的核酸の二次構造データ上の部分配列の指定を受付けるステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記指定された部分配列が前記機能性核酸の標的配列としての条件を満たしていない時、それを報知することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、前記標的核酸の配列の中で前記機能性核酸の標的配列として予め与えた条件を満たしている部分配列を、前記表示された標的核酸の二次構造データ上に識別表示することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、前記アノテーション情報には、他のＥＳＴとの間で相同性の高い領域、ＵＴＲ領域、ＳＮＰを含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、前記アノテーション情報を、前記機能性核酸の種類に応じて変更することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法において、前記機能性核酸は、リボザイム、siRNA、antisense RNA又はDNazymeであることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法において、前記指定された部分配列の融解温度及びＧＣ含量を表示することを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１記載の方法において、予め前記機能性核酸の長さ情報を与え、前記標的核酸の二次構造データ上の部分配列の指定は、部分配列の始点を指定することによって行うことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１記載の方法において、前記標的核酸の二次構造データ上にユーザーが指定した任意の配列を強調表示することを特徴とする方法。
【請求項１０】
標的核酸に作用する機能性核酸の設計を支援するプログラムであって、コンピュータを、
前記コンピュータのメモリ上に記憶された標的核酸の二次構造データを前記コンピュータに接続される表示装置により表示する手段と、
前記コンピュータのメモリ上に記憶され、当該標的核酸を構成する部分配列の特徴を表すアノテーション情報を、対応する部分配列に関連付けて、前記標的核酸の二次構造データ上に識別表示する手段と、
前記機能性核酸を作用させる標的配列として前記表示された標的核酸の二次構造データ上の部分配列の指定を受付ける手段として動作させるためのプログラム。
【請求項１１】
請求項１０記載のプログラムにおいて、前記指定された部分配列が前記機能性核酸の標的配列としての条件を満たしていない時、それを報知することを特徴とするプログラム。
【請求項１２】
請求項１０記載のプログラムにおいて、前記標的核酸の配列の中で前記機能性核酸の標的配列として予め与えた条件を満たしている部分配列を、前記表示された標的核酸の二次構造データ上に識別表示することを特徴とするプログラム。
【請求項１３】
請求項１０記載のプログラムにおいて、前記アノテーション情報には、他のＥＳＴとの間で相同性の高い領域、ＵＴＲ領域、ＳＮＰを含むことを特徴とするプログラム。
【請求項１４】
請求項１０記載のプログラムにおいて、前記アノテーション情報を、前記機能性核酸の種類に応じて変更することを特徴とするプログラム。
【請求項１５】
請求項１０記載のプログラムにおいて、前記機能性核酸は、リボザイム、siRNA、antisense RNA又はDNazymeであることを特徴とするプログラム。
【請求項１６】
請求項１０記載のプログラムにおいて、前記指定された部分配列の融解温度及びＧＣ含量を表示することを特徴とするプログラム。
【請求項１７】
請求項１０記載のプログラムにおいて、予め前記機能性核酸の長さ情報を与え、前記標的核酸の二次構造データ上の部分配列の指定は、部分配列の始点を指定することによって行うことを特徴とするプログラム。
【請求項１８】
請求項１０記載のプログラムにおいて、前記標的核酸の二次構造データ上にユーザーが指定した任意の配列を強調表示することを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体内で機能する核酸の設計を支援する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
核酸は高次構造を形成する能力を有し、特にその能力の高いRNAは、自然界において、情報と機能を併せ持つ、生体内で機能する核酸として存在している。機能する核酸分子としてRNAが見直されてから、RNAの構造ならびに機能に関する研究が積極的に進められてきた。多くの種類のアミノ酸を構成要素とするタンパク質とは異なり、核酸はわずか４種類の塩基から機能を有する分子が形成されるという単純な構造である。そのため、配列情報から、形成される二次構造の予測や、酵素活性メカニズムの解明という基礎研究からの見地のみならず、核酸、特にRNAを利用した遺伝子発現阻害といった応用研究の見地からも注目を集めている。
【０００３】
RNAによる遺伝子の発現阻害の方法は、リボザイムがよく知られている。現在利用されている代表的なリボザイムには、ハンマーヘッド型リボザイム、ヘアピン型リボザイムなどがある。また、近年はRNA自身が遺伝子の阻害活性を持たなくとも、細胞内の様々な機構を利用して生体内で機能し、遺伝子の発現を抑制するアンチセンス法、RNAi法が急速な広がりを見せている。また、RNAのみならずDNAによる発現阻害の方法も、生体内で機能する核酸ＤＮazymeをはじめ研究が進められている。
【０００４】
生物学の発展に伴い、遺伝子の機能の解析には、これまで以上のスピードと正確さが要求されるようになってきている。リボザイム、アンチセンス法、siRNAを利用した解析は、これまでの遺伝子ノックアウト技術に比べて格段の簡易さで特異的に遺伝子の発現を阻害することが可能となっており、現在注目されている技術である。
【非特許文献１】GENE SILENCING IN MAMMALS BY SMALL INTERFERING RNAS, Michael T. McManus and Phillip A. Sharp, Nat Rev Genet. 2002 Oct;3(10):737-47.
【非特許文献２】Ribozymes:A Modern Tool in Medicine, Asad U. Khan and Sunil K.lal, J. Biomed. Sci., 2003 10:457-467
【非特許文献３】Thermodynamic criteria for high hit rate antisense oligonucleotide design., Matveeva OV, Freier SM., et al., Nucleic Acids Res. 2003 Sep 1;31(17):4989-94.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
リボザイムなど生体内で機能する核酸を用いた遺伝子発現阻害は、実験手法としては簡便な反面、標的にする核酸配列から、生体内で機能する核酸が最も効果的に働く標的配列を選定する必要がある。たとえば、リボザイムが細胞内で効果的に効く配列は、切断部位に、ＮＵＸ配列を含み、標的配列の５’ＵＴＲの領域で、かつ予測された二次構造がステム構造をとらない領域であると言われている。核酸の二次構造の一つであるステム構造は、生体内で機能する核酸が標的と結合することを阻害する大きな要因の一つと考えられる。また、選択した標的部位が標的以外のmRNAに対して相同性を持たないことも重要である。近年では生物種ごとにＥＳＴのデータベースが充実してきているために、標的部位以外の配列と相同性を持たない領域を検索することも容易となっている。
【０００６】
現在、上記のような情報を元に、生体内で機能する核酸の設計手法はいくつも提案されているが、決定的な配列設計方法は提案されていない。そのため、生体内で機能する核酸の設計にはどうしても、複数の配列を設計し、その効果を確かめながら繰り返し設計を進める必要がある。
【０００７】
本発明は、リボザイムなど生体内で機能する核酸の設計において、ユーザーが視覚的・直感的に効率よく標的配列を決定できるように、ユーザーによる標的配列の決定作業を支援する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明では、生体内で機能する核酸（以下、機能性核酸という）を設計する際に、機能性核酸の活性に重要な影響を与える標的核酸の二次構造に着目して、二次構造上に標的配列が有する各種のアノテーション情報、設計しようとする機能性核酸における標的配列の制限情報を表示した後に、二次構造として示される核酸の配列上を、ユーザーがポインティングデバイスで指定することによって、効果があると予測される配列を視覚的、直感的に選び、設計することを支援する。
【０００９】
現在、前述のような条件を入力し、結果として設計配列を得るソフトウェアは、多く存在している。しかし、ユーザーに提示する情報としては、設計後の核酸配列のみである場合が多い。そのため、繰り返し設計を進めるのに有用な、標的の予測される二次構造、ならびに付帯する情報と、設計した機能性核酸が同時に視覚的、直感的に示されることが必要だと考えられる。
【００１０】
本発明においては、ユーザーが繰り返し設計をすることを考慮し、現在ユーザーが設計しようとしている核酸が、試験管内、または生体内においてどのような構造をとっているかを強く意識させ、その二次配列構造上に標的配列が有している様々な知見を表示し、ポインティングデバイスによって候補配列を指示し、その候補配列を標的配列として選択したときの効果を予測し、試行錯誤することによって設計を行うことが可能になる。また、二次構造上には、既存の核酸配列予測ソフトからの出力も表示することによって、ユーザーの経験に基づく判断を支援することができる。
【００１１】
すなわち、標的核酸に作用する機能性核酸の設計を支援する本発明の方法は、標的核酸の二次構造データを表示するステップと、当該標的核酸を構成する部分配列の特徴を表すアノテーション情報を対応する部分配列に関連付けて、標的核酸の二次構造データ上に識別表示するステップと、機能性核酸を作用させる標的配列として、表示された標的核酸の二次構造データ上の部分配列の指定を受付けるステップとを含む。
【００１２】
指定された部分配列が機能性核酸の標的配列としての条件を満たしていない時、それを強調表示等の方法によって報知するのがよい。また、標的核酸の配列の中で機能性核酸の標的配列として予め与えた条件を満たしている部分配列を、表示された標的核酸の二次構造データ上に識別表示するのが好ましい。アノテーション情報には、他のＥＳＴとの間で相同性の高い領域、ＵＴＲ領域、ＳＮＰ等が含まれる。これらのアノテーション情報は、機能性核酸の種類に応じて変更することができる。本発明が対象とする機能性核酸は、例えば、リボザイム、siRNA、antisense RNA、DNazymeである。
【００１３】
指定された部分配列の融解温度及びＧＣ含量を表示するようにしてもよい。予め機能性核酸の長さ情報を与え、標的核酸の二次構造データ上の部分配列の指定は、部分配列の始点を指定することによって行ってもよい。標的核酸の二次構造データ上にユーザーが指定した任意の配列を強調表示するようにしてもよい。
また、本発明の方法は、コンピュータプログラムによって実現することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、配列情報の一次構造である配列情報だけではなく、二次構造に着目し、設計する核酸の標的領域が大きくループに開いている領域なのか、あるいは長く続いたステム構造の末端であるかの区別がつけられる。また、実際の設計領域を決定する際にも、一次元構造よりは、むしろ二次元構造上で配列を指定できたほうが、より現実に近い状況をイメージしての設計を可能とすることができる。
【００１５】
このような表示方法並びに配列指定方法を採用することによって、ユーザーは単にこれまでのような核酸配列を直線的なイメージのみにとらわれず、より適切な配列を設計することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明による表示の一例を示す図である。この表示例は、siRNAを設計する際の表示例であり、標的遺伝子の配列二次構造データを二次構造表示領域４０４に表示し、その上にリボザイムの設計に必要な保存配列情報として、表示オプション４０２によって凡例表示されている、予測ソフトを用いた配列予測領域４０５（Predicted Position）、ＵＴＲ領域４０６（ＵＴＲ）、他のＥＳＴとの間で相同性の高い領域４０７（Low Specificity）、回文構造領域４０８（Palindoromic）、ＳＮＰ４０９（snp）が表示されている。
【００１７】
配列予測ソフトを用いて予測された標的候補配列を、この画面上に表示することで、周辺領域の情報と総合して、本当にこれでよさそうであるのかを目で確認することができ、その上で設計された配列を利用するか、もしくはたとえば、認識配列長をもう少し長くするなどの修正を簡単に行えるようになる。
【００１８】
また、たとえばある遺伝子群に共通なモチーフ領域をターゲットとする機能性核酸の設計には、共通モチーフの配列の部分を配列として登録し、画面に表示することで、共通なモチーフ配列の中でも、特に効果がありそうな領域の設計を視覚的に行うことが可能になる。
【００１９】
また、パリンドローム配列や、リボザイムのステム同士が結合してしまうような、特殊な配列になってしまう場合にも、警告色で設計した領域を表示することで、ユーザーの簡単なミスを防ぐ。加えて、現在選択中の領域のTm，ＧＣ含量を計算して動的に表示することによって、ユーザーの設計を支援できる。
【００２０】
図１においては、上記のそれぞれの表示を、表示オプション４０２を利用して、表示・非表示を切り替えることができるようにしてある。上記に示した表示情報以外にも、ユーザーが、ＥＳＴが有している特定のたんぱく質と結合する配列や、それ以外の注目した特定の配列を追加し、二次構造表示領域４０４に表示することが可能である。図１による実施例では、表示オプション４０２中に存在するadd Domainボタンを押下することによって、配列追加用のインターフェースを呼び出し、表示したい配列を追加することができる。
【００２１】
ユーザーはまず、設計配列オプション４０３に設計したい配列の情報を入力する。図１の実施例では、代表的な配列である、siRNAや、ハンマーヘッド型リボザイムを設計するために必要な情報を予め登録しておき、設計配列オプション中に存在する、コンボボックスによって、設計したい配列種を選択する。設計配列オプション４０３では、融解温度（Tm）、設計したい配列長（length）、ＧＣ含量（GC%）を指定できるようにしている。それ以外の詳細なパラメータ、もしくは新たに設計する配列情報を設定したい場合には、設計配列オプション４０３に存在するOptionボタンを利用することで、上記の情報だけではなく、設計したい配列が満たさなくてはならない、設計配列の制限情報などを入力できるインターフェースが呼び出される。
【００２２】
次に、ユーザーは二次構造表示領域４０４に表示されている配列二次構造データ上の、任意の領域をマウスで選択し、設計を行う。構造情報上にマウスで直接領域を指定することによって、ユーザーは標的となる配列の二次構造を強く意識でき、かつ設計した機能性核酸が標的配列のどの部位を標的としているかを瞬時に把握することができる。図１においては、設計した配列の情報が設計配列データ４０１に表示されるようにしてある。すでに、設計したい配列の満たすべき情報は登録されているので、ユーザーが二次構造表示領域４０４において領域を選択した直後に、ユーザーが設計した配列がすでに登録してある情報とかけ離れているかどうかを調べることが可能である。ユーザーが設計した配列の情報が、すでに登録されている情報からかけ離れている、もしくは満たすべき必要がある条件から乖離している場合には、配列二次構造上あるいは設計配列データ４０１上でその配列を強調表示することで、ユーザーに通知する。本実施例においては、Tm値がすでに登録されている値から±５℃、ＧＣ含量（GC%）が±５％、長さ（length）が１塩基以上違っていた場合に通知するようにしている。あるいは、この強調表示による通知は、条件に合致している場合にユーザーに通知し、合致していない場合には通知しないという態様にしてもよい。
【００２３】
本発明によると、図１に示されているように、核酸のステム領域と、ループ領域の境のような領域の設計も、イメージを持ちながらの設計が可能である。また、現在の設計法も完全ではないので、試行錯誤を繰り返す現在の設計法においては、構造を意識した繰り返しの設計が容易とするインターフェースが有用である。
【００２４】
図２は、本発明による、核酸設計インターフェースを実現するために用いられるシステム構成図である。本システムは、核酸の二次構造や、二次構造を画面上にどのように配置するかなどの処理を行う中央処理装置１０１、中央処理装置１０１に処理を実行させるためのプログラムを記憶したプログラムメモリ１０２、ハードディスクなどの外部記憶装置１０３、データを一時的に記憶するデータメモリ１０４、システムへの値の入力や選択の操作を行うための入力デバイス１０５、核酸の二次構造を表示し、ユーザーとのインタラクションを実現するための表示装置１０６を備えて構成される。
【００２５】
プログラムメモリ１０２には、本発明である機能性核酸設計支援プログラム１２０が記憶されている。機能性核酸設計支援プログラム１２０は、標的とする核酸の二次構造を計算するための、核酸二次構造計算部１２１、計算された二次構造を画面上に適切に配置するための、二次構造表示位置計算部１２２、計算された二次構造を実際にユーザーにわかりやすく表示するための、核酸二次構造データ表示部１２３、画面に表示された情報からユーザーに、核酸設計部位を問い合わせる、核酸設計位置問い合わせ部１２４等のプログラムから構成されている。これらのプログラムは、フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＭＯなどの記録媒体に記録して提供することができる。また、ネットワークを介して提供することもできる。
【００２６】
外部記憶装置１０３には、標的とする核酸もしくは標的とはしていないが、設計した配列と相互作用する可能性がある配列情報１３１、二次構造上に表示するための、その配列が有している付加情報を表すアノテーション情報１３２、設計する核酸の制限情報１３３が記憶されている。データメモリ１０４には、計算された核酸の二次構造を記憶する配列二次構造１４１、画面上での二次構造上のレイアウト情報を保存した候補配列情報１４２が記憶されている。入力デバイス１０５は、ポインティングデバイス１５１やキーボード１５２などからなる。プログラムメモリ１０２とデータメモリ１０４は図では分けて記載しているが当然、物理的には一つのメモリでもよい。
【００２７】
図３に、配列情報１３１、アノテーション情報１３２、設計する機能性核酸の制限情報１３３をもとに、核酸の二次配列情報上に、各種アノテーション情報を表示し、ユーザーにポインティングデバイス１５１を用いた核酸配列の設計を実施させる処理フローを示している。
【００２８】
処理が開始されると、初めにステップ２０１にて、ユーザーが発現を制御したい遺伝子の配列を、配列情報１３１から読みこむ。多くの場合、各種生物の生体内に存在しているmRNAの配列を対象とする。
【００２９】
図４は、配列情報１３１の具体的な構造を示した図である。本発明においては、配列情報を構造体として保持する。すなわち、配列ID（id）を持つ遺伝子の配列（sequence）、それに関連した代表的な外部データベースのキーであるGenbank Accession No（Genbank_Accession_No）、Locus Link ID（Locus_id）を一つの構造体に格納している。
【００３０】
次にステップ２０２にて、読み込まれた配列データに対して、核酸二次構造計算プログラム１２１を利用して、中央処理装置１０１によって、配列二次構造１４１を計算する。配列二次構造計算に関してはこれまでに多くの研究がすすめられており、M.ZukerによるMFOLDや、ViennaのRNA packageなど、いずれの二次構造計算プログラムを用いてもよい。核酸の二次構造計算には、構造計算のパラメータとして、温度、塩濃度などが存在する。このステップでは必要に応じて、ユーザーに表示装置１０６を介して問い合わせ、ポインティングデバイス１５１や、キーボード１５２を用いて設定させるステップである。この際、中央処理装置により、各種パラメータの問い合わせを行っても良い。続いて、ステップ２０３において、標的核酸配列を画面上のどの位置に表示させるかの計算を行う。
【００３１】
図５は、配列二次構造１４１の具体的な構造を示した図である。配列の二次構造表現は、より効率の良い表現方法が研究されている分野である。本発明においては、二次構造を一次元の配列中に“（”、“−”、“）”の３種類の文字を用いることで表現する。配列の添え字の若い方から、配列の５’と対応させ“−”は、塩基対形成に関与しない塩基、“（”は、“）”と対になり塩基対形成を行うことを示している。本発明では便宜的にこのようなデータ構造をとっているが、配列の二次構造表現には任意の方法を用いてよい。
【００３２】
次に、ステップ２０４において、アノテーション情報１３２の読み込みを行う。ここでのアノテーション情報とは、核酸配列の一部を表すデータとそれに付随する情報のデータからなる。情報としては、設計する核酸について知られているUTRに関する情報、SNPの情報、生体内のほかのmRNAをはじめとする各種核酸配列と相同性の高い配列情報、ある特定の種類の遺伝子配列に共通に見られる配列情報などが考えられる。また、他の機能性核酸の配列予測ソフトを用いて、事前に予測しておいた機能性核酸の配列をアノテーション情報として利用しても良い。
【００３３】
図６は、アノテーション情報１３２の具体的な構造を示した図である。本発明においては、アノテーション情報を、構造体として保持する。すなわち、アノテーション情報を一意に決定することのできるid（id）と、配列情報（sequence）、標的配列上での開始位置（startpos_on_target）、標的配列上での終了位置（endpos_on_target）、アノテーションの種類を表すタイプ（type）を必須の項目とし、追加として代表的な生物学の外部データベースのキーとなるGenbank Accession No（Genbank_Accession_No）、Locus Link ID（Locus_id）を一つの構造体に格納している。他にも、アノテーション情報を付加しても良い。
【００３４】
続いて、標的核酸配列に関連した情報の表示をステップ２０５にて行う。ステップ２０５においては、ステップ２０３によって計算された標的とする核酸の二次構造上に、これまでに指定されたすべての情報を表示する。
【００３５】
図７は、標的とする核酸配列の二次配列データとそれに付随するアノテーション情報の表示例である。図７は、標的とする核酸二次配列構造データ上に、アノテーション情報として、ＳＮＰ３０１を塩基に垂直な線を用いて、ＵＴＲ３０２を太い点線を用いて、予測された標的部位３０３を太い実線を用いて、生体内のほかのmRNAに対して相同性の高い領域３０４を二重線を用いて、それぞれ該当する塩基の横に線を引くことによって示した例である。表示例では、それぞれのアノテーション情報が一目でわかるように、二次配列構造データ上に、それぞれのアノテーションの種類ごとに線の種類を変えて配置している。各種アノテーション配列の表示方法は、線の種類をかえるだけではなく、アノテーションごとに線の色を変える方法、また、図８のようにアノテーションごとに文字に色をつけて識別する方法を用いても良い。図８においては文字色によってアノテーション種を区別しており、SNP１００１を黄緑色で、UTR１００２を水色で、予測された標的部位配列１００３を青色で、生体内のほかのmRNAに対して相同性の高い領域１００４を赤色の文字色でアノテーション情報を区別している。
【００３６】
次に、ステップ２０６にて、設計する機能性核酸に関する情報を指定する。設計する核酸の制限情報１３３は、設計する核酸に関する情報としては、設計する核酸の長さ、目標とするTm値、ＧＣ含量など一般的な情報から、または設計リボザイムであれば、配列切断部位にＮＵＸが存在するという情報、またはsiRNAの情報であれば5’-AAから配列を始めるなどの指定を行う。このステップは、ユーザーが繰り返し設計をする際に、最も頻繁に変わるデータであるため、外部記憶装置１０３からだけでなく、直接値を入力するインターフェースを用意しても良い。
【００３７】
図９は、設計する核酸の制限情報１３３の具体的な構造を示した図である。本発明においては、配列を設計する際の条件を、構造体として保持している。すなわち、制限情報を一意に決定することのできるid（id）と、設計する配列の種類（type）、そして実際の制限情報（rule）から構成されている構造体である。設計する配列の種類は、設計する配列がハンマーヘッド型リボザイムであればHHRz、siRNAであればsiRNAなど、何を設計しているのかわかるような文字列を決めておく。制限情報１３３は、１つではなく複数あることが考えられるので、本発明においては、制限情報詳細を保存している構造体配列への先頭ポインタを保存している。制限情報詳細は、制限情報の詳細なルールを保存している。すなわち、ルールを一意に決定付けるid（id）、必須となる配列情報（sequence）、理想的なＧＣ含量（GC_content）、TM（TM）、配列長（length）、優先的にターゲットとすべきアノテーション（Preferable_type）からなる。必須となる配列情報は、設計すべき配列の種類（type）が必須とする配列の情報を示している。図中のUXは、5’-UX-3’が標的となる配列に入っていなければならないことを示す。どの塩基でも良いことを示すNは、記述しなくても良い。ただし、siRNAを設計するときのように、AA(N19)TTのように、５’側からAが２つ続いた後に何でも良いNが19個続き、最後にTが２つ続くことを示す場合には、明示的にNを記述するものとする。この発明では、例として上記のような項目を制限情報詳細としてあげたが、これに項目を追加してもかまわない。
【００３８】
ステップ２０７にて、ユーザーに対して核酸設計位置の問い合わせを行う。図７に、核酸配列の指定時の指定例を示す。画面上に表示された配列ならびにアノテーション情報を元に、ユーザーがマウス３０６などのポインティングデバイス１５１を用いて、核酸配列の設計箇所を指定する。設計箇所の指定方法は、ポインティングデバイス１５１のボタンを押下しつづけながら、領域３０５を指定する方法とする。ポインティングデバイス１５１のボタンが押下された状態では、最初にボタンを押下した位置からポインティングデバイス１５１の軌跡をたどるように領域が指定され、その領域に含まれる部位の塩基を設計配列とする。また、ポインティングデバイスによる指定方法は、上記以外の方法でもよい。たとえば、最初の塩基と最後の塩基をクリックすることによって指定する方法が考えられる。また、各機能性核酸の制限情報１３３に、事前に設計する配列長を指定しておき、開始位置の塩基をクリックすることによって、指定しても良い。
【００３９】
機能性核酸を設計する場合、ステップ２０７の操作は、図１０に示すように、複数の種類の機能性核酸の設定を表すアイコン１１０１を用意しておき、アイコンをドラッグすることで制限情報１３３を選択し、それを設計したい配列の開始塩基位置にドロップするという設計方法でもよい。このときに、ステップ２０６において、あらかじめ各種機能性核酸の制限情報を指定しているので、ユーザーは、どの機能性核酸を設計するかを示すアイコン１１０１を、設計開始塩基位置にドロップする操作によって、選択した機能性核酸を設計することができる。図１０においては、HHRz（ハンマーヘッド方リボザイム）で示される機能性核酸を示すアイコン１１０１を、マウスでドラッグし、二次構造上の配列へドロップしようとしているところを表している。図１０上で、点線は便宜的にマウスカーソルの動きを示している。ステップ２０６において、設計したいHHRzの長さはすでに入力してあるので、図１０においてはマウスカーソル位置から設計したいHHRzの長さの分だけ、二次構造データ上に太線が引かれている。
【００４０】
図１１は、実際にユーザーが設計した候補配列の情報の具体的な構造を示した図である。本発明においては、ユーザーが設計した候補配列の情報を構造体として保持している。すなわち、配列を一意に特定することのできるid（id）、設計した配列（sequence）、設計した配列の種類（type）、標的配列を特定するためのid（Target_id）、標的配列上での位置（Startpos_on_target, Endpos_on_target）、配列長（length）、TM（TM）、GC含量（GC_content）から構成されている。
【００４１】
領域が指定されたときには、領域指定された領域の配列に対して、TMや、配列長など、ステップ２０６で指定した情報との間で、違いがある場合には画面上に強調表示を行い、ユーザーに通知する。図１に示した例においては、設計配列データ４０１上に文字を太くすることで強調表示している。この通知は、ユーザーが領域を選択した直後に、ポップアップウィンドウなどによって、警告するような実装でも良い。この表示がなされることで、ユーザーは、異なる位置に配列を設計するか、もしくは同じ場所であるが、もう少し塩基数を伸ばしたほうが良いか、ということを表示された情報を元に判断することができる。
【００４２】
領域を指定する際には、siRNAのように配列長が明確に決まっている配列を設計するときには、配列を指定する際に、指定された配列長以上の塩基が選択されないようにしても良い。
【００４３】
ユーザーは、予測された位置や、配列に関するアノテーション情報を元に、最終的に設計すべき配列を試行錯誤しながら決定することができる。同じ標的に対して複数の配列を設計する際には、ステップ２０６まで戻り、配列の設計を繰り返すことができる。標的配列を変える場合には、ステップ２０１まで戻り繰り返し設計を行う。こうして設計された配列は、ステップ２０８で、図１１に示した構造体の形で保存され、出力される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】表示例の説明図。
【図２】システム構成図。
【図３】処理フローを示す図。
【図４】配列情報の構造体を示す図。
【図５】二次構造を記憶する配列構造を示す図。
【図６】アノテーション情報の構造体を示す図。
【図７】配列設計インターフェース概念図。
【図８】アノテーション情報の表示例を示す図。
【図９】設計する核酸の制限情報の構造体を示す図。
【図１０】核酸配列の指定例を示す図。
【図１１】候補配列情報の構造を示す図。
【符号の説明】
【００４５】
１０１ 中央処理装置
１０２ プログラムメモリ
１０３ 外部記憶装置
１０４ データメモリ
１０５ 入力デバイス
１０６ 表示装置
３０１ SNP
３０２ UTR
３０３ 予測標的部位
３０４ 生体内のほかのmRNAに対して相同性の高い領域
３０５ 核酸設計領域
３０６ マウスカーソル
４０１ 設計配列データ
４０２ 表示オプション
４０３ 設計配列オプション
４０４ 二次構造表示領域
４０５ 配列予測領域
４０６ UTR領域
４０７ 他ＥＳＴと相同性の高い領域
４０８ 回文構造領域
４０９ ＳＮＰ
１００１ SNP
１００２ UTR
１００３ 予測標的部位
１００４ 生体内のほかのmRNAに対して相同性の高い領域
１１０１ 設計する核酸の制限情報を表すアイコン
【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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