(57)【要約】【課題】解読された大量の断片配列からゲノム全体の塩基配列を復元できるようにすることを目的とする。【解決手段】リファレンスマッピング部１１０は、リファレンス配列データ１９２を用いて断片配列データ１９１をリファレンスマッピングしてゲノム暫定配列データ１０１を生成し、残った断片配列データ１９１をレフトオーバー配列データ１０２として特定する。ギャップ近傍配列抽出部１２０は、リファレンスマッピングで特定できなかった部分（ギャップ）の前後に設定した断片配列データ１９１をゲノム暫定配列データ１０１から抽出する。デノボアセンブル部１３０は、ギャップ近傍配列データ１０３とレフトオーバー配列データ１０２とをデノボアセンブルしてアセンブル部分配列データ１０４を生成する。完全ゲノム復元部１４０は、ゲノム暫定配列データ１０１にアセンブル部分配列データ１０４を設定してゲノム配列データ１０５を生成する。【選択図】図１
2012078880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象ゲノムの塩基配列を特定するゲノム配列特定装置において、
対象ゲノムの塩基配列の断片を示す複数の断片配列データを入力し、塩基配列が特定された既知ゲノムの塩基配列を示す参照配列データを入力し、複数の断片配列データと前記参照配列データとを比較し、比較結果に基づいて複数の断片配列データを前記参照配列データに対応させて結合したデータをマッピング部分配列データとして生成するリファレンスマッピング部と、
複数の断片配列データから前記リファレンスマッピング部により生成されたマッピング部分配列データに含まれない複数の断片配列データを複数の非マッピング断片データとして抽出する非マッピング断片データ抽出部と、
前記リファレンスマッピング部により生成されたマッピング部分配列データから前記マッピング部分配列データの端部に含まれる断片配列データを端部配列データとして抽出する端部配列データ抽出部と、
前記端部配列データ抽出部により抽出された端部配列データと前記非マッピング断片データ抽出部により抽出された複数の非マッピング断片データとを比較し、比較結果に基づいて前記端部配列データと少なくともいずれかの非マッピング断片データとを一致部分で結合したデータをアセンブル部分配列データとして生成するデノボアセンブル部と、
前記リファレンスマッピング部により生成されたマッピング部分配列データと前記デノボアセンブル部により生成されたアセンブル部分配列データとを前記端部配列データを示す部分で結合したデータを前記対象ゲノムの塩基配列を示すゲノム配列データとして生成するゲノム配列データ生成部と
を備えたことを特徴とするゲノム配列特定装置。
【請求項２】
前記リファレンスマッピング部は、複数のマッピング部分配列データを生成し、
前記端部配列データ抽出部は、複数のマッピング部分配列データから複数の端部配列データを抽出し、
前記デノボアセンブル部は、複数の端部配列データと複数の非マッピング断片データとを比較し、比較結果に基づいて複数のアセンブル部分配列データを生成し、
前記ゲノム配列データ生成部は、複数のマッピング部分配列データと複数のアセンブル部分配列データとを結合して前記ゲノム配列データを生成する
ことを特徴とする請求項１記載のゲノム配列特定装置。
【請求項３】
前記端部配列データ抽出部は、前記参照配列データ内でいずれのマッピング部分配列データとも対応しない部分をギャップとして特定し、特定したギャップ毎にギャップ前後のマッピング部分配列データからギャップ側の端部の端部配列データを抽出し、
前記デノボアセンブル部は、複数の端部配列データと複数の非マッピング断片データとを比較し、比較結果に基づいて複数のギャップに対応する複数のアセンブル部分配列データを生成し、
前記ゲノム配列データ生成部は、複数のマッピング部分配列データと複数のアセンブル部分配列データとを結合して前記ゲノム配列データを生成する
ことを特徴とする請求項２記載のゲノム配列特定装置。
【請求項４】
前記デノボアセンブル部は、ギャップ毎にギャップ前後の端部配列データと複数の非マッピング断片データとを比較し、比較結果に基づいてアセンブル部分配列データをギャップ毎に生成し、
前記ゲノム配列データ生成部は、ギャップ毎にギャップ前後のマッピング部分配列データとギャップに対応するアセンブル部分配列データとを結合して前記ゲノム配列データを生成する
ことを特徴とする請求項３記載のゲノム配列特定装置。
【請求項５】
対象ゲノムの塩基配列を特定するゲノム配列特定プログラムにおいて、
対象ゲノムの塩基配列の断片を示す複数の断片配列データを入力し、塩基配列が特定された既知ゲノムの塩基配列を示す参照配列データを入力し、複数の断片配列データと前記参照配列データとを比較し、比較結果に基づいて複数の断片配列データを前記参照配列データに対応させて結合したデータをマッピング部分配列データとして生成するリファレンスマッピング処理と、
複数の断片配列データから前記リファレンスマッピング処理により生成されたマッピング部分配列データに含まれない複数の断片配列データを複数の非マッピング断片データとして抽出する非マッピング断片データ抽出処理と、
前記リファレンスマッピング処理により生成されたマッピング部分配列データから前記マッピング部分配列データの端部に含まれる断片配列データを端部配列データとして抽出する端部配列データ抽出処理と、
前記端部配列データ抽出処理により抽出された端部配列データと前記非マッピング断片データ抽出処理により抽出された複数の非マッピング断片データとを比較し、比較結果に基づいて前記端部配列データと少なくともいずれかの非マッピング断片データとを一致部分で結合したデータをアセンブル部分配列データとして生成するデノボアセンブル処理と、
前記リファレンスマッピング処理により生成されたマッピング部分配列データと前記デノボアセンブル処理により生成されたアセンブル部分配列データとを前記端部配列データを示す部分で結合したデータを前記対象ゲノムの塩基配列を示すゲノム配列データとして生成するゲノム配列データ生成処理と
をコンピュータに実行させるゲノム配列特定プログラム。
【請求項６】
前記リファレンスマッピング処理は、複数のマッピング部分配列データを生成し、
前記端部配列データ抽出処理は、複数のマッピング部分配列データから複数の端部配列データを抽出し、
前記デノボアセンブル処理は、複数の端部配列データと複数の非マッピング断片データとを比較し、比較結果に基づいて複数のアセンブル部分配列データを生成し、
前記ゲノム配列データ生成処理は、複数のマッピング部分配列データと複数のアセンブル部分配列データとを結合して前記ゲノム配列データを生成する
ことを特徴とする請求項５記載のゲノム配列特定プログラム。
【請求項７】
前記端部配列データ抽出処理は、前記参照配列データ内でいずれのマッピング部分配列データとも対応しない部分をギャップとして特定し、特定したギャップ毎にギャップ前後のマッピング部分配列データからギャップ側の端部の端部配列データを抽出し、
前記デノボアセンブル処理は、複数の端部配列データと複数の非マッピング断片データとを比較し、比較結果に基づいて複数のギャップに対応する複数のアセンブル部分配列データを生成し、
前記ゲノム配列データ生成処理は、複数のマッピング部分配列データと複数のアセンブル部分配列データとを結合して前記ゲノム配列データを生成する
ことを特徴とする請求項６記載のゲノム配列特定プログラム。
【請求項８】
前記デノボアセンブル処理は、ギャップ毎にギャップ前後の端部配列データと複数の非マッピング断片データとを比較し、比較結果に基づいてアセンブル部分配列データをギャップ毎に生成し、
前記ゲノム配列データ生成処理は、ギャップ毎にギャップ前後のマッピング部分配列データとギャップに対応するアセンブル部分配列データとを結合して前記ゲノム配列データを生成する
ことを特徴とする請求項７記載のゲノム配列特定プログラム。
【請求項９】
対象ゲノムの塩基配列を特定するゲノム配列特定装置のゲノム配列特定方法において、
リファレンスマッピング部が、対象ゲノムの塩基配列の断片を示す複数の断片配列データを入力し、塩基配列が特定された既知ゲノムの塩基配列を示す参照配列データを入力し、複数の断片配列データと前記参照配列データとを比較し、比較結果に基づいて複数の断片配列データを前記参照配列データに対応させて結合したデータをマッピング部分配列データとして生成し、
非マッピング断片データ抽出部が、複数の断片配列データから前記リファレンスマッピング部により生成されたマッピング部分配列データに含まれない複数の断片配列データを複数の非マッピング断片データとして抽出し、
端部配列データ抽出部が、前記リファレンスマッピング部により生成されたマッピング部分配列データから前記マッピング部分配列データの端部に含まれる断片配列データを端部配列データとして抽出し、
デノボアセンブル部が、前記端部配列データ抽出部により抽出された端部配列データと前記非マッピング断片データ抽出部により抽出された複数の非マッピング断片データとを比較し、比較結果に基づいて前記端部配列データと少なくともいずれかの非マッピング断片データとを一致部分で結合したデータをアセンブル部分配列データとして生成し、
ゲノム配列データ生成部が、前記リファレンスマッピング部により生成されたマッピング部分配列データと前記デノボアセンブル部により生成されたアセンブル部分配列データとを前記端部配列データを示す部分で結合したデータを前記対象ゲノムの塩基配列を示すゲノム配列データとして生成する
ことを特徴とするゲノム配列特定装置のゲノム配列特定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゲノムの塩基配列を特定するゲノム配列特定装置、ゲノム配列特定プログラムおよびゲノム配列特定装置のゲノム配列特定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高等生物のゲノムはおおむね数億から数十億の塩基が連なる塩基配列であるが、現在の技術では一度に１０００程度の長さの塩基配列しか解読することができない。
そこで、ゲノム全体の塩基配列を解読するには、ゲノムを３０〜１０００塩基程度の短い塩基配列に断片化して解読し、解読した大量の断片配列からゲノム全体の塩基配列を復元する必要がある。
【０００３】
ゲノムの復元手法として、近縁種ゲノムをヒントにして復元を試みる「リファレンスマッピング」と、ヒント無しで復元を試みる「デノボアセンブル」が用いられている。
【０００４】
しかし、リファレンスマッピングは、近縁種ゲノムの塩基配列に対応しない部分を復元することができない。
また、デノボアセンブルは、復元できない部分が生じてしまう上、復元できた部分がゲノムのどの部分であるかを特定することができない。さらに、計算量が膨大であるため、処理能力が高い計算機を用意する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１１６５５９号公報
【特許文献２】特開２００６−０３９８６７号公報
【特許文献３】特開平０７−１１５９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、解読された大量の断片配列からゲノム全体の塩基配列を復元できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のゲノム配列特定装置は、
対象ゲノムの塩基配列の断片を示す複数の断片配列データを入力し、塩基配列が特定された既知ゲノムの塩基配列を示す参照配列データを入力し、複数の断片配列データと前記参照配列データとを比較し、比較結果に基づいて複数の断片配列データを前記参照配列データに対応させて結合したデータをマッピング部分配列データとして生成するリファレンスマッピング部と、
複数の断片配列データから前記リファレンスマッピング部により生成されたマッピング部分配列データに含まれない複数の断片配列データを複数の非マッピング断片データとして抽出する非マッピング断片データ抽出部と、
前記リファレンスマッピング部により生成されたマッピング部分配列データから前記マッピング部分配列データの端部に含まれる断片配列データを端部配列データとして抽出する端部配列データ抽出部と、
前記端部配列データ抽出部により抽出された端部配列データと前記非マッピング断片データ抽出部により抽出された複数の非マッピング断片データとを比較し、比較結果に基づいて前記端部配列データと少なくともいずれかの非マッピング断片データとを一致部分で結合したデータをアセンブル部分配列データとして生成するデノボアセンブル部と、
前記リファレンスマッピング部により生成されたマッピング部分配列データと前記デノボアセンブル部により生成されたアセンブル部分配列データとを前記端部配列データを示す部分で結合したデータを前記対象ゲノムの塩基配列を示すゲノム配列データとして生成するゲノム配列データ生成部とを備える。
【０００８】
前記リファレンスマッピング部は、複数のマッピング部分配列データを生成し、
前記端部配列データ抽出部は、複数のマッピング部分配列データから複数の端部配列データを抽出し、
前記デノボアセンブル部は、複数の端部配列データと複数の非マッピング断片データとを比較し、比較結果に基づいて複数のアセンブル部分配列データを生成し、
前記ゲノム配列データ生成部は、複数のマッピング部分配列データと複数のアセンブル部分配列データとを結合して前記ゲノム配列データを生成する。
【０００９】
前記端部配列データ抽出部は、前記参照配列データ内でいずれのマッピング部分配列データとも対応しない部分をギャップとして特定し、特定したギャップ毎にギャップ前後のマッピング部分配列データからギャップ側の端部の端部配列データを抽出し、
前記デノボアセンブル部は、複数の端部配列データと複数の非マッピング断片データとを比較し、比較結果に基づいて複数のギャップに対応する複数のアセンブル部分配列データを生成し、
前記ゲノム配列データ生成部は、複数のマッピング部分配列データと複数のアセンブル部分配列データとを結合して前記ゲノム配列データを生成する。
【００１０】
前記デノボアセンブル部は、ギャップ毎にギャップ前後の端部配列データと複数の非マッピング断片データとを比較し、比較結果に基づいてアセンブル部分配列データをギャップ毎に生成し、
前記ゲノム配列データ生成部は、ギャップ毎にギャップ前後のマッピング部分配列データとギャップに対応するアセンブル部分配列データとを結合して前記ゲノム配列データを生成する。
【００１１】
本発明のゲノム配列特定プログラムは、
対象ゲノムの塩基配列の断片を示す複数の断片配列データを入力し、塩基配列が特定された既知ゲノムの塩基配列を示す参照配列データを入力し、複数の断片配列データと前記参照配列データとを比較し、比較結果に基づいて複数の断片配列データを前記参照配列データに対応させて結合したデータをマッピング部分配列データとして生成するリファレンスマッピング処理と、
複数の断片配列データから前記リファレンスマッピング処理により生成されたマッピング部分配列データに含まれない複数の断片配列データを複数の非マッピング断片データとして抽出する非マッピング断片データ抽出処理と、
前記リファレンスマッピング処理により生成されたマッピング部分配列データから前記マッピング部分配列データの端部に含まれる断片配列データを端部配列データとして抽出する端部配列データ抽出処理と、
前記端部配列データ抽出処理により抽出された端部配列データと前記非マッピング断片データ抽出処理により抽出された複数の非マッピング断片データとを比較し、比較結果に基づいて前記端部配列データと少なくともいずれかの非マッピング断片データとを一致部分で結合したデータをアセンブル部分配列データとして生成するデノボアセンブル処理と、
前記リファレンスマッピング処理により生成されたマッピング部分配列データと前記デノボアセンブル処理により生成されたアセンブル部分配列データとを前記端部配列データを示す部分で結合したデータを前記対象ゲノムの塩基配列を示すゲノム配列データとして生成するゲノム配列データ生成処理とをコンピュータに実行させる。
【００１２】
前記リファレンスマッピング処理は、複数のマッピング部分配列データを生成し、
前記端部配列データ抽出処理は、複数のマッピング部分配列データから複数の端部配列データを抽出し、
前記デノボアセンブル処理は、複数の端部配列データと複数の非マッピング断片データとを比較し、比較結果に基づいて複数のアセンブル部分配列データを生成し、
前記ゲノム配列データ生成処理は、複数のマッピング部分配列データと複数のアセンブル部分配列データとを結合して前記ゲノム配列データを生成する。
【００１３】
前記端部配列データ抽出処理は、前記参照配列データ内でいずれのマッピング部分配列データとも対応しない部分をギャップとして特定し、特定したギャップ毎にギャップ前後のマッピング部分配列データからギャップ側の端部の端部配列データを抽出し、
前記デノボアセンブル処理は、複数の端部配列データと複数の非マッピング断片データとを比較し、比較結果に基づいて複数のギャップに対応する複数のアセンブル部分配列データを生成し、
前記ゲノム配列データ生成処理は、複数のマッピング部分配列データと複数のアセンブル部分配列データとを結合して前記ゲノム配列データを生成する。
【００１４】
前記デノボアセンブル処理は、ギャップ毎にギャップ前後の端部配列データと複数の非マッピング断片データとを比較し、比較結果に基づいてアセンブル部分配列データをギャップ毎に生成し、
前記ゲノム配列データ生成処理は、ギャップ毎にギャップ前後のマッピング部分配列データとギャップに対応するアセンブル部分配列データとを結合して前記ゲノム配列データを生成する。
【００１５】
本発明のゲノム配列特定方法は、
リファレンスマッピング部が、対象ゲノムの塩基配列の断片を示す複数の断片配列データを入力し、塩基配列が特定された既知ゲノムの塩基配列を示す参照配列データを入力し、複数の断片配列データと前記参照配列データとを比較し、比較結果に基づいて複数の断片配列データを前記参照配列データに対応させて結合したデータをマッピング部分配列データとして生成し、
非マッピング断片データ抽出部が、複数の断片配列データから前記リファレンスマッピング部により生成されたマッピング部分配列データに含まれない複数の断片配列データを複数の非マッピング断片データとして抽出し、
端部配列データ抽出部が、前記リファレンスマッピング部により生成されたマッピング部分配列データから前記マッピング部分配列データの端部に含まれる断片配列データを端部配列データとして抽出し、
デノボアセンブル部が、前記端部配列データ抽出部により抽出された端部配列データと前記非マッピング断片データ抽出部により抽出された複数の非マッピング断片データとを比較し、比較結果に基づいて前記端部配列データと少なくともいずれかの非マッピング断片データとを一致部分で結合したデータをアセンブル部分配列データとして生成し、
ゲノム配列データ生成部が、前記リファレンスマッピング部により生成されたマッピング部分配列データと前記デノボアセンブル部により生成されたアセンブル部分配列データとを前記端部配列データを示す部分で結合したデータを前記対象ゲノムの塩基配列を示すゲノム配列データとして生成する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、例えば、解読された大量の断片配列からゲノム全体の塩基配列を復元することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態１におけるゲノム復元装置１００の機能構成図。
【図２】リファレンスマッピングの概要図。
【図３】デノボアセンブルの概要図。
【図４】実施の形態１におけるゲノム復元装置１００のゲノム復元方法を示すフローチャート。
【図５】実施の形態１におけるゲノム復元方法のＳ１１０〜Ｓ１３０の概要を示す処理概要図。
【図６】実施の形態１におけるゲノム復元方法のＳ１４０の概要を示す第１の処理概要図。
【図７】実施の形態１におけるゲノム復元方法のＳ１４０の概要を示す第２の処理概要図。
【図８】実施の形態１におけるゲノム復元方法のＳ１５０の概要を示す処理概要図。
【図９】実施の形態１におけるゲノム復元装置１００のハードウェア資源の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施の形態１．
断片化した大量の塩基配列からゲノム全体を復元するゲノム復元装置、方法およびプログラムの形態について説明する。
【００１９】
ゲノムとは、染色体、ＤＮＡ（デオキシリボ核酸）、遺伝子などを意味する。
【００２０】
図１は、実施の形態１におけるゲノム復元装置１００の機能構成図である。
実施の形態１におけるゲノム復元装置１００の機能構成について、図１に基づいて説明する。
【００２１】
ゲノム復元装置１００（ゲノム配列特定装置の一例）は、リファレンスマッピング部１１０、ギャップ近傍配列抽出部１２０、デノボアセンブル部１３０、完全ゲノム復元部１４０および配列データ記憶部１９０を備える。
【００２２】
以下、復元対象のゲノムを「対象ゲノム」という。
また、対象ゲノムを有する対象生物と種類が近い生物のゲノムを「近縁種ゲノム」という。
【００２３】
配列データ記憶部１９０は、多数の断片配列データ１９１とリファレンス配列データ１９２を記憶する。
断片配列データ１９１は、対象ゲノムの塩基配列の断片を示すデータである。
リファレンス配列データ１９２（参照配列データ）は、近縁種ゲノム（既知ゲノム）の全体の塩基配列を示すデータである。
【００２４】
リファレンスマッピング部１１０は、複数の断片配列データ１９１とリファレンス配列データ１９２とを配列データ記憶部１９０から入力する。
リファレンスマッピング部１１０は、複数の断片配列データ１９１とリファレンス配列データ１９２とを比較する。
リファレンスマッピング部１１０は、比較結果に基づいて複数の断片配列データ１９１をリファレンス配列データ１９２に対応させて結合したデータをマッピング部分配列データ１０１Ａとして生成する。
【００２５】
さらに、リファレンスマッピング部１１０（非マッピング断片データ抽出部の一例）は、複数の断片配列データ１９１から複数のレフトオーバー配列データ１０２（非マッピング断片データ）を抽出する。
レフトオーバー配列データ１０２とは、マッピング部分配列データ１０１Ａに含まれない複数の断片配列データ１９１である。
【００２６】
ギャップ近傍配列抽出部１２０（端部配列データ抽出部の一例）は、リファレンスマッピング部１１０により生成されたマッピング部分配列データ１０１Ａからギャップ近傍配列データ１０３（端部配列データ）を抽出する。
ギャップ近傍配列データ１０３とは、マッピング部分配列データ１０１Ａの端部に含まれる断片配列データ１９１である。
【００２７】
具体的に、ギャップ近傍配列抽出部１２０は、複数のマッピング部分配列データ１０１Ａから複数のギャップ近傍配列データ１０３を抽出する。
例えば、ギャップ近傍配列抽出部１２０は、リファレンス配列データ１９２内でいずれのマッピング部分配列データ１０１Ａとも対応しない部分をギャップとして特定する。ギャップ近傍配列抽出部１２０は、特定したギャップ毎にギャップ前後のマッピング部分配列データ１０１Ａからギャップ側の端部の断片配列データをギャップ近傍配列データ１０３として抽出する。
【００２８】
デノボアセンブル部１３０は、ギャップ近傍配列抽出部１２０により抽出されたギャップ近傍配列データ１０３とリファレンスマッピング部１１０により抽出された複数のレフトオーバー配列データ１０２とを比較する。
デノボアセンブル部１３０は、比較結果に基づいてアセンブル部分配列データ１０４を生成する。
アセンブル部分配列データ１０４とは、ギャップ近傍配列データ１０３と少なくともいずれかのレフトオーバー配列データ１０２とを一致部分で結合したデータである。
【００２９】
具体的に、デノボアセンブル部１３０は、複数のギャップ近傍配列データ１０３と複数のレフトオーバー配列データ１０２とを比較し、比較結果に基づいて複数のアセンブル部分配列データ１０４を生成する。
例えば、デノボアセンブル部１３０は、複数のギャップ近傍配列データ１０３と複数のレフトオーバー配列データ１０２とを比較し、比較結果に基づいて複数のギャップに対応する複数のアセンブル部分配列データを生成する。
また、デノボアセンブル部１３０は、ギャップ毎にギャップ前後のギャップ近傍配列データ１０３と複数のレフトオーバー配列データ１０２とを比較し、比較結果に基づいてアセンブル部分配列データ１０４をギャップ毎に生成する。
【００３０】
完全ゲノム復元部１４０（ゲノム配列データ生成部の一例）は、リファレンスマッピング部１１０により生成されたマッピング部分配列データ１０１Ａとデノボアセンブル部１３０により生成されたアセンブル部分配列データ１０４とを用いてゲノム配列データ１０５を生成する。
ゲノム配列データ１０５とは、マッピング部分配列データ１０１Ａとアセンブル部分配列データ１０４とをギャップ近傍配列データ１０３を示す部分で結合したデータである。ゲノム配列データ１０５は対象ゲノムの塩基配列を示す。
【００３１】
具体的に、完全ゲノム復元部１４０は、複数のマッピング部分配列データ１０１Ａと複数のアセンブル部分配列データ１０４とを結合してゲノム配列データ１０５を生成する。
例えば、完全ゲノム復元部１４０は、ギャップ毎にギャップ前後のマッピング部分配列データ１０１Ａとギャップに対応するアセンブル部分配列データ１０４とを結合してゲノム配列データ１０５を生成する。
【００３２】
以下に、ゲノム復元装置１００のゲノム復元方法について説明する。
【００３３】
ゲノム復元装置１００は、リファレンスマッピングとデノボアセンブルとを利用して多数の断片配列データ１９１から対象ゲノムの塩基配列データ（ゲノム配列データ１０５）を生成する。
【００３４】
断片配列データ１９１は、ゲノムの塩基配列の断片を「Ａ（アデニン）」「Ｔ（チミン）」「Ｇ（グアニン）」「Ｃ（シトシン）」で示したテキストデータである。
【００３５】
断片配列データ１９１は、シーケンサーと呼ばれる塩基配列解読装置によって生成される。
シーケンサーは、ゲノムの断片を電気泳動により分離して塩基配列を解読し、解読結果をデータ化して出力する装置である。シーケンサーが解読できる塩基配列の長さは１０００塩基程度である。
【００３６】
図２は、リファレンスマッピングの概要図である。
リファレンスマッピングの概要について、図２に基づいて説明する。
【００３７】
リファレンスマッピングは、複数本の対象ゲノムから得られた多数の断片配列データを近縁種ゲノムの塩基配列データ（リファレンス配列データ）に対応させてマッピングすることにより、対象ゲノムの塩基配列データ（ゲノム配列データ）を生成する方法である。
リファレンスマッピングは、以下の処理手順で実行される。
【００３８】
手順１：各断片配列データとリファレンス配列データとを比較し、断片配列データ毎に当該断片配列データと一致（相同）する部分をリファレンス配列データから特定する。一致条件は完全一致以外の条件（例えば、所定割合以上で一致［類似］）を含む。
図２において、断片配列データ（ａ）はリファレンス配列データの１文字目から１０００文字目と一致し、断片配列データ（ｂ）はリファレンス配列データの３０１文字目から１３０１文字目と一致している。
リファレンス配列データのいずれの部分とも一致しない断片配列データ（レフトオーバー配列データ）は、以後の手順２で使用しない。
【００３９】
手順２：各断片配列データをリファレンス配列データ内の一致部分と同じデータ位置に設定してゲノム配列データを生成する。
例えば、断片配列データ（ａ）をゲノム配列データの１文字目から１０００文字目に設定し、断片配列データ（ｂ）をゲノム配列データの３０１文字目から１３０１文字目に設定する。ゲノム配列データの３０１文字目から１０００文字目には断片配列データ（ｂ）が上書きされる。
部分配列データ（Ａ）は、断片配列データ（ａ）を含む９つの断片配列データから成る結合（連結、整列）データである。
ゲノム配列データは、部分配列データ（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）を含んでいる。
【００４０】
リファレンスマッピングでは、リファレンス配列データと一致しない部分の塩基配列を特定することができず、対象ゲノム全体の塩基配列を特定することができない。
以下、塩基配列を特定できなかった部分を「ギャップ」という。
【００４１】
手順１のレフトオーバー配列データはギャップ部分に設定すべきデータであると考えられる。
【００４２】
リファレンスマッピングには以下の長所がある。
（１）リファレンス配列データを利用するため比較的少なめの断片配列データから部分配列データを構築することができる。
（２）デノボアセンブルに比べて計算量が少ないため、計算機に高い処理能力が要求されない。
【００４３】
リファレンスマッピングには以下の短所がある。
（１）リファレンス配列データとして近縁種ゲノムの塩基配列データが必要である。
（２）ギャップが残ってしまう。
【００４４】
図３は、デノボアセンブルの概要図である。
デノボアセンブルの概要について、図３に基づいて説明する。
【００４５】
デノボアセンブルは、複数本の対象ゲノムから得られた多数の断片配列データをアセンブルすることにより、対象ゲノムの塩基配列データ（ゲノム配列データ）を生成する方法である。
【００４６】
デノボアセンブルは、以下の処理手順で実行される。
【００４７】
手順１：複数の断片配列データから断片配列データを一つ選択する。
以下、選択した断片配列データを「選択配列データ」という。
【００４８】
手順２：選択配列データの端部と他の断片配列データの端部とを比較し、選択配列データの端部と一致する端部を含んだ断片配列データを抽出する。比較する端部は先頭部または終端部の所定長のデータである。一致条件は完全一致以外の条件も含む。
以下、抽出した断片配列データを「抽出配列データ」という。
【００４９】
手順３：選択配列データと抽出配列データとを一致部分で結合して部分配列データを生成する。以後、部分配列データを断片配列データの一つとして扱う。選択配列データと抽出配列データとは削除する。
【００５０】
手順１から手順３は、互いの端部が一致する断片配列データの組み合わせが無くなるまで繰り返し行う。
【００５１】
図３は、ゲノム配列データとして部分配列データ（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）が生成されたことを示している。
例えば、部分配列データ（Ａ）は断片配列データ（ａ）を含む９つの断片配列データから成る結合（連結、整列）データである。
【００５２】
デノボアセンブルでは、部分配列データ間にギャップが生じ、ゲノム全体の塩基配列を特定することができない。
【００５３】
デノボアセンブルには「リファレンス配列データが不要である」という長所がある一方で以下のような短所がある。
（１）精度良く部分配列データを生成するためには比較する端部の長さを長く設定する必要があるが、比較する端部の長さを長くすると互いの端部が一致せずギャップが増えてしまう。
（２）計算量が多いため、計算機に高い処理能力が要求される。
（３）ギャップが残ってしまう上、各部分配列データが対象ゲノムのどの部分の塩基配列を示しているか分からない。
【００５４】
ゲノム復元装置１００は、上記したリファレンスマッピングとデノボアセンブルとを利用して対象ゲノムの塩基配列データ（ゲノム配列データ１０５）を生成する。
【００５５】
図４は、実施の形態１におけるゲノム復元装置１００のゲノム復元方法を示すフローチャートである。
実施の形態１におけるゲノム復元装置１００のゲノム復元方法について、図４に基づいて説明する。
【００５６】
Ｓ１１０（リファレンスマッピング処理の一例）において、リファレンスマッピング部１１０は、配列データ記憶部１９０から多数の断片配列データ１９１を入力すると共にリファレンス配列データ１９２を入力する。
配列データ記憶部１９０には、複数本の対象ゲノムから得られた多数の断片配列データ１９１と、近縁種ゲノムの塩基配列データ（リファレンス配列データ１９２）とが予め記憶されているものとする。
【００５７】
リファレンスマッピング部１１０は、リファレンス配列データ１９２を用いて多数の断片配列データ１９１をリファレンスマッピングする（図２参照）。
以下、リファレンスマッピングにより生成されるゲノム配列データを「ゲノム暫定配列データ１０１」という。
【００５８】
ゲノム暫定配列データ１０１は、特定部分の塩基配列（部分配列）を「Ａ」「Ｔ」「Ｇ」「Ｃ」から成る文字列で示し、塩基配列が特定されなかった部分（ギャップ）を所定の文字列（例えば、複数の「０」）で示す。
以下、ゲノム暫定配列データ１０１が示す部分配列を「マッピング部分配列データ１０１Ａ」という。ゲノム暫定配列データ１０１は複数のマッピング部分配列データ１０１Ａを含む。
Ｓ１１０の後、Ｓ１２０に進む。
【００５９】
Ｓ１２０（非マッピング断片データ抽出処理の一例）において、リファレンスマッピング部１１０は、多数の断片配列データ１９１のうちゲノム暫定配列データ１０１に設定されなかった複数の断片配列データ１９１を特定する。
以下、Ｓ１２０で特定した各断片配列データ１９１を「レフトオーバー配列データ１０２」という。
Ｓ１２０の後、Ｓ１３０に進む。
【００６０】
Ｓ１３０（端部配列データ抽出処理の一例）において、ギャップ近傍配列抽出部１２０は、Ｓ１１０で生成されたゲノム暫定配列データ１０１を入力する。
ギャップ近傍配列抽出部１２０は、ゲノム暫定配列データ１０１に含まれるマッピング部分配列データ１０１Ａからギャップ前後に設定されている所定長のデータ（断片配列データ１９１）を抽出する。
以下、Ｓ１３０で抽出したデータを「ギャップ近傍配列データ１０３」という。
【００６１】
リファレンスマッピング（Ｓ１１０）の際にリファレンスマッピング部１１０が各ギャップの前後に設定した断片配列データ１９１の識別情報を記録しておき、記録された識別情報で識別される断片配列データ１９１をギャップ近傍配列抽出部１２０がギャップ近傍配列データ１０３として配列データ記憶部１９０から入力しても構わない。
【００６２】
Ｓ１３０の後、Ｓ１４０に進む。
【００６３】
図５は、実施の形態１におけるゲノム復元方法のＳ１１０〜Ｓ１３０の概要を示す処理概要図である。
実施の形態１におけるゲノム復元方法のＳ１１０〜Ｓ１３０の概要について、図５に基づいて説明する。
【００６４】
リファレンスマッピング部１１０は、リファレンス配列データ１９２の一部と一致する各断片配列データ１９１を一致部分と同じデータ位置に設定してゲノム暫定配列データ１０１を生成する（Ｓ１１０）。
リファレンスマッピング部１１０は、ゲノム暫定配列データ１０１に設定しなかった複数の断片配列データ１９１（レフトオーバー配列データ１０２）を特定する（Ｓ１２０）。
ギャップ近傍配列抽出部１２０は、ゲノム暫定配列データ１０１にギャップ前後のデータとして設定された複数の断片配列データ１９１（ギャップ近傍配列データ１０３）を抽出する（Ｓ１３０）。
【００６５】
図４に戻り、ゲノム復元方法の説明を続ける。
【００６６】
Ｓ１４０（デノボアセンブル処理の一例）において、デノボアセンブル部１３０は、Ｓ１２０で特定された複数のレフトオーバー配列データ１０２とＳ１３０で抽出された複数のギャップ近傍配列データ１０３とを入力する。
デノボアセンブル部１３０は、複数のレフトオーバー配列データ１０２と複数のギャップ近傍配列データ１０３とをデノボアセンブルする（図３参照）。
以下、デノボアセンブルにより生成される複数の部分配列データを「アセンブル部分配列データ１０４」という。
【００６７】
例えば、デノボアセンブル部１３０は、ギャップ毎にギャップ前後のギャップ近傍配列データ１０３と全てのレフトオーバー配列データ１０２とをデノボアセンブルし、ギャップ毎にアセンブル部分配列データ１０４を生成する。
この場合、ゲノム復元装置１００を複数の計算機（ＣＰＵ）を備えた並列計算機として構成した上で各ギャップに対するデノボアセンブルを並列処理するとよい。これにより、処理時間を短縮することができる。また、ギャップ毎に別々にデノボアセンブルを行うため、特定のギャップのギャップ近傍配列データ１０３が他のギャップのギャップ近傍配列データ１０３と類似していてもギャップ近傍配列データ１０３の類似の影響を受けずに各ギャップのアセンブル部分配列データ１０４を生成することができる。
または、各ギャップに対するデノボアセンブルをギャップのデータ位置順（またはランダム）に行い、アセンブル部分配列データ１０４に設定済みのレフトオーバー配列データ１０２を次回以降のデノボアセンブルで除外してデータ量・計算量を削減してもよい。
【００６８】
デノボアセンブル部１３０は、全てのギャップ近傍配列データ１０３と全てのレフトオーバー配列データ１０２とをまとめてデノボアセンブルし、複数のアセンブル部分配列データ１０４を一回のデノボアセンブルによって生成してもよい。
【００６９】
Ｓ１４０の後、Ｓ１５０に進む。
【００７０】
図６は、実施の形態１におけるゲノム復元方法のＳ１４０の概要を示す第１の処理概要図である。
図７は、実施の形態１におけるゲノム復元方法のＳ１４０の概要を示す第２の処理概要図である。
実施の形態１におけるゲノム復元方法のＳ１４０の概要として、ギャップ毎に行うデノボアセンブルの処理概要を図６に基づいて説明し、全ギャップに対してまとめて行うデノボアセンブルの処理概要を図７に基づいて説明する。
【００７１】
図６において、デノボアセンブル部１３０は、第１ギャップのギャップ近傍配列データ１０３と全てのレフトオーバー配列データ１０２とを用いて第１の小規模デノボアセンブルを行い、第１ギャップに対応するアセンブル部分配列データ１０４を生成する。
さらに、デノボアセンブル部１３０は、第２ギャップのギャップ近傍配列データ１０３と全てのレフトオーバー配列データ１０２とを用いて第２の小規模デノボアセンブルを行い、第２ギャップに対応するアセンブル部分配列データ１０４を生成する。
【００７２】
小規模デノボアセンブルとは、リファレンスマッピング（Ｓ１１０）でマッピングされなかった余りの断片配列データ１９１（レフトオーバー配列データ１０２）を用いて行うデノボアセンブルを意味する。
【００７３】
図７において、デノボアセンブル部１３０は、第１ギャップのギャップ近傍配列データ１０３と第２ギャップのギャップ近傍配列データ１０３と全てのレフトオーバー配列データ１０２とを用いて小規模デノボアセンブルを行う。
これにより、第１ギャップに対応するアセンブル部分配列データ１０４と第２ギャップに対応するアセンブル部分配列データ１０４とが生成される。第Ｘギャップのギャップ近傍配列データ１０３を含んだデータが第Ｘギャップに対応するアセンブル部分配列データ１０４である。
【００７４】
図４に戻り、ゲノム復元方法の説明を続ける。
【００７５】
Ｓ１５０（ゲノム配列データ生成処理の一例）において、完全ゲノム復元部１４０は、Ｓ１１０で生成されたゲノム暫定配列データ１０１とＳ１４０で生成された複数のアセンブル部分配列データ１０４とを入力する。
完全ゲノム復元部１４０は、ゲノム暫定配列データ１０１の各ギャップに当該ギャップに対応するアセンブル部分配列データ１０４を設定する。
以下、ゲノム暫定配列データ１０１にアセンブル部分配列データ１０４を設定したデータを「ゲノム配列データ１０５」という。
【００７６】
ゲノム配列データ１０５は、ゲノム暫定配列データ１０１のギャップをアセンブル部分配列データ１０４で穴埋めしたデータであるため、対象ゲノムの全体の塩基配列を示すことができる。
Ｓ１５０により、ゲノム復元方法の処理は終了する。
【００７７】
図８は、実施の形態１におけるゲノム復元方法のＳ１５０の概要を示す処理概要図である。
実施の形態１におけるゲノム復元方法のＳ１５０の概要について、図８に基づいて説明する。
【００７８】
ゲノム暫定配列データ１０１は、複数のマッピング部分配列データ１０１Ａを含む。
完全ゲノム復元部１４０は、マッピング部分配列データ１０１Ａ間のギャップにアセンブル部分配列データ１０４（ギャップ近傍配列データ１０３を除いた部分）を設定してゲノム配列データ１０５を生成する。
つまり、ゲノム配列データ１０５は、複数のマッピング部分配列データ１０１Ａと複数のアセンブル部分配列データ１０４とをギャップ近傍配列データ１０３が重なるように結合させたデータである。
【００７９】
図９は、実施の形態１におけるゲノム復元装置１００のハードウェア資源の一例を示す図である。
図９において、ゲノム復元装置１００は、ＣＰＵ９１１（Ｃｅｎｔｒａｌ・Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ・Ｕｎｉｔ）（マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータともいう）を備えている。ＣＰＵ９１１は、バス９１２を介してＲＯＭ９１３、ＲＡＭ９１４、通信ボード９１５、表示装置９０１、キーボード９０２、マウス９０３、ドライブ装置９０４、磁気ディスク装置９２０と接続され、これらのハードウェアデバイスを制御する。ドライブ装置９０４は、ＦＤ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ・Ｄｉｓｋ・Ｄｒｉｖｅ）、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ・Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ・Ｄｉｓｃ）などの記憶媒体を読み書きする装置である。
【００８０】
通信ボード９１５は、有線または無線で、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、インターネット、電話回線などの通信網に接続している。
【００８１】
磁気ディスク装置９２０には、ＯＳ９２１（オペレーティングシステム）、ウィンドウシステム９２２、プログラム群９２３、ファイル群９２４が記憶されている。
【００８２】
プログラム群９２３には、実施の形態において「〜部」として説明する機能を実行するプログラムが含まれる。プログラムは、ＣＰＵ９１１により読み出され実行される。すなわち、プログラムは、「〜部」としてコンピュータを機能させるものであり、また「〜部」の手順や方法をコンピュータに実行させるものである。
【００８３】
ファイル群９２４には、実施の形態において説明する「〜部」で使用される各種データ（入力、出力、判定結果、計算結果、処理結果など）が含まれる。
【００８４】
実施の形態において構成図およびフローチャートに含まれている矢印は主としてデータや信号の入出力を示す。
【００８５】
実施の形態において「〜部」として説明するものは「〜回路」、「〜装置」、「〜機器」であってもよく、また「〜ステップ」、「〜手順」、「〜処理」であってもよい。すなわち、「〜部」として説明するものは、ファームウェア、ソフトウェア、ハードウェアまたはこれらの組み合わせのいずれで実装されても構わない。
【００８６】
実施の形態１において、リファレンスマッピングとデノボアセンブルとを組み合わせて対象ゲノムの塩基配列を特定するゲノム復元装置、方法およびプログラムについて説明した。
実施の形態１により、リファレンスマッピングでは特定できなかった対象ゲノムのギャップ部分の塩基配列を特定することができる。
また、リファレンスマッピングで余った断片配列データ（レフトオーバー配列データ）をデノボアセンブルすることにより、全ての断片配列データをデノボアセンブルする場合よりも計算量を減らし、処理能力が比較的低い計算機を用いて対象ゲノムの塩基配列を特定することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１００  ゲノム復元装置、１０１  ゲノム暫定配列データ、１０１Ａ  マッピング部分配列データ、１０２  レフトオーバー配列データ、１０３  ギャップ近傍配列データ、１０４  アセンブル部分配列データ、１０５  ゲノム配列データ、１１０  リファレンスマッピング部、１２０  ギャップ近傍配列抽出部、１３０  デノボアセンブル部、１４０  完全ゲノム復元部、１９０  配列データ記憶部、１９１  断片配列データ、１９２  リファレンス配列データ、９０１  表示装置、９０２  キーボード、９０３  マウス、９０４  ドライブ装置、９１１  ＣＰＵ、９１２  バス、９１３  ＲＯＭ、９１４  ＲＡＭ、９１５  通信ボード、９２０  磁気ディスク装置、９２１  ＯＳ、９２２  ウィンドウシステム、９２３  プログラム群、９２４  ファイル群。
【図１】
2012078880.tif 000003
【図２】
2012078880.tif 000004
【図３】
2012078880.tif 000005
【図４】
2012078880.tif 000006
【図５】
2012078880.tif 000007
【図６】
2012078880.tif 000008
【図７】
2012078880.tif 000009
【図８】
2012078880.tif 000010
【図９】
2012078880.tif 000011