(57)【要約】【課題】ＤＮＡ断片をＰＣＲ増幅及び電気泳動して蛍光分析した結果得られる波形データについて、目視によって実験エラーが発見しやすい態様で表示することができる遺伝子情報の表示方法及び表示装置を提供する。【解決手段】ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルから当該ＤＮＡ断片の長さを分析した結果を表示する装置であって、第１の軸に検出シグナルの強度をとり、第２の軸に断片長をとって、複数個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルを重ね合わせてグラフ表示する処理部を備える遺伝子情報表示装置。【選択図】図１
2007188466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルから当該ＤＮＡ断片の長さを分析した結果を表示する装置であって、
第１の軸に検出シグナルの強度をとり、第２の軸に断片長をとって、複数個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルを重ね合わせてグラフ表示する処理部を備える遺伝子情報表示装置。
【請求項２】
前記分析結果は、ＰＣＲ増幅産物の検出シグナルにおいて当該ＤＮＡ断片の長さを示すものと判別された１又は２の真のピークを示す情報を含んでおり、
前記処理部は、各個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナル強度を、それぞれにおける真のピークの検出シグナル強度を基準として標準化して表示することを特徴とする請求項１に記載の遺伝子情報表示装置。
【請求項３】
前記分析結果は、ＰＣＲ増幅産物の検出シグナルにおいて当該ＤＮＡ断片の長さを示すものと判別された１又は２の真のピークを示す情報を含んでおり、
前記処理部は、各個体のＰＣＲ増幅産物の断片長を、それぞれにおける真のピークの断片長を基準として標準化して表示することを特徴とする請求項１に記載の遺伝子情報表示装置。
【請求項４】
前記分析結果は、ＰＣＲ増幅産物の検出シグナルにおいて当該ＤＮＡ断片の長さを示すものと判別された１又は２の真のピークを示す情報を含んでおり、
前記処理部は、各個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルにおける真のピークの数、及び２つの真のピーク間の距離によって各個体をグループ化し、当該グループごとにＰＣＲ増幅産物の検出シグナルを重ね合わせてグラフ表示することを特徴とする請求項１に記載の遺伝子情報表示装置。
【請求項５】
前記分析結果は、ＰＣＲ増幅産物の検出シグナルにおいて当該ＤＮＡ断片の長さを示すものと判別された１又は２の真のピークを示す情報を含んでおり、
前記処理部は、２つの真のピークを含むＰＣＲ増幅産物の検出シグナルについて、当該２つの真のピークのシグナル強度を揃える補正を行って表示することを特徴とする請求項１に記載の遺伝子情報表示装置。
【請求項６】
前記分析結果は、ＰＣＲ増幅産物の検出シグナルにおいて当該ＤＮＡ断片の長さを示すものと判別された１又は２の真のピークを示す情報を含んでおり、
前記処理部は、真のピークによって示されるＤＮＡ断片長が予め設定しておいた断片長の範囲に含まれる個体のみのＰＣＲ増幅産物の検出シグナルを重ね合わせてグラフ表示することを特徴とする請求項１に記載の遺伝子情報表示装置。
【請求項７】
前記分析結果は、端に１つのアデニンが付加したＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当する+Aピークを識別する情報を含んでおり、
前記処理部は、各個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルから+Aピークを除去する補正を行って表示することを特徴とする請求項１に記載の遺伝子情報表示装置。
【請求項８】
前記分析結果は、端に１つのアデニンが付加したＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当する+Aピークを識別する情報を含んでおり、
前記処理部は、各個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルのうち+Aピークを他とは異なる形態で表示することを特徴とする請求項１に記載の遺伝子情報表示装置。
【請求項９】
前記処理部は、各個体のＰＣＲ増幅産物の断片長間隔が整数値となるよう横軸方向に拡大・縮小して表示することを特徴とする請求項１に記載の遺伝子情報表示装置。
【請求項１０】
前記処理部は、各個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルについて、高さを明示的に表示することを特徴とする請求項１に記載の遺伝子情報表示装置。
【請求項１１】
前記処理部は、特定の個体を除く複数個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルを重ね合わせて表示することを特徴とする請求項１に記載の遺伝子情報表示装置。
【請求項１２】
前記処理部は、特定の断片長範囲のみを拡大して表示することを特徴とする請求項１に記載の遺伝子情報表示装置。
【請求項１３】
前記処理部は、断片長ごとに割り当てた形態に従って各検出シグナルを表示することを特徴とする請求項１に記載の遺伝子情報表示装置。
【請求項１４】
ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルから当該ＤＮＡ断片の長さを分析した結果を表示する装置であって、
第１の軸に検出シグナルの強度をとり、第２の軸に断片長をとって、１個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルと、当該個体について期待される検出シグナルとを重ね合わせてグラフ表示する処理部を備える遺伝子情報表示装置。
【請求項１５】
処理部及び表示部を備えたコンピュータシステムにおいて、ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルから当該ＤＮＡ断片の長さを分析した結果を表示する方法であって、
前記処理部により、第１の軸に検出シグナルの強度をとり、第２の軸に断片長をとって、複数個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルを重ね合わせてグラフ表示するステップを含む遺伝子情報表示方法。
【請求項１６】
前記分析結果は、ＰＣＲ増幅産物の検出シグナルにおいて当該ＤＮＡ断片の長さを示すものと判別された１又は２の真のピークを示す情報を含んでおり、
前記処理部により、各個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナル強度を、それぞれにおける真のピークの検出シグナル強度を基準として標準化して表示することを特徴とする請求項１５に記載の遺伝子情報表示方法。
【請求項１７】
前記分析結果は、ＰＣＲ増幅産物の検出シグナルにおいて当該ＤＮＡ断片の長さを示すものと判別された１又は２の真のピークを示す情報を含んでおり、
前記処理部により、各個体のＰＣＲ増幅産物の断片長を、それぞれにおける真のピークの断片長を基準として標準化して表示することを特徴とする請求項１５に記載の遺伝子情報表示方法。
【請求項１８】
前記分析結果は、ＰＣＲ増幅産物の検出シグナルにおいて当該ＤＮＡ断片の長さを示すものと判別された１又は２の真のピークを示す情報を含んでおり、
前記処理部により、各個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルにおける真のピークの数、及び２つの真のピーク間の距離によって各個体をグループ化し、当該グループごとにＰＣＲ増幅産物の検出シグナルを重ね合わせてグラフ表示することを特徴とする請求項１５に記載の遺伝子情報表示方法。
【請求項１９】
前記分析結果は、ＰＣＲ増幅産物の検出シグナルにおいて当該ＤＮＡ断片の長さを示すものと判別された１又は２の真のピークを示す情報を含んでおり、
前記処理部により、２つの真のピークを含むＰＣＲ増幅産物の検出シグナルについて、当該２つの真のピークのシグナル強度を揃える補正を行って表示することを特徴とする請求項１５に記載の遺伝子情報表示方法。
【請求項２０】
前記分析結果は、ＰＣＲ増幅産物の検出シグナルにおいて当該ＤＮＡ断片の長さを示すものと判別された１又は２の真のピークを示す情報を含んでおり、
前記処理部により、真のピークによって示されるＤＮＡ断片長が予め設定しておいた断片長の範囲に含まれる個体のみのＰＣＲ増幅産物の検出シグナルを重ね合わせてグラフ表示することを特徴とする請求項１５に記載の遺伝子情報表示方法。
【請求項２１】
前記分析結果は、端に１つのアデニンが付加したＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当する+Aピークを識別する情報を含んでおり、
前記処理部により、各個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルから+Aピークを除去する補正を行って表示することを特徴とする請求項１５に記載の遺伝子情報表示方法。
【請求項２２】
前記分析結果は、端に１つのアデニンが付加したＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当する+Aピークを識別する情報を含んでおり、
前記処理部により、各個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルのうち+Aピークを他とは異なる形態で表示することを特徴とする請求項１５に記載の遺伝子情報表示方法。
【請求項２３】
前記処理部により、各個体のＰＣＲ増幅産物の断片長間隔が整数値となるよう横軸方向に拡大・縮小して表示することを特徴とする請求項１５に記載の遺伝子情報表示方法。
【請求項２４】
前記処理部により、各個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルについて、高さを明示的に表示することを特徴とする請求項１５に記載の遺伝子情報表示方法。
【請求項２５】
前記処理部により、特定の個体を除く複数個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルを重ね合わせて表示することを特徴とする請求項１５に記載の遺伝子情報表示方法。
【請求項２６】
前記処理部により、特定の断片長範囲のみを拡大して表示することを特徴とする請求項１５に記載の遺伝子情報用事方法。
【請求項２７】
前記処理部により、断片長ごとに割り当てた形態に従って各検出シグナルを表示することを特徴とする請求項１５に記載の遺伝子情報用事方法。
【請求項２８】
処理部及び表示部を備えたコンピュータシステムにおいて、ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルから当該ＤＮＡ断片の長さを分析した結果を表示する方法であって、
第１の軸に検出シグナルの強度をとり、第２の軸に断片長をとって、１個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルと、当該個体について期待される検出シグナルとを重ね合わせてグラフ表示するステップを含む遺伝子情報表示方法。
【請求項２９】
処理部及び表示部を備えたコンピュータシステムにおいて、請求項１５〜２８のいずれか１項に記載の遺伝子情報表示方法を実行するためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゲノム配列のうち個体間に多型が見られる箇所の解析作業に用いる遺伝子情報の表示方法及び表示装置に関し、特に、解析対象の遺伝子が含まれるＤＮＡ断片をＰＣＲや電気泳動などにより抽出し検出する際に、解析対象からのシグナルとノイズシグナルとを判別した結果をユーザに分かりやすいように表示することができる方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
遺伝子型決定の自動化処理の重要性が増している。ヒトを含む多数生物種のゲノムの完全解読に伴って表現型に関与する遺伝子の探索に用いられているほか、犯罪、テロや自然災害対策のためのDNAを用いた個人同定、経済動物の個体識別の需要も高まっている。
【０００３】
マイクロサテライト
通常、同種の生物のゲノムはほぼ似通った塩基配列を有しているが、いくつかの個所では異なった塩基を有している。例えば、１つの遺伝子座において、ある個体はＡを有しており、他の個体はＴを有している場合などがある。このように個体間でゲノム上の単一の塩基に多型性が見られることをＳＮＰ(Single Nucleotide Polymorphism)と言う。
【０００４】
一方、生物のゲノム中には、２塩基から６塩基の短い配列パターンが数回〜数十回繰り返されて表れる箇所が非常に多く（数万箇所以上）存在する。この特徴的な配列パターンのことをマイクロサテライトと呼んでいる。ゲノム上に現れるマイクロサテライトの例を図２６に示す。マイクロサテライトにおける繰り返し単位をunitと呼び、unitの塩基数をunit長と呼んでいる。例えば、図２６に示すＡＴＡＴＡＴＡＴ...というマイクロサテライトでは、unitは『ＡＴ』であり、unit長は２塩基である。図２６に示すように、マイクロサテライトは、個体間でunit及びunit長が同じであっても、その繰り返し回数が個体によって異なることがある。
【０００５】
上記したようにＳＮＰ及びマイクロサテライトは個体間で異なり得るので、ゲノム上で他の塩基配列と区別がしやすい部分であり、実験的にも検出が容易である。また、生物種によっては、ゲノム上のＳＮＰ及びマイクロサテライトが存在するおおよその位置が判っているので、ゲノム上の位置を示す指標として用いることができる。このような性質から、ＳＮＰやマイクロサテライトのことをＤＮＡマーカーと呼んでいる。特に、マイクロサテライトは複数の塩基を含んでいるので、ＳＮＰよりも多くの情報量を有しており、ＤＮＡマーカーとして頻繁に用いられている。
【０００６】
ところで、図２６に示すように、多くの生物の個体は、雌性配偶子と雄性配偶子に由来する１組のゲノム（相同染色体）を有している。１組のゲノム上の互いに対応する部位に存在する遺伝子を、それぞれ対立遺伝子(allele)と言い、これらの組み合わせを遺伝子型(genotype)と言う。上記したように、ゲノム上のＳＮＰやマイクロサテライトは、個体間で塩基配列が異なり得る部分であるので、一般的に、ＳＮＰには２つ（ごくまれに３つ以上）の対立遺伝子が存在し、マイクロサテライトには数種類〜２０種類以上の対立遺伝子が存在する。
【０００７】
図２６に示す例では、個体Ａは、『ＡＴ』というunitを５回繰り返したものと７回繰り返したものとを有しており、個体Ｂは、『ＡＴ』というunitを６回繰り返したものを２つ有している。ここで、個体Ａのように異なる種類の対立遺伝子を１つずつ持っている状態をヘテロ接合と言い、個体Ｂのように同じ種類の対立遺伝子を２つ持っている状態をホモ接合と言う。
【０００８】
ＰＣＲ及び電気泳動実験
ＤＮＡマーカーとしてマイクロサテライトを用いる場合、ゲノム上のマイクロサテライトが現れている箇所を抽出して検出するための実験としてＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction）や電気泳動などの実験が行われる。ＰＣＲは、マイクロサテライトの両端においてプライマー配列と呼ばれる一対の塩基配列を指定することで、それらの間にはさまれるマイクロサテライト部分のみをＤＮＡ断片として繰り返し複製することにより、一定量のサンプルを取得する実験技術である。電気泳動には、ゲル電気泳動やキャピラリ電気泳動などの手法があり、増幅したＤＮＡ断片を荷電された泳動路で泳動させて、長さの異なるＤＮＡ断片を分離する実験技術である。電気泳動は、ＤＮＡ断片の長さによって泳動路における泳動速度が異なる（長いＤＮＡ断片ほど泳動速度が小さい）ことを利用したサンプル分離手法である。
【０００９】
図２７は、ＰＣＲ及びゲル電気泳動により、マイクロサテライト部分のＤＮＡ断片を抽出し増幅する実験手順を模式的に示す図である。まず、対象となるマイクロサテライトを挟んで一対のプライマー配列２７００及び２７０１を指定し、マイクロサテライト及びプライマー配列を含んだゲノム領域２７０２がＰＣＲ実験により増幅される。図２７に示す例では、２本の相同染色体上でのマイクロサテライトの繰り返し数が異なるヘテロ接合であり、それぞれマイクロサテライト部分の長さが異なるため、それぞれから長さの異なる２種類のＰＣＲ増幅産物すなわちＤＮＡ断片（６６塩基および５８塩基）が得られる。これらを板状のゲル上で一定時間電気泳動させると、上記２種類のＰＣＲ増幅産物はそのＤＮＡ断片の長さの違いによって分離されることとなる。各ＤＮＡ断片には蛍光色素をつけておき、電気泳動後に各ＤＮＡ断片からの蛍光シグナルの強度及び位置を検出することにより、図２７に示すように、横軸にＤＮＡ断片の長さ（すなわち泳動した距離）、縦軸に蛍光シグナル強度（すなわちＤＮＡ断片の存在量）をプロットしたグラフが得られる。また、ＰＣＲ増幅産物とともに、長さがあらかじめ分かっているＤＮＡ断片（サイズマーカーと呼ばれる）を電気泳動させておき、これらの蛍光シグナルも検出すれば、サイズマーカーの検出位置を基準として各ＰＣＲ増幅産物の長さを知ることができる。
【００１０】
尚、上記ではゲル電気泳動を用いた実験手法について述べたが、キャピラリ電気泳動によっても同様のことを行うことができる。キャピラリ電気泳動では、サンプルにゲルを詰めた細い管の中を泳動させ、各種サンプルが一定距離（通常はキャピラリの終端まで）を泳動し終わるまでに要した時間を計測して、ＤＮＡ断片の長さを調べる手法である。キャピラリ電気泳動においては、ゲル中のサンプルからの蛍光シグナルをスキャンするのではなく、キャピラリ終端に備えた蛍光シグナル検出器によりサンプルを検出するのが一般的である。
【００１１】
ＰＣＲ及び電気泳動実験において生じるノイズ
上記の図２７に示した実験結果は、ＰＣＲ及び電気泳動が理想的な過程で行われた場合に得られるものであり、実際の実験においては様々なノイズが生じることがある。ＰＣＲ及び電気泳動の実験過程で生じる代表的なノイズである、Stutterピークと+Aピークについて、図２８を参照しながら以下に説明する。簡単のため、図２８では、図２７に示した長さ６６塩基のＤＮＡ断片（『ＴＡ』が１２回繰り返されたマイクロサテライトを含む）のみを例に挙げている。
【００１２】
Stutterピークとは、ＰＣＲ反応の際にslipped-strand mispairingが起こることによって、複製対象のＤＮＡ断片のうちマイクロサテライト部分の繰り返し回数が増加又は減少してしまう現象が原因で生じるノイズであり、蛍光分析において繰り返し回数が増加又は減少したＤＮＡ断片がノイズピークとして観測されるものである。図２８に示すように、『ＴＡ』が１２回繰り返された正常なマイクロサテライトを含んだＤＮＡ断片２８００のほか、『ＴＡ』が１１回又は１３回繰り返された異常なマイクロサテライトを含んだＤＮＡ断片２８０１又は２８０２が生成されて、蛍光分析においてStutterピークとして観測されることとなる。さらに多くの繰り返し回数の増減が起こることもあるので、ＰＣＲを行うことにより、複製元のＤＮＡ断片と同じ長さのＤＮＡ断片（６６塩基）のほかに、マイクロサテライトのunit長の整数倍だけ長さが増加又減少したＤＮＡ断片が生成される可能性がある。
【００１３】
+Aピークとは、ＰＣＲによりＤＮＡ断片を複製する際に、ＤＮＡ断片に余分な塩基（通常はＡ）が１つ付加されてしまう現象が原因で生じるノイズであり、蛍光分析において１塩基付加されたＤＮＡ断片がノイズピークとして観測されるものである。図２８に示すように、正常に複製されたＤＮＡ断片２８００に１塩基付加されたＤＮＡ断片２８０３が生じるほか、slipped-strand mispairingによりマイクロサテライト部分の繰り返し回数が増加又は減少されてしまった異常なＤＮＡ断片２８０１及び２８０２にも１塩基付加されたＤＮＡ断片２８０４及び２８０５が生じることがある。これらの１塩基付加されたＤＮＡ断片２８０３，２８０４及び２８０５は、蛍光分析においてそれぞれ異なる+Aピークとして観測されることとなる。
【００１４】
図２８の蛍光分析結果を示すグラフでは、複製元のＤＮＡ断片と同じ長さである６６塩基のＤＮＡ断片が本来観察されるべきピーク（以下、「真のピーク」と呼ぶ）であり、その他のピークは全てノイズピークである。この真のピークに対して、マイクロサテライトのunit長分の間隔を置いて（６２塩基、６４塩基、６８塩基の位置に）Stutterピークが現れていることが分かる。さらに、真のピーク又はStutterピークのそれぞれよりも１塩基長い位置（６３塩基、６５塩基、６７塩基、６９塩基の位置）には+Aピークが現れていることが分かる。すなわち、６３塩基、６５塩基、６７塩基、６９塩基の位置に現れる+Aピークは、それぞれ、塩基長が６２塩基、６４塩基、６６塩基、６８塩基のＤＮＡ断片に１塩基付加されたＤＮＡ断片に対応していることになる。以下において、ある+Aピークに対して、その+Aピークが生じる元となった１塩基付加されていないＤＮＡ断片に対応する真のピーク又はStutterピークのことを「元のピーク」と呼ぶ。
【００１５】
ところで、１組のゲノム上のマイクロサテライトにはホモ接合体とヘテロ接合体とがあるが、抽出したＤＮＡ断片がいずれであるかによって、蛍光シグナルのグラフ波形が大きく異なってくる。ホモ接合体の場合にはグラフに真のピークが１つだけ現れ、ヘテロ接合体の場合にはグラフに真のピークが２つ現れることになっている。しかしながら、図２８の蛍光分析結果を示すグラフからも明らかなように、ホモ接合体であっても多数のピークが現れることがあるので、蛍光シグナルのグラフ波形やピークの数から、抽出したＤＮＡ断片がホモ接合体であるかヘテロ接合体であるかを判断することは容易でない。さらに、ヘテロ接合体の場合にはピーク同士が重なり合ったり２つの真のピークの高さが完全には等しくなかったりする場合があることから、波形が非常に複雑なものとなってしまう。
【００１６】
以下、図２９を参照しながらホモ接合体及びヘテロ接合体それぞれに現れる波形について説明する。まず、ホモ接合体の場合に現れる波形を図２９の（ａ）及び（ｂ）に示す。（ａ）は６６塩基のＤＮＡ断片から得られる波形であり、（ｂ）は６８塩基のＤＮＡ断片から得られる波形である。次に、ヘテロ接合体の場合に現れる波形を図２９の（ｃ）及び（ｄ）に示す。このヘテロ接合体からのＰＣＲ増幅産物として、６６塩基のＤＮＡ断片と６８塩基のＤＮＡ断片とが得られるものとする。（ｃ）は、ＰＣＲ増幅産物に含まれる６６塩基のＤＮＡ断片により現れる真のピークと、６８塩基のＤＮＡ断片により現れる真のピークとが等しい高さであると仮定して、両者の波形（点線で示す波形と破線で示す波形）を合成して得られる波形である。一方、（ｄ）は、ＰＣＲ増幅産物に含まれる６６塩基のＤＮＡ断片により現れる真のピークと、６８塩基のＤＮＡ断片により現れる真のピークとが異なる高さである場合の合成波形である。
【００１７】
ＰＣＲ及び電気泳動の実験過程においては、蛍光分析において観測される複数のピークのうち真のピークを他のノイズピークから判別することが重要である。特許文献１、非特許文献１〜２、Cybergenetics社のソフトウェア「TrueAllele」、LI-COR社のソフトウェア「SAGA」、ABI社のソフトウェア「GenoTyper」、ABI社のソフトウェア「GeneMapper」などがノイズピークを判別し除去するソフトウェアとして知られている。
【００１８】
非特許文献２では、観察された波形と期待される波形との差を用いて真のピークの判別を行っており、各ピークが真のピーク・Stutterピーク・＋Aピークのいずれであるか判別可能である。この判別について概略を説明する。Stutterピークおよび+Aピークの出方にはマーカーごとに規則性があることが知られている。そこでまず、Selection of individuals節に示されている通り、解析対象の個体から、Stutterピークや+Aピークの出方が未知であっても波形の解釈が可能である、二つの真のピークが十分離れたヘテロ接合体（波形に二塊のピーク集合があり、ヘテロ接合体であることが明らかに分かる）や確実なホモ接合体を集める。次にDetermination of stutter patterns and ratio range for +A peaks節に示されている通り、これらの個体を用いて解析対象のマーカーにおけるStutterピークおよび＋Aピークの出方を調べる。これにより、真のピークを仮定した際に期待される波形（真のピークの周辺に現れると期待されるStutterピークと＋Aピークとその高さ）を見積もることができるようになる。この例はFigure 4に示されている。実線は観察された波形であり、三角形はピークPmaxが真のピークであると仮定した際に期待される波形である。左から順に、2unit短いStutterピーク、2unit短いStutterピークの+Aピーク、1unit短いStutterピーク、1unit短いStutterピークの＋Aピーク、真のピーク、真のピークの＋Aピークである。Figure 4の例では、ピークPmax’において観察された波形と期待される波形とに大きな差があるため、ピークPmax’が真のピークであると仮定して二つ目の期待される波形を計算し、二つの期待される波形を重ね合わせたものと観察波形とを比較することになる。上記の処理により、以下が可能となる。
・各ピークが真のピーク・Stutterピーク・＋Aピークのいずれであるかの判別
・二つの真のピークの高さの比の計算
・波形に含まれる各ピークがどの割合で一つ目・二つ目の真のピークに由来するのかの計算
・推定された真のピークのもとで期待される波形の計算
【００１９】
【特許文献１】米国特許第6,274,317号明細書等
【非特許文献１】B. Palsson et al., “Using Quality Measures to Facilitate Allele Calling in High-Throughput Genotyping”, Genome Research 9 (1999), pp.1002-1012
【非特許文献２】T. Matsumoto et al., “Novel algorithm for automated genotyping of microsatellites”, Nucleic Acids Research, Vol.32 No.20 (2004), pp.6069-6077
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
従来、マイクロサテライトを用いた遺伝子型判別を自動的に行った結果に対し、実験者が波形と自動判別結果とをつき合わせて目視で確認をしており、実験がうまく行われていないと判断される場合には再度実験をし直すこととしている。この実験者による目視の作業が解析におけるボトルネックとなっている。特に、実際の実験では図２９に示すような規則的なノイズピークが現れるとは限らず、次に述べる理由により複雑なノイズピークが現れる場合が多い。図３０は、様々なエラーを含んだ実験で得られる波形グラフを示す図である。ここでは、図２９の（ｄ）におけるものと同じＰＣＲ増幅産物を電気泳動して得られた波形グラフを示している。
【００２１】
図３０の（１）には、ピークが完全には分離されなかった場合の波形を示している。図中、破線はピークが完全に分離できた場合の波形を示しており、図２９の（ｄ）に示した波形と同形状である。電気泳動では、ＰＣＲ増幅産物の泳動速度がその断片長に応じて異なることを利用して、断片長の異なるＰＣＲ増幅産物を分離することとしているが、この分離がうまく行かなかった場合には、このような波形が得られることとなる。このとき、高いピークと低いピークが隣接している箇所では、低いピークが高いピークの影に隠れて観測できなくなってしまう。例えば、６５塩基のピークは６６塩基のピークの影に隠れ、７０塩基のピークは６９塩基のピークの影に隠れるために観測できなくなっている。
【００２２】
図３０の（２）には、蛍光シグナルが強すぎたために測定限界を超えてしまった場合に得られる波形を示している。図中、破線は蛍光シグナルを適切に測定できた場合の波形を示しており、図２９の（ｄ）に示した波形と同形状である。波形グラフの縦軸は検出器が観測した蛍光シグナルの強度を表す。この波形グラフでは、６６塩基の断片の蛍光シグナルが検出器の測定限界を超えてしまったために、波形データにおける６６塩基のピークの上部が欠けたものとなっている。蛍光シグナルが検出器の測定限界を超えるのは、その塩基長の断片が試料中に多く含まれすぎていたなどの理由による。
【００２３】
図３０の（３）には、蛍光シグナルが弱すぎたためにバックグラウンドノイズに埋もれてしまった場合の波形を示している。図中、破線は蛍光シグナルを適切に測定できた場合の波形を示しており、図２９の（ｄ）に示した波形と同形状である。この波形グラフでは、７０塩基のピークなどの低いピークはバックグラウンドノイズに埋もれてしまっている。蛍光シグナルが弱すぎるのは、上記の（２）の場合とは逆に、試料中に含まれるＤＮＡ断片が少なすぎたなどの理由による。
【００２４】
図３０の（４）は、サイズマーカーのピークの影響を受けてしまった場合の波形を示している。通常、サイズマーカー用のＤＮＡ断片は、マイクロサテライトＤＮＡ断片とは異なる色の蛍光色素で標識するので、両者の波形が混ざることはない。しかし、検出器の生データから単一の蛍光色素成分を取り出す際の計算の誤差から、マイクロサテライトの波形にサイズマーカーのピークがにじみ出てしまう場合がある。
【００２５】
非特許文献１、Cybergenetics社のソフトウェア「TrueAllele」、ABI社のソフトウェア「GenoMapper」では、ピークの特徴に注目して自動判別結果を評価する機能が提供されている。しかし図２９及び図３０に示した通り、実験ではさまざまなエラーが生じるため、いずれもの技術も「誤って判別された個体」を確実に全て検出することはできず、目視による確認を省略することができない。特に、犯罪やテロを防止するためのＤＮＡを用いた個人鑑定では、判別結果は刑事裁判の結果に影響を与える可能性があるため、全ての判別結果を実験者が目視で確認することが必須である。さらに、自動判別結果の精度が低いと評価された波形を目視で確認し再実験の必要性を判断するためには、そのマーカーについての波形の傾向（Stutterピークや＋Aピークの出方、Stutterピークが現れる位置など）を調べる必要がある。このため、結局は全ての個体または大部分の個体を目視で確認しなくてはならない。しかし波形の目視による確認作業は、マーカー数・個体数が多くなるとコストが大きくなるだけでなく、ヒューマンエラーにもつながりかねない。
【００２６】
図３０に示したような複雑なノイズピークを含む個体を検出するための方法として、他分野の情報処理で頻繁に行われる「波形を重ねて表示し、他から離れた波形を持つ個体検出する」という方法を適用することが考えられる。マイクロサテライトマーカーの解析分野では、多くの個体の波形を重ねて表示したものはallelic ladderという名称で呼ばれ、「どの位置にピークが現れ得るか」を調べる目的で使われている。しかしallelic ladderは、上記の課題で述べたような「複雑なノイズピークを含み、実験がうまく行っていない個体を検出する」、「自動判別結果が誤っている個体を検出する」目的で利用することはできない。なぜなら、マイクロサテライトマーカーから得られる波形は、上記説明した通り非常に変化に富むため、単純に重ね合わせることは意味を成さないためである。非特許文献１のFigure９はallelic ladderの画面であるが、ピークが表示画面を埋め尽くしている状態であり、この画面を用いて「他から離れた波形を持つ個体」を検出することは明らかに不可能である。
【００２７】
以上のような実情に鑑みて、本発明は、ＤＮＡ断片をＰＣＲ増幅及び電気泳動して蛍光分析した結果得られる波形データについて、目視によって実験エラーが発見しやすい態様で表示することができる遺伝子情報の表示方法及び表示装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上記課題を解決するため、本発明では、ＤＮＡ断片をＰＣＲ増幅及び電気泳動して蛍光分析した結果得られる波形データとその自動判別結果に対して、以下に列挙する機能を用いて波形の補正処理・重ね合わせ表示処理を行うことにより、実験者が効率よく目視確認を行うことを可能にしている。
【００２９】
機能１：複数の個体の波形を重ねて表示し、「自動判別結果が妥当かどうか、再度実験をし直すべき個体がいるかどうか」をユーザが一度に確認することを可能にする機能。さらに下記の機能２，３，４，５，６，８，９，１０，１１，１２を用いて各波形をそろえて表示することにより、実験結果と判別結果に共に問題がなければ、複数の個体で類似した波形が表示されるはずである。他の個体と異なる波形を持つ個体のみを個別に詳細に確認することにより、目視確認の工数を削減できる。
【００３０】
機能２：機能１において、グラフ表示の縦軸及び横軸を標準化して表示する機能。縦軸については、各波形における最も高いピークの高さが同じになるように、各波形の縦軸を定数倍する。図１に示す三つの波形１００、１０１、１０２において、最も高いピークはそれぞれ、１６５塩基、１６７塩基、１６３塩基に観測されたピークである。これらの波形のピークの高さが等しくなるように、波形の高さを定数倍して、波形１０３、１０４、１０５を得る。横軸については、各波形において真のピークと判定されたピークの位置がそろうように、各波形を平行移動する。上記のピーク高さが揃えられた三つの波形１０３、１０４、１０５において、矢印で示したピーク（１６４塩基、１６６塩基、１６２塩基に観測されたピーク）が真のピークであると判別されたとすると、これら三つのピークが合致するように波形を平行移動した上で重ね合わせた波形１０６を得る。
【００３１】
機能３：機能１において、対立遺伝子の相対関係に応じて複数個体を重ねて表示する。すなわち、図２に示すように、ホモ接合体および十分離れたヘテロ接合体の片方の対立遺伝子周辺の波形だけを重ね合わせた波形グラフ２００、ヘテロ接合体のうち二つの真のピークが１unit離れた個体だけを重ね合わせた波形グラフ２０１、ヘテロ接合体のうち二つの真のピークが２unit離れた個体だけを重ね合わせた波形グラフ２０２をそれぞれ表示する。ヘテロ接合体のうち二つの真のピークが３unit以上離れた個体についても同様である。ヘテロ接合体の波形においてはノイズピーク同士が重なり合う場合があるが、これにより同じ条件下で波形を比較することができる。また、相対関係が等しいと判断するために誤差として許容する値の閾値をユーザが指定してもよい（例えば誤差を0.5塩基まで許容し、unit長が2塩基のマーカーにおいて二つの真のピークが2unit離れていると判断するための閾値を２×２−０．５＝３．５塩基以上２×２＋０．５＝４．５塩基以下とするなど）。これにより、実験環境に応じて柔軟に、指定した相対関係の対立遺伝子を持つ個体を集めることができる。
【００３２】
機能４：機能１において、ヘテロ接合体の二つの真のピークの高さが異なる波形については、高さの補正を行う機能。図３において、2unit離れたヘテロ接合体の波形３００，３０１（真のピークは１６０塩基と１６４塩基とに観測されている）を示しているが、波形３００は二つの真のピークの高さがほぼ同じであるのに対して、波形３０１は二つの真のピークの高さが異なっている。そこで、波形３０１については、二つの真のピークの高さが揃うようにピーク高さの補正を行い、波形３０２を得る（破線は補正前の波形）。その後、波形３００と上記の補正した波形３０２とを重ね合わせた波形３０３を得る。
【００３３】
機能５：機能１において、真のピークが予め設定しておいた断片長の範囲に含まれる個体の波形のみを重ねて表示する機能。ノイズピークのうちStutterの原因となるslipped-strand mispairingは、増幅前の繰り返し回数が多いほど起こりやすいことが知られている。したがって、繰り返し回数の差が個体間で非常に大きいマーカーでは、対立遺伝子によってStutterの出方が大きく異なる場合がある。図４において、繰り返し回数が15回未満のホモ接合体の波形４００と、繰り返し回数が15回以上のホモ接合体の波形４０１とを例示している。繰り返し回数が15回以上の波形ではStutterがより多く現れていることが分かる。そこで、このようなマーカーについては予め断片長の範囲を設定しておき、同じ範囲に真のピークが含まれる個体の波形のみを重ねて表示することにより、Stutterの現れ方を揃えて波形を比較することができる。
【００３４】
機能６：機能１において、+Aピークを表示から除外する機能。ノイズピークのうち+Aピークの出方はマーカーごとに傾向がある。例えば、あるマーカーではどの個体でも+Aピークがほとんど観測されず、ほかのマーカーではどの個体でも+Aピークの方が元のピークより非常に高いなどである。しかしながら、個体ごとの+Aピークの出方は若干変動する場合がある。図５に示す例では、ある個体の波形５００における真のピーク（１６６塩基）とその+Aピーク（１６７塩基）とは高さがほとんど等しいが、他の個体の波形５０１における真のピーク（１６４塩基）はその+Aピーク（１６５塩基）の倍近く高くなっている。このようなマーカーについては、各個体の波形５００，５０１から+Aピークを除いた波形５０２，５０３を生成し、これらを重ね合わせた波形５０４を得ることにより、個体間での+Aの現れ方のばらつきに影響されずに各波形を比較することができる。また、波形５０５のように、+Aピーク部分は別の色や線種で表示してもよい。また、真のピークよりも+Aピークの方が高いマーカーにおいては、上記とは逆に、真のピークを表示から除外したり別の色や線種で表示したりしてもよい。また、Stutterピーク・+Aピーク・その他のノイズピーク（既存技術のTrueAlleleでは、bleed through peakなど複数種類のノイズピークを定義している）にそれぞれ異なる色や線種を割り当てて表示しても良い。
【００３５】
機能７：１個体分の実験結果について、観察された波形と期待される波形とを重ねて表示する機能。期待される波形の算出については、背景技術で述べた通り、非特許文献２を用いて計算可能である。これにより、両者が大きく離れている場合には、自動推定結果の信頼性が低いことが視覚的に示されるので、ユーザは目視確認を容易に行える。
【００３６】
機能８：機能１において、ヘテロ接合体の二つの真のピークの間の領域については、波形を横軸方向に拡大・縮小して、ヘテロ接合体の二つの真のピークの間隔を揃える機能。サイズマーカーから断片長の計算を行う際、誤差が発生する場合がある。このため、図３１の３１００に示すように、ヘテロ接合の個体において二つの真のピークの間隔が整数でなくなってしまう（左の真のピークが横軸の０の位置にある（３１０１）ように平行移動を行うと、右の真のピークは３１０２に示すようにずれてしまう）。そこで、３１０３に示すように、左右の真のピークの間隔がちょうど４塩基になるように、左右の真のピークの間の波形を横軸方向に拡大・縮小する。この処理を行った後に他の個体の波形３１０４と重ね合わせれば、３１０５に示すように断片長を計算する時の誤差に影響されずに各波形を比較することができる。さらに、３１０６に示すように、真のピークの外側の領域についても、波形を横軸方向に拡大・縮小して、真のピークとノイズピーク・ノイズピーク同士の間隔をそろえて表示してもよい。これにより、３１０７に示すように、波形全域について断片長を計算する時の誤差に影響されずに各波形を比較することができる。なお、真のピークとノイズピーク・ノイズピーク同士の間隔をそろえて表示する場合は、ヘテロ接合体だけでなく全ての個体が対象となる。
【００３７】
機能９：機能１において、ヘテロ接合体の二つの真のピークについて、高さを示す表示を加える機能。ヘテロ接合体の二つの真のピークの高さが異なる波形については、高さの差が極端な場合、本当はホモ接合体ではないのかを確認する必要がある。図３２の３２００に示すように、二つの真のピーク（図３２に示す例では、真のピークよりもその+Aピークの方が高いマーカーなので、二つの真のピークの+Aピーク）の高さを明示的に示す（３２０１）ことにより、多くの波形が重なった場合でも、どのような高さのピークを持つ波形があるか（二つの真のピークの高さの差が極端な波形があるかどうかなど）をユーザは容易に判断できる。また、３２０２に示すように、ノイズピークについて、高さを示す表示を加えて表示してもよい。また、機能４で述べたようにピーク高の補正を行なって表示を行なう場合、補正前の高さを表示しても良い。また、ピークの高さは、ヒストグラムや箱ひげ図などでグラフ表示してもよい。
【００３８】
機能１０：機能１において、ユーザが指定した個体を除いて、波形を重ねて表示する機能。図３３の３３００に示すように、他の個体と異なる波形を持つ個体３３０１があり、ユーザが詳細に確認した結果、遺伝子型判別処理の誤りであると判断されたとする。この場合、３３０２に示すように、誤りであると判断された個体を除いた表示を再度確認することにより、他にも詳細に確認すべき個体があるかどうかをユーザは容易に判断できる。また、３３０３に示すように、誤りであると判断された個体を別の色や線種で表示してもよい。また、ユーザが指定した個体の他に、非特許文献１、Cybergenetics社のソフトウェア「TrueAllele」、ABI社のソフトウェア「GeneMapper」で、遺伝子型が誤って判別されたことが疑われると評価された個体を、除いたり別の色や線種で表示しても良い。
【００３９】
機能１１：機能１において、ユーザが指定した範囲を拡大して表示する機能。図３４に示す通り、３４００に示すようにピークの塊全体を表示するだけでなく、３４０１に示すように注目している領域（図３４の例では相対位置が-2塩基から2塩基の範囲）を拡大して表示する。この表示により、ユーザは波形が類似しているのかどうかをより容易に判断できる。
【００４０】
機能１２：機能１において、断片長ごとに色・線種を割り当て、各ピークを割り当てた色・線種に従って表示する機能。図３５の３５００〜３５０３に示す波形を重ねて表示する場合を考える。同一の場所（図３５の例では１６０塩基の位置）にサイズマーカーのピークがにじみ出てしまっているとする。これらの波形に対し、各ピークの断片長に従って色を割り当てて、重ねて表示すると、３５０４の波形が得られる。サイズマーカーのピークのにじみにより生じたノイズマーカーは、３５０５〜３５０７に示すように、真のピークからの相対的断片長は異なるが、すべて同じ色で表示される。これにより、ユーザは、複数の波形において同じ位置にノイズマーカーが現れていることを容易に見て取れる。
【００４１】
以上のような諸機能の実現形態として、本発明は、ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルから当該ＤＮＡ断片の長さを分析した結果を表示する装置であって、第１の軸に検出シグナルの強度をとり、第２の軸に断片長をとって、複数個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルを重ね合わせてグラフ表示する処理部を備える遺伝子情報表示装置を提供するものである。
【００４２】
本発明の遺伝子情報表示装置において、前記分析結果は、ＰＣＲ増幅産物の検出シグナルにおいて当該ＤＮＡ断片の長さを示すものと判別された１又は２の真のピークを示す情報を含んでおり、前記処理部は、各個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナル強度を、それぞれにおける真のピークの検出シグナル強度を基準として標準化して表示することを特徴とする。
【００４３】
本発明の遺伝子情報表示装置において、前記分析結果は、ＰＣＲ増幅産物の検出シグナルにおいて当該ＤＮＡ断片の長さを示すものと判別された１又は２の真のピークを示す情報を含んでおり、前記処理部は、各個体のＰＣＲ増幅産物の断片長を、それぞれにおける真のピークの断片長を基準として標準化して表示することを特徴とする。
【００４４】
本発明の遺伝子情報表示装置において、前記分析結果は、ＰＣＲ増幅産物の検出シグナルにおいて当該ＤＮＡ断片の長さを示すものと判別された１又は２の真のピークを示す情報を含んでおり、前記処理部は、各個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルにおける真のピークの数、及び２つの真のピーク間の距離によって各個体をグループ化し、当該グループごとにＰＣＲ増幅産物の検出シグナルを重ね合わせてグラフ表示することを特徴とする。
【００４５】
本発明の遺伝子情報表示装置において、前記分析結果は、ＰＣＲ増幅産物の検出シグナルにおいて当該ＤＮＡ断片の長さを示すものと判別された１又は２の真のピークを示す情報を含んでおり、前記処理部は、２つの真のピークを含むＰＣＲ増幅産物の検出シグナルについて、当該２つの真のピークのシグナル強度を揃える補正を行って表示することを特徴とする。
【００４６】
本発明の遺伝子情報表示装置において、前記分析結果は、ＰＣＲ増幅産物の検出シグナルにおいて当該ＤＮＡ断片の長さを示すものと判別された１又は２の真のピークを示す情報を含んでおり、前記処理部は、真のピークによって示されるＤＮＡ断片長が予め設定しておいた断片長の範囲に含まれる個体のみのＰＣＲ増幅産物の検出シグナルを重ね合わせてグラフ表示することを特徴とする。
【００４７】
本発明の遺伝子情報表示装置において、前記分析結果は、端に１つのアデニンが付加したＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当する+Aピークを識別する情報を含んでおり、前記処理部は、各個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルから+Aピークを除去する補正を行って表示することを特徴とする。
【００４８】
本発明の遺伝子情報表示装置において、前記分析結果は、端に１つのアデニンが付加したＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当する+Aピークを識別する情報を含んでおり、前記処理部は、各個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルのうち+Aピークを他とは異なる形態で表示することを特徴とする。
【００４９】
本発明の遺伝子情報表示装置において、前記処理部は、各個体のＰＣＲ増幅産物の断片長間隔が整数値となるよう横軸方向に拡大・縮小して表示することを特徴とする。
【００５０】
本発明の遺伝子情報表示装置において、前記処理部は、各個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルについて、高さを明示的に表示することを特徴とする。
【００５１】
本発明の遺伝子情報表示装置において、前記処理部は、特定の個体を除く複数個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルを重ね合わせて表示することを特徴とする。
【００５２】
本発明の遺伝子情報表示装置において、前記処理部は、特定の断片長範囲のみを拡大して表示することを特徴とする。
【００５３】
本発明の遺伝子情報表示装置において、前記処理部は、断片長ごとに割り当てた形態に従って各検出シグナルを表示することを特徴とする。
【００５４】
本発明は、また、ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルから当該ＤＮＡ断片の長さを分析した結果を表示する装置であって、第１の軸に検出シグナルの強度をとり、第２の軸に断片長をとって、１個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルと、当該個体について期待される検出シグナルとを重ね合わせてグラフ表示する処理部を備える遺伝子情報表示装置を提供するものである。
【００５５】
本発明は、また、処理部及び表示部を備えたコンピュータシステムにおいて、ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルから当該ＤＮＡ断片の長さを分析した結果を表示する方法であって、前記処理部により、第１の軸に検出シグナルの強度をとり、第２の軸に断片長をとって、複数個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルを重ね合わせてグラフ表示するステップを含む遺伝子情報表示方法を提供するものである。
【００５６】
本発明の遺伝子情報表示方法において、前記分析結果は、ＰＣＲ増幅産物の検出シグナルにおいて当該ＤＮＡ断片の長さを示すものと判別された１又は２の真のピークを示す情報を含んでおり、前記処理部により、各個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナル強度を、それぞれにおける真のピークの検出シグナル強度を基準として標準化して表示することを特徴とする。
【００５７】
本発明の遺伝子情報表示方法において、前記分析結果は、ＰＣＲ増幅産物の検出シグナルにおいて当該ＤＮＡ断片の長さを示すものと判別された１又は２の真のピークを示す情報を含んでおり、前記処理部により、各個体のＰＣＲ増幅産物の断片長を、それぞれにおける真のピークの断片長を基準として標準化して表示することを特徴とする。
【００５８】
本発明の遺伝子情報表示方法において、前記分析結果は、ＰＣＲ増幅産物の検出シグナルにおいて当該ＤＮＡ断片の長さを示すものと判別された１又は２の真のピークを示す情報を含んでおり、前記処理部により、各個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルにおける真のピークの数、及び２つの真のピーク間の距離によって各個体をグループ化し、当該グループごとにＰＣＲ増幅産物の検出シグナルを重ね合わせてグラフ表示することを特徴とする。
【００５９】
本発明の遺伝子情報表示方法において、前記分析結果は、ＰＣＲ増幅産物の検出シグナルにおいて当該ＤＮＡ断片の長さを示すものと判別された１又は２の真のピークを示す情報を含んでおり、前記処理部により、２つの真のピークを含むＰＣＲ増幅産物の検出シグナルについて、当該２つの真のピークのシグナル強度を揃える補正を行って表示することを特徴とする。
【００６０】
本発明の遺伝子情報表示方法において、前記分析結果は、ＰＣＲ増幅産物の検出シグナルにおいて当該ＤＮＡ断片の長さを示すものと判別された１又は２の真のピークを示す情報を含んでおり、前記処理部により、真のピークによって示されるＤＮＡ断片長が予め設定しておいた断片長の範囲に含まれる個体のみのＰＣＲ増幅産物の検出シグナルを重ね合わせてグラフ表示することを特徴とする。
【００６１】
本発明の遺伝子情報表示方法において、前記分析結果は、端に１つのアデニンが付加したＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当する+Aピークを識別する情報を含んでおり、前記処理部により、各個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルから+Aピークを除去する補正を行って表示することを特徴とする。
【００６２】
本発明の遺伝子情報表示方法において、前記分析結果は、端に１つのアデニンが付加したＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当する+Aピークを識別する情報を含んでおり、前記処理部により、各個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルのうち+Aピークを他とは異なる形態で表示することを特徴とする。
【００６３】
本発明の遺伝子情報表示方法において、前記処理部により、各個体のＰＣＲ増幅産物の断片長間隔が整数値となるよう横軸方向に拡大・縮小して表示することを特徴とする。
【００６４】
本発明の遺伝子情報表示方法において、前記処理部により、各個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルについて、高さを明示的に表示することを特徴とする。
【００６５】
本発明の遺伝子情報表示方法において、前記処理部により、特定の個体を除く複数個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルを重ね合わせて表示することを特徴とする。
【００６６】
本発明の遺伝子情報表示方法において、前記処理部により、特定の断片長範囲のみを拡大して表示することを特徴とする。
【００６７】
本発明の遺伝子情報表示方法において、前記処理部により、断片長ごとに割り当てた形態に従って各検出シグナルを表示することを特徴とする。
【００６８】
本発明は、また、処理部及び表示部を備えたコンピュータシステムにおいて、ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルから当該ＤＮＡ断片の長さを分析した結果を表示する方法であって、第１の軸に検出シグナルの強度をとり、第２の軸に断片長をとって、１個体のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルと、当該個体について期待される検出シグナルとを重ね合わせてグラフ表示するステップを含む遺伝子情報表示方法を提供するものである。
【００６９】
本発明は、また、処理部及び表示部を備えたコンピュータシステムにおいて、上記の遺伝子情報表示方法を実行するためのコンピュータプログラムを提供するものである。
【発明の効果】
【００７０】
以上、説明したように、本発明の遺伝子情報の表示方法及び表示装置によれば、ＤＮＡ断片をＰＣＲ増幅及び電気泳動して蛍光分析した結果得られる波形データについて、目視によって実験エラーが発見しやすい態様で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】
【００７１】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の遺伝子情報の表示方法及び表示装置を実施するための最良の形態である遺伝子情報表示システムについて詳細に説明する。図６〜図２５及び図３６〜図４０は、この遺伝子情報表示システムの構成及び動作を例示する図であり、これらの図において、同一の符号を付した部分は同一物を表わし、基本的な構成及び動作は同様であるものとする。
【００７２】
遺伝子情報表示システムの構成
図６は、本発明の一実施形態として構築される遺伝子情報表示システムの内部構成を概略的に示す機能ブロック図である。この遺伝子データ解釈支援システムは、実験で得られたデータを保存した実験データＤＢ６００、データを表示するための表示装置６０１、表示されたデータに対してメニューを選択するなどの操作を行うためのキーボード６０２とマウスなどのポインティングデバイス６０３、必要な演算処理、制御処理等を行う中央処理装置６０４、中央処理装置６０４での処理に必要なプログラムを格納するプログラムメモリ６０５、中央処理装置６０４での処理に必要なデータを格納するデータメモリ６０６を備えている。
【００７３】
プログラムメモリ６０５は、上記の機能１を行う複数波形表示処理部６０７、機能１１を行う拡大表示処理部６１８、機能７を行う観察・期待波形表示処理部６０８、機能１０を行う誤判定個体除去処理部６１９を含んでいる。複数波形表示処理部６０７は、機能２を行う波形標準化処理部６０９、機能３を行う対立遺伝子相対関係選択処理部６１０、機能４を行うピーク高補正処理部６１１、機能５を行う対立遺伝子範囲選択処理部６１２、機能６を行う＋Aピーク表示処理部６１３、機能９を行うピークの高さ表示処理部６１５、機能８を行う横軸方向拡大・縮小処理部６１６、機能１２を行う断片長ごと色割り当て処理部６１７を含んでいる。データメモリ６０６は、実験で得られたデータ６１４を含んでいる。
【００７４】
図７は、データメモリ６０６に含まれる実験データ６１４のデータ構造を示す図である。このデータ構造体TypingDataは、マーカー名７００、個体データ７０１、このマーカーのunit長７０２を含んでいる。個体データ７０１については、以下に示すデータ構造体IndividualDataの配列の形でデータを保持する。
【００７５】
データ構造体IndividualDataは、i個の個体について、個体ID７０３、１つ目のピーク集合７０４、２つ目のピーク集合７０５、遺伝子型判別誤りフラグ７１４を含んでいる。１つ目および２つ目のピーク集合７０４および７０５については、以下に示すデータ構造体WaveformDataの形でデータを保持する。二つの真のピークが十分離れたヘテロ接合体においてのみ２つ目のピーク集合７０５はデータを保持し、それ以外（ホモ接合体および二つの真のピークが近接しているヘテロ接合体）においてはNULL値を持つ（ピーク集合を一つだけ持つ）。遺伝子型判別誤りフラグ７１４については、全ての個体についてfalseで初期化されている。
【００７６】
データ構造体WaveformDataは、１つ目の真のピーク７０６、二つ目の真のピーク７０７、ピークデータ７０８を含んでいる。７０６および７０７はそれぞれ、断片長とピーク高のペアで値を保持する。ピークデータ７０８については、以下に示すデータ構造体PeakDataの配列の形でデータを保持する。二つの真のピークが近接しているヘテロ接合体においてのみ２つ目の真のピーク７０７はデータを保持し、それ以外（ホモ接合体および二つの真のピークが十分離れたヘテロ接合体）においてはNULL値を持つ（ピーク集合に真のピークが一つだけ含まれる）。
【００７７】
データ構造体PeakDataは、j個のピークについて、断片長７０９、ピーク高７１０、データプロット７１１、ピーク種別７１２、一つ目の真のピーク由来割合７１３、期待される波形における断片長７１５、期待される波形におけるピーク高７１６を含んでいる。データプロット７１１はX座標（断片長）とそれに対応するY座標（シグナル強度）の値の組から成る。図７のデータプロット７１１では、127.6塩基におけるシグナル強度は500、127.7塩基におけるシグナル強度は600である例を示す。ピーク種別７１２は、それぞれのピークごとに、真のピーク、Stutterピーク、＋Aピークのいずれであるか、Stutterピークの場合は真のピークから何unit離れているか、+Aピークの場合は真のピークとStutterピークのどちらに由来するか、また、ピーク集合に二つの真のピークが含まれる場合は、どちらの真のピークに由来するピークであるかを保持する。二つの真のピークに由来するピークが重なり合っている場合は両者をつなげて保持する。また、図３０の（４）の右端のピークのように、どちらの真のピークにも由来しないと判断された場合は”Other”の値を保持する。なお、ここに、1つ目の真のピークまたは2つ目の真のピークである旨保持されている場合、ピーク高７１０の値は、WaveformDataの1つ目の真のピーク７０６または2つ目の真のピーク７０７のピーク高と等しい。ピークごとの識別は、背景技術で述べた通り、非特許文献２を用いて推定可能である。図７では、一つ目の真のピークより3unit分だけ繰り返し回数が減った（波形において左に現れる）Stutterピークの＋Aピークについての例を示す。７１３は、それぞれのピークが一つ目・二つ目の真のピークのどちらにどの程度由来するかを表す。図７では、一つ目の真のピークのみに由来するので100％である。真のピークが一つしかない場合も同様である。逆に、二つ目の真のピークのみに由来する場合は0％になる。二つの真のピークに由来する成分が重なり合っている場合は中間の値になる。由来割合の計算は、背景技術で述べた通り、非特許文献２を用いて計算可能である。７１５および７１６はそれぞれ、WaveformDataの１つ目の真のピーク７０６および２つ目の真のピーク７０７（NULL値でない場合）が真のピークであると仮定した場合に期待される波形における、断片長およびピーク高さである。期待される断片長およびピーク高は、背景技術で述べた通り、非特許文献２を用いて計算可能である。
【００７８】
遺伝子情報表示システムの動作
次に、上記のように構成された遺伝子情報表示システムの動作ついて説明する。図８は、図６に示す遺伝子情報表示システムによる処理の流れを概略的に示すフローチャートである。図８において、遺伝子情報表示システムは、実験データＤＢ６００からデータ構造体TypingDataの形式で実験データを読み込み（ステップ８００）、複数個体の波形データを重ねる処理を行い、「自動判別結果が妥当かどうか、再度実験をし直すべき個体がいるかどうか」をユーザが一度に確認するための波形データを重ね合わせた画面を表示する（ステップ８０１）。この処理はプログラムメモリ６０５に含まれる複数波形表示処理部６０７によって実行されるものであり、具体的な表示画面例については、後に図１６〜図２２，図２４，図２５，図４０を参照しながら詳細に説明する。その後、ユーザが指定した範囲について拡大表示を行う（ステップ８０３）。この処理はプログラムメモリ６０５に含まれる拡大表示処理部６１８によって実行されるものであり、具体的な表示画面例については、後に図３９を参照しながら詳細に説明する。その後、ユーザが指定した個体に対して観察された波形と期待される波形を重ねた表示を行う（ステップ８０２）。この処理はプログラムメモリ６０５に含まれる観察・期待波形表示処理部６０８によって実行されるものであり、具体的な表示画面例については、後に図２３を参照しながら詳細に説明する。その後、ユーザが目視の結果「遺伝子型判定結果は誤りである」と指定したかどうか調べる（ステップ８０４）。ユーザが誤りであると指定した場合は、その個体の遺伝子型判定誤りフラグ７１４にtrueをセットする（ステップ８０５）。これらの処理は、プログラムメモリ６０５に含まれる誤判定個体除去処理部６１９によって実行される。その後、ステップ８０１に戻ってもう一度処理を繰り返す。
【００７９】
図９は、図８のステップ８０１における複数個体の波形データを重ね合わせて表示する処理の詳細を示すフローチャートである。図９において、まず、上記の機能３で述べたとおり、データメモリ６０６に含まれる実験データ６１４のピーク集合７０４および７０５から、ユーザが指定した条件に合うピーク集合を抽出する（ステップ９００）。この処理は対立遺伝子相対関係選択処理部６１０で行うものであり、後に図１０を参照しながら詳細に説明する。次に、上記の機能５で述べたとおり、ユーザが指定した塩基範囲の対立遺伝子を持つ個体のみ抽出し、その数を数える（ステップ９０１）。この処理は対立遺伝子範囲選択処理部６１２で行うものであり、後に図１１を参照しながら詳細に説明する。ここで抽出されたピーク集合の数が画面に表示されるが、これについては後述する（図１６の１６０２）。さらに、上記の機能２で述べたとおり、波形の標準化を行う（ステップ９０２）。この処理は波形標準化処理部６０９で行うものであり、後に図１２を参照しながら詳細に説明する。その後、上記の機能８で述べたとおり、波形を横軸方向に拡大・縮小する（ステップ９１０）。この処理は横軸方向拡大・縮小処理部６１６で行うものであり、後に図３６を参照しながら詳細に説明する。
【００８０】
その後、ユーザが二つの真のピークが近接しているヘテロ接合体を指定しており、かつ、真のピークの高さを揃えて表示するよう指定しているかどうか調べる（ステップ９０３）。そのような指定がされている場合（後述する図２０チェックボックス２００１が選択されている場合）には、上記の機能４で述べたとおり、ピークの高さの調整を行う（ステップ９０４）。この処理はピーク高補正処理部６１１で行うものであり、後に図１３を参照しながら詳細に説明する。
【００８１】
その後、ユーザが+Aピークを表示しない旨を指定しているかどうか調べる（ステップ９０５）。そのような指定がされている場合（後述する図２１のラジオボタン２１００で＋Aピークを表示しない旨を選択されている場合）には、上記の機能６で述べたとおり、元のピーク（真のピークおよびStutterピーク）のみを表示する（ステップ９０６）。この処理は＋Aピーク表示処理部６１３で行うものであり、後に図１４を参照しながら詳細に説明する。
【００８２】
ステップ９０５において、ユーザが+Aピークを表示しない旨を指定していない場合には、さらにユーザが+Aピークを別の色で表示する旨を指定しているかどうか調べる（ステップ９０７）。そのような指定がされている場合（後述する図２２のラジオボタン２２００で＋Aピークを別の色で表示する旨を指定している場合）場合には、上記の機能６で述べたとおり、＋Aピークは別の色で表示する（ステップ９０８）。この処理は＋Aピーク表示処理部６１３で行うものであり、後に図１５を参照しながら詳細に説明する。
【００８３】
ステップ９０７において、ユーザが+Aピークを別の色で表示する旨を指定していない場合には、全てのピークについて表示する（ステップ９０９）。この処理は断片長ごと色割り当て処理部６１７で行なうものであり、後に図３８を参照しながら詳細に説明する。この際、近接したヘテロ接合体の波形を表示する場合は、後述する図３６及び図２０に示す通り、二つの真のピークに対応するX軸が０になるよう調整して表示を行う。
【００８４】
その後、上記の機能９で述べたとおり、ピークの高さを示す表示を行う（ステップ９１１）。この処理はピークの高さ表示処理部６１５で行うものであり、後に図３７を参照しながら詳細に説明する。
【００８５】
図１０は、図９のステップ９００におけるユーザが指定した条件に合うピーク集合を抽出する処理の詳細を示す詳細フローチャートである。この抽出処理は各個体について行うものであるが、以下ではind_idx番目の個体について抽出する場合を示している。図１０において、まず、遺伝子型判別誤りフラグ７１４がfalseであるかどうかを調べる（ステップ１０１０）。falseにセットされている場合は、次に、『ホモ接合体と二つのアリルが十分離れたヘテロ接合体のみ』が指定されているかどうかを調べる（ステップ１０００）。そのような指定がされている場合（後述する図１６のプルダウンメニュー１６０１にて指定がされている場合）には、IndividualData[ind_idx]の一つ目のピーク集合７０４の二つ目の真のピーク７０７がNULLかどうかを調べる（ステップ１００１）。NULLであれば、ピーク集合が真のピークを一つだけ持つ、すなわち、ホモ接合鯛または二つのアリルが十分離れたヘテロ接合体である。その場合には、IndividualData[ind_idx]の一つ目のピーク集合７０４を抽出対象であるとして登録する（ステップ１００２）。その後、IndividualData[ind_idx]の二つ目のピーク集合７０５がNULLであるかどうかを調べる（ステップ１００３）。NULLでない場合は、二つのアリルが十分離れたヘテロ接合体であるので、IndividualData[ind_idx]の二つ目のピーク集合７０５を抽出対象であるとして登録する（ステップ１００４）。
【００８６】
一方、ステップ１０００において、二つのアリルが近接したヘテロ接合体が指定されている場合には、IndividualData[ind_idx]の一つ目のピーク集合７０４の二つ目の真のピーク７０７がNULLかどうかを調べる（ステップ１００５）。NULLでないなら、ピーク集合が真のピークを二つ持つ、すなわち、真のピークが近接したヘテロ接合体である。その場合には、何unit離れたヘテロ接合体が指定されているかを調べ（図１６のプルダウンメニュー１６０１の値を調べる）、その結果を変数between_unitとして保持し（ステップ１００６）、IndividualData[ind_idx]の一つ目のピーク集合７０４の、一つ目の真のピーク７０６の断片長と二つ目の真のピーク７０７の断片長の差を求める（ステップ１００７）。この差が、between_unitにunit長を乗算したものと等しいかを調べ（ステップ１００８）、等しいならば、IndividualData[ind_idx]の一つ目のピーク集合７０４を抽出対象であるとして登録する（ステップ１００９）。
【００８７】
図１１は、図９のステップ９０１におけるユーザが指定した塩基範囲の対立遺伝子を持つ個体のみ抽出し、その数を数える処理の詳細を示すフローチャートである。この処理はステップ９００で抽出された各ピーク集合について行うものであるが、以下では、１つのピーク集合について処理する場合を示している。図１１において、まず、ユーザが（図１６のテキストボックス１６０３において）指定している塩基範囲を調べる（ステップ１１００）。次に、WaveformDataの一つ目の真のピーク７０６の断片長が、ステップ１１００で調べた範囲内にあるかどうかを調べる（ステップ１１０１）。範囲内にある場合には、WaveformDataの二つ目の真のピーク７０７がNULLであるかどうかを調べる（ステップ１１０２）。NULLでない場合は、WaveformDataの二つ目の真のピーク７０７の断片長が、ステップ１１００で調べた範囲内にあるかどうかを調べる（ステップ１１０３）。範囲内にある場合及びステップ１１０２でNULLである場合は、抽出対象として適切であるとして、抽出個体を数える個体カウンタを１だけインクリメントする（ステップ１１０４）。ステップ１１０１において一つ目の真のピーク７０６の断片長が指定された範囲外であった場合、ステップ１１０３において二つ目の真のピーク７０７の断片長が指定された範囲外であった場合には、抽出対象に含まれないとして登録削除する（ステップ１１０５）。
【００８８】
図１２は、図９のステップ９０２における波形の標準化を行う処理の詳細を示すフローチャートである。この波形標準化処理はステップ９００及び９０１で抽出された各ピーク集合について行うものであるが、以下では、１つのピーク集合について行う場合を示している。図１２において、まず、ピークの番号を表すインデックス変数peak_idxを０で初期化する（ステップ１２００）。次に、ピーク内のデータプロットの番号を表すインデックス変数dataplot_idxを０で初期化する（ステップ１２０１）。その後、WaveformDataのPeakData[peak_idx]７０８のデータプロット７１１のdataplot_idx番目の要素の断片長から、WaveformDataの一つ目の真のピーク７０６の断片長を減算する（ステップ１２０２）。WaveformDataのPeakData[peak_idx]７０８のデータプロット７１１のdataplot_idx番目の要素のピーク高を、このピーク集合中での高さの最大値で除算する（ステップ１２０３）。高さの最大値は、全てのピーク・全てのデータプロットについてのピーク高の最大値を調べることで得られる。その後、変数dataplot_idxを１だけインクリメントする（ステップ１２０４）。そして、全てのデータプロットについて標準化を行ったか、すなわち、dataplot_idxがデータプロット数以上になったかどうかを調べる（ステップ１２０５）。まだ標準化を行っていないデータプロットが残っている場合は、ステップ１２０２に戻ってもう一度処理を繰り返す。全てのデータプロットについて標準化を行っている場合は、変数peak_idxを１だけインクリメントする（ステップ１２０６）。そして、全てのピークについて標準化を行ったか、すなわち、変数peak_idxがピーク数以上になったかどうかを調べる（ステップ１２０７）。まだ標準化を行っていないピークが残っている場合は、ステップ１２０１に戻ってもう一度処理を繰り返す。
【００８９】
図３６は、図９のステップ９１０における波形を横軸方向に拡大・縮小する処理の詳細を示すフローチャートである。この横軸方向拡大・縮小処理はステップ９００及び９０１で抽出された各ピーク集合について行うものであるが、以下では、１つのピーク集合について処理する場合を示している。図３６において、まず、ピークの番号を表すインデックス変数peak_idxを０で初期化する（ステップ３６００）。次に、peak_idx番目のピークの断片長について、誤差がない場合に期待される値sexpを調べる（ステップ３６０１）。この処理は、WaveformDataのPeakData[peak_idx]７０８の期待される断片長７１５を調べることに対応する。その後、ピーク内のデータプロットの番号を表すインデックス変数dataplot_idxを０で初期化する（ステップ３６０２）。次に、隣接するピークの断片長について、誤差がない場合に期待される値sexp’を調べる（ステップ３６０３）。この処理は、データプロットのdataplot_idx番目の要素がピークの頂点より左であれば左隣のpeak_idx-1番目のピークについて、逆にピークの頂点より右であれば右隣のpeak_idx+1番目のピークについて、期待される断片長７１５を調べることに対応する。その後、データプロットのdataplot_idx番目の要素の断片長を、誤差がない場合に期待される値にする（ステップ３６０４）。これは、sexpとsexp’との間に等間隔にデータプロットがあるとして、内分点を求めることにより計算できる。この値をデータプロット７１１のdataplot_idx番目の要素の断片長（一番目の要素）とする。その後、変数dataplot_idxを１だけインクリメントする（ステップ３６０５）。そして、全てのデータプロットについて標準化を行ったか、すなわち、dataplot_idxがデータプロット数以上になったかどうかを調べる（ステップ３６０６）。まだ断片長の計算を行っていないデータプロットが残っている場合は、ステップ３６０３に戻ってもう一度処理を繰り返す。全てのデータプロットについて断片長の計算を行なっていた場合は、変数peak_idxを１だけインクリメントする（ステップ３６０７）。そして、全てのピークについて横軸方向の拡大・縮小を行なったか、すなわち、変数peak_idxがピーク数以上になったかどうかを調べる（ステップ３６０８）。まだ横軸方向の拡大・縮小を行なっていないピークが残っている場合は、ステップ３６０１に戻ってもう一度処理を繰り返す。
【００９０】
図１３は、図９のステップ９０４におけるピークの高さの調整を行う処理の詳細を示すフローチャートである。このピーク高さ調整処理はステップ９００及び９０１で抽出された各ピーク集合について行うものであるが、以下では、１つのピーク集合について処理する場合を示している。図１３において、まず、ピークの番号を表すインデックス変数peak_idxを０で初期化する（ステップ１３００）。次に、（WaveformDataのPeakData[peak_idx]７０８の一つ目の真のピーク由来割合７１３）×｛（WaveformDataの二つ目の真のピーク７０７のピーク高）÷（WaveformDataの一つ目の真のピーク７０６のピーク高）｝＋｛１−（WaveformDataのPeakData[peak_idx]７０８の一つ目の真のピーク由来割合７１３）｝を計算し、変数adjとして保持する（ステップ１３０１）。続いて、ピーク内のデータプロットの番号を表すインデックス変数dataplot_idxを０で初期化する（ステップ１３０２）。次に、WaveformDataのPeakData[peak_idx]７０８のデータプロット７１１のdataplot_idx番目の要素のピーク高に、変数adjの値を乗算する（ステップ１３０３）。その後、変数dataplot_idxを１だけインクリメントする（ステップ１３０４）。そして、全てのデータプロットについて高さの調整を行ったか、すなわち、dataplot_idxがデータプロット数以上になったかどうかを調べる（ステップ１３０５）。まだ高さの調整を行っていないデータプロットが残っている場合は、ステップ１３０３に戻ってもう一度処理を繰り返す。全てのデータプロットについて高さの調整を行っている場合は、変数peak_idxを１だけインクリメントする（ステップ１３０６）。そして、全てのピークについて高さの調整化を行ったか、すなわち、変数peak_idxがピーク数以上になったかどうかを調べる（ステップ１３０７）。まだ高さの調整を行っていないピークが残っている場合は、ステップ１３０１に戻ってもう一度処理を繰り返す。
【００９１】
図１４は、図９のステップ９０６における元のピーク（真のピークおよびStutterピーク）のみを表示する処理の詳細を示すフローチャートである。この処理はステップ９００及び９０１で抽出された各ピーク集合について行うものであるが、以下では、１つのピーク集合について処理する場合を示している。図１４において、まず、ピークの番号を表すインデックス変数peak_idxを０で初期化する（ステップ１４００）。次に、WaveformDataのPeakData[peak_idx]７０８のピーク種別７１２は＋Aピークであるかどうか調べる（ステップ１４０１）。＋Aピークでない場合、ピークの表示を行う（ステップ１４０２）。この処理は断片長ごと色割り当て処理部６１７で行なうものであり、後に図３８を参照しながら詳細に説明する。この際、近接したヘテロ接合体の波形を表示する場合には、図３６で述べた通り、また、後述する図２０に示す通り、二つの真のピークに対応するX軸が０になるよう調整して表示を行う。その後、変数peak_idxを１だけインクリメントする（ステップ１４０３）。そして、全てのピークについて表示処理を行ったか、すなわち、変数peak_idxがピーク数以上になったかどうかを調べる（ステップ１４０４）。まだ表示処理を行っていないピークが残っている場合は、ステップ１４０１に戻ってもう一度処理を繰り返す。
【００９２】
図１５は、図９のステップ９０８における＋Aピークを別の色で表示する処理の詳細を示すフローチャートである。この処理はステップ９００及び９０１で抽出された各ピーク集合について行うものであるが、以下では、１つのピーク集合について処理を行う場合を示している。図１５において、まず、ピークの番号を表すインデックス変数peak_idxを０で初期化する（ステップ１５００）。次に、WaveformDataのPeakData[peak_idx]７０８のピーク種別７１２は＋Aピークであるかどうか調べる（ステップ１５０１）。＋Aピークでない場合、通常の色でピークの表示を行う（ステップ１５０２）。この処理は断片長ごと色割り当て処理部６１７で行なうものであり、後に図３８を参照しながら詳細に説明する。＋Aピークである場合、別の色でピークの表示を行う（ステップ１５０３）。ステップ１５０２及び１５０３の際、近接したヘテロ接合体の波形を表示する場合には、図３６で述べた通り、また、後述する図２０に示す通り、二つの真のピークに対応するX軸が０になるよう調整して表示を行う。その後、変数peak_idxを１だけインクリメントする（ステップ１５０４）。そして、全てのピークについて表示処理化を行ったか、すなわち、変数peak_idxがピーク数以上になったかどうかを調べる（ステップ１５０５）。まだ表示処理を行っていないピークが残っている場合は、ステップ１５０１に戻ってもう一度処理を繰り返す。
【００９３】
図３７は、図９のステップ９１１におけるピークの高さを表示する処理の詳細を示すフローチャートである。この処理はステップ９００及び９０１で抽出された各ピーク集合について行うものであるが、以下では、１つのピーク集合について処理を行なう場合を示している。図３７において、まず、ピークの番号を表すインデックス変数peak_idxを０で初期化する（ステップ３７００）。次に、WaveformDataのPeakData[peak_idx]７０８のピーク種別７１２が+Aピークであり、かつ、ユーザが+Aピークを表示しない旨を指定しているかどうか調べる（ステップ３７０１）。上記の条件に当てはまらない場合は（WaveformDataのPeakData[peak_idx]７０８のピーク種別７１２が+Aピークではない、または、ユーザが+Aピークを通常表示する旨指定している、または、ユーザが+Aピークを別の色で表示する旨指定している場合は）、peak_idx番目のピークの高さを表示する（ステップ３７０２）。WaveformDataのPeakData[peak_idx]の７０８のピーク高７１０の位置に、ピークの高さを示す表示を行なう。その後、変数peak_idxを１だけインクリメントする（ステップ３７０３）。そして、全てのピークについて高さの表示を行なったか、すなわち、変数peak_idxがピーク数以上になったかどうかを調べる（ステップ３７０４）。まだ高さの表示を行なっていないピークが残っている場合は、ステップ３７０１に戻ってもう一度処理を繰り返す。
【００９４】
図３８は、図９のステップ９０９におけるピークを表示する処理、図１４のステップ１４０２におけるピークを表示する処理、および、図１５のステップ１５０２におけるピークを通常の色で表示する処理の詳細を示すフローチャートである。図９においては、この処理は全てのピークについて行なうものであるが、以下では、peak_idx番目のピークについて処理を行なう場合を示している。図３８において、まず、断片長ごとに色を割り当てるよう指定されているかどうかを調べる（ステップ３８００）。そのような指定がされている場合（後述する図１６のチェックボックス１６０８にて指定がされている場合）には、断片長に応じて割り当てられた色で表示を行なう（ステップ３８０１）。そうでない場合には、全てのピークを同じ色で表示する（ステップ３８０２）。
【００９５】
遺伝子情報表示システムにおける表示画面例
上記した遺伝子情報表示システムにおいて表示される画面の例を示す。これらの表示によって、ユーザは、多数の個体の波形の中から他の個体と異なる波形を持つ個体がいるかどうかを容易に判断することができる。また、ユーザは、そのマーカーについての波形の傾向を調べ、各波形に対して再実験の必要があるかどうかを容易に判断することができる。すなわち、他の個体と異なる波形を持つ個体のみに着目して遺伝子型自動判別結果が妥当であるかどうかを確認し、そのマーカーについての波形の傾向を調べればよいこととなり、全個体一つひとつに対して自動判別結果の妥当性を確認し、再度実験をし直すべきかどうかを目視確認するといった煩わしい作業が必要なくなるので、ユーザの作業負担が大幅に軽減される。
【００９６】
図１６に示す表示画面例において、１６００は実験を行ったマーカー名である。また、１６０１に示すように、実験を行った個体のうちホモ接合体と二つのアリルが十分離れたヘテロ接合体のみを表示している。１６０１で選択することのできる条件としては、図１６で例示した『ホモ接合体と二つのアリルが十分離れたヘテロ接合体のみ』の他に、『ヘテロ接合体であり、二つのアリルがXunit離れている個体』がある。Xは1以上の整数であり、Stutterや＋Aピークが重なると考えられる二つのアリルが近接しているヘテロ接合体のみをそれぞれ表示する。また、１６０２は条件を満たす波形の数である。また、１６０３に示すように、指定した範囲内の断片長を持つ個体のみを表示している。また、１６０４に示すように、＋Aピークも元のピークも同様に表示している。また、１６０５を用いて、ヘテロ接合体において二つの真のピークの高さが等しくなるよう調整して表示するかどうかを指定できる。１６０５に示すように、ホモ接合体ではこの指定は必要ないので変更できない。１６０８に示すように、断片長ごとに色を割り当てる指定を行なうことができる（図１６の例ではそのような指定をしていない場合の画面を示す）。この例では、１６０６に示すように全ての個体で類似した波形が観測されているので、個々の個体に対して「自動判別結果が妥当かどうか、再度実験をし直すべきかどうか」を目視確認する必要はないと判断できる。ピーク高を明示的に示す表示１６０７により、波形が類似しているかどうかをユーザはより容易に判断できる。
【００９７】
図１７に示す表示画面例では、ピークの分離が完全でないために他の個体と異なる波形を持つ個体（１７００）が含まれる場合を示している。この場合は、この個体１７００についてのみ、「自動判別結果が妥当かどうか、再度実験をし直すべきかどうか」を目視確認すればよいと判断できる。
【００９８】
図１８に示す表示画面例では、Stutterピークが高いために他の個体と異なる波形を持つ個体（１８００）が含まれる場合を示している。この場合は、この個体１８００についてのみ、「自動判別結果が妥当かどうか、再度実験をし直すべきかどうか」を目視確認すればよいと判断できる。
【００９９】
図１９に示す表示画面例では、蛍光シグナルが強すぎるために検出器の測定限界を超えた個体（１９００）が含まれる場合を示している。この場合は、この個体１９００についてのみ、「自動判別結果が妥当かどうか、再度実験をし直すべきかどうか」を目視確認すればよいと判断できる。
【０１００】
図２０に示す表示画面例では、２０００で指定している通り、1unit離れた個体のみを表示している。２００１に示すように、二つの真のピークの高さが等しくなるよう調整して表示するかどうかを指定できる。ヘテロ接合の個体においては、横軸で基準として用いる真のピークと推定された断片長は二つ存在することになる。そこで、左の真のピークより左の範囲については、波形標準化処理部６０９および横軸方向拡大・縮小処理部６１６で標準化した断片長の値を横軸の目盛りとして表示し、左右の真のピークの間の範囲については、横軸の目盛りは表示せず、右の真のピークより右の範囲については、波形標準化処理部６０９および横軸方向拡大・縮小処理部６１６で標準化した断片長の値から、二つの真のピークの期待される断片長７１５の差を減算した値を横軸の目盛りとして表示する。
【０１０１】
図２１に示す表示画面例では、２１００で指定している通り、+Aピークを表示せずに元のピークのみ表示している。図２２に示す表示画面例では、２２００で指定している通り、＋Aピークを別の色で表示している。
【０１０２】
図２３に示す表示画面例では、実験で観察された１個体の波形２３００と、期待される波形２３０１とを重ね合わせて表示している。これにより、ユーザは波形２３００が妥当なものであるかどうかを容易に目視確認できる。期待される波形２３０１は、PeakDataの期待される断片長７１５および期待されるピーク高７１６を参照して表示する。
【０１０３】
図２４に示す表示画面例では、蛍光シグナルが弱すぎるためにバックグラウンドノイズに埋もれた個体（２４００）が含まれる場合を示している。この場合は、この個体２４００についてのみ、「自動判別結果が妥当かどうか、再度実験をし直すべきかどうか」を目視確認すればよいと判断できる。
【０１０４】
図２５に示す表示画面例では、サイズマーカーのピークがにじみ出ている個体（２５００）が含まれる場合を示している。この場合は、この個体２５００についてのみ、「自動判別結果が妥当かどうか、再度実験をし直すべきかどうか」を目視確認すればよいと判断できる。
【０１０５】
図３９に示す表示画面例では、重ね合わせて表示した波形のうち、ユーザが指定した領域３９００を拡大して表示している。この操作により、３９０１に示すように、ユーザがマウスなどのポインティングデバイス６０３で指定した範囲について各波形の様子をより詳細に目視確認できる。
【０１０６】
図４０に示す表示画面例は、４０００に示すように、断片長ごとに色を割り当てるようユーザが指示した場合の例である。この場合は、４００１に示すように、断片長ごとに割り当てた色に従って各ピークが表示される。４００２〜４００４に示したノイズピークは、全て同じ色で表示されていることから、全て同じ断片長の位置に現れていることが容易に見て取れる。
【０１０７】
以上説明したように、ユーザは、図１６〜図２２、図２４、図２５、図３９、図４０の画面を用いて、そのマーカーについての波形の傾向を容易に調べることができる。また、図２３の画面を用いて、「自動判別結果が妥当かどうか、再度実験をし直すべきかどうか」を各個体について目視確認することができる。例えば、図１７、図１８、図１９、図２４、図２５、図４０で見つかった他の個体と異なる波形を持つ個体１７００、１８００、１９００、２４００、２５００、４００２、４００３、４００４についてのみ、図２３の画面を用いて個別に詳細に目視確認すればよい。
【０１０８】
なお、上記では、ヘテロ接合の個体の波形を重ねて表示する際には、二つの真のピークの横軸座標を共に０として表示する場合について説明したが、左または右の真のピークの横軸座標など一箇所のみ０として表示しても良い。
【０１０９】
また、図１６の１６０１で選択することができる条件を列挙する方法としては、あらかじめユーザが指定した選択肢を用いることができるほか、自明な方法として、『ホモ接合体』と『ヘテロ接合体であり、二つのアリルがXunit離れている個体』（X=1,2,…）との選択肢を用意することができる。この他にも、allelic ladderに現れるピーク間隔を上記Xとして用いる方法でも良い。また、図１６では二つのアリルの間隔はunit単位で表示したが、insertion/deletion多型やコンパウンドマーカー（PCR増幅断片に複数の多型が含まれるもの）を考慮し、unitではなく塩基で指定しても良い。
【０１１０】
また、機能５における塩基範囲は、図１６の１６０３に示した通りユーザが指定した値に応じて表示を行なうとして説明したが、初期値としてallelic ladderの両端の断片長や、そのマーカーの断片長範囲が既知である場合にはその両端の値を与えても良い。
【０１１１】
また、機能１１におけるユーザ指定範囲の拡大表示は、図３９の３９００に示したとおり、ユーザがポインティングデバイス６０３を用いて指定した範囲を対象とするとして説明したが、キーボード６０２を用いて対象とする断片長範囲を指定する場合などでも同様である。
【０１１２】
また、上記では、ゲノム上のマイクロサテライトが現れている箇所を抽出して検出するための実験として、PCRや電気泳動を行う場合について説明したが、他の実験を行なう場合（例えば検出に電気泳動ではなく質量分析を用いるなど）でも同様である。また、マイクロサテライト以外のDNAマーカーや、ミトコンドリアなど核DNA以外の多型マーカー、また、バイオマーカーについても同様である。
【０１１３】
以上、本発明の遺伝子情報の表示方法及び表示装置について、具体的な実施の形態を示して説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。当業者であれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上記各実施形態又は他の実施形態にかかる発明の構成及び機能に様々な変更・改良を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明の遺伝子情報の表示方法及び表示装置は、コンピュータのＣＰＵ、メモリ、補助記憶装置、ディスプレイ、入力デバイス等を含むハードウェア資源上に構築されたＯＳ、アプリケーション、データベース等によって実現されるものであり、ＤＮＡ断片をＰＣＲ増幅及び電気泳動して蛍光分析した結果得られる波形データとその自動判別結果をユーザに分かり易い形態で表示するという情報処理が上記のハードウェア資源を用いて具体的に実現されるものであるから、自然法則を利用した技術的思想に該当するものであり、医学生物分野等の産業において利用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】波形グラフの縦軸及び横軸を標準化して複数個体の波形を重ね合わせる処理を模式的に示す図である。
【図２】複数個体の波形を対立遺伝子の相対関係に応じて別個に重ね合わせる処理を模式的に示す図である。
【図３】ヘテロ接合体の二つの真のピークの高さを揃える補正を行った後複数個体の波形を重ね合わせる処理を模式的に示す図である。
【図４】予め設定しておいた断片長の範囲に含まれる個体の波形のみを重ね合わせる処理を模式的に示す図である。
【図５】+Aピークを除外して複数個体の波形を重ね合わせる処理を模式的に示す図である。
【図６】本発明の一実施形態として構築される遺伝子情報表示システムの内部構成を概略的に示す機能ブロック図である。
【図７】図６に示す遺伝子情報表示システムのデータメモリに含まれる実験データの構成例を示す図である。
【図８】図６に示す遺伝子情報表示システムによる処理の流れを概略的に示すフローチャートである。
【図９】図８における複数個体の波形データを重ね合わせて表示する処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１０】図９におけるユーザが指定した条件に合うピーク集合を抽出する処理の詳細を示す詳細フローチャートである。
【図１１】図９におけるユーザが指定した塩基範囲の対立遺伝子を持つ個体のみ抽出しその数を数える処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１２】図９における波形の標準化を行う処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１３】図９におけるピークの高さの調整を行う処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１４】図９における元のピークのみ表示する処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１５】図９における＋Aピークは別の色で表示する処理の詳細を示すフローチャートである。
【図１６】図６に示す遺伝子情報表示システムにおける表示画面例を示す図である。
【図１７】図６に示す遺伝子情報表示システムにおける表示画面例を示す図である。
【図１８】図６に示す遺伝子情報表示システムにおける表示画面例を示す図である。
【図１９】図６に示す遺伝子情報表示システムにおける表示画面例を示す図である。
【図２０】図６に示す遺伝子情報表示システムにおける表示画面例を示す図である。
【図２１】図６に示す遺伝子情報表示システムにおける表示画面例を示す図である。
【図２２】図６に示す遺伝子情報表示システムにおける表示画面例を示す図である。
【図２３】図６に示す遺伝子情報表示システムにおける表示画面例を示す図である。
【図２４】図６に示す遺伝子情報表示システムにおける表示画面例を示す図である。
【図２５】図６に示す遺伝子情報表示システムにおける表示画面例を示す図である。
【図２６】ゲノム上に表れるマイクロサテライトについて説明する図である。
【図２７】ＰＣＲ及び電気泳動により、マイクロサテライト部分のＤＮＡ断片を抽出し増幅する実験手順を模式的に示す図である。
【図２８】ＰＣＲ及び電気泳動の実験過程で生じる代表的なノイズである、Stutterピークと+Aピークについて説明する図である。
【図２９】ホモ接合体及びヘテロ接合体それぞれについて、蛍光分析結果のグラフに現れる波形を示す図である。
【図３０】様々なエラーを含んだ実験で得られる波形グラフを示す図である。
【図３１】波形を横軸方向に拡大・縮小して、ヘテロ接合体の二つの真のピークの間隔を揃える処理を模式的に示す図である。
【図３２】ピークの高さを示す表示を加える処理を模式的に示す図である。
【図３３】ユーザが指定した個体を除いて、波形を重ねて表示する処理を模式的に示す図である。
【図３４】ユーザが指定した範囲を拡大して表示する処理を模式的に示す図である。
【図３５】断片長ごとに色を割り当てて表示する処理を模式的に示す図である。
【図３６】図９における波形を横軸方向に拡大・縮小する処理の詳細を示すフローチャートである。
【図３７】図９におけるピークの高さを示す処理の詳細を示すフローチャートである。
【図３８】図９、図１４および図１５における断片長ごとに色を割り当てて表示する処理の詳細を示すフローチャートである。
【図３９】図６に示す遺伝子情報表示システムにおける表示画面例を示す図である。
【図４０】図６に示す遺伝子情報表示システムにおける表示画面例を示す図である。
【符号の説明】
【０１１６】
６００  実験データＤＢ
６０１  表示装置
６０２  キーボード
６０３  ポインティングデバイス
６０４  中央処理装置
６０５  プログラムメモリ
６０６  データメモリ
【図１】
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【図２】
2007188466.tif 000004
【図３】
2007188466.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007188466.tif 000009
【図８】
2007188466.tif 000010
【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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【配列表】
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