(57)【要約】【課題】生体が有する本来の機能を乱すことなく、かつ、確実に生体内に情報を導入する。【解決手段】ステップＳ３０１で作成された、生体のＤＮＡに導入する導入情報は、ステップＳ３０２で圧縮され、ステップＳ３０３で塩基配列データに置き換えられ、ステップＳ３０４でエラー訂正符号が挿入され、ステップＳ３０５で緩衝配列が挿入され、ステップＳ３０６でポジティブ選択用配列が付加され、ステップＳ３０７で導入位置が非翻訳領域の相補配列であると判定された場合、ステップＳ３０８でイントロン配列が付加され、ステップＳ３０７で導入位置がイントロンであると判定された場合、ステップＳ３０８はスキップされ、ステップＳ３０９で、生体に最も影響の少ない導入位置が決定される。本発明は、例えば、遺伝子組換え食品等に適用することができる。【選択図】図２０
2005080523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遺伝子操作された生物の生体ＤＮＡに導入する導入情報をコードし、エラー訂正用の塩基が挿入されている
ことを特徴とする生体遺伝子に導入するＤＮＡ。
【請求項２】
１以上の生物種のＤＮＡの塩基配列と相同性が低くなるように、緩衝用の塩基がさらに挿入されている
ことを特徴とする請求項１に記載の生体遺伝子に導入するＤＮＡ。
【請求項３】
ポジティブ選択用薬剤耐性遺伝子がさらに付加されている
ことを特徴とする請求項１に記載の生体遺伝子に導入するＤＮＡ。
【請求項４】
ネガティブ選択用致死性遺伝子がさらに付加されている
ことを特徴とする請求項１に記載の生体遺伝子に導入するＤＮＡ。
【請求項５】
前記遺伝子操作された生物にイントロン領域として認識されるイントロン配列の塩基がさらに付加されている
ことを特徴とする請求項１に記載の生体遺伝子に導入するＤＮＡ。
【請求項６】
請求項１に記載のＤＮＡを含む
ことを特徴とする遺伝子導入ベクター。
【請求項７】
請求項１に記載のＤＮＡを有する
ことを特徴とする細胞。
【請求項８】
遺伝子操作された生物の生体ＤＮＡに導入する導入情報をコードし、エラー訂正用の塩基が挿入された、前記生体ＤＮＡに導入するＤＮＡの塩基配列を設計し、
設計された前記塩基配列の前記ＤＮＡを合成し、
合成された前記ＤＮＡを前記生体ＤＮＡの、遺伝子操作された遺伝子に導入する
ことを特徴とする生体遺伝子への情報導入方法。
【請求項９】
遺伝子操作された前記遺伝子への前記ＤＮＡの導入においては、遺伝子操作された前記遺伝子の塩基配列のうち、蛋白質をコードしていない領域に、前記ＤＮＡが導入される
ことを特徴とする請求項８に記載の生体遺伝子への情報導入方法。
【請求項１０】
前記蛋白質をコードしていない領域は、イントロン領域である
ことを特徴とする請求項９に記載の生体遺伝子への情報導入方法。
【請求項１１】
前記蛋白質をコードしていない領域は、前記生体ＤＮＡのうち、前記遺伝子が転写されたｍＲＮＡの塩基配列の、前記蛋白質に翻訳されない非翻訳領域と相補的な塩基配列の領域である
ことを特徴とする請求項９に記載の生体遺伝子への情報導入方法。
【請求項１２】
前記生体ＤＮＡに導入する前記ＤＮＡの前記塩基配列は、前記遺伝子操作された生物によりイントロン領域として認識されるイントロン配列をさらに含む
ことを特徴とする請求項１１に記載の生体遺伝子への情報導入方法。
【請求項１３】
合成された前記ＤＮＡを遺伝子操作された前記遺伝子に導入するより前に、
複数の生物種のＤＮＡの塩基配列に基づいて、複数の生物種に存在する類似した塩基配列パターンを取得し、
遺伝子操作された前記遺伝子の前記蛋白質をコードしていない領域から、前記塩基配列パターンとの類似性が最も低い塩基配列の部位を選択し、
遺伝子操作された前記遺伝子への前記ＤＮＡの導入においては、前記塩基配列パターンとの類似性が最も低い部位として選択された前記部位に、合成された前記ＤＮＡが導入される
ことを特徴とする請求項９に記載の生体遺伝子への情報導入方法。
【請求項１４】
前記生体ＤＮＡに導入する前記ＤＮＡの前記塩基配列が設計されるより前に、複数の生物種のＤＮＡの塩基配列に基づいて、複数の生物種に存在する類似した塩基配列パターンを取得し、
前記生体ＤＮＡに導入する前記ＤＮＡの前記塩基配列の設計においては、取得された前記塩基配列パターンとの類似性が最も低くなるように、緩衝用の塩基配列が挿入されて、前記生体ＤＮＡに導入する前記ＤＮＡの前記塩基配列が設計される
ことを特徴とする請求項８に記載の生体遺伝子への情報導入方法。
【請求項１５】
遺伝子操作された生物の生体ＤＮＡに導入する導入情報を含む２進数データを塩基配列データに置換する置換手段と、
前記置換手段により置換された前記塩基配列データに、エラー訂正用の塩基データを挿入する挿入手段と
を備えることを特徴とする情報処理装置。
【請求項１６】
遺伝子操作された生物の生体ＤＮＡに導入する導入情報を含む２進数データを塩基配列データに置換する置換ステップと、
前記置換ステップの処理により置換された前記塩基配列データに、エラー訂正用の塩基データを挿入する挿入ステップと
を含むことを特徴とする情報処理方法。
【請求項１７】
遺伝子操作された生物の生体ＤＮＡに導入する導入情報を含む２進数データを塩基配列データに置換する置換ステップと、
前記置換ステップの処理により置換された前記塩基配列データに、エラー訂正用の塩基データを挿入する挿入ステップと
を含むことを特徴とするコンピュータが読み取り可能なプログラムが記録されている記録媒体。
【請求項１８】
遺伝子操作された生物の生体ＤＮＡに導入する導入情報を含む２進数データを塩基配列データに置換する置換ステップと、
前記置換ステップの処理により置換された前記塩基配列データに、エラー訂正用の塩基データを挿入する挿入ステップと
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１９】
塩基配列データに挿入されたエラー訂正用の塩基配列に基づいて、前記塩基配列データをエラー訂正する訂正手段と、
前記訂正手段によりエラー訂正された前記塩基配列データを２進数データに置換する置換手段と
を備えることを特徴とする情報処理装置。
【請求項２０】
塩基配列データに挿入されたエラー訂正用の塩基配列に基づいて、前記塩基配列データをエラー訂正する訂正ステップと、
前記訂正ステップの処理によりエラー訂正された前記塩基配列データを２進数データに置換する置換ステップと
を含むことを特徴とする情報処理方法。
【請求項２１】
塩基配列データに挿入されたエラー訂正用の塩基配列に基づいて、前記塩基配列データをエラー訂正する訂正ステップと、
前記訂正ステップの処理によりエラー訂正された前記塩基配列データを２進数データに置換する置換ステップと
を含むことを特徴とするコンピュータが読み取り可能なプログラムが記録されている記録媒体。
【請求項２２】
塩基配列データに挿入されたエラー訂正用の塩基配列に基づいて、前記塩基配列データをエラー訂正する訂正ステップと、
前記訂正ステップの処理によりエラー訂正された前記塩基配列データを２進数データに置換する置換ステップと
をコンピュータに実行させ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、生体遺伝子に導入するＤＮＡ、遺伝子導入ベクター、細胞、生体遺伝子への情報導入方法、情報処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムに関し、特に、より確実に生体内に情報を導入することを可能にした生体遺伝子に導入するＤＮＡ、遺伝子導入ベクター、細胞、生体遺伝子への情報導入方法、情報処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体内への遺伝子の導入や遺伝子の改変などの遺伝子操作を行った場合、どのような遺伝子操作をしたのかを管理する管理情報を、ノートなどの紙媒体やパーソナルコンピュータ等に記録し、管理していた。
【０００３】
また、データ分子に組換え部位を設け、遺伝子の非コーディング領域（イントロン領域）にデータ分子を導入することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特表２００２−５４１５３９号公報（第６８頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来、生体にどのような遺伝子操作をしたのかを管理する管理情報を、ノートなどの紙媒体やパーソナルコンピュータ等に記録した場合、生体と管理情報の対応関係が分からないと、生体がどのような遺伝子操作をされたものであるのかを特定することができないという課題があった。
【０００５】
例えば、異なる遺伝子操作をしたそれぞれの細胞を、異なる複数の培養皿で培養する場合、従来は培養皿に通し番号等を記入し、培養皿に記入した通し番号と培養皿内の細胞に対する遺伝子操作の管理情報を対応付けるリストをパーソナルコンピュータ等に入力することにより、管理情報と生体とを対応付けて管理していた。従って、細胞と管理情報を対応付けるリストが、例えば紛失したりして参照できない場合、培養皿内の細胞が、どのような遺伝子操作を受けたものなのかを特定することができなくなる。
【０００６】
そこで、特許文献１に記載されているように、イントロンにデータ分子を導入することにより、生体自身の中に管理情報を記録することも考えられる。しかしながら、イントロンは、生体内において、なんらかの働きを有している可能性がある。従って、イントロンにデータ分子を導入することにより、生体の本来の生理機能を乱してしまう可能性があるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のＤＮＡは、遺伝子操作された生物の生体ＤＮＡに導入する導入情報をコードし、エラー訂正用の塩基が挿入されていることを特徴とする。
【０００８】
１以上の生物種のＤＮＡの塩基配列と相同性が低くなるように、緩衝用の塩基がさらに挿入されているようにすることができる。
【０００９】
ポジティブ選択用薬剤耐性遺伝子がさらに付加されているようにすることができる。
【００１０】
ネガティブ選択用致死性遺伝子がさらに付加されているようにすることができる。
【００１１】
前記遺伝子操作された生物にイントロン領域として認識されるイントロン配列の塩基がさらに付加されているようにすることができる。
【００１２】
本発明の遺伝子導入ベクターは、遺伝子操作された生物の生体ＤＮＡに導入する導入情報をコードし、エラー訂正用の塩基が挿入されているＤＮＡを含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明の細胞は、遺伝子操作された生物の生体ＤＮＡに導入する導入情報をコードし、エラー訂正用の塩基が挿入されているＤＮＡを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の情報導入方法は、遺伝子操作された生物の生体ＤＮＡに導入する導入情報をコードし、エラー訂正用の塩基が挿入された、生体ＤＮＡに導入するＤＮＡの塩基配列を設計し、設計された塩基配列のＤＮＡを合成し、合成されたＤＮＡを生体ＤＮＡの、遺伝子操作された遺伝子に導入することを特徴とする。
【００１５】
遺伝子操作された前記遺伝子への前記ＤＮＡの導入においては、遺伝子操作された前記遺伝子の塩基配列のうち、蛋白質をコードしていない領域に、前記ＤＮＡが導入されるようにすることができる。
【００１６】
前記蛋白質をコードしていない領域は、イントロン領域であるようにすることができる。
【００１７】
前記蛋白質をコードしていない領域は、前記生体ＤＮＡのうち、前記遺伝子が転写されたｍＲＮＡの塩基配列の、前記蛋白質に翻訳されない非翻訳領域と相補的な塩基配列の領域であるようにすることができる。
【００１８】
前記生体ＤＮＡに導入する前記ＤＮＡの前記塩基配列は、前記遺伝子操作された生物によりイントロン領域として認識されるイントロン配列をさらに含むようにすることができる。
【００１９】
合成された前記ＤＮＡを遺伝子操作された前記遺伝子に導入するより前に、複数の生物種のＤＮＡの塩基配列に基づいて、複数の生物種に存在する類似した塩基配列パターンを取得し、遺伝子操作された前記遺伝子の前記蛋白質をコードしていない領域から、前記塩基配列パターンとの類似性が最も低い塩基配列の部位を選択し、遺伝子操作された前記遺伝子への前記ＤＮＡの導入においては、前記塩基配列パターンとの類似性が最も低い部位として選択された前記部位に、合成された前記ＤＮＡが導入されるようにすることができる。
【００２０】
前記生体ＤＮＡに導入する前記ＤＮＡの前記塩基配列が設計されるより前に、複数の生物種のＤＮＡの塩基配列に基づいて、複数の生物種に存在する類似した塩基配列パターンを取得し、前記生体ＤＮＡに導入する前記ＤＮＡの前記塩基配列の設計においては、取得された前記塩基配列パターンとの類似性が最も低くなるように、緩衝用の塩基配列が挿入されて、前記生体ＤＮＡに導入する前記ＤＮＡの前記塩基配列が設計されるようにすることができる。
【００２１】
本発明の第１の情報処理装置は、遺伝子操作された生物の生体ＤＮＡに導入する導入情報を含む２進数データを塩基配列データに置換する置換手段と、置換手段により置換された塩基配列データに、エラー訂正用の塩基データを挿入する挿入手段とを備えることを特徴とする。
【００２２】
本発明の第１の情報処理方法は、遺伝子操作された生物の生体ＤＮＡに導入する導入情報を含む２進数データを塩基配列データに置換する置換ステップと、置換ステップの処理により置換された塩基配列データに、エラー訂正用の塩基データを挿入する挿入ステップとを含むことを特徴とする。
【００２３】
本発明の第１の記録媒体のプログラムは、遺伝子操作された生物の生体ＤＮＡに導入する導入情報を含む２進数データを塩基配列データに置換する置換ステップと、置換ステップの処理により置換された塩基配列データに、エラー訂正用の塩基データを挿入する挿入ステップとを含むことを特徴とする。
【００２４】
本発明の第１のプログラムは、遺伝子操作された生物の生体ＤＮＡに導入する導入情報を含む２進数データを塩基配列データに置換する置換ステップと、置換ステップの処理により置換された塩基配列データに、エラー訂正用の塩基データを挿入する挿入ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２５】
本発明の第２の情報処理装置は、塩基配列データに挿入されたエラー訂正用の塩基配列に基づいて、塩基配列データをエラー訂正する訂正手段と、訂正手段によりエラー訂正された塩基配列データを２進数データに置換する置換手段とを備えることを特徴とする。
【００２６】
本発明の第２の情報処理方法は、塩基配列データに挿入されたエラー訂正用の塩基配列に基づいて、塩基配列データをエラー訂正する訂正ステップと、訂正ステップの処理によりエラー訂正された塩基配列データを２進数データに置換する置換ステップとを含むことを特徴とする。
【００２７】
本発明の第２の記録媒体のプログラムは、塩基配列データに挿入されたエラー訂正用の塩基配列に基づいて、塩基配列データをエラー訂正する訂正ステップと、訂正ステップの処理によりエラー訂正された塩基配列データを２進数データに置換する置換ステップとを含むことを特徴とする。
【００２８】
本発明の第２のプログラムは、塩基配列データに挿入されたエラー訂正用の塩基配列に基づいて、塩基配列データをエラー訂正する訂正ステップと、訂正ステップの処理によりエラー訂正された塩基配列データを２進数データに置換する置換ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２９】
本発明の第１の情報処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムにおいては、遺伝子操作された生物の生体ＤＮＡに導入する導入情報を含む２進数データが塩基配列データに置換され、置換された塩基配列データに、エラー訂正用の塩基データが挿入される。
【００３０】
本発明の第２の情報処理装置および方法、記録媒体、並びにプログラムにおいては、塩基配列データに挿入されたエラー訂正用の塩基配列に基づいて、塩基配列データがエラー訂正され、エラー訂正された塩基配列データが２進数データに置換される。
【００３１】
本発明は、例えば、遺伝子組換えに適用可能である。
【発明の効果】
【００３２】
第１の本発明によれば、生体内に情報を導入することができる。特に、生体が有する本来の機能を乱すことなく、かつ、確実に生体内に情報を導入することが可能となる。
【００３３】
第２の本発明によれば、生体内に情報を導入することができる。特に、生体が有する本来の機能を乱すことなく、かつ、確実に生体内に情報を導入することが可能となる。
【００３４】
第３の本発明によれば、生体内に情報を導入することができる。特に、生体が有する本来の機能を乱すことなく、かつ、確実に生体内に情報を導入することが可能となる。
【００３５】
第４の本発明によれば、生体内に情報を導入することができる。特に、生体が有する本来の機能を乱すことなく、かつ、確実に生体内に情報を導入することが可能となる。
【００３６】
第５の本発明によれば、生体内に情報を導入することができる。特に、生体が有する本来の機能を乱すことなく、かつ、確実に生体内に情報を導入することが可能となる。
【００３７】
第６の本発明によれば、生体内に導入された情報を取得することができる。特に、確実に生体内に情報を取得することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下に本発明の最良の形態を説明するが、開示される発明と実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。明細書中には記載されているが、発明に対応するものとして、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が発明に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明以外の発明には対応しないものであることを意味するものでもない。
【００３９】
さらに、この記載は、明細書に記載されている発明の全てを意味するものではない。換言すれば、この記載は、明細書に記載されている発明であって、この出願では請求されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により出現し、追加される発明の存在を否定するものではない。
【００４０】
本発明によれば、ＤＮＡが提供される。このＤＮＡは、遺伝子操作された生物（例えば、図５の植物３０３）の生体ＤＮＡ（例えば、図１２のＤＮＡ５０１）に導入する導入情報（例えば、図２１の導入情報データ）をコードし、エラー訂正用の塩基（例えば、図２６の訂正符号１０５２−１乃至１０５２−Ｎ、および訂正符号１０６２−１乃至１０６２−Ｍ）が挿入されている。
【００４１】
本発明によれば、ＤＮＡが提供される。このＤＮＡは、１以上の生物種のＤＮＡの塩基配列と相同性が低くなるように、緩衝用の塩基（例えば、図２８の緩衝配列１２０１−１乃至１２０１−ｎ）がさらに挿入されているようにすることができる。
【００４２】
本発明によれば、ＤＮＡが提供される。このＤＮＡは、ポジティブ選択用薬剤耐性遺伝子（例えば、図１５のポジティブ選択用薬剤耐性遺伝子７２３）がさらに付加されているようにすることができる。
【００４３】
本発明によれば、ＤＮＡが提供される。このＤＮＡは、ネガティブ選択用致死性遺伝子（例えば、図１３のネガティブ選択用致死性遺伝子６３４）がさらに付加されているようにすることができる。
【００４４】
本発明によれば、ＤＮＡが提供される。このＤＮＡは、前記遺伝子操作された生物にイントロン領域として認識されるイントロン配列の塩基（例えば、図１７のＧＴ９１１から５塩基分の領域、Ａ９１２の上流５塩基目からＡＧ９１３までの領域）がさらに付加されているようにすることができる。
【００４５】
本発明によれば、遺伝子導入ベクターが提供される。この遺伝子導入ベクター（例えば、図５のベクター３０２）は、遺伝子操作された生物（例えば、図５の植物３０３）の生体ＤＮＡ（例えば、図１２のＤＮＡ５０１）に導入する導入情報（例えば、図２１の導入情報データ）をコードし、エラー訂正用の塩基（例えば、図２６の訂正符号１０５２−１乃至１０５２−Ｎ、および訂正符号１０６２−１乃至１０６２−Ｍ）が挿入されているＤＮＡを含む。
【００４６】
本発明によれば、細胞が提供される。この細胞は、遺伝子操作された生物（例えば、図５の植物３０３）の生体ＤＮＡ（例えば、図１２のＤＮＡ５０１）に導入する導入情報（例えば、図２１の導入情報データ）をコードし、エラー訂正用の塩基（例えば、図２６の訂正符号１０５２−１乃至１０５２−Ｎ、および訂正符号１０６２−１乃至１０６２−Ｍ）が挿入されているＤＮＡを有する。
【００４７】
本発明によれば、情報導入方法が提供される。この情報導入方法は、遺伝子操作された生物（例えば、図５の植物３０３）の生体ＤＮＡ（例えば、図１２のＤＮＡ５０１）に導入する導入情報（例えば、図２１の導入情報データ）をコードし、エラー訂正用の塩基（例えば、図２６の訂正符号１０５２−１乃至１０５２−Ｎ、および訂正符号１０６２−１乃至１０６２−Ｍ）が挿入された、生体ＤＮＡに導入するＤＮＡの塩基配列を設計し（例えば、図４のステップＳ１０２）、設計された塩基配列のＤＮＡを合成し（例えば、図４のステップＳ１０３）、合成されたＤＮＡを生体ＤＮＡの、遺伝子操作された遺伝子に導入する（例えば、図４のステップＳ１０５）。
【００４８】
本発明によれば、情報導入方法が提供される。この情報導入方法は、遺伝子操作された前記遺伝子への前記ＤＮＡの導入においては、遺伝子操作された前記遺伝子の塩基配列のうち、蛋白質をコードしていない領域（例えば、図１２のイントロン領域５４２−２、または図１６の塩基配列８３３）に、前記ＤＮＡが導入されるようにすることができる。
【００４９】
本発明によれば、情報導入方法が提供される。この情報導入方法においては、前記蛋白質をコードしていない領域は、イントロン領域（例えば、図１２のイントロン領域５４２−２）であるようにすることができる。
【００５０】
本発明によれば、情報導入方法が提供される。この情報導入方法においては、前記蛋白質をコードしていない領域は、前記生体ＤＮＡのうち、前記遺伝子が転写されたｍＲＮＡの塩基配列の、前記蛋白質に翻訳されない非翻訳領域と相補的な塩基配列の領域（例えば、図１６の塩基配列８３３）であるようにすることができる。
【００５１】
本発明によれば、情報導入方法が提供される。この情報導入方法においては、前記生体ＤＮＡに導入する前記ＤＮＡの前記塩基配列は、前記遺伝子操作された生物によりイントロン領域として認識されるイントロン配列（例えば、図１７のＧＴ９１１から５塩基分の領域、Ａ９１２の上流５塩基目からＡＧ９１３までの領域）をさらに含むようにすることができる。
【００５２】
本発明によれば、情報導入方法が提供される。この情報導入方法においては、合成された前記ＤＮＡを遺伝子操作された前記遺伝子に導入するより前に、複数の生物種のＤＮＡの塩基配列に基づいて、複数の生物種に存在する類似した塩基配列パターンを取得し（例えば、図３２の相同配列データベース作成処理）、遺伝子操作された前記遺伝子の前記蛋白質をコードしていない領域から、前記塩基配列パターンとの類似性が最も低い塩基配列の部位を選択し（例えば、図２０のステップＳ３０９）、遺伝子操作された前記遺伝子への前記ＤＮＡの導入においては、前記塩基配列パターンとの類似性が最も低い部位として選択された前記部位に、合成された前記ＤＮＡが導入される（例えば、図４のステップＳ１０５）ようにすることができる。
【００５３】
本発明によれば、情報導入方法が提供される。この情報導入方法においては、前記生体ＤＮＡに導入する前記ＤＮＡの前記塩基配列が設計されるより前に、複数の生物種のＤＮＡの塩基配列に基づいて、複数の生物種に存在する類似した塩基配列パターンを取得し（例えば、図３２の相同配列データベース作成処理）、前記生体ＤＮＡに導入する前記ＤＮＡの前記塩基配列の設計においては、取得された前記塩基配列パターンとの類似性が最も低くなるように、緩衝用の塩基配列が挿入されて（例えば、図２０のステップＳ３０５）、前記生体ＤＮＡに導入する前記ＤＮＡの前記塩基配列が設計されるようにすることができる。
【００５４】
本発明によれば情報処理装置が提供される。この情報処理装置（例えば、図１の配列設計装置１２）は、遺伝子操作された生物（例えば、図５の植物３０３）の生体ＤＮＡ（例えば、図１２のＤＮＡ５０１）に導入する導入情報（例えば、図２１の導入情報データ）を含む２進数データを塩基配列データに置換する置換手段（例えば、図２のデータ置換部１０６）と、置換手段により置換された塩基配列データに、エラー訂正用の塩基データ（例えば、図２６の訂正符号１０５２−１乃至１０５２−Ｎ、および訂正符号１０６２−１乃至１０６２−Ｍ）を挿入する挿入手段（例えば、図２の訂正符号挿入部１０７）とを備える。
【００５５】
本発明によれば情報処理方法が提供される。この情報処理方法は、遺伝子操作された生物（例えば、図５の植物３０３）の生体ＤＮＡ（例えば、図１２のＤＮＡ５０１）に導入する導入情報（例えば、図２１の導入情報データ）を含む２進数データを塩基配列データに置換する置換ステップ（例えば、図２０のステップＳ３０３）と、置換ステップの処理により置換された塩基配列データに、エラー訂正用の塩基データ（例えば、図２６の訂正符号１０５２−１乃至１０５２−Ｎ、および訂正符号１０６２−１乃至１０６２−Ｍ）を挿入する挿入ステップ（例えば、図２０のステップＳ３０４）とを含む。
【００５６】
本発明によれば、情報処理方法と同様のプログラムが提供される。
【００５７】
本発明によれば情報処理装置が提供される。この情報処理装置（例えば、図１の情報取得装置３３）は、塩基配列データに挿入されたエラー訂正用の塩基配列（例えば、図２６の訂正符号１０５２−１乃至１０５２−Ｎ、および訂正符号１０６２−１乃至１０６２−Ｍ）に基づいて、塩基配列データをエラー訂正する訂正手段（例えば、図３のエラー訂正部２０４）と、訂正手段によりエラー訂正された塩基配列データを２進数データに置換する置換手段（例えば、図３の配列置換部２０５）とを備える。
【００５８】
本発明によれば情報処理方法が提供される。この情報処理方法は、塩基配列データに挿入されたエラー訂正用の塩基配列（例えば、図２６の訂正符号１０５２−１乃至１０５２−Ｎ、および訂正符号１０６２−１乃至１０６２−Ｍ）に基づいて、塩基配列データをエラー訂正する訂正ステップ（例えば、図３８のステップＳ９０２）と、訂正ステップの処理によりエラー訂正された塩基配列データを２進数データに置換する置換ステップ（例えば、図３８のステップＳ９０３）とを含む。
【００５９】
本発明によれば、情報処理方法と同様のプログラムが提供される。
【００６０】
以下、図を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００６１】
図１は、本発明を適用した情報処理システムの構成例を示している。
【００６２】
図１において、メーカ１の作成者１１は、配列設計装置１２およびＤＮＡ（deoxyribonucleic acid）合成装置１３、並びに図示せぬ機材や薬品等を利用して、遺伝子操作の対象となる生体のＤＮＡ（以下、生体ＤＮＡとも称する）に、所望の情報をコードしたＤＮＡ（以下、情報タグとも称する）を導入して、情報タグ導入生物１４を作成する。なお、作成者１１は、例えばメーカ名や情報タグ導入生物１４の製品名、および生体に施した遺伝子操作の内容等の情報（以下、生体に導入する情報を導入情報とも称する）をコードしたＤＮＡ（情報タグ）を、遺伝子操作の対象となる生体のＤＮＡに導入する。
【００６３】
配列設計装置１２は、作成者１１から、導入情報の入力を受け付けた場合、入力された情報をコードした塩基配列を設計し、設計された塩基配列（以下、配列設計データとも称する）をＤＮＡ合成装置１３に出力する。
【００６４】
ＤＮＡ合成装置１３は、配列設計装置１２から入力された配列設計データに対応する塩基配列のＤＮＡを合成し、合成されたＤＮＡ、すなわち情報タグを作成者１１に提供する。作成者１１は、ＤＮＡ合成装置１３により合成された情報タグを、例えばウィルスベクターなどの遺伝子導入ベクターを用いて、遺伝子導入の対象細胞内に導入する。
【００６５】
作成者１１により作成された情報タグ導入生物１４は、例えば研究機関や企業などのクライアント２に出荷される。
【００６６】
クライアント２の利用者３１は、メーカ１から入荷した情報タグ導入生物１４を利用して、例えば食品や薬品の開発・生産などを行なう。また、利用者３１は、シーケンサ３２、および情報取得装置３３、並びに図示せぬ機材や薬品等を利用して、情報タグ導入生物１４に導入された情報タグから導入情報を取得することができる。
【００６７】
シーケンサ３２は、情報タグ導入生物１４のＤＮＡから抽出された、情報タグを含む核酸の塩基配列を特定し、特定された塩基配列を情報取得装置３３に出力する。
【００６８】
情報取得装置３３は、シーケンサ３２から入力された塩基配列から導入情報を読み出して、利用者３１に提示する。
【００６９】
次に、図２は、図１の配列設計装置１２の内部の構成例を示している。
【００７０】
図２において、制御部１０１は、予め記憶されたプログラムや入力部１０２から供給された操作情報に基づいて、配列設計装置１２の各部の動作を制御する。入力部１０２は、例えばキーボードやポインティングデバイス等により構成され、作成者１１からの操作の入力を受け付け、入力された操作に対応する操作情報を制御部１０１およびデータ作成部１０３に供給する。なお、作成者１１から入力される操作には、例えば配列設計装置１２の動作を指定する操作や、導入情報を入力する操作などがある。
【００７１】
データ作成部１０３は、制御部１０１の制御に従って、入力部１０２から供給された、操作情報に基づいて、導入情報を含むデータを作成および修正し、表示部１０４に供給する。また、データ作成部１０３は、制御部１０１から、生体内に導入する導入情報を確定する指示が通知された場合、導入情報を含む導入情報データをデータ圧縮部１０５に供給する。
【００７２】
表示部１０４は、例えば、LCD（Liquid Crystal Display）やCRT（CathodeRay Tube）などにより構成され、データ作成部１０３から供給された、導入情報を含むデータに基づいて、生体内に導入する目的で入力されている導入情報を表示する。作成者１１は、表示部１０４に表示された導入情報を確認しながら、導入情報を入力したり、修正したりすることができる。
【００７３】
データ圧縮部１０５は、データ作成部１０３から導入情報データが供給された場合、供給された導入情報データを、予め設定された符号化方式に基づいて圧縮処理し、圧縮されたデータ（以下、圧縮済みデータとも称する）をデータ置換部１０６に供給する。これにより、生体に導入すべきデータ量を減少させることができ、結果的に、生体への影響を抑えることができる。なお、データ圧縮部１０５から出力される圧縮済みデータは、２進数データである。
【００７４】
データ置換部１０６は、データ圧縮部１０５から供給された、２進数データとしての圧縮済みデータを、予め設定された対応関係に基づいて、４種類の塩基Ｔ（チミン）、Ａ（アデニン）、Ｃ（シトシン）、およびＧ（グアニン）の配列に置き換える。すなわち、データ置換部１０６は、２進数データを２桁分毎に区切って、対応する塩基に置き換えることにより、圧縮済みデータを塩基配列データに置き換える。例えば、データ置換部１０６は、２桁分の２進数［００］をＡ（アデニン）に置き換え、２桁分の２進数［０１］をＧ（グアニン）に置き換え、２桁分の２進数［１１］をＣ（シトシン）に置き換え、２桁分の２進数［１０］をＴ（チミン）に置き換える。これにより、２桁の２進数がとり得る４種類のパターン［００］、［０１］、［１１］、および［１０］の全てを、対応する塩基に置き換えることができる。上記の例の場合、例えば、２進数データ［００１１１００１１０］は、塩基配列データ［ＡＣＴＧＴ］に置き換えられる。
【００７５】
データ置換部１０６は、２進数データ（圧縮済みデータ）を２桁毎に区切って、対応する塩基に置き換えてゆくことにより、塩基配列データを作成し、作成した塩基配列データを訂正符号挿入部１０７に供給する。なお、上記した２桁の２進数と塩基との対応関係は一例であり、上記した以外の対応関係でも勿論良い。
【００７６】
訂正符号挿入部１０７は、データ置換部１０６から供給された塩基配列データにエラー訂正符号を挿入して、エラー訂正符号が挿入された塩基配列データを緩衝配列挿入部１０８に供給する。塩基配列データにエラー訂正符号を挿入することにより、仮に生体内に導入された情報タグの塩基配列の１部の塩基が他の塩基に置き換えられてしまっていても、それを修正して、正確に導入情報を取り出すことが可能となる。
【００７７】
緩衝配列挿入部１０８は、訂正符号挿入部１０７から供給された、エラー訂正符号が挿入された塩基配列データに緩衝配列を挿入し、緩衝配列が挿入された塩基配列データをポジティブ選択用配列付加部１０９に供給する。なお、緩衝配列挿入部１０８は、相同配列データベース１１７に記憶された相同配列データを参照して、訂正符号挿入部１０７から供給された塩基配列データに挿入すべき緩衝配列を決定する。塩基配列データに緩衝配列を挿入することにより、情報タグが、生体にとって重要である可能性が高い配列と類似してしまうことを防止することができ、結果的に、情報タグが生体に悪影響を与えることを防止することができる。
【００７８】
ポジティブ選択用配列付加部１０９は、緩衝配列挿入部１０８から供給された、緩衝配列が挿入された塩基配列データに、生体に情報タグが導入されたか否かを検定するためのポジティブ選択用薬剤耐性遺伝子の塩基配列等を付加して、イントロン配列付加部１１０に供給する。
【００７９】
イントロン配列付加部１１０は、ポジティブ選択用配列付加部１０９からポジティブ選択用薬剤耐性遺伝子の塩基配列等が付加された塩基配列データが供給された場合、ＤＮＡ配列記憶部１１８に記憶された、情報タグを導入する遺伝子の塩基配列を参照して、ポジティブ選択用配列付加部１０９から供給された塩基配列データにイントロン配列を付加するか否かを判定する。そして、塩基配列データにイントロン配列を付加すると判定した場合、イントロン配列付加部１１０は、ポジティブ選択用配列付加部１０９から供給された、ポジティブ選択用の配列等が付加された塩基配列データにより指定される塩基配列にイントロン配列を付加して、導入位置決定部１１１に供給する。一方、塩基配列データにイントロン配列を付加しないと判定した場合、イントロン配列付加部１１０は、ポジティブ選択用配列付加部１０９から供給された、ポジティブ選択用の配列等が付加された塩基配列データを、そのまま導入位置決定部１１１に供給する。この場合、塩基配列データにより指定される塩基配列にイントロン配列は付加されない。
【００８０】
生体のＤＮＡに情報タグを挿入するにあたり、情報タグを生体ＤＮＡのイントロンに挿入する場合、および情報タグを生体ＤＮＡの、ｍＲＮＡの非翻訳領域に対する相補配列に挿入する場合があり得る。情報タグを生体ＤＮＡの、ｍＲＮＡの非翻訳領域に対する相補配列に挿入する場合、情報タグを挿入した遺伝子が転写されｍＲＮＡが生成されたとき、情報タグの配列もｍＲＮＡに転写されてしまう。そこで、情報タグにイントロン配列を付加しておくことにより、情報タグの配列がｍＲＮＡに転写されてしまっても、情報タグに対応する配列はスプライシングにより除去されるため、生体への影響を抑えることができる。
【００８１】
導入位置決定部１１１は、イントロン配列付加部１１０から供給された塩基配列データに基づいて、塩基配列の長さ（個数）を特定する。そして、導入位置決定部１１１は、相同配列データベース１１７に記憶された相同配列データ、およびＤＮＡ配列記憶部１１８に記憶された、遺伝子操作の対象生物の生体ＤＮＡの塩基配列を参照して、情報タグを挿入すべきイントロン（または非翻訳領域に対する相補配列）のうち、情報タグの挿入による生体への影響が最も少ないと予測される位置を、情報タグの導入位置として決定する。導入位置決定部１１１は、イントロン配列付加部１１０から供給された塩基配列データをターゲット配列付加部１１２に供給すると共に、決定した情報タグの導入位置を示す導入位置情報をターゲット配列付加部１１２に供給する。
【００８２】
ターゲット配列付加部１１２は、導入位置決定部１１１から供給された塩基配列データに、相同性組換えを起こさせるための配列を付加する。すなわち、相同性組換えにより情報タグを生体ＤＮＡに導入するためには、生体ＤＮＡ上における情報タグの導入位置の上流および下流の塩基配列と同様の塩基配列の塩基を、情報タグの上流と下流に付加する必要がある。そこで、ターゲット配列付加部１１２は、導入位置決定部１１１から供給された導入位置情報に基づいて、ＤＮＡ配列記憶部１１８に記憶された、遺伝子操作の対象生物の塩基配列の中から、情報タグの導入位置の上流と下流に対応する塩基配列を読み出し、導入位置決定部１１１から供給された塩基配列データの上流と下流に付加する。ターゲット配列付加部１１２は、情報タグの導入位置の上流と下流に対応する生体ＤＮＡの塩基配列が付加された塩基配列データをネガティブ選択用配列付加部１１３に供給する。
【００８３】
ネガティブ選択用配列付加部１１３は、ターゲット配列付加部１１２から供給された塩基配列データに、生体に情報タグが導入されたか否かを検定するためのネガティブ選択用致死性遺伝子の塩基配列を付加して、出力部１１４に供給する。
【００８４】
出力部１１４は、ネガティブ選択用配列付加部１１３から供給された塩基配列データを配列設計データとしてＤＮＡ合成装置１３に出力する。ＤＮＡ合成装置１３は、出力部１１４から入力された配列設計データに基づいて、実際のＤＮＡを合成し、作成者１１に提供する。
【００８５】
ＤＮＡライブラリ１１５は、複数の生物種のゲノムの塩基配列を記憶しており、適宜、相同配列パターン取得部１１６により読み出される。なお、ＤＮＡライブラリ１１５には、遺伝子操作を行う生物種と近縁の生物種のゲノムの塩基配列を記憶させるのが望ましい。
【００８６】
相同配列パターン取得部１１６は、ＤＮＡライブラリ１１５に記憶された、複数の生物種のゲノムの塩基配列の中で、どの塩基配列パターンがどの位類似しているのかを示すリストを作成し、相同配列データベース１１７に記憶させる。すなわち、生物は、ＤＮＡなどの塩基配列を変化させることにより進化してきたが、生存する上で重要な塩基配列（例えば、生存に必須の蛋白質をコードしている塩基配列）は、生物種の違いを越えて、比較的良く保存されている（異なる生物種どうしでも類似している）。このことから、複数の生物種で類似している塩基配列は、生物の生存にとって、より重要な配列であると考えられる。そこで、相同配列パターン取得部１１６は、複数の生物種のゲノムに共通して出現する塩基配列パターンを相同配列パターンとして特定する。そして、相同配列パターン取得部１１６は、その相同配列パターンが、異なる生物種どうしでどの位類似しているかを示す平均スコア、およびその相同配列パターンが出現する回数を求め、平均スコアと回数を掛け算することにより、その相同配列パターンの重要度の指標となる相同性スコアを算出する。相同配列パターン取得部１１６は、算出した相同性スコアを、相同配列パターンと対応付けて、相同配列データベース１１７に記憶させる。
【００８７】
相同配列データベース１１７は、相同配列パターンと相同性スコアを対応付けて記憶し、適宜、緩衝配列挿入部１０８および導入位置決定部１１１に供給する。
【００８８】
ＤＮＡ配列記憶部１１８は、遺伝子操作の対象となる生物種のゲノムの塩基配列を示す塩基配列データを記憶する。ＤＮＡ配列記憶部１１８に記憶された、遺伝子操作の対象となる生物種のゲノムの塩基配列データは、適宜、イントロン配列付加部１１０、導入位置決定部１１１、およびターゲット配列付加部１１２により読み出される。
【００８９】
次に、図３は図１の情報取得装置３３の構成例を示している。
【００９０】
図３において、入力部２０１は、例えばキーボードやポインティングデバイスにより構成され、利用者３１からの操作の入力を受け付け、入力された操作に対応する操作情報を制御部２０２に供給する。制御部２０２は、予め記憶されたプログラムや入力部２０１から供給された操作情報に基づいて、情報取得装置３３の各部の動作を制御する。
【００９１】
緩衝配列除去部２０３は、シーケンサ３２から、情報タグの塩基配列データが供給された場合、供給された塩基配列データから緩衝配列を除去し、緩衝配列除去後の塩基配列データをエラー訂正部２０４に供給する。
【００９２】
エラー訂正部２０４は、緩衝配列除去部２０３から供給された塩基配列データに含まれているエラー訂正符号を利用して、塩基配列データのエラー訂正処理を実行し、エラー訂正後の塩基配列データを配列置換部２０５に供給する。
【００９３】
配列置換部２０５は、エラー訂正部２０４から供給された塩基配列データを、２進数データに置き換える。すなわち、塩基配列データは、図２のデータ置換部１０６により、２進数データ（圧縮済みデータ）から置き換えられたデータであるので、これを、データ置換部１０６による２進数データから塩基配列データへの変換に対応して、塩基配列データを２進数データに変換する。例えば、データ置換部１０６が、上記したように、２桁分の２進数［００］をＡ（アデニン）に置き換え、２桁分の２進数［０１］をＧ（グアニン）に置き換え、２桁分の２進数［１１］をＣ（シトシン）に置き換え、２桁分の２進数［１０］をＴ（チミン）に置き換えることにより、２進数データを塩基配列データに置き換えた場合、配列置換部２０５は、塩基配列データのＡ（アデニン）を２桁分の２進数［００］に置き換え、塩基配列データのＧ（グアニン）を２桁分の２進数［０１］に置き換え、塩基配列データのＣ（シトシン）を２桁分の２進数［１１］に置き換え、塩基配列データのＴ（チミン）を２桁分の２進数［１０］に置き換える。この処理により、塩基配列データは、２進数データとしての圧縮済みデータに変換される。配列置換部２０５は、塩基配列データから変換して生成した圧縮済みデータをデータ展開部２０６に供給する。
【００９４】
データ展開部２０６は、配列置換部２０５から供給された圧縮済みデータを、図２のデータ圧縮部１０５の符号化方式に対応する復号方式により展開し、展開されたデータに基づいて、導入情報を表示部２０７に出力し、表示させる。すなわち、展開されたデータは、図２のデータ作成部１０３により作成されたデータに対応しており、導入情報を含んでいる。従って、データ展開部２０６は、展開されたデータに基づいて、導入情報（例えば、メーカ名、情報タグ導入生物１４の製品名、および遺伝子操作の内容などの情報）を表示部２０７に表示させる。
【００９５】
表示部２０７は、例えばLCDやCRTなどにより構成され、データ展開部２０６から供給された導入情報を表示する。利用者３１は、表示部２０７に表示された導入情報により、情報タグ導入生物１４を作成したメーカ名、製品名、および情報タグ導入生物１４に施された遺伝子操作の内容などの情報を知ることができる。
【００９６】
次に、図４のフローチャートを参照して、遺伝子操作された対象生物に情報タグを導入する情報タグ導入処理について説明する。なお、図５乃至図８をも適宜参照する。
【００９７】
図４のステップＳ１０１において、作成者１１は、遺伝子操作した遺伝子を、情報タグを導入する導入対象遺伝子として決定し、導入対象遺伝子の遺伝子座（遺伝子の遺伝子地図上の位置）を特定する。
【００９８】
ステップＳ１０２において、配列設計装置１２は、作成者１１の操作に従って、導入する情報タグの塩基配列を含む塩基配列を設計する導入塩基配列設計処理を実行する。配列設計装置１２は、設計した塩基配列のデータである配列設計データをＤＮＡ合成装置１３に供給する。
【００９９】
配列設計装置１２から、配列設計データを供給されたＤＮＡ合成装置１３は、ステップＳ１０３において、配列設計データにより指定される塩基配列を有するＤＮＡ（情報タグを含む）を合成する。図５の右上方には、合成されたＤＮＡである導入塩基配列３０１が示されている。
【０１００】
ステップＳ１０４において、作成者１１は、ステップＳ１０３で合成されたＤＮＡを生体に導入するために、ステップＳ１０３で合成されたＤＮＡ（導入塩基配列３０１）を含む遺伝子導入ベクターを作成する。図５の右上方に、合成されたＤＮＡを含むベクター３０１が示されており、これが遺伝子導入ベクターである。作成者１１は、このベクター３０１を作成する。
【０１０１】
ステップＳ１０５において、作成者１１は、ベクター３０１を利用して、対象となる細胞に情報タグを導入する。図５の左上方には、情報タグを導入する植物３０３が示されている。植物３０３は、既に遺伝子操作されているものとする。図５の中央上方に示されるように、植物３０３の組織切片３０４をベクター３０２に感染させることにより、植物３０３由来の細胞に情報タグを導入する。なお、組織切片３０４は、ベクター３０４に接触させた後、培地３０５上で培養される。
【０１０２】
対象細胞に導入するＤＮＡには、図６に示されるネガティブ選択用致死性遺伝子４１１が含まれている。すなわち、図６において、符号４１１は、ネガティブ選択用致死性遺伝子を示している。情報タグの塩基配列が導入対象の生体ＤＮＡに取り込まれなかった場合、および相同性組換えにより正確に情報タグの部分のみが取り込まれた場合、細胞は生存することができるが、情報タグの部分以外のネガティブ選択用致死性遺伝子４１１の部分まで取り込まれた場合、細胞内において、ネガティブ選択用致死遺伝子４１１が発現するため、細胞は生存することができない（ネガティブセレクション）。また、図６において、符号４０１は、ポジティブ選択用薬剤耐性遺伝子を示し、符号４０２および４０３は、loxP配列を示している。ポジティブ選択用薬剤耐性遺伝子４０１、並びにloxP４０２および４０３が、対象細胞の生体ＤＮＡに取り込まれた場合、その細胞は、所定の薬剤が投入された培地でも生存することができる（ポジティブセレクション）。
【０１０３】
そこで、まず、ステップＳ１０６において、作成者１１は、培地３０５上の組織切片３０４が死滅したか否かを判定し、組織切片３０４が死滅した場合（細胞にネガティブ選択用致死性遺伝子４１１の部分まで取り込まれた場合）、すなわち細胞への情報タグの導入が失敗した場合、処理はステップＳ１０５に戻り、上述したステップＳ１０５以降の処理が繰り返される。
【０１０４】
ステップＳ１０６において、細胞が死滅しなかった場合（情報タグの塩基配列が導入対象の生体ＤＮＡに取り込まれなかった場合、または相同性組換えにより正確に情報タグの部分のみが取り込まれた場合）、処理はステップＳ１０７に進む。
【０１０５】
ステップＳ１０７において、作成者１１は、組織切片３０４を培地３０５から、図５に示されるポジティブ選択用培地３１１に移して、培養を続ける。ポジティブ選択用培地３１１には、ポジティブ選択用薬剤耐性遺伝子が発現した細胞しか生存することができないように、所定の薬剤が混入している。上述したように、薬剤耐性遺伝子４０１が、対象細胞の生体ＤＮＡに取り込まれた場合、その細胞は、所定の薬剤が投入されたポジティブ選択用培地３１１でも生存することができる。一方、薬剤耐性遺伝子４０１が、対象細胞の生体ＤＮＡに取り込まれなかった場合、その細胞は、所定の薬剤が投入された培地３１１では生存することができない。そこで、ステップＳ１０８において、作成者１１は、培地３１１上の組織切片３０４が死滅したか否かを判定し、組織切片３０４が死滅した場合（情報タグの塩基配列が導入対象の生体ＤＮＡに取り込まれなかった場合）、すなわち細胞への情報タグの導入が失敗した場合、処理はステップＳ１０５に戻り、上述したステップＳ１０５以降の処理が繰り返される。
【０１０６】
ステップＳ１０８において、細胞が死滅しなかった場合、作成者１１は、細胞への情報タグの導入が成功したと判定し、処理はステップＳ１０９に進む。
【０１０７】
ステップＳ１０９において、作成者１１は、ステップＳ１０８で生存した組織切片３０４を、図５に示されるように薬剤が投入された培地３１１から、薬剤が投入されていない通常の培地３２１に移し、Cre蛋白質３２２を作用させることにより、組織切片３０４の生体ＤＮＡに導入された、合成されたＤＮＡから、図７に示される薬剤耐性遺伝子４０１を除去する。図８は、薬剤耐性遺伝子４０１の除去の様子を示している。Cre蛋白質３２２を作用させることにより、薬剤耐性遺伝子４０１およびloxP４０３が、生体ＤＮＡから除去される。なおloxP４０２は、生体ＤＮＡ内に残る。
【０１０８】
ステップＳ１１０において、作成者１１は、ステップＳ１０９でポジティブ選択用の薬剤耐性遺伝子４０１が除去された組織切片を、図５のフラスコ３３１に移し、カルスの培養を続ける。図５に示されるように、組織切片から新たな個体３３２が成育してゆく。
【０１０９】
作成者１１は、成育した個体３２２の品質をチェック（例えば、個体３２２に遺伝子操作により導入された遺伝子が発現しているか否かのチェック等）した後、個体３２２をクライアント２等に出荷する。なお、図５の個体３２２は、図１の情報タグ導入生物１４と同一のものを示している。
【０１１０】
以上で、情報タグ導入処理が終了する。
【０１１１】
クライアント２の利用者３１は、メーカ１から購入した情報タグ導入生物１４（個体３２２）を利用して、例えば食品や薬品等の開発を行う。また、利用者３１は、情報タグ導入生物１４が、どのような遺伝子操作を施されているのかを確認したい場合、情報タグ導入生物１４のＤＮＡから情報タグを取得し、導入情報を読み出す情報タグ取得処理を行う。
【０１１２】
次に、図９のフローチャートを参照して、クライアント２で行われる情報タグ取得処理について説明する。なお、必要に応じて、図１０および図１１も参照する。
【０１１３】
図９のステップＳ２０１において、利用者３１は、図１０に示される情報タグ導入生物１４（個体３２２）の細胞４５１の核４５２からＤＮＡ４５３を抽出する。
【０１１４】
ステップＳ２０２において、利用者３１は、図１０に示される制限酵素４５４を利用して、ステップＳ２０１で抽出したＤＮＡを所定の塩基配列位置で切断する。図１１は、制限酵素４５４が切断する塩基配列の例を示している。図１１においては、制限酵素の一種EcoR Iの認識塩基配列と、切断部位が示されている。この制限酵素は、ＧＡＡＴＴＣの配列を認識し、ＧとＡの部分で二重ＤＮＡを切断する。すなわち、図１１において、上側には、左から右方向に向かって、５´末端側から３´末端側に、塩基配列ＧＡＡＴＴＣが示されている。また、下側には、右から左方向に向かって、５´末端側から３´末端側に、塩基配列ＧＡＡＴＴＣが示されている。制限酵素４５４は、この塩基配列をグアニンとアデニンの間で切断する。これにより、ＤＮＡ４５３は切断され、図１０に示されるように、ＤＮＡ断片４５５となる。なお、導入する塩基配列の前後に、例えば図１１に示されるような、制限酵素の認識部位となる塩基配列を配置することにより、制限酵素でＤＮＡを分解して、目的とする塩基配列をスムーズに取り出すことが可能となる。
【０１１５】
ステップＳ２０３において、利用者３１は、図１０に示される磁気ビーズ４５６を結合させた、loxP配列と相補的な塩基配列を有する塩基を、ＤＮＡ断片４５５とハイブリダイゼーションさせる。そして、利用者３１は、磁石を用いて、loxPが存在するＤＮＡ断片のみを抽出する。すなわち、磁気ビーズ４５６は磁石に引き寄せられる。また、この磁気ビーズ４５６と結合した、loxP配列と相補的な塩基配列には、loxP配列が結合している。またloxP配列は、後述するように情報タグと結合している。従って、磁石を用いて、磁気ビーズ４５６を引き寄せると、磁気ビーズ４５６に結合した、loxP配列と相補的な塩基配列も引き寄せることができ、さらに、loxP配列と相補的な塩基配列に結合したloxP配列およびloxP配列に結合した情報タグも引き寄せることができる。このようにして、loxPが存在するＤＮＡ断片が抽出される。
【０１１６】
ステップＳ２０４において、利用者３１は、ステップＳ２０３で抽出されたＤＮＡ断片をシーケンサ３２に投入する。シーケンサ３２は、図１０に示されるように、投入されたＤＮＡ断片の塩基配列４５７を特定する。シーケンサ３２は、特定した塩基配列のデータである塩基配列データ４５７を情報取得装置３３に供給する。
【０１１７】
ステップＳ２０５において、情報取得装置３３は、シーケンサ３２から供給された塩基配列データ４５７から、導入情報を読み出す読み出し処理を実行し、表示部２０７に導入情報を表示する。これにより、利用者３１は、情報タグ導入生物１４に導入された導入情報を知ることができる。
【０１１８】
次に、図１２乃至図１９を参照して、生体ＤＮＡにおける情報タグの挿入位置、および情報タグを含む導入塩基配列３０１の構造について説明する。
【０１１９】
図１２は、イントロン領域に情報タグを導入する場合の塩基配列導入場所の例を示している。図１２の上側には、ＤＮＡ５０１の構成例が示され、下側には、成熟ｍＲＮＡの構成例が示されている。なお、図１２は、真核生物のＤＮＡの例を示している。
【０１２０】
真核生物の遺伝子５１１はＤＮＡ５０１上に点在しており、遺伝子間には、機能未知の塩基配列である非遺伝子領域５１２が並んでいる。個々の遺伝子は、制御領域５２１と転写領域５２２により構成されている。制御領域５２１には遺伝子の転写活性を制御するエンハンサー部位５３１と、転写因子認識部位(プロモータ領域)５３２がある。ただし、エンハンサー領域５３１はイントロン５４２−１および５４２−２内や遺伝子の下流に位置する場合もある。一方、転写領域５２２には、エクソン領域５４１−１、５４１−２、および５４１−３、並びにイントロン領域５４２−１および５４２−２がある。
【０１２１】
そして、遺伝子５１１がｍＲＮＡに転写されると、スプライシングがおきて、イントロン領域５４２−１および５４２−２が脱落し、エクソン領域５４１−１、５４１−２、および５４１−３が結合される。図１２の下側に示された成熟ｍＲＮＡの例においては、３つのエクソン領域５４１−１、５４１−２、および５４１−３が存在し、３つが接続されているが、実際には、選択的にスプライシングが起きて、最終的に成熟ｍＲＮＡに残るエクソン数が減少こともある。また、成熟ｍＲＮＡにはキャップ構造５５１と、ポリＡ配列５５７が付加される。
【０１２２】
そして、成熟ｍＲＮＡの上流には、翻訳開始配列「ＡＵＧ」が出現するまでの非翻訳領域５５２、翻訳終了配列「ＵＡＧ」以後の非翻訳領域５５６が存在する。この両者に挟まれた翻訳領域５５４が蛋白質に翻訳される。ただし、翻訳終了配列は、生物種によって若干の違いがある。
【０１２３】
いずれにせよ、イントロン領域は成熟ｍＲＮＡからは脱落するため、この部分に塩基配列を導入することによる影響は少ないと考えられる。一方、成熟ｍＲＮＡ内の翻訳が行われない非翻訳領域５５２および５５６は、翻訳を制御している可能性があることから、塩基配列を変化させることによる生体への影響が考えられる。また、非遺伝子領域５１２に塩基配列を導入した場合、遺伝子操作した遺伝子との関係が希薄になる場合が予想される。そこで本例では、遺伝子５１１内にあるイントロン領域（例えば、イントロン領域５４２−２）に塩基配列を導入する。
【０１２４】
なお、このことは、本発明が非翻訳領域や非遺伝子領域に塩基配列情報を挿入をしないことに限定されることを意味するものではなく、上記のような欠点を考慮した上で、非翻訳領域５５２および５５６と相補的なＤＮＡ５０１の領域や非遺伝子領域に情報タグを導入するようにしても良い。
【０１２５】
次に、図１３は、導入する塩基配列のモジュール構造を示している。図１３には、図１２に示された遺伝子内の一番後ろに位置するイントロン領域５４２−２に、情報タグを含む塩基配列を挿入する場合の例が示されている。なお、他のイントロン領域（例えば、図１２のイントロン領域５４２−１）に情報タグを挿入するようにしても、勿論よい。
【０１２６】
図１３の上側には、イントロン領域５４２−２の詳細な配列が示され、下側には、ベクターを利用して細胞内に導入する塩基配列が示されている。イントロン領域の配列は、一般にＧＴ（例えば、図１３のＧＴ６０１）で始まり、ＡＧ(例えば、図１３のＡＧ６０４)で終わる構造を有している。イントロン領域の開始部分の認識部位と、Ａ(例えば、図１３のＡ６０３)を挟み、Ｔリッチな配列部分からなる終了部分の認識部位の構造は、生物種によってばらつきがあるものの、開始(例えば、図１３のＧＴ６０１)から５塩基、およびＡＧ(例えば、図１３のＡＧ６０４)の前のＴリッチ領域の直前のＡ(例えば、図１３のＡ６０３)の５塩基分上流側により挟まれた領域(例えば、図１３の導入領域６０２)は、イントロン領域のスプライシングに関係が低い部分と考えられることから、この導入領域６０２に、情報タグを含む塩基配列６３２を挿入する。このように、イントロン領域のスプライシングに関係が低いと考えられる領域に情報タグを導入することにより、情報タグの導入による生体への影響を低く抑えることが可能となる。
【０１２７】
図１３に示されるように、相同性遺伝子組替えを行うために、導入する塩基配列６３２の上流側に、ターゲットとなる導入領域６０２の上流側の塩基配列と同じ塩基配列６３１を付加し、導入する塩基配列６３２の下流側に、ターゲットとなる導入領域６０２の下流側の塩基配列と同じ塩基配列６３３を付加する。また、塩基配列６３３の下流にネガティブ選択用致死性遺伝子６３４を付加しておく。
【０１２８】
次に、図１４は、導入する遺伝子の長さを示している。作成したデータ塩基配列７０１は、導入情報をコードしたデータ部分７０２およびloxP７０３により構成される。このデータ塩基配列７０１を導入単位とする。
【０１２９】
次に、図１５は、図１３に示された塩基配列６３２の詳細な構造を示している。
【０１３０】
図１５の上側に示されるように、塩基配列６３２は、導入情報等がコードされた塩基配列を含む領域７１２、並びに領域７１２の上流側の塩基配列７１１、および領域７１２の下流側の塩基配列７１３により構成されている。領域７１２の上流側の塩基配列７１１、および領域７１２の下流側の塩基配列７１３は、導入領域６０２側の対応する位置の塩基配列と同一の塩基配列になっている。図１５の下側には、領域７１２の詳細な構成が示されている。すなわち、領域７１２は、当初、塩基配列７２１全体により構成される。しかし、ポジティブセレクションの実行後、Cre蛋白質３２２によりポジティブ選択用薬剤耐性遺伝子７２３およびloxP７２４からなる領域７２２は除去され、最終的に、導入情報をコードしたデータ部分７０２およびloxP７０３からなるデータ塩基配列７０１が残る。
【０１３１】
なお、図１２乃至図１５には、イントロン領域に情報タグを導入する場合の例を示したが、イントロン領域が存在しない遺伝子に情報タグを導入する場合の例について、次に説明する。図１６は、１つのエクソンからなる遺伝子に対する塩基配列導入場所を示している。
【０１３２】
図１６の上側には、ＤＮＡ８０１の構成例が示され、下側には、成熟ｍＲＮＡの構成例が示されている。図１６において、遺伝子は、制御領域８１１と転写領域８１２により構成されている。制御領域８１１には遺伝子の転写活性を制御するエンハンサー部位８２１と、転写因子認識部位(プロモータ領域)８２２がある。ただし、エンハンサー領域８２１は遺伝子の下流に位置する場合もある。一方、転写領域８１２には、１つのエクソン領域８３１がある。
【０１３３】
図１６に示すように、１つのエクソン領域８３１しか無い遺伝子がターゲットの場合、成熟ｍＲＮＡの翻訳終了位置「ＵＡＧ」８５５以後の非翻訳領域８５６の転写元となる塩基配列８３３は、直接的に蛋白質をコードしていない。従って、塩基配列８３３に対して、イントロン領域を含むようにして、塩基配列を導入する。塩基配列８３３は翻訳制御に関連している場合があるが、イントロン領域を含むようにして塩基配列を導入することにより、翻訳の制御に影響を与えないようにすることができる。
【０１３４】
次に、図１７は、図１６の非翻訳領域８３３に導入する塩基配列のモジュール構造を示している。
【０１３５】
図１７の上側には、上流側８３３ａおよび下流側８３３ｂに分割された非翻訳領域８３３が示され、下側には、ベクターを利用して細胞内に導入する塩基配列が示されている。上述したように、イントロン領域の配列は、一般にＧＴで始まり、ＡＧで終わる構造を有している。また、イントロン領域の開始部分の認識部位（開始(ＧＴ)から５塩基）、並びに終了（ＡＧ）の上流のＴリッチな配列部分からなる終了部分認識部位の先頭のＡの前の５塩基以降の領域は、イントロン領域のスプライシングに関係が高い部分と考えられる。そこで、図１７に示されるように、導入する塩基配列９０２の先頭には、ＧＴ９１１から５塩基分からなる、イントロン領域の開始部分の認識部位を配置し、塩基配列９０２の末端には、Ａ９１２、Ａ９１２の前の５塩基分の配列、Ａの後ろのＴリッチな配列、およびＡＧ９１３からなる、イントロン領域の終了部分の認識部位を配置している。これらのイントロン領域の間に、導入情報等をコードした塩基配列９２１が配置される。また、相同性遺伝子組替えを行うために、導入する塩基配列９０２の上流側に、ターゲットとなる非翻訳領域８３３の上流側８３３ａと同一の塩基配列９０１を付加し、導入する塩基配列９０２の下流側に、ターゲットとなる非翻訳領域８３３の下流側８３３ｂと同一の塩基配列９０３を付加する。また、塩基配列９０３の下流にネガティブ選択用致死性遺伝子９０４を付加しておく。
【０１３６】
次に、図１８は、図１６のＤＮＡ８０１に導入する遺伝子の長さを示している。作成したデータ塩基配列９４１は、導入情報をコードしたデータ部分９４２およびloxP９４３により構成される。このデータ塩基配列９４１を導入単位とする。
【０１３７】
次に、図１９は、図１７に示された塩基配列９２１の詳細な構造を示している。
【０１３８】
図１９の上側に示されるように、塩基配列９２１は、導入情報等がコードされた塩基配列を含む領域９６２、並びに領域９６２の上流側の塩基配列９６１、および領域９６２の下流側の塩基配列９６３により構成されている。図１９の下側には、領域９６２の詳細な構成が示されている。すなわち、領域９６２は、当初、塩基配列９７１全体により構成される。しかし、ポジティブセレクションの実行後、Cre蛋白質３２２によりポジティブ選択用薬剤耐性遺伝子９７３およびloxP９７４からなる領域９７２は除去され、最終的に、導入情報をコードしたデータ部分９４２およびloxP９４３からなるデータ塩基配列９４１が残る。
【０１３９】
次に、図２０のフローチャートを参照して、図４のフローチャートのステップＳ１０２の導入塩基配列設計処理について説明する。
【０１４０】
作成者１１は、入力部１０２を操作して、導入情報を配列設計装置１２に入力する。そこで、ステップＳ３０１において、配列設計装置１２のデータ作成部１０３は、入力部１０２から供給された操作情報に基づいて、導入情報データを作成する。作成された導入情報の例を図２１に示す。
【０１４１】
図２１に示された例においては、製品名１００１として、"rose"が記述され、所属１００２として、"Sony"が記述され、機能情報１００３として、"rose like petal"が記述され、遺伝子由来情報１００４として、"native"が記述され、遺伝子機能変更点情報１００５として、"activate"が記述され、遺伝子グループ情報１００６として、「１２個中の１番目の遺伝子」であることを示す"1/12"が記載されている。
【０１４２】
なお、遺伝子由来情報１００４として、"native"は遺伝子自体は既存のものであることを示している。遺伝子由来情報１００４としては、この他に、既存遺伝子の配列を変更したことを示す"native/modefy"がある。また、遺伝子由来情報１００４として、他種の生物から遺伝子を導入した場合は、その生物種の名前を記述するようにしても良い。また、遺伝子機能変更点情報１００５として、"activate"は「増加」を示している。遺伝子機能変更点情報１００５としては、この他に、「減少」を示す"inhibit"、「破壊」を示す"destroy"、および「導入」を示す"insert"などがある。
【０１４３】
データ作成部１０３は、入力部１０２からの操作情報に基づいて、導入情報データを作成し、表示部１０４に表示させる。作成者１１は、表示部１０４に表示された導入情報を確認しながら、導入情報の入力および修正をすることができる。作成者１１は、導入情報の入力が完了した場合、入力部１０２を操作して、導入情報の確定を入力する。データ作成部１０３は、入力部１０２から、導入情報の確定を示す操作情報が供給された場合、作成した導入情報データをデータ圧縮部１０５に供給する。その後、処理はステップＳ３０２に進む。
【０１４４】
ステップＳ３０２において、データ圧縮部１０５は、データ作成部１０３から供給された導入情報データを、予め設定された所定の符号化方式に基づいて圧縮し、データ量を減少させる。データ圧縮部１０５は、導入情報データを圧縮して作成した圧縮済みデータをデータ置換部１０６に供給する。
【０１４５】
ステップＳ３０２の処理の後、ステップＳ３０３において、データ置換部１０６は、２進数データとしての圧縮済みデータを、塩基配列データに置き換える。すなわち、データ置換部１０６は、２進数データを２桁分毎に区切って、対応する塩基に置き換えることにより、圧縮済みデータを塩基配列データに置き換える。例えば、データ置換部１０６は、図２２に示される対応表に基づいて、圧縮済みデータを塩基配列データに置き換える。
【０１４６】
すなわち、図２２は、２ビットの２進数情報に対する塩基の対応を示している。図２２の例では、２進数データの２桁目が０のときプリン塩基を選択し、２進数データの２桁目が１のときピリミジン塩基を選択し、２進数データの１桁目が０のとき２結合を選択し、２進数データの１桁目が１のとき３結合を選択することにより、２進数データに対応する塩基を指定するようにしている。
【０１４７】
従って、データ置換部１０６は、２桁分の２進数［００］をＡ（アデニン）に置き換え、２桁分の２進数［０１］をＧ（グアニン）に置き換え、２桁分の２進数［１１］をＣ（シトシン）に置き換え、２桁分の２進数［１０］をＴ（チミン）に置き換える。これにより、例えば、２進数で８ビットのデータは、図２３に示されるように、４塩基分の塩基配列に変換される。
【０１４８】
すなわち、図２３に示されるように、４塩基で８ビットの２進数情報を表すことができる。１塩基をビットとする塩基配列情報では４進数を表現することができ、コンピュータ上における情報の２進数表記に対して、８ビットの情報を４塩基で表現することができる。このことから、ＡＳＣＩＩキャラクター等は４塩基配列で表現することになる。
【０１４９】
データ置換部１０６は、２進数データ（圧縮済みデータ）を２桁毎に区切って、対応する塩基に置き換えてゆくことにより、塩基配列データを作成し、作成した塩基配列データを訂正符号挿入部１０７に供給する。
【０１５０】
ステップＳ３０３の処理の後、ステップＳ３０４において、訂正符号挿入部１０７は、データ置換部１０６から供給された塩基配列データにエラー訂正符号を挿入し、エラー訂正符号が挿入された塩基配列データを緩衝配列挿入部１０８に供給する。なお、ステップＳ３０４の詳細な説明は、図２４および図２５のフローチャートを参照して後述する。
【０１５１】
ステップＳ３０５において、緩衝配列挿入部１０８は、訂正符号挿入部１０７から供給された塩基配列データに、緩衝配列を挿入する。すなわち、訂正符号挿入部１０７から供給された塩基配列データにより指定される塩基配列が、万が一、生体内で機能を有する塩基配列と類似性が高い場合、生体に導入した塩基配列により、生体内の生理機能が乱される可能性がある。そこで、訂正符号挿入部１０７から供給された塩基配列データに、緩衝配列を挿入することにより、生体に導入する塩基配列が、元々生体内に存在する塩基配列に類似しないようにする。緩衝配列挿入部１０８は、訂正符号挿入部１０７からの塩基配列データに緩衝配列を挿入した後、緩衝配列が挿入された塩基配列データ（例えば図１４のデータ部分７０２、または図１８のデータ部分９４２）をポジティブ選択用配列付加部１０９に供給する。なお、ステップＳ３０５の詳細な説明は、図２９のフローチャートを参照して後述する。
【０１５２】
ステップＳ３０６において、ポジティブ選択用配列付加部１０９は、緩衝配列挿入部１０８から供給された塩基配列データの下流側にloxP（例えば、図１５のloxP７０３、または図１９のloxP９４３）、ポジティブ選択用薬剤耐性遺伝子（例えば、図１５のポジティブ選択用薬剤耐性遺伝子７２３、または図１９のポジティブ選択用薬剤耐性遺伝子９７３）、およびloxP（例えば、図１５のloxP７２４、または図１９のloxP９７４）にそれぞれ対応する塩基配列を、この順番で付加する。なお、ポジティブ選択用配列付加部１０９は、例えば図１５に示される塩基配列７１１および７１３、または図１９に示される塩基配列９６１および９６３をさらに付加する。そして、ポジティブ選択用配列付加部１０９は、loxP、薬剤耐性遺伝子、およびloxPにそれぞれ対応する塩基配列等が付加された塩基配列データ（例えば、図１３の塩基配列６３２、または図１７の塩基配列９２１）をイントロン配列付加部１１０に供給する。
【０１５３】
ステップＳ３０７において、イントロン配列付加部１１０は、情報タグを導入するのはエクソン領域内の非翻訳領域の転写元となる領域（例えば、図１６の塩基配列８３３）か否かを判定する。すなわち、情報タグを導入する遺伝子にイントロン領域が存在する場合、そのイントロン領域に情報タグを導入することができるが、情報タグを導入する遺伝子にイントロン領域が存在しない場合、その遺伝子の非翻訳領域に情報タグを導入することになるため、イントロン配列付加部１１０は、ＤＮＡ配列記憶部１１８から、情報タグを導入する遺伝子の塩基配列情報を読み出し、ターゲットとなる遺伝子にイントロン領域が存在するか否かを判定する。そして、ターゲットとなる遺伝子にイントロン領域が存在しない場合、イントロン配列付加部１１０は、情報タグを導入するのはエクソン領域内の非翻訳領域であると判定し、処理はステップＳ３０８に進む。
【０１５４】
ステップＳ３０８において、イントロン配列付加部１１０は、ポジティブ選択用配列付加部１０９から供給された塩基配列データ（例えば、図１７の塩基配列９２１）の前後に、イントロン領域として認識される認識部位の塩基配列データ（例えば、図１７のＧＴ９１１から５塩基分からなる、イントロン領域の開始部分の認識部位、並びにＡ９１２、Ａ９１２の前の５塩基分の配列、Ａの後ろのＴリッチな配列、およびＡＧ９１３からなる、イントロン領域の終了部分の認識部位）を付加して、イントロンとして認識される認識部位の塩基配列データが付加された塩基配列データを導入位置決定部１１１に供給する。その後、処理はステップＳ３０９に進む。
【０１５５】
ステップＳ３０７において、ターゲットとなる遺伝子にイントロン領域が存在する場合、イントロン配列付加部１１０は、情報タグを導入するのはイントロン領域であると判定する。そして、イントロン配列付加部１１０は、ポジティブ選択用配列付加部１０９から供給された塩基配列データをそのまま導入位置決定部１１１に供給する。その後、ステップＳ３０８の処理はスキップされ、処理はステップＳ３０９に進む。
【０１５６】
ステップＳ３０９において、導入位置決定部１１１は、イントロン配列付加部１１０から供給された塩基配列データ（例えば、図１３の塩基配列６３２、または図１７の塩基配列９０２）に基づいて、塩基配列の長さ（個数）を特定する。そして、導入位置決定部１１１は、相同配列データベースに記憶された相同配列データ、およびＤＮＡ配列記憶部１１８に記憶された、遺伝子操作の対象生物の塩基配列を参照して、情報タグを挿入すべきイントロン（または非翻訳領域）のうち、情報タグの挿入による生体への影響が最も少ないと予測される位置を、情報タグの導入位置として決定する。導入位置決定部１１１は、イントロン配列付加部１１０から供給された塩基配列データ、および情報タグの導入位置を示す導入位置情報をターゲット配列付加部１１２に供給する。なお、ステップＳ３０９の処理の詳細な説明は、図３６のフローチャートを参照して後述する。
【０１５７】
ステップＳ３１０において、ターゲット配列付加部１１２は、導入位置決定部１１１から供給された塩基配列データに、相同性組換えを起こさせるための配列を付加する。すなわち、ターゲット配列付加部１１２は、導入位置決定部１１１から供給された導入位置情報に基づいて、ＤＮＡ配列記憶部１１８に記憶された、遺伝子操作の対象生物の塩基配列の中から、情報タグの導入位置の上流と下流に対応する塩基配列（例えば、図１３の塩基配列６３１および６３３、または図１７の塩基配列９０１および９０３）を読み出し、導入位置決定部１１１から供給された塩基配列データの上流と下流に付加する。ターゲット配列付加部１１２は、情報タグの導入位置の上流と下流に対応する生体ＤＮＡの塩基配列が付加された塩基配列データをネガティブ選択用配列付加部１１３に供給する。
【０１５８】
ステップＳ３１１において、ネガティブ選択用配列付加部１１３は、ターゲット配列付加部１１２から供給された塩基配列データに、ネガティブ選択用のネガティブ選択用致死遺伝子の塩基配列（例えば、図１３のネガティブ選択用致死遺伝子６３４、または図１７のネガティブ選択用致死性遺伝子９０４）を付加して、出力部１１４に供給する。出力部１１４は、ネガティブ選択用配列付加部１１３から供給された塩基配列データを配列設計データとしてＤＮＡ合成装置１３に出力する。
【０１５９】
以上で、導入塩基配列設計処理が終了し、処理は上述した図４のステップＳ１０３に進む。
【０１６０】
次に、図２４および図２５のフローチャートを参照して、図２０のステップＳ３０４のエラー訂正符号挿入処理について詳細に説明する。
【０１６１】
図２４のステップＳ４０１において、訂正符号挿入部１０７は、データ置換部１０６から供給された塩基配列データにより指定される塩基配列を、予め設定された個数（Ｍ個とする）毎に分割し、図２６に示されるように、Ｎ行Ｍ列の行列にする。
【０１６２】
すなわち、図２６の符号１０５１は、Ｎ行に分割された塩基配列の先頭の行を示している。図２６に示されるように、塩基配列データにより指定される塩基配列は、先頭の行１０５１に続いて、２行目乃至Ｎ行目の塩基配列に分割される。
【０１６３】
ステップＳ４０１の処理の後、ステップＳ４０２において、訂正符号挿入部１０７は、行および列を指定する変数ｍおよびｎをｍ＝１、およびｎ＝１に初期化する。
【０１６４】
ステップＳ４０３において、訂正符号挿入部１０７は、図２２に示される塩基と２進数の対応関係に基づいて、ｎ行目の塩基配列を構成する各塩基に対応する２進数データを求め、図２７に示されるように、求められた各２進数データの１桁目と２桁目でそれぞれ和をとる。すなわち、図２７において、符号１１０１−１乃至１１０１−Ｍは、ｎ行目の塩基配列を構成するＭ個の塩基のそれぞれから求められた２桁の２進数データを示している。訂正符号挿入部１０７は、まず、これらの２進数データ１１０１−１乃至１１０１−Ｍの２桁目の値の和をとる。そして、訂正符号挿入部１０７は、この２桁目の値の和における１桁目の値１１５１Ａを、足し算の結果の２桁目の値として取得する。次に、訂正符号挿入部１０７は、２進数データ１１０１−１乃至１１０１−Ｍの１桁目の値の和をとる。そして、訂正符号挿入部１０７は、この１桁目の値の和における１桁目の値１１５１Ｂを、足し算の結果の１桁目の値として取得する。
【０１６５】
従って、例えば、ｎ行目が４個の塩基からなる塩基配列［ＡＧＣＴＴ］により構成されていた場合、訂正符号挿入部１０７は、まず、図２２に示される対応関係に基づいて、２進数データ［００］、［０１］、［１１］、［１０］、および［１０］を求める。次に、訂正符号挿入部１０７は、これらの２進数データの２桁目の値［０］、［０］、［１］、［１］、および［１］の２進数による和［１１］を求め、その和［１１］の１桁目の値［１］を値１１５１Ａとして取得する。次に、訂正符号挿入部１０７は、塩基配列から変換された２進数データ［００］、［０１］、［１１］、［１０］、および［１０］の１桁目の値［０］、［１］、［１］、［０］、および［０］の２進数による和［１０］を求め、その和［１０］の１桁目の値［０］を値１１５１Ｂとして取得する。そして、訂正符号挿入部１０７は、値１１５１Ａを２桁目とし、値１１５１Ｂを１桁目とする、２桁の２進数データ［１０］を得る。
【０１６６】
ステップＳ４０４において、訂正符号挿入部１０７は、値１１５１Ａおよび値１１５１Ｂからなる２桁の２進数データを、図２２に示される対応関係に基づいて、塩基に置き換える。例えば、上記の例のように、ステップＳ４０３で、２桁の２進数データ［１０］が求められた場合、訂正符号挿入部１０７は、２進数データ［１０］を、図２２の対応関係に基づいて、Ｔ（チミン）に置き換える。
【０１６７】
ステップＳ４０５において、訂正符号挿入部１０７は、ステップＳ４０４で２進数データから置き換えられた塩基の塩基データを、訂正符号として、ｎ行目の塩基配列の３´末端側の末尾に付加する。図２６において、訂正符号１０５２−１は、行１０５１の塩基配列データを基にステップＳ４０５で付加された塩基データを示している。
【０１６８】
ステップＳ４０５の処理の後、ステップＳ４０６において、訂正符号挿入部１０７は、変数ｎが、ｎ＝Ｎであるか否かを判定し、ｎ＝Ｎではない（ｎ＜Ｎである）場合、処理はステップＳ４０７に進む。
【０１６９】
ステップＳ４０７において、訂正符号挿入部１０７は、変数ｎを１だけインクリメントする。その後、処理はステップＳ４０３に戻り、上述したステップＳ４０３以降の処理が繰り返される。
【０１７０】
このようにして、ステップＳ４０３乃至ステップＳ４０７の処理が繰り返されることにより、図２６の１行目乃至Ｎ行目のそれぞれに対応する訂正符号１０５２−１乃至１０５２−Ｎが、各行の３´末端側の末尾に付与される。
【０１７１】
そして、全ての行に対応する訂正符号が付与されたとき、ステップＳ４０６において、訂正符号挿入部１０７は、ｎ＝Ｎであると判定し、処理は図２５のステップＳ４０８に進む。
【０１７２】
次に、訂正符号挿入部１０７は、図２５のステップＳ４０８乃至ステップＳ４１２の処理により、上述した行に対する場合と同様にして、１乃至Ｍ列のそれぞれに対して、訂正符号１０６２−１乃至１０６２−Ｍを付与する。
【０１７３】
すなわち、訂正符号挿入部１０７は、まず、ステップＳ４０８において、図２２に示される塩基と２進数の対応関係に基づいて、ｍ列目の塩基配列を構成する各塩基に対応する２進数データを求め、図２７を参照して説明した行の場合と同様にして、各塩基に対応する２進数データの１桁目と２桁目でそれぞれ和をとり、それぞれの和の１桁目の値からなる２桁の２進数データを取得する。
【０１７４】
ステップＳ４０９において、訂正符号挿入部１０７は、ステップＳ４０８で求められた２桁の２進数データを、図２２に示される対応関係に基づいて、塩基に置き換える。
【０１７５】
ステップＳ４１０において、訂正符号挿入部１０７は、ステップＳ４０９で２進数データから置き換えられた塩基を、訂正符号として、Ｎ＋１行目に作成中の塩基配列のｍ列目に付加する。図２６において、訂正符号１０６２−１は、列１０６１の塩基配列データを基にステップＳ４１０で付加された塩基データを示している。
【０１７６】
ステップＳ４１０の処理の後、ステップＳ４１１において、訂正符号挿入部１０７は、変数ｍが、ｍ＝Ｍであるか否かを判定し、ｍ＝Ｍではない（ｍ＜Ｍである）場合、処理はステップＳ４１２に進む。
【０１７７】
ステップＳ４１２において、訂正符号挿入部１０７は、変数ｍを１だけインクリメントする。その後、処理はステップＳ４０８に戻り、上述したステップＳ４０８以降の処理が繰り返される。
【０１７８】
このようにして、ステップＳ４０８乃至ステップＳ４１２の処理が繰り返されることにより、図２６の１列目乃至Ｍ列目のそれぞれに対応する訂正符号１０６２−１乃至１０６２−Ｍが、Ｎ＋１行目に付与される。
【０１７９】
そして、全ての列に対応する訂正符号が付与されたとき、ステップＳ４１１において、訂正符号挿入部１０７は、ｍ＝Ｍであると判定し、処理はステップＳ４１３に進む。
【０１８０】
ステップＳ４１３において、訂正符号挿入部１０７は、図２６に示されている訂正符号１０５２−１乃至１０５２−Ｎ、並びに訂正符号１０６２−１乃至１０６２Ｍが付与された１乃至Ｎ＋１行の塩基配列を、１行目の塩基配列を先頭にして、１行目の塩基配列の３´末端側に、２行目の塩基配列の５´末端側を接続し、２行目の塩基配列の３´末端側に３行目の塩基配列の５´末端側を接続し・・・、以降、Ｎ＋１行目の塩基配列までを、順番に接続する。これにより、訂正符号が挿入された塩基配列データが生成される。
【０１８１】
以上のようにして、エラー訂正符号挿入処理が実行される。このようにして、エラー訂正符号を挿入することにより、導入情報をコードするＤＮＡを生体ＤＮＡに導入した後などに、導入されたＤＮＡの一部の塩基が置き換わってしまっても、正しい塩基に訂正することができ、結果的に、生物から、より正確に導入情報を取り出すことが可能となる。
【０１８２】
次に、図２８を参照して、緩衝配列挿入部１０８により挿入される緩衝配列について説明する。
【０１８３】
上述したように、訂正符号挿入部１０７から供給された塩基配列データにより指定される塩基配列が、万が一、生体内で機能を有する塩基配列（例えば、エンハンサーやプロモータの塩基配列）と類似性が高い配列になった場合、生体に導入した塩基配列により、生体内の生理機能が乱される可能性がある。そこで、緩衝配列挿入部１０８は、訂正符号挿入部１０７から供給された塩基配列データに、緩衝配列を挿入することにより、生体に導入する塩基配列が、元々生体内に存在する塩基配列に類似しないようにする。
【０１８４】
図２８に示される例においては、訂正符号挿入部１０７から供給された塩基配列データのうち、塩基ｋ個分の塩基配列１２０２−１（４進数で表現されるビット）を配置した後、緩衝配列（スペーサ）１２０１−１を１つ配置する。また、緩衝配列（スペーサ）１２０１−１の後に、訂正符号挿入部１０７から供給された塩基配列データのうち、塩基配列１２０２−１に後続する部分の塩基配列１２０２−２を配置している。さらに、塩基配列１２０２−２の後に、緩衝配列（スペーサ）１２０１−２を１つ配置する。このようにして、緩衝配列挿入部１０８は、訂正符号挿入部１０７から供給された塩基配列データにより指定される塩基配列ｋ個分毎に、緩衝配列（スペーサ）を挿入する。なお、緩衝配列は２つ以上並べて配置しても良い。
【０１８５】
ここで、挿入しようとしている塩基配列の並びが、例えば情報端末に挿入する制限酵素切断部位認識配列(例えば、図１１の制限酵素認識部位)になっていた場合、認識部位の長さが６塩基であるとき、緩衝配列を挿入する間隔ｋをｋ＜６にすれば、生体に導入するＤＮＡの塩基配列を認識塩基配列とならないように設計することができる。また、転写開始シグナルであるＴＡＴＡボックス配列など、他の制御シグナルとなる塩基配列に類似する塩基配列を取らないように、緩衝配列挿入部１０８は、適宜、緩衝塩基を設定する。
【０１８６】
次に、図２９のフローチャートを参照して、図２０のステップＳ３０５の緩衝配列挿入処理について詳細に説明する。なお、図３０および図３１を適宜参照して説明する。また、以下の説明においては、遺伝的アルゴリズム(ＧＡ)を用いた場合の例を説明する。
【０１８７】
図２９のステップＳ５０１において、緩衝配列挿入部１０８は、初期遺伝子群を作成する。なお、「初期遺伝子」における「遺伝子」は遺伝的アルゴリズムにおける遺伝子、すなわち緩衝配列の候補であり、生物学的な意味の遺伝子ではない。図３０は、初期遺伝子群の中の１つの初期遺伝子１２５１の例を示している。初期遺伝子１２５１は、導入する塩基配列の緩衝配列（スペーサ）部分（例えば、図２８の緩衝配列１２０１−１乃至１２０１−ｎ）のみを集めた形になっている。緩衝配列挿入部１０８は、初期遺伝子１２５１のような複数の異なる塩基配列パターンにより構成される初期遺伝子を複数作成する。
【０１８８】
次に、ステップＳ５０２において、緩衝配列挿入部１０８は、実行処理回数を０に初期化する。
【０１８９】
ステップＳ５０２の処理の後、ステップＳ５０３において、緩衝配列挿入部１０８は、相同配列データベース１１７に格納された相同性スコアを利用して、相同性評価を行う。すなわち、相同配列データベース１１７には、複数の生物種のゲノムに共通して出現する塩基配列パターンが、その重要度の指標となる相同性スコアと対応付けて格納されている。そこで、緩衝配列挿入部１０８は、初期遺伝子群の中の各緩衝配列の候補（例えば初期遺伝子１２５１）を塩基配列データにより指定される塩基配列中に挿入する。その後、ステップＳ５０４において、緩衝配列挿入部１０８は、ステップＳ５０３で緩衝配列が挿入された塩基配列データの塩基配列パターンが、相同性データベース１１７に格納されている相同配列パターンと、どの位、類似性があるのかを評価する。
【０１９０】
ステップＳ５０５において、緩衝配列挿入部１０８は、ステップＳ５０４における相同性評価の結果に基づいて、評価値順にリストを作成する。
【０１９１】
ステップＳ５０６において、緩衝配列挿入部１０８は、実行した処理回数が予め設定された処理回数に達したか否かを判定し、実行した処理回数が予め設定された処理回数に達していない場合、処理はステップＳ５０７に進む。
【０１９２】
ステップＳ５０７において、緩衝配列挿入部１０８は、評価値が高い（相同配列パターンとの類似性が高い）遺伝子（緩衝配列の候補）を削除する。
【０１９３】
図３１は、遺伝的アルゴリズムによる緩衝配列の探索例を示している。遺伝的アルゴリズムのプロセスは大きく分けて、評価過程Ａ、複写(コピー)過程Ｂ、交配・変異過程Ｃからなっており、指定した回数だけ過程Ａ乃至過程Ｃを順次、繰り返す。このあと、評価値が１番低い遺伝子（緩衝配列の候補）を取り出し、塩基配列データにより指定される塩基配列内に挿入して、緩衝配列が挿入された塩基配列データを作成する。
【０１９４】
図２９のステップＳ５０７に対応する図３１の評価過程Ａでは、相同性を評価して、評価値の小さいものから順番にリストを作り、閾値から上の評価値を持つ（リスト先頭から数えて、与えられた個数を越える）緩衝配列候補群１３４２を削除する。これにより、評価値の小さい緩衝配列候補群１３４１のみが残る。
【０１９５】
次に、ステップＳ５０８において、緩衝配列挿入部１０８は、残っている各遺伝子を複製(コピー)する。
【０１９６】
例えば図３１において、図２９のステップＳ５０８に対応する複写(コピー)過程Ｂでは、現存する遺伝子（緩衝配列候補１３４１）を複製し、緩衝配列候補群１３４１と同一の配列を有する緩衝配列候補群１３５１を生成する。
【０１９７】
ステップＳ５０９において、緩衝配列挿入部１０８は、２つの遺伝子を１組としてペアリングし、遺伝子交配させる。また、ステップＳ５１０において、緩衝配列挿入部１０８は、点突然変異を導入する。
【０１９８】
例えば、図３１において、図２９のステップＳ５０９およびステップＳ５１０に対応する交配・変異過程Ｃでは、与えられた割合の遺伝子について緩衝配列候補１３７１および１３７２のペアが選択され、配列の一部分が交換される。また、与えられた割合に応じて、緩衝配列候補１３８１の１ヶ所の塩基記号１３８１が別の塩基記号に置き換えられる。
【０１９９】
ステップＳ５１１において、緩衝配列挿入部１０８は、実行処理回数を１だけインクリメントする。その後、処理はステップＳ５０３に戻り、上述したステップＳ５０３以降の処理が繰り返される。ステップＳ５０３乃至ステップＳ５１１の処理が繰り返されることにより、緩衝配列を挿入した塩基配列データの塩基配列と生体のＤＮＡの塩基配列との類似性がより低くなってゆく。
【０２００】
そして、ステップＳ５０６において、緩衝配列挿入部１０８が、実行した処理回数は予め設定された処理回数に達したと判定した場合、処理はステップＳ５１２に進む。ステップＳ５１２において、緩衝配列挿入部１０８は、複数の緩衝配列の候補のうち、評価値の１番低い緩衝配列の候補を塩基配列データに挿入し、これを緩衝配列が挿入された塩基配列データとして取得する。
【０２０１】
以上のようにして、緩衝配列挿入処理が実行される。以上のように、訂正符号挿入部１０７から供給された塩基配列データに、緩衝配列を挿入することにより、生体に導入する塩基配列が、元々生体内に存在する塩基配列に類似しないようにすることができる。結果的に、合成されたＤＮＡの塩基配列が、生体内で機能を有する塩基配列（例えば、エンハンサーやプロモータの塩基配列）と類似することを防ぐことができ、生体の本来の生理機能を乱すことを防止することができる。
【０２０２】
次に、図３２のフローチャートを参照して、相同配列データベース作成処理、すなわち、相同配列パターン取得部１１６がＤＮＡライブラリ１１５に記憶された複数の生物種のゲノムから、複数の生物種のゲノムに共通して出現する塩基配列パターンを特定し、その塩基配列パターンの重要度の指標となる相同性スコアを算出し、相同配列データベース１１７に記憶させる処理について説明する。
【０２０３】
図３２のステップＳ６０１において、制御部１０１は、図示せぬ通信部等を介して、外部の機器から、複数の生物種のゲノムの塩基配列データを取得し、ＤＮＡライブラリ１１５に記憶させる。なお、複数の生物種のゲノムの塩基配列データは、例えば、全ゲノムショットガン方式などを用いて、取得することができる。
【０２０４】
ステップＳ６０２において、相同配列パターン取得部１１６は、ＤＮＡライブラリ１１５に記憶された複数の生物種のゲノムの塩基配列データにより指定される塩基配列から、プロモータに相当する塩基配列、および遺伝子に相当する塩基配列を除去する。すなわち、相同配列パターン取得部１１６は、隠れマルコフモデルを用いた遺伝子推定プログラムなどを用いて、遺伝子に相当する塩基配列を除去する。また、相同配列パターン取得部１１６は、遺伝子配列の５´末端側に存在するプロモータ領域も除外する。
【０２０５】
ステップＳ６０３において、相同配列パターン取得部１１６は、相同配列取得処理を実行し、複数の生物種のゲノムで良く保存されている（共通して存在する）塩基配列の配列パターンの出現率および平均スコアを取得する。なお、ステップＳ６０３の処理の詳細な説明は後述する。
【０２０６】
ステップＳ６０４において、相同配列パターン取得部１１６は、ステップＳ６０３で得られた塩基配列の配列パターンの出現率と平均スコアを掛け算して、相同性スコアを算出する。
【０２０７】
ステップＳ６０５において、相同配列パターン取得部１１６は、ステップＳ６０４で求められた相同性スコアと対応付けて、ステップＳ６０３で取得した相同配列パターンを相同配列データベース１１７に記憶させる。
【０２０８】
以上のようにして、相同配列データベース１１７に相同配列パターンおよびその相同性スコアが記憶される。なお、上述したステップＳ６０３およびステップＳ６０４に対応する処理である相同性検索は、例えば、相同性検索を行う標準的なツールであるBLAST（Basic Local Alignment Search Tool）などにより実現されており、相同配列パターン取得部１１６はBLASTなどと同様の処理により、相同性検索を実行することができる。
【０２０９】
次に、図３３のフローチャートを参照して、図３２のステップＳ６０３の相同配列取得処理について詳細に説明する。なお、図３４および図３５も適宜参照して説明する。
【０２１０】
図３３のステップＳ７０１において、相同配列パターン取得部１１６は、相同配列パターンの検索対象となる塩基配列が残っているか否かを判定し、相同配列パターンの検索対象となる塩基配列が残っている場合、処理はステップＳ７０２に進む。なお、図３３の処理の開始当初は、図３２のステップＳ６０２でプロモータおよび遺伝子に相当する配列を除去した塩基配列が残っているので、相同配列パターン取得部１１６は、相同配列パターンの検索対象となる塩基配列が残っていると判定し、処理はステップＳ７０２に進む。
【０２１１】
図３４は、この状態の例を示している。すなわち、図３４の上側には、ＤＮＡライブラリ１１５に記憶されたゲノムの塩基配列データにより指定される塩基配列の例が示され、図３４の下側には、プロモータおよび遺伝子に相当する配列が除去された塩基配列が示されている。ＤＮＡライブラリ１１５に記憶されたゲノムの塩基配列データにより指定される塩基配列１５０１は、プロモータや遺伝子をコードしている塩基配列１５２２−１および１５２２−２、並びにプロモータや遺伝子をコードしていない塩基配列１５２１−１乃至１５２１−３により構成されている。このうち、プロモータや遺伝子をコードしている塩基配列１５２２−１および１５２２−２は、図３４の下側に示されるように、除去される（図３２のステップＳ６０２の処理）。相同配列パターン取得部１１６は、塩基配列１５２１−１乃至１５２１−３の全てに対して相同配列パターンを検索済みであるか否かを判定することにより、検索対象となる塩基配列が残っているか否かを判定する。すなわち、塩基配列１５２１−１乃至１５２１−３の中に、相同配列パターンを検索済みではない塩基配列が残っていた場合、相同配列パターン取得部１１６は、検索対象となる塩基配列が残っていると判定し、塩基配列１５２１−１乃至１５２１−３の全てに対して相同配列パターンを検索済みである場合、相同配列パターン取得部１１６は、検索対象となる塩基配列は残っていないと判定する。
【０２１２】
ステップＳ７０２において、相同配列パターン取得部１１６は、検索済みではない塩基配列のうち、１番上流側に位置する所定の個数分の塩基配列をクエリーに設定する。すなわち、相同配列パターン取得部１１６は、例えば、図３４の左下の横線が引かれた領域の塩基配列を取り出して、クエリー１５５１として設定する。
【０２１３】
ステップＳ７０３において、相同配列パターン取得部１１６は、クエリー１５５１の塩基配列パターンと、検索対象として残っている塩基配列の残りの部分との間で相同性検索を行う。すなわち、相同配列パターン取得部１１６は、クエリー１５５１の塩基配列パターンと、クエリー１５５１より下流側に検索対象として残っている塩基配列の塩基配列パターンとの相同性（類似性）を算出しながら、クエリー１５５１の塩基配列パターンを、クエリー１５５１より下流側に検索対象として残っている塩基配列上をスライドさせてゆく。
【０２１４】
ステップＳ７０４において、相同配列パターン取得部１１６は、クエリー１５５１の塩基配列パターンと、検索対象として残っている塩基配列の残りの部分との間で、相同性が基準値以上である相同部分が検出されたか否かを判定し、クエリー１５５１の塩基配列パターンと、検索対象として残っている塩基配列の残りの部分との間で、相同性が基準値以上である相同部分が検出された場合、処理はステップＳ７０５に進む。
【０２１５】
ステップＳ７０５において、相同配列パターン取得部１１６は、検出された相同部分を相同性検索の対象となる塩基配列から除去する。なお、この際、相同配列パターン取得部１１６は、クエリー１５５１に対応する塩基配列も、検索対象の塩基配列から除去する。
【０２１６】
ステップＳ７０６において、相同配列パターン取得部１１６は、検出された相同部分の塩基配列パターンを相同配列パターンのリストに追加する。図３５は、相同配列パターンのリストの例を示している。すなわち、相同配列パターンのリストには、相同配列パターンとしての塩基配列パターン、相同配列パターンの出現回数、および相同配列パターンの平均スコアが対応付けられている。ステップＳ７０６の後、処理はステップＳ７０１に戻り、上述したステップＳ７０１以降の処理が繰り返される。
【０２１７】
ステップＳ７０４において、相同配列パターン取得部１１６が、クエリー１５５１の塩基配列パターンと、検索対象として残っている塩基配列の残りの部分との間で、相同性が基準値以上である相同部分が検出されないと判定した場合、処理はステップＳ７０７に進む。
【０２１８】
ステップＳ７０７において、相同配列パターン取得部１１６は、クエリー１５５１に対応する塩基配列を、検索対象となる塩基配列から除去する。その後、処理はステップＳ７０１に戻り、上述したステップＳ７０１以降の処理が繰り返される。
【０２１９】
ステップＳ７０１において、相同配列パターン取得部１１６が、検索対象となる塩基配列は残っていない、すなわち全ての塩基配列に対する検索が終了したと判定した場合、相同配列取得処理は終了し、処理は図３２のステップＳ６０４に進む。
【０２２０】
以上のようにして、相同配列取得処理が実行される。以上の処理により、閾値以上のスコアを持つ塩基配列パターンを、複数、取得することができる。
【０２２１】
次に、図３６のフローチャートを参照して、図２０のステップＳ３０９の導入位置決定処理について詳細に説明する。
【０２２２】
ステップＳ８０１において、導入位置決定部１１１は、ＤＮＡ配列記憶部１１８から、情報タグを導入する対象となるイントロン領域の一部の塩基配列（または非翻訳領域に対応する相補配列）を調査対象区分として取得する。なお、イントロン領域の一部の塩基配列とは、例えば、図１３のGT６０１の５塩基分下流の位置から、Ａ６０３の５塩基分上流の位置までの区間である。また、非翻訳領域に対応する相補配列とは、例えば、図１６の塩基配列８３３の区間である。今、図３７の符号１６０１で示される区間を、調査対象区間とする。
【０２２３】
ステップＳ８０２において、導入位置決定部１１１は、導入する塩基配列の塩基配列長（例えば、図１４のデータ塩基配列７０１、または図１８のデータ塩基配列９４１）を取得する。例えば、図３７の符号１６０２で示された区間の長さを、導入する塩基配列の塩基配列長とする。
【０２２４】
ステップＳ８０３において、導入位置決定部１１１は、検索する位置の５´末端側からの距離ＬをＬ＝０に初期化する。ステップＳ８０４において、導入位置決定部１１１は、相同性スコアの最小値Sminを、累積相同性スコアＳが取り得る実質上の最大値に初期化する。ステップＳ８０５において、導入位置決定部１１１は、注目する位置の累積相同性スコアＳをＳ＝０に初期化する。
【０２２５】
ステップＳ８０６において、導入位置決定部１１１は、５´末端から距離Ｌの位置の塩基配列パターンと、相同配列データベース１１７に記憶されている相同配列パターンリストの全ての相同配列パターンとの間の相同性スコアが求められたかを判定し、相同配列データベース１１７に記憶されている相同配列パターンリストの中に、５´末端から距離Ｌの位置の塩基配列パターンとの間の相同性スコアを求めていない相同配列パターンがあった場合、処理はステップＳ８０７に進む。
【０２２６】
ステップＳ８０７において、導入位置決定部１１１は、相同配列データベース１１７に記憶された相同配列パターンリストから、まだ相同性スコアを算出していない相同配列パターンを１つ取得する。ステップＳ８０８において、導入位置決定部１１１は、ステップＳ８０７で取得した相同配列パターンと、５´末端から距離Ｌの位置の塩基配列の配列パターンとの間の相同性スコアを計算する。ステップＳ８０９において、導入位置決定部１１１は、ステップＳ８０８で算出された相同性スコアを、累積相同性スコアＳに加算する。その後、処理はステップＳ８０６に戻り、上述したステップＳ８０６以降の処理が繰り返される。
【０２２７】
このステップＳ８０６乃至ステップＳ８０９の処理により、例えば、図３７の上側の図において、調査対象区分１６０１のある位置に設定されたフレーム１６０２と、相同配列パターンリストに含まれている全ての相同配列パターンとの相同性が評価される。
【０２２８】
ステップＳ８０６において、導入位置決定部１１１が、５´末端から距離Ｌの位置の塩基配列パターンと、相同配列データベース１１７に記憶されている相同配列パターンリストの全ての相同配列パターンとの間の相同性スコアが求められたと判定した場合、処理はステップＳ８１０に進む。
【０２２９】
ステップＳ８１０において、導入位置決定部１１１は、累積相同性スコアＳが、最小値Sminより小さいか否かを判定し、累積相同性スコアＳが、最小値Sminより小さい場合、処理はステップＳ８１１に進む。ステップＳ８１１において、導入位置決定部１１１は、Sminに、累積相同性スコアＳを代入する。これにより、最小値Sminは、さらに小さな値に更新される。ステップＳ８１２において、導入位置決定部１１１は、現在設定されている５´末端からの距離Ｌを、最小値Sminをとるときの距離Lminとして記憶する。その後、処理はステップＳ８１３に進む。
【０２３０】
ステップＳ８１０において、導入位置決定部１１１が、累積相同性スコアＳは、最小値Sminより小さくない（累積相同性スコアＳは、最小値Smin以上である）と判定した場合、ステップＳ８１１およびステップＳ８１２の処理はスキップされ、処理はステップＳ８１３に進む。
【０２３１】
ステップＳ８１３において、導入位置決定部１１１は、５´末端側からの距離Ｌに、予め設定された塩基数δを加えて、距離Ｌを更新する。
【０２３２】
ステップＳ８１４において、導入位置決定部１１１は、５´末端側から距離Ｌの位置が３´末端であるか否かを判定することにより、３´末端側まで全ての検索が実行されたか否かを判定し、５´末端側から距離Ｌの位置が３´末端ではない場合、３´末端側までの検索がまだ実行されていない判定し、処理はステップＳ８０５に戻り、上述したステップＳ８０５以降の処理が繰り返される。
【０２３３】
これにより、例えば、図３７の下側の図に示されるように、フレーム１６０２の位置が３´末端側にシフトされ、その位置における相同性の評価が実行される。以上のステップＳ８０６乃至ステップＳ８１４の処理が繰り返され、調査区分１６０１内の複数の位置における累積相同性スコアが最小になる位置Lminが求められる。
【０２３４】
ステップＳ８１４において、導入位置決定部１１１が、５´末端側から距離Ｌの位置が３´末端である場合、３´末端側までの全ての検索が実行されたと判定し、処理はステップＳ８１５に進む。
【０２３５】
ステップＳ８１５において、導入位置決定部１１１は、最小値Sminをとるときの５´末端側からの距離Lminを、情報タグを導入する導入位置として決定する。
【０２３６】
以上のようにして、導入位置決定処理が実行される。以上の処理により、生体に最も影響が少ないと考えられる位置を、情報タグの導入位置として決定することができる。
【０２３７】
次に、図３８のフローチャートを参照して、図９の情報タグからの情報読み出し処理について詳細に説明する。
【０２３８】
シーケンサ３２から塩基配列４５７を供給された情報取得装置３３の緩衝配列除去部２０３は、図３８のステップＳ９０１において、塩基配列４５７から緩衝配列（スペーサ）を除去する。すなわち、図２８に示されるように、塩基配列４５７には、塩基ｋ個分の間隔毎に緩衝配列（スペーサ）が挿入されている。そこで、緩衝配列除去部２０３は、この緩衝配列を除去し、残った塩基配列を接続した塩基配列データをエラー訂正部２０４に供給する。
【０２３９】
ステップＳ９０２において、エラー訂正部２０４は、エラー訂正処理を実行する。エラーの例を図３９に示す。図３９に示された例の場合、縦のチェックサム１６５１、および横のチェックサム１６５２においてエラーが発見されている。そこで、これらが交差する場所に位置する塩基１６５３がエラーとなっていることがわかる。
【０２４０】
エラーが２桁目にある場合の塩基情報修正の様子を図４０に示す。ここで、縦のチェックサム１６５１と横のチェックサム１６５２の塩基がコードするビットを桁毎に和を取って１の位を求めると、エラーが存在しない場合、１の位は０になるはずである。ところが、図４０においては、２桁目に１が立っている。このとき、エラーがあった塩基１６５３は２桁目がエラーとなっていることが分かる。従って、塩基１６５２に対応する２進数の２桁目を反転させることにより、正しい塩基種１６７１を得ることができる。
【０２４１】
エラーが１桁目と２桁目にある場合の塩基情報修正の様子を図４１に示す。ここで、縦のチェックサム１６５１と横のチェックサム１６５２の塩基がコードするビットを桁毎に和を取って１の位を求めたところ、１桁目と２桁目に１が立っている。このとき、エラーがあった塩基１６５３は１桁目と２桁目がエラーとなっていることが分かる。従って、塩基１６５２に対応する２進数の１桁目と２桁目を反転させることにより、正しい塩基種１６８１を得ることができる。
【０２４２】
以上のように、エラー訂正処理が実行された後、エラー訂正部２０４は、訂正済みの塩基配列データを配列置換部２０５に供給する。その後、処理はステップＳ９０３に進む。
【０２４３】
ステップＳ９０３において、配列置換部２０５は、エラー訂正部２０４から供給された塩基配列データを、例えば図２２に示される対応関係に基づいて、２進数データに置き換え、２進数データをデータ展開部２０６に供給する。なお、この２進数データは、配列設計部１２のデータ圧縮部１０５で圧縮された圧縮済みデータと同一のデータとなる。
【０２４４】
ステップＳ９０４において、データ展開部２０６は、配列置換部２０５から供給された２進数データ（圧縮済みデータ）を、データ圧縮部１０５により実行された圧縮の符号化方式に対応する復号方式に基づいて展開する。
【０２４５】
ステップＳ９０５において、データ展開部２０６は、ステップＳ９０４で展開されたデータに基づいて、導入情報を表示部２０７に表示させる。
【０２４６】
以上のようにして、情報タグからの情報読み出し処理が実行される。
【０２４７】
ところで、以上の説明においては、蛋白質をコードしている遺伝子のイントロン領域（非翻訳領域の相補配列）に情報タグを導入しているが、情報タグは、例えば図４２に示されるように、蛋白質をコードしている遺伝子以外の部分に挿入することも可能である。
【０２４８】
すなわち、図４２は、蛋白質をコードしている遺伝子以外の部分のＤＮＡ１７０１の例を示している。蛋白質をコードしない遺伝子はリボソームＲＮＡや他の遺伝子発現のコントロールをしている。ＲＮＡは折りたたまれて三次元構造を持つことによって、機能を発現していることから、立体構造に関わる二次構造部位１７０３や、進化的に保存されている塩基配列には何らかの機能があるものと考え、それ以外の塩基配列１７０２を探し出し、情報を挿入する。なお、塩基配列１７０２は、例えば、図３６に示される導入位置決定処理と同様の方法により決定すると良い。
【０２４９】
ところで、メーカ２の作成者１１は、情報タグの塩基配列を予め知っている。従って、情報タグ導入生物１４にどのような情報タグが導入されているのかを、わざわざ図９の処理を行なわずに知ることができれば、利便性が向上する。また、例えば、メーカ２とは異なるメーカで、類似の情報タグが導入された生物が商品化されることもありえる。従って、メーカ２が、他のメーカが類似品を商品化しているか否かを簡便に検査することができたほうが良い。そこで、次に、図４３のフローチャートを参照して、この処理、すなわち作成者１１の情報タグ検出処理について説明する。なお、適宜、図４４を参照して説明する。
【０２５０】
図４３のステップＳ１００１において、作成者１１は、図４４に示されるように、検査対象となる検査対象生物の細胞１８０１の核１８０２からＤＮＡ１８０３を抽出する。ステップＳ１００２において、作成者１１は、図４４に示されるように、導入した塩基配列の端にある塩基配列を認識する制限酵素１８０４を用いて、ＤＮＡを分解し、ＤＮＡ断片１８０５にする。作成者１１は、このＤＮＡ断片１８０５をナイロン膜などに固定しておく。ステップＳ１００３において、作成者１１は、情報タグに対する相補的な塩基配列を有する塩基に蛍光物質を結合させたプローブ１８０６を、ＤＮＡ断片１８０５が入れられている容器に投入する。これにより、ＤＮＡ断片１８０５のうち情報タグをコードしたＤＮＡ断片とプローブ１８０６をハイブリッド形成させる。その後、ハイブリッド形成しなかったプローブを洗い流す。
【０２５１】
ステップＳ１００４において、作成者１１は、ナイロン膜にレーザ光等を照射する。ナイロン膜に固定されたＤＮＡ断片とプローブ１８０６がハイブリッド形成していれば、レーザ光の照射により、蛍光物質が発色する。これにより、細胞１８０１内に目的の情報タグが存在しているか否かを判定することができる。作成者１１が、細胞１８０１内に情報タグが存在していると判定した場合、処理はステップＳ１００５に進む。ステップＳ１００５において、作成者１１は、対象生物１８０１の供給元のメーカに対して警告などを出す。
【０２５２】
以上のようにして、作成者１１の情報タグ検出処理が実行される。
【０２５３】
以上のようにして、本発明によれば、より確実に生体内に情報を導入することができ、かつ、生体への影響を最低限に抑えることが出来る。
【０２５４】
なお、以上の説明で作成者１１または利用者３１により実行されている処理の一部または全ての処理を、産業用ロボットに行なわせるようにしても良い。
【０２５５】
また、以上の説明では、loxPを用いているが、loxPと同様の機能を有する他の塩基配列を採用するようにしても良い。
【０２５６】
また、エラー訂正方式は、上述した方法以外のエラー訂正方式を用いても良い。
【０２５７】
上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるが、ソフトウェアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、記録媒体等からインストールされる。
【０２５８】
図４５は、このような処理を実行するパーソナルコンピュータ２０００の内部構成例を示す図である。パーソナルコンピュータのCPU（Central Processing Unit）２００１は、ROM（Read Only Memory）２００２に記憶されているプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM（Random Access Memory）２００３には、CPU２００１が各種の処理を実行する上において必要なデータやプログラムなどが適宜記憶される。入出力インタフェース２００５には、マウス、キーボード、マイクロフォン、AD変換器などから構成される入力部２００６が接続され、入力部２００６に入力された信号をCPU２００１に出力する。また、入出力インタフェース２００５は、ディスプレイ、スピーカ、およびDA変換器などから構成される出力部２００７も接続されている。
【０２５９】
さらに、入出力インタフェース２００５には、ハードディスクなどから構成される記憶部２００８、および、インターネットなどのネットワークを介して他の装置とデータの通信を行う通信部２００９も接続されている。ドライブ２０１０は、磁気ディスク２０２１、光ディスク２０２２、光磁気ディスク２０２３、半導体メモリ２０３４などの記録媒体からデータを読み出したり、データを書き込んだりするときに用いられる。
【０２６０】
コンピュータにインストールされ、コンピュータによって実行可能な状態とされるプログラムを格納するプログラム格納媒体は、図４５に示すように、磁気ディスク２０２１（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク２０２２（CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disk)を含む）、光磁気ディスク２０２３（ＭＤ（Mini-Disk）を含む）、もしくは半導体メモリ２０２４などよりなるパッケージメディア、または、プログラムが一時的もしくは永続的に格納されるROM２００２や、記憶部２００８を構成するハードディスクなどにより構成される。プログラム格納媒体へのプログラムの格納は、必要に応じてルータ、モデムなどのインタフェースを介して、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の通信媒体を利用して行われる。
【０２６１】
なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【０２６２】
また、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。
【図面の簡単な説明】
【０２６３】
【図１】本発明を適用した情報処理システムの構成例を示す図である。
【図２】図１の配列設計装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】図１の情報取得装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】情報タグ導入処理を説明するフローチャートである。
【図５】情報タグの導入の流れを説明するための図である。
【図６】ネガティブセレクションを説明する図である。
【図７】ポジティブセレクションを説明する図である。
【図８】ポジティブ選択用薬剤耐性遺伝子の除去を説明する図である。
【図９】情報タグ取得処理を説明するフローチャートである。
【図１０】情報タグ導入生物からの情報タグがコードされた塩基配列の取得を説明する図である。
【図１１】制限酵素の認識部位の例を示す図である。
【図１２】ＤＮＡの構造を示す図である。
【図１３】図１２のＤＮＡへの情報タグの導入位置を示す図である。
【図１４】導入する塩基配列の導入単位を示す図である。
【図１５】導入する塩基配列の一部分の構造を示す図である。
【図１６】ＤＮＡの構造の他の例を示す図である。
【図１７】図１６のＤＮＡへの情報タグの導入位置を示す図である。
【図１８】導入する塩基配列の導入単位を示す図である。
【図１９】導入する塩基配列の一部分の構造を示す図である。
【図２０】図４のステップＳ１０２の処理を詳細に説明するフローチャートである。
【図２１】導入情報データの例を示す図である。
【図２２】２進数データと塩基種の対応関係を示す図である。
【図２３】８ビットのデータの構成を示す図である。
【図２４】図２０のステップＳ３０４の処理を詳細に説明するフローチャートである。
【図２５】図２０のステップＳ３０４の処理を詳細に説明する図２３に続くフローチャートである。
【図２６】エラー訂正符号の挿入位置を示す図である。
【図２７】エラー訂正符号の選択方法を説明する図である。
【図２８】緩衝配列の挿入位置を示す図である。
【図２９】図２０のステップＳ３０５の処理を詳細に説明するフローチャートである。
【図３０】緩衝配列の例を示す図である。
【図３１】緩衝配列決定の流れを説明する図である。
【図３２】相同配列データベース作成処理を説明するフローチャートである。
【図３３】図３２のステップＳ６０３の処理を詳細に説明するフローチャートである。
【図３４】相同性検索を説明する図である。
【図３５】相同配列パターンリストの例を示す図である。
【図３６】図２０のステップＳ３０９の処理を詳細に説明するフローチャートである。
【図３７】導入位置の検索を説明する図である。
【図３８】図９のステップＳ２０５の処理を詳細に説明するフローチャートである。
【図３９】エラー訂正を説明する図である。
【図４０】エラー訂正を説明する他の図である。
【図４１】エラー訂正を説明する、さらに他の図である。
【図４２】情報タグの導入位置のほかの例を示す図である。
【図４３】作成者の情報タグ検出処理を説明するフローチャートである。
【図４４】情報タグの検出を説明する図である。
【図４５】本発明を適用したパーソナルコンピュータの構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０２６４】
１  メーカ，  ２  クライアント，  １２  配列設計装置，  １３  ＤＮＡ合成装置，  １４  情報タグ導入生物，  ３２  シーケンサ，  ３３  情報取得装置，  １０１  制御部，  １０２  入力部，  １０３  データ作成部，  １０４  表示部，  １０５  データ圧縮部，  １０６  データ置換部，  １０７  訂正符号挿入部，  １０８  緩衝配列挿入部，  １０９  ポジティブ選択用配列付加部，  １１０  イントロン配列付加部，  １１１  導入位置決定部，  １１２  ターゲット配列付加部，  １１３  ネガティブ選択用配列付加部，  １１４  出力部，  １１５  ＤＮＡライブラリ，  １１６  相同配列パターン取得部，  １１７  相同配列データベース，  １１８  ＤＮＡ配列記憶部，  ２０１  入力部，  ２０２  制御部，  ２０３  緩衝配列除去部，  ２０４  エラー訂正部，  ２０５  配列置換部，  ２０６  データ展開部，  ２０７  表示部
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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