(57)【要約】【課題】タンパク質を同定する作業を支援して同定精度を向上させる。【解決手段】質量分析により得られたマススペクトルに基づくデータベース検索を行った結果、スコアが近い候補が複数得られる等、結果が確定的でない場合に、タンパク質候補毎にそのアミノ酸配列においてデータベース検索で推定されたペプチドに対応する箇所を明示して表示する（Ｓ９）。一つの解析単位に複数のマススペクトルが含まれる場合には、その複数のマススペクトルからそれぞれ得られた非確定的なペプチド及び確定的なペプチドをまとめて、タンパク質候補のアミノ酸配列中に明示して表示する。分析者はその表示を見て、例えば確定的であるペプチドが含まれる等、帰属の可能性を判断して適切な候補を選択する（Ｓ１０）。こうして分析者の手動での帰属を経て最終的な同定結果を確定して表示する（Ｓ１１）。【選択図】図２
2017096668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体由来物質である目的タンパク質を断片化したペプチド混合物を含む試料を質量分析した結果に基づいて目的タンパク質を同定する同定作業を支援する生体由来物質の同定支援方法であって、
a)試料に対する質量分析によって得られたマススペクトルデータに基づいて該試料に含まれる少なくとも一部のペプチドのアミノ酸配列を推定するとともに、その推定結果に基づき目的タンパク質として複数のタンパク質候補を抽出する候補抽出ステップと、
b)前記候補抽出ステップで抽出された複数のタンパク質候補それぞれについて、そのタンパク質のアミノ酸配列の表記の中で前記候補抽出ステップにおいて推定されたペプチドのアミノ酸配列をそれ以外のアミノ酸配列とは識別可能であるように表示する表示処理ステップと、
を有し、前記表示処理ステップにおける表示結果を参照して分析者自らがタンパク質候補の中から候補の選択を行えるようにしたことを特徴とする生体由来物質の同定支援方法。
【請求項２】
請求項１に記載の生体由来物質の同定支援方法であって、
一つの解析単位として１回の解析に反映させるデータの範囲を分析者が指定する解析単位指定ステップをさらに有し、
前記候補抽出ステップでは、一つの解析単位として指定された全てのデータに基づいてペプチドのアミノ酸配列の推定及びタンパク質候補の抽出を行い、
前記表示処理ステップでは、一つの解析単位として指定された全てのデータに基づくペプチドの推定結果をタンパク質候補毎に統合して表示することを特徴とする生体由来物質の同定支援方法。
【請求項３】
生体由来物質である目的タンパク質を断片化したペプチド混合物を含む試料を質量分析した結果に基づいて目的タンパク質を同定する同定作業を支援する生体由来物質の同定支援装置であって、
a)試料に対する質量分析によって得られたマススペクトルデータに基づいて該試料に含まれる少なくとも一部のペプチドのアミノ酸配列を推定するとともに、その推定結果に基づき目的タンパク質として複数のタンパク質候補を抽出する候補抽出部と、
b)前記候補抽出部により抽出された複数のタンパク質候補それぞれについて、そのタンパク質のアミノ酸配列の表記の中で前記候補抽出部により推定されたペプチドのアミノ酸配列をそれ以外のアミノ酸配列とは識別可能であるように表示する表示処理部と、
を備え、前記表示処理部による表示結果を参照して分析者自らがタンパク質候補の中から候補の選択を行えるようにしたことを特徴とする生体由来物質の同定支援装置。
【請求項４】
請求項３に記載の生体由来物質の同定支援装置であって、
一つの解析単位として１回の解析に反映させるデータの範囲を分析者が指定する解析単位指定部をさらに備え、
前記候補抽出部は、一つの解析単位として指定された全てのデータに基づいてペプチドのアミノ酸配列の推定及びタンパク質候補の抽出を行い、
前記表示処理部は、一つの解析単位として指定された全てのデータに基づくペプチドの推定結果をタンパク質候補毎に統合して表示することを特徴とする生体由来物質の同定支援装置。
【請求項５】
目的の生体由来物質を含む試料を質量分析した結果に基づいて該目的の生体由来物質を同定する同定作業を支援する生体由来物質の同定支援方法であって、
a)試料に対する質量分析によって得られたマススペクトルデータに基づいて目的の生体由来物質の候補物質を複数抽出する候補抽出ステップと、
b)前記マススペクトルデータからは導出できない前記目的の生体由来物質に関連した参照情報を用いて、複数の前記候補物質の中から蓋然性の高い物質候補を選択する物質選択ステップと、
を有することを特徴とする生体由来物質の同定支援方法。
【請求項６】
請求項５に記載の生体由来物質の同定支援方法であって、
目的の生体由来物質はタンパク質であり、前記参照情報は質量分析法によるプロテオミクス解析結果以外の他のオミックス情報であることを特徴とする生体由来物質の同定支援方法。
【請求項７】
請求項６に記載の生体由来物質の同定支援方法であって、
前記参照情報はゲノミクス解析による遺伝子発現量の情報であることを特徴とする生体由来物質の同定支援方法。
【請求項８】
請求項５に記載の生体由来物質の同定支援方法であって、
前記参照情報は、ゲノミクス解析における遺伝子発現ネットワークを示すパスウェイマップ、又はメタボロミクス解析における代謝物ネットワークを示すパスウェイマップであることを特徴とする生体由来物質の同定支援方法。
【請求項９】
請求項５に記載の生体由来物質の同定支援方法であって、
目的の生体由来物質はタンパク質であり、前記参照情報はタンパク質の立体構造情報であることを特徴とする生体由来物質の同定支援方法。
【請求項１０】
目的の生体由来物質を含む試料を質量分析した結果に基づいて該目的の生体由来物質を同定する同定作業を支援する生体由来物質の同定支援装置であって、
a)試料に対する質量分析によって得られたマススペクトルデータに基づいて目的の生体由来物質の候補物質を複数抽出する候補抽出部と、
b)前記マススペクトルデータからは導出できない前記目的の生体由来物質に関連した参照情報を用いて、複数の前記候補物質の中から蓋然性の高い物質候補を選択する物質選択部と、
を備えることを特徴とする生体由来物質の同定支援装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の生体由来物質の同定支援装置であって、
目的の生体由来物質はタンパク質であり、前記参照情報は質量分析法によるプロテオミクス解析結果以外の他のオミックス情報であることを特徴とする生体由来物質の同定支援装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の生体由来物質の同定支援装置であって、
前記参照情報はゲノミクス解析による遺伝子発現量の情報であることを特徴とする生体由来物質の同定支援装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の生体由来物質の同定支援装置であって、
前記参照情報は、ゲノミクス解析における遺伝子発現ネットワークを示すパスウェイマップ、又はメタボロミクス解析における代謝物ネットワークを示すパスウェイマップであることを特徴とする生体由来物質の同定支援装置。
【請求項１４】
請求項１０に記載の生体由来物質の同定支援装置であって、
目的の生体由来物質はタンパク質であり、前記参照情報はタンパク質の立体構造情報であることを特徴とする生体由来物質の同定支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体由来物質を含む被検試料を質量分析し、これにより得られた質量分析データを用いてその生体由来物質を同定する作業を支援する方法、及びその支援を行うための装置に関する。本発明は特に、生体由来物質の一つであるタンパク質由来のペプチ混合物を含む被検試料を質量分析し、これにより得られた質量分析データを用いてペプチドのアミノ酸配列を推定することによってタンパク質を同定する作業を支援するのに好適な同定支援方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ポストゲノム研究としてタンパク質の構造や機能の解析が急速に進められている。このようなタンパク質の構造・機能解析手法（プロテオミクス）の一つとして、質量分析計を用いたタンパク質の発現解析や一次構造解析が広く行われるようになってきており、四重極型イオントラップや衝突誘起解離（ＣＩＤ）などによって特定のピークの捕捉と開裂を行う、いわゆるＭＳn分析（ｎは２以上の整数）が威力を発揮している。一般にＭＳ2分析では、まず、分析対象物から特定の質量電荷比を有するイオンをプリカーサイオンとして選別し、該プリカーサイオンをＣＩＤ等により開裂させる。その後、開裂によって生成した各種プロダクトイオンを質量分析することによって、目的とするイオンの質量や化学構造についての情報を得ることができる。
【０００３】
ＭＳn分析を利用してタンパク質を同定する場合には、まず、同定対象であるタンパク質を適当な酵素で消化してペプチド断片の混合物としてから、該ペプチド混合物を質量分析してマススペクトルを取得する。続いて、ペプチド混合物のマススペクトルデータの中から、例えば単一のペプチドに由来する一組の同位体ピーク群をプリカーサイオンとして選択し、該プリカーサイオンをＣＩＤ等により開裂させ、生成されたプロダクトイオンに対する質量分析、つまりＭＳ2分析を行う。また、１回の開裂操作によっては十分に小さな断片にまで開裂しない場合には、開裂操作を複数回行う、つまりｎが３以上のＭＳn分析を行うこともある。
【０００４】
以上のようにして１段又は２以上の多段の開裂操作を伴う質量分析によりＭＳnスペクトルが得られたならば、例えば、そのＭＳnスペクトルから求まるプロダクトイオンの質量と、タンパク質データベースに登録されているタンパク質のアミノ酸配列から計算によって求まるペプチド断片の質量とを比較し、その一致度を手がかりとして複数の被検ペプチドのアミノ酸配列をそれぞれ決定し、さらに目的とするタンパク質を同定する。
こうしたデータベース検索をコンピュータにより行うための解析ソフトウエアとしては、英国マトリクスサイエンス（Matrix Science）社のマスコット（Mascot）に含まれるＭＳ／ＭＳイオンサーチがよく知られている。また、ＧＰＭ（The Global Proteome Machine Organization）が提供しているX! Tandemなどの他の解析ソフトウエアにも同様の機能が搭載されている。
【０００５】
ＭＳ／ＭＳイオンサーチなどを用いた従来のタンパク質同定システムでは、ＭＳnスペクトルに現れているピークから、対応するペプチドを同定するだけでなくタンパク質まで自動的に同定している。しかしながら、一つのＭＳnスペクトルから帰属可能なペプチドの候補が複数得られる場合がある、一つのペプチドに帰属されてもそのペプチドが単一のタンパク質のみでなく複数種のタンパク質に出現している場合がある、さらには、翻訳後修飾によってペプチドの質量電荷比がデータベースに収録されているアミノ酸配列のそれと異なっている場合がある、といった理由のため、自動的にタンパク質が一意に決定できるという保証はない。特に、プロテオミクス研究を目的とした同定作業においては、被検試料が、単一のタンパク質由来のペプチド混合物ではなく、複数種のタンパク質由来のペプチドが混在した状態であることが多い。そうした場合、自動的に導出されるタンパク質の同定結果の信頼性は必ずしも高くないため、その信頼性を分析者自身が判断する必要がある。
【０００６】
そのために、上述したMascotなどのソフトウエアを使用した解析では、プロダクトイオンの質量電荷比に基づいて該当すると推定されるペプチドの候補が、そのそれぞれをアミノ酸配列に含むタンパク質のエントリ名とともに、また、データベース検索における一致の程度を示す指標であるスコアが候補毎に付された状態で、出力されるようになっている。また、Mascotに搭載されているプロテインビュー（Protein View）機能（非特許文献１参照）を用いると、データベース検索によって帰属されたペプチドが、同じく帰属されたタンパク質のアミノ酸配列中のどの位置に存在しているのかが強調した状態で表示される（例えば、帰属されたペプチドのアミノ酸配列は赤色で、それ以外は黒色で表示される）ようになっている。さらにまた、同定されたペプチドがタンパク質全体のアミノ酸配列中においてどの程度の割合を占めるかが、プロテインシーケンスカバレージ（Protein sequence coverage）という指標で表示されるようになっている。こうした表示に基づいて、分析者は、その解析においてタンパク質を同定した結果がどの程度信頼できるのかを判断することができる。
【０００７】
従来のタンパク質同定システムにおいて、分析者に提供される上述したような情報はいずれも、データベース検索を行った結果として推定されたペプチドをタンパク質に帰属した上で、そのタンパク質への帰属の信頼性を自動的な同定処理の実行後に評価しているものである。そのため、タンパク質同定結果の信頼性が低いと分析者が判断した場合には、例えばタンパク質を同定する過程で得られたペプチドの推定結果などを検証し、ペプチドをタンパク質に帰属する段階での選択を分析者自身がやり直すといった作業が必要になる。そうした際に参照される一つの指標は同定結果として得られたペプチド候補毎に与えられているスコアであるが、実際には、複数の候補に与えられているスコアの中で最も高いスコアでも、統計的にみると有意といえる程度のスコアに達していないことがよくある。また、複数の同定候補が導出され、そのいずれもが有意ではあっても充分に高いスコアではなくしかもスコアの値が近接している、という状態になることもよくある。こうした状態は少なくとも一部の帰属結果が一意に決まらない状態であるということができ、このような場合、最も適切と考えられるタンパク質の候補を選択することは容易ではない。
【０００８】
即ち、従来のタンパク質同定システムでは、ＭＳnスペクトルに基づくペプチドの同定結果を利用してタンパク質の同定（帰属）を分析者が自らの判断の下に行おうとしても、分析者がそうした判断を行うための材料が充分には提供されない。そのため、分析者が手動でタンパク質を同定する作業は大変煩わしいのみならず、その同定の精度を高めることも困難である。
【０００９】
また、上述した解析ソフトウエアを用いた従来のタンパク質同定システムでは、同定作業によって抽出された複数のタンパク質候補がランキング形式で表示され、多くの分析者は、表示されるランキングにおいて第１順位のタンパク質候補をそのまま採用し、第２順位以下の結果を検討しない。しかしながら、アイソフォーム（isoform）など類似したアミノ酸配列が複数存在している場合には、第２順位以下の候補の中に、より適切な結果が含まれている可能性が否定できない。解析対象のアミノ酸配列中に翻訳後修飾が含まれている場合、特にペプチドのアミノ酸配列が異なっていて翻訳後修飾も異なっている複数のタンパク質候補が得られた場合には、第１順位である候補が適切あるかどうかを判断するのは容易ではない。現状では、こうした場合に、どの帰属を選択するのが最も適切かという判断をコンピュータに完全に任せることができるほど信頼性の高い判定アルゴリズムや評価関数はまだ存在していない。そのため、最終的なタンパク質の帰属の判断は分析者自身が行うことが望ましいものの、こうした判断を容易に行うための適切な支援方法、特に分析者がそうした判断をするために有用な情報を視覚的に把握し易く表示する手法は存在していない。
【００１０】
さらにまた、生体由来物質の解析においては、上述したようなデータベース検索などにより得られた同定結果（例えば帰属されたタンパク質のリスト）が、他のオミックス（Omics）測定によるデータ、例えば、ゲノミクス、メタボロミクス、トランスクリプトミクスなどの測定や解析で得られたデータと統合されるオミックス解析が行われることがよくある。例えばオミックス解析を利用したタンパク質の同定においては、質量分析の結果に基づいてペプチドが同定され、その上で、そのペプチドの元となったタンパク質が同じ質量分析結果に基づいて求まったゲノム情報を利用して自動的に同定されることがある。
【００１１】
しかしながら、実際には、既に述べたように質量分析結果を利用したペプチドやタンパク質の帰属の過程では自動的にペプチドやタンパク質が一意に決定できるという保証はないため、上述のようにゲノム情報を利用したとしてもタンパク質が正確に同定できるとは限らない。
【００１２】
なお、オミックス解析における同様の問題は、タンパク質以上に開裂パターンなどが把握されておらず、ゲノム情報も直接的には利用できず、且つ同定のためのデータベースも充分には完備されていない、タンパク質以外の生体由来物質、例えば脂質や糖鎖などの化合物を同定する際にも生じる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】「マスコット・データベース・サーチ  リザルト・レポート・オーバービュー（Mascot database search  Result report overview」、[online]、英国マトリックス・サイエンス社（Matrix Science Ltd.）、[平成２７年５月１５日検索]、インターネット＜URL : http://www.matrixscience.com/help/results_help.html#PROT＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その第１の目的は、生体由来物質の中で特にタンパク質を同定する際に、その同定の過程において分析者に適切な情報を提供することによって、該分析者の判断を一部に利用した精度の高い同定を行うことができる生体由来物質の同定支援方法及び同定支援装置を提供することにある。
【００１５】
また本発明の第２の目的は、例えばプロテオミクス解析におけるゲノミクス測定結果の利用など他のオミックス情報やそのほかの関連した情報を利用することで、生体由来物質の同定精度を向上させることができる生体由来物質の同定支援方法及び同定支援装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記第１の目的を達成するためになされた本発明の第１の態様による生体由来物質の同定支援方法は、生体由来物質である目的タンパク質を断片化したペプチド混合物を含む試料を質量分析した結果に基づいて目的タンパク質を同定する同定作業を支援する生体由来物質の同定支援方法であって、
a)試料に対する質量分析によって得られたマススペクトルデータに基づいて該試料に含まれる少なくとも一部のペプチドのアミノ酸配列を推定するとともに、その推定結果に基づき目的タンパク質として複数のタンパク質候補を抽出する候補抽出ステップと、
b)前記候補抽出ステップで抽出された複数のタンパク質候補それぞれについて、そのタンパク質のアミノ酸配列の表記の中で前記候補抽出ステップにおいて推定されたペプチドのアミノ酸配列をそれ以外のアミノ酸配列とは識別可能であるように表示する表示処理ステップと、
を有し、前記表示処理ステップにおける表示結果を参照して分析者自らがタンパク質候補の中から候補の選択を行えるようにしたことを特徴としている。
【００１７】
また上記第１の目的を達成するためになされた本発明の第１の態様による生体由来物質の同定支援装置は、生体由来物質である目的タンパク質を断片化したペプチド混合物を含む試料を質量分析した結果に基づいて目的タンパク質を同定する同定作業を支援する生体由来物質の同定支援装置であって、
a)試料に対する質量分析によって得られたマススペクトルデータに基づいて該試料に含まれる少なくとも一部のペプチドのアミノ酸配列を推定するとともに、その推定結果に基づき目的タンパク質として複数のタンパク質候補を抽出する候補抽出部と、
b)前記候補抽出部により抽出された複数のタンパク質候補それぞれについて、そのタンパク質のアミノ酸配列の表記の中で前記候補抽出部により推定されたペプチドのアミノ酸配列をそれ以外のアミノ酸配列とは識別可能であるように表示する表示処理部と、
を備え、前記表示処理部による表示結果を参照して分析者自らがタンパク質候補の中から候補の選択を行えるようにしたことを特徴としている。
【００１８】
ここでマススペクトルデータは、ｎが２以上のＭＳnスペクトルデータを含む。
【００１９】
上述したMascotのProtein Viewでは、マススペクトルデータに基づくデータベース検索によって帰属が決定されたペプチドが、同じく自動的に帰属が決定されたタンパク質のアミノ酸配列の表記の中で強調して表示されていた。これに対して本発明の第１の態様による同定支援装置により実現される本発明の第１の態様による同定支援方法では、タンパク質の帰属が決定される前の段階、つまりマススペクトルデータに基づいて推定されたペプチドが含まれるタンパク質が目的タンパク質の候補として挙げられた段階で、その推定されたペプチドがタンパク質候補のアミノ酸配列中のどの部分に該当するかを明示した表示を分析者に提供する。例えば推定されるペプチドが一つのみであっても、一般に、その一つのペプチドを含むタンパク質は複数存在するから、複数のタンパク質候補が抽出される。その複数のタンパク質候補の一つ一つについて、推定されたペプチドの位置が明確になるように例えば他とは異なる文字色で該ペプチドに対応するアミノ酸配列を表示する。分析者はこの表示を見て、いずれの候補を採用するのかを自身で判断する、つまりは手動での帰属決定作業を行えばよい。
【００２０】
例えば、解析しようとしているＭＳnスペクトルが一つであるとすると、通常、それは一つのペプチドに由来するから、タンパク質候補のアミノ酸配列中に明示されるペプチドは一つである。これに対し、ペプチド混合物である一つの試料から得られた複数のＭＳnスペクトルに基づいてそれぞれ推定されたペプチドの全てをタンパク質候補のアミノ酸配列中で明示すれば、タンパク質候補毎に明示されているペプチドの数がばらつく等、分析者が候補を選択する際に参照する材料が増える。また、これは分析者による判断が容易になるだけでなく、的確な選択を行える、つまりは正解であるタンパク質を選択する確率を高めることにもなる。
【００２１】
そこで本発明の第１の態様による生体由来物質の同定支援方法において、好ましくは、
一つの解析単位として１回の解析に反映させるデータの範囲を分析者が指定する解析単位指定ステップをさらに有し、
前記候補抽出ステップでは、一つの解析単位として指定された全てのデータに基づいてペプチドのアミノ酸配列の推定及びタンパク質候補の抽出を行い、
前記表示処理ステップでは、一つの解析単位として指定された全てのデータに基づくペプチドの推定結果をタンパク質候補毎に統合して表示するようにするとよい。
【００２２】
ここで「１回の解析に反映させるデータの範囲」の指定とは例えば、一つのマススペクトルを構成するデータ、一つの試料に対して得られた全てのマススペクトルを構成するデータ、さらには、１回の実験において実施された複数の試料に対して得られた全てのマススペクトルを構成するデータなどの選択を意味するものとすることができる。一つの解析単位として、一つの目的タンパク質由来のペプチド混合物を含む一つの試料に対して得られた全てのマススペクトルを構成するデータを選択すれば、上述したようにタンパク質候補のアミノ酸配列において複数のペプチドが明示される可能性があるから、例えばそのペプチドの数などを一つの材料として適当な候補を選択することができる。
一方、一つの解析単位として、１回の実験において実施された複数の試料に対して得られた全てのマススペクトルを構成するデータを選択すれば、その実験の条件の下で発現している全てのタンパク質を同定対象とすることになるので、網羅的な、つまりはプロテオミクス的な解析を実行することになる。
【００２３】
なお、ＭＳ／ＭＳイオンサーチなどを用いたデータベース検索ではペプチドを推定する際にスコアが計算され、そのスコア値が極端に高ければそのペプチドはほぼ確定的であるといえる。逆に、スコアが低ければ、そのペプチドは可能性はあるものの確定的であるとまではいえない。そこで、タンパク質候補のアミノ酸配列中でペプチドを明示する際に、スコアなどに応じて確定的であると判断されるペプチドと非確定的であると判断されるペプチドとを識別可能に表示するようにしてもよい。また、各ペプチドに与えられたスコア値の範囲が視覚的に分かるような表示としてもよい。
【００２４】
上記第２の目的を達成するためになされた本発明の第２の態様による生体由来物質の同定支援方法は、目的の生体由来物質を含む試料を質量分析した結果に基づいて該目的の生体由来物質を同定する同定作業を支援する生体由来物質の同定支援方法であって、
a)試料に対する質量分析によって得られたマススペクトルデータに基づいて目的の生体由来物質の候補物質を複数抽出する候補抽出ステップと、
b)前記マススペクトルデータからは導出できない前記目的の生体由来物質に関連した参照情報を用いて、複数の前記候補物質の中から蓋然性の高い物質候補を選択する物質選択ステップと、
を有することを特徴としている。
【００２５】
また上記第１の目的を達成するためになされた本発明の第２の態様による生体由来物質の同定支援装置は、目的の生体由来物質を含む試料を質量分析した結果に基づいて該目的の生体由来物質を同定する同定作業を支援する生体由来物質の同定支援装置であって、
a)試料に対する質量分析によって得られたマススペクトルデータに基づいて目的の生体由来物質の候補物質を複数抽出する候補抽出部と、
b)前記マススペクトルデータからは導出できない前記目的の生体由来物質に関連した参照情報を用いて、複数の前記候補物質の中から蓋然性の高い物質候補を選択する物質選択部と、
を備えることを特徴としている。
【００２６】
ここでいう生体由来物質とは、タンパク質のほか、核酸、糖鎖、脂質などである。本発明の第２の態様による同定支援方法において、例えば生体由来物質がタンパク質である場合、候補抽出ステップではＭＳ／ＭＳイオンサーチなどを用いたデータベース検索によって、或いは、デノボシーケンシングを利用したアミノ酸配列解析によって、マススペクトルデータに基づいて目的のタンパク質の候補が複数抽出される。従来の一般的な同定作業では、タンパク質のアミノ酸配列を推定する過程で得られたペプチドの信頼度などの情報つまりはあくまでも質量分析結果に基づいて、蓋然性の高いタンパク質候補が選択される。これに対し、本発明の第２の態様による同定支援方法では、質量分析結果を用いて求めたものではない情報であって且つ信頼性のある参照情報を利用して、複数のタンパク質候補の中から蓋然性の高い候補を選択する。
【００２７】
上記参照情報として利用できる情報としては、候補抽出ステップにおいて候補物質を抽出するために用いた解析手法とは異なる種類のオミックス解析による情報が挙げられる。具体的に言うと、目的の生体由来物質がタンパク質であり、候補抽出ステップにおいて質量分析法によるプロテオミクス解析の手法でタンパク質候補を抽出している場合、上記参照情報として質量分析法によるプロテオミクス解析結果以外の他のオミックス情報を利用することができる。こうしたオミックス情報として、例えばゲノミクス解析による遺伝子発現量の情報や同じくゲノミクス解析における遺伝子発現ネットワークを示すパスウェイマップ、或いはメタボロミクス解析における代謝物ネットワークを示すパスウェイマップなどが有用である。また、質量分析法によるもの以外の、例えば抗体を用いたプロテオミクス解析結果をオミックス情報として用いることも考えられる。
【００２８】
こうしたオミックス情報は、質量分析法によるプロテオミクス解析とは異なる手法で得られたものであり、過去からの知見が積み上げられてきた結果であるので充分な信頼性もある。そこで、こうしたオミックス情報は質量分析結果に基づくタンパク質の帰属の決定に際し有力な情報となり得る。
【００２９】
また、目的の生体由来物質がタンパク質であり、候補抽出ステップにおいて質量分析法によるプロテオミクス解析の手法でタンパク質候補を抽出している場合に、上記参照情報としてオミックス情報以外にタンパク質の立体構造情報などを利用することもできる。一般にタンパク質の立体構造情報は、質量分析結果から推定されるアミノ酸配列だけからは推定が困難な情報であり、質量分析とは全く異なる手法で得られた例えばＸ線構造解析情報などに基づいて得られるものである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の第１の態様による生体由来物質の同定支援方法及び同定支援装置によれば、マススペクトルに基づいて自動的にタンパク質の帰属が決定されてしまうのではなく、マススペクトルに基づいて推定された結果を分析者が視覚的に比較し、分析者が判断したうえでタンパク質の帰属を決定することができる。そのため、一部の帰属結果が一意に決まらない状態にあって自動的なタンパク質の帰属の信頼性が低いような場合でも、分析者自身の知見や経験等に基づく判断を加え、適切なタンパク質候補を簡便に選択することが可能となる。それによって、タンパク質の帰属が一旦行われたあとに信頼度の低い結果であった場合に分析者が再度帰属をやり直すような煩雑な作業がなくなり、しかもタンパク質の同定の精度を高めることもできる。
【００３１】
また本発明の第２の態様による生体由来物質の同定支援方法及び同定支援装置によれば、質量分析結果のみに基づいた生体由来物質の推定においては、複数の候補のスコアが近接していていずれが正解であるのか判断できないような場合でも、既に一定程度以上の信頼性があるオミックス情報などの参照情報を併用することによって、正解の候補を選択できる可能性が高まる。このようにして、タンパク質などの生体由来物質の同定の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の第１実施例であるタンパク質同定システムの全体構成図。
【図２】第１実施例のタンパク質同定システムにおける同定処理手順を示すフローチャート。
【図３】第１実施例のタンパク質同定システムにおける表示出力の例を示す図。
【図４】本発明の第２実施例であるタンパク質同定システムの全体構成図。
【図５】第２実施例のタンパク質同定システムにおける同定処理手順を示すフローチャート。
【図６】第２実施例のタンパク質同定システムにおける同定例の説明図。
【図７】第２実施例のタンパク質同定システムにおける同定例の説明図。
【図８】第２実施例のタンパク質同定システムにおける同定例の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
［第１実施例］
以下、本発明の第１実施例であるタンパク質同定システムについて、添付図面を参照して説明する。
図１は第１実施例のタンパク質同定システムの全体構成図、図２は第１実施例のタンパク質同定システムにおける同定処理手順を示すフローチャートである。
【００３４】
第１実施例のタンパク質同定システムは、質量分析部１、データ解析部２、入力部３、及び、表示部４を含む。データ解析部２は、データベース検索部２１、タンパク質データベース２２、検索結果抽出部２３、非確定結果記憶部２４、確定結果記憶部２５、検索結果統合部２６、表示処理部２７、結果確定処理部２８、を機能ブロックとして含む。質量分析部１以外は、パーソナルコンピュータ等を中心に構成することができ、主要な機能はコンピュータにインストールされた専用のソフトウエアをコンピュータ上で実行することにより実現される。
【００３５】
質量分析部１は例えばイオントラップ飛行時間型質量分析計であり、図示しないが、目的試料中の分子や原子をイオン化するイオン源と、発生したイオンを一時的に捕捉し、必要に応じて質量電荷比に応じたイオンの選別とＣＩＤによるイオンの開裂とを実行する３次元四重極型のイオントラップと、該イオントラップから射出された各種イオンを質量電荷比に応じて分離して検出する飛行時間型質量分析部と、を備える。生体試料を対象としたイオン化を行うイオン源としては、マトリクス支援レーザ脱離イオン化（ＭＡＬＤＩ）法によるもの、エレクトロスプレイイオン化（ＥＳＩ）法によるものなどが一般的である。
【００３６】
データベース検索部２１は、上述したMascot等の既存の解析ソフトウエアに搭載されているＭＳ／ＭＳイオンサーチの検索エンジンを利用したデータベース検索を行うものである。タンパク質データベース２２は既知のタンパク質のアミノ酸配列が収録されたものであり、例えばSwiss-Prot等、一般に公開されているデータベースを用いることができる。
【００３７】
第１実施例のタンパク質同定システムを用いたタンパク質同定の手順の一例を図２を参照しつつ説明する。
まず、目的とするタンパク質を酵素消化して調製したペプチド混合物を被検試料とし、質量分析部１でＭＳ2分析を実行する。具体的には、一つの被検試料に対してＣＩＤ操作を伴わない通常の質量分析を実行してマススペクトルを取得し、そのマススペクトルに現れているペプチド由来であると推測されるピークを対象としてＭＳ2分析を行ってＭＳ2スペクトルを取得する。通常、被検試料に対するマススペクトルには複数のペプチド由来のピークが現れるから、その各ピークについてそれぞれＭＳ2分析を行ってＭＳ2スペクトルを取得する。こうして取得されたマススペクトル、ＭＳ2スペクトルを構成するデータはスペクトルデータ格納部２０に一旦格納される。また、被検試料が複数ある場合には、その複数の被検試料それぞれについてマススペクトル、ＭＳ2スペクトルが取得され、それを構成するデータがスペクトルデータ格納部２０に一旦格納される。
【００３８】
こうして収集されたデータに基づいてタンパク質同定を行う際に、分析者はまず、１回の解析で処理する解析単位を入力部３から指定する（ステップＳ１）。解析単位としては、特定の一つのＭＳ2スペクトル、一つの被検試料から得られたＭＳ2スペクトル全て、１回の実験で測定された全ての被検試料から得られたＭＳ2スペクトル全て、などのいずれかを選択できるようにすればよい。また、一つの被検試料から得られたＭＳ2スペクトルの中で特定の複数のＭＳ2スペクトルを指定できるようにしてもよい。
ステップＳ１で一つの解析単位として指定されたＭＳ2スペクトル全てが以降の解析の対象となる。
【００３９】
解析が開始されるとデータベース検索部２１は、ステップＳ１において指定された解析単位に含まれるスペクトルデータを格納部２０から読み出し（ステップＳ２）、タンパク質データベース２２を利用して通常のデータベース検索を実施することでペプチドを推定するとともにタンパク質の同定を試みる（ステップＳ３）。そして、表示処理部２７を介して表示部４の画面上に同定結果のリスト、即ち同定されたペプチドやタンパク質の情報の表示する（ステップＳ４）。分析者はこのリストを確認し、例えば同定の信頼度を示すスコアの値に基づいてその帰属が信頼できるか否かを判断し、その判断結果を入力部３から入力する（ステップＳ５）。
【００４０】
同定結果が信頼できると入力されると、検索結果抽出部２３は同定結果を確定結果記憶部２５に格納する（ステップＳ６）。一方、同定結果が信頼できないと入力されると、検索結果抽出部２３は同定結果を非確定結果記憶部２４に格納する（ステップＳ７）。即ち、ステップＳ５〜Ｓ７の処理によって、データベース検索によって得られた同定結果が信頼に足る確定的なものか、或いはあまり信頼できない非確定的なものか分析者の判断の下で区別され、それぞれ別の記憶部に格納される。そして、ステップＳ１で指定された解析単位に含まれる全てのマススペクトルについてステップＳ２〜Ｓ７の処理がなされたか否かが判定され（ステップＳ８）、未処理のマススペクトルがあればステップＳ８からＳ２へと戻り、ステップＳ２〜Ｓ８の処理を繰り返す。
【００４１】
したがって、ステップＳ１において複数の試料に対するマススペクトル全てが一つの解析単位に指定された場合には、各試料に対して得られた全てのマススペクトルに基づいてそれぞれデータベース検索が実行され、その同定結果、つまりは推定されたペプチドやタンパク質を示す情報が二つの記憶部２４、２５のいずれかに格納されることになる。
上記処理によって確定結果記憶部２５に格納された同定結果は信頼性が高いため、分析者の判断を加えた手動の帰属決定処理を実施する必要はない。一方、非確定結果記憶部２４に格納された同定結果は信頼性が低いため、分析者の判断を加えた手動の帰属決定処理を実施する。
【００４２】
即ち、検索結果統合部２６は、一つの解析単位について非確定結果として格納された全てのタンパク質候補を抽出し、その候補をタンパク質のエントリ毎に、異なるマススペクトルに基づいて推定されたペプチドの情報を集約する。そして、表示処理部２７を介して、タンパク質のアミノ酸配列の中で、推定されたペプチドに対応するアミノ酸配列をそれ以外の部分と視覚的に識別可能な形式で明示した状態で表示部４に表示する（ステップＳ９）。即ち、或るマススペクトルに基づいて存在が推定される一つのペプチドが、タンパク質ａ、ｂ、ｃに含まれるアミノ酸配列を有している場合には、そのタンパク質ａ、ｂ、ｃそれぞれの場合について、その該当するペプチドがそのタンパク質のアミノ酸配列中のどの位置に存在しているのかを分かり易く表示する。また同時に、同じ試料から同定された他のペプチドで、同じタンパク質ａ、ｂ、ｃに含まれる可能性があるペプチドも、同じアミノ酸配列中に明示する。つまりは、そのタンパク質に帰属され得る、一つの解析単位から求まる全てのペプチドをアミノ酸配列中に明示する。典型的には、タンパク質のアミノ酸配列の表記（いわゆる３文字表記や１文字表記）において、推定されたペプチドに対応するアミノ酸配列とそれ以外の部分とを異なる文字色で表示すればよい。
【００４３】
なお、データベース検索の過程でペプチドを推定する際にもその推定の信頼度を示すスコアが与えられ、そのスコア値が極端に高い場合にはそのペプチドは確かに存在しているとみなすことができる。そこで、こうした確定的なペプチドとそうでない（スコア値が低い又はそこまでは高くない）非確定的なペプチドとを区別し、タンパク質のアミノ酸配列の中で、推定されたペプチドを明示する際に、そのペプチドが確定的であるか非確定的であるかが識別できるような表示とすることが好ましい。
【００４４】
ここで、具体的な表示例を図３を用いて説明する。
いま、一つの解析単位として指定されたデータ群に、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄなる４種のマススペクトル（ＭＳ2スペクトル）データが含まれているものとする。これは例えば、同一の条件で一つの試料をそれぞれ測定した結果、それぞれ異なる４種のマススペクトルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄが得られたような場合である。マススペクトルデータに基づくデータベース検索によって、マススペクトルＢは特定のタンパク質ｂ由来のペプチドに、マススペクトルＤは特定のタンパク質ｃ由来のペプチドに、それぞれ確定的に帰属され、一方、マススペクトルＡとマススペクトルＣからは確定的な帰属結果が得られなかったとする。また、マススペクトルＡに基づくデータベース検索では、いずれも低いスコアで、つまりは非確定的な結果として３種のタンパク質ａ、ｂ、ｃが候補として見出されたとする。この場合に、マススペクトルＡを手動での同定対象とすると、例えば図３に示したような表示がなされる。
【００４５】
図３（ａ）〜（ｃ）は、説明の便宜上、アミノ酸配列を簡略化して示したもの（実際の表示はアミノ酸配列の３文字表記又は１文字表記）であり、点線はタンパク質データベース２２に収録されているタンパク質のアミノ酸配列、実線はマススペクトルＡと同一の解析単位に属するＡ以外のマススペクトルから非確定的に推定帰属されたペプチド候補のアミノ酸配列をそれぞれ示している。また、波線は手動で同定対象であるマススペクトル（即ち、この場合にはマススペクトルＡ）に基づくデータベース検索によって推定された不確かなつまりは非確定的なペプチド候補を示し、二重波線は同じデータ群における別のマススペクトルに基づくデータベース検索によって存在が確定的であると判定されたペプチド（即ち、この場合、タンパク質ｂにおいてはマススペクトルＢから推定されたペプチド、タンパク質ｃにおいてはマススペクトルＤから推定されたペプチド）を示している。したがって、実線はマススペクトルＣ由来の非確定なペプチド候補ということになる。即ち、この表示形式自体は、上述した既存のMascotにおけるProtein Viewと同じ表示形式であるとみなすことができ、波線はMascotのProtein Viewにおいて赤色で表示される部分に相当する。なお、逆三角形の中にＰを記載した記号は、翻訳後修飾のリン酸化、同じく逆三角形の中にＧを記載した記号は翻訳後修飾の糖鎖を示している。
【００４６】
図３（ａ）に示すように、タンパク質ａには４個のペプチドが帰属されている。上述した表記の定義に従えば、これら４個のペプチドはマススペクトルＡ以外のマススペクトル（つまりはＢ、Ｃ、Ｄ）由来であって、これらのマススペクトルはＭＳ2スペクトルであるので、それはマススペクトルＣ由来であることが判る。その４個のペプチドのうちの１個にはリン酸化の翻訳後修飾が存在すると推定されているが、これら４個には、確定的である、即ち、そのタンパク質以外のタンパク質には含まれないことがその生物のゲノム情報から確認されているようなペプチドは１個も含まれていない。
【００４７】
一方、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、タンパク質ｂ及びタンパク質ｃにはそれぞれ確定的なペプチド（マススペクトルＢ又はマススペクトルＤ由来）が含まれるため、タンパク質ｂ及びタンパク質ｃはこのデータ群で測定された試料中に含まれていたと推察することができる。したがって、タンパク質ａに対する帰属よりもタンパク質ｂ及びタンパク質ｃに対する帰属のほうが正しい解析であるという可能性は高いといえる。もちろん、解析単位として指定されたデータ群中にタンパク質ａ由来のデータが存在していないと結論付ける十分な根拠があるわけではない。しかしながら、タンパク質ｂ及びタンパク質ｃの存在が明らかである以上、測定によって存在が明らかになったペプチドはタンパク質ａよりもタンパク質ｂやタンパク質ｃに対して優先的に帰属させることが望ましい。
【００４８】
手動同定対象であるマススペクトルをタンパク質ｂとタンパク質ｃのいずれへ帰属させるのが適切であるかの判断は、他の情報を利用して行う必要がある。例えば、タンパク質のアミノ酸配列においてヒットしている部分が多い、即ち、帰属が決定されたペプチドの、タンパク質全体に対するカバー率が高いものが正解あると判断するといった基準に従って、最終的なタンパク質への帰属の決定を行えばよい。これはパスウェイ解析に類似した方法である。即ち、単一のヒットではなく、関連のある一連の複数のヒットがあるか否かによって正解を判定する。このような判定を行うために従来もカバー率は用いられてきたが、本実施例のシステムによれば、推定されたペプチドがタンパク質をカバーしている状態（分布）を視覚的に確認したうえで、カバー率を判定に使用するのが適切か否かも併せて判断できる。そのため、判断の正確性が向上する。
【００４９】
また、こうした手動同定作業を支援する視覚的な表示によって、仮に図３に示したタンパク質ａ、タンパク質ｂの２種類しかタンパク質の候補が得られなかった場合には、手動同定の対象であるマススペクトルは既に存在が確定的であるタンパク質ｂに帰属させるといった判断が容易に行える。
【００５０】
本実施例のシステムでは、上述したようなタンパク質候補毎のアミノ酸配列の表示を、データベース検索によって確定的でない結果が得られた全てのタンパク質候補について、つまりは検索結果の順位や翻訳後修飾の有無などを問わずに行うようにする。そして、分析者は上記表示を表示部４の画面上で確認し、最適と思われる結果を選択して入力部３から指示する（ステップＳ１０）。この指示を受けて結果確定処理部２８は、確定的なタンパク質の帰属結果を含め、最終的な帰属結果を確定し、表示処理部２７を介して最終的な解析結果を表示部４の画面上に表示する（ステップＳ１１）。即ち、最終的な解析結果はデータベース検索によって自動的に帰属が決定されたものと、データベース検索では結果が非確定的であったために分析者による判断が加わり手動で帰属が決定されたものとが混在したものとなる。
【００５１】
〔第１実施例の変形例〕
上記第１実施例のタンパク質同定システムでは、上述したような表示に加えて、分析者が手動で帰属を決定したペプチドと自動的に帰属が決定されたペプチドとを視覚的に区別できるように表示するようにしてもよい。
例えば図３において実線で示されている帰属されたペプチド候補を青色で表示し、確定的であるペプチドを黒色のボールド体（太字）で表示し、現在の手動同定の対象であるマススペクトルに対応するペプチドを赤色で表示したとき、それまでにその解析単位おいて実施された手動同定作業で帰属が決定されたペプチドを下線で明示するようにすればよい。これにより、表示されているタンパク質候補の中でどのアミノ酸配列範囲のペプチドが確定的に又は手動で帰属が決定されているかを分析者が視覚的に把握することができるため、手動同定作業を進める際に同定作業の効率改善が期待される。また、アミノ酸配列全体を見渡して、既に行った手動同定の結果を見直すことも容易になる。このように既に行った手動同定の結果の確認が可能になることによって、人間（分析者）の判断基準に基づいて、より正解に近い同定結果を得ることが可能になる。
【００５２】
［第２実施例］
次に、本発明の第２実施例であるタンパク質同定システムについて、添付図面を参照して説明する。
図４は第２実施例のタンパク質同定システムの全体構成図、図５は第２実施例のタンパク質同定システムにおける同定処理手順を示すフローチャートである。図４において図１に示した第１実施例のシステムと同じ構成要素には同じ符号を付している。
【００５３】
この第２実施例のタンパク質同定システムにおいてデータ解析部２は、データベース検索部２１、タンパク質データベース２２、検索結果抽出部２０３、関連情報検索／演算部２０４、関連情報データベース２０５、結果統合部２０６、表示処理部２０７、結果確定処理部２０８、を機能ブロックとして含む。
【００５４】
関連情報データベース２０５には、マススペクトルデータを用いたタンパク質同定以外の手法によるタンパク質の同定に利用可能な各種のデータが関連情報としてタンパク質に対応付けて収録される。具体的には、関連情報としては例えば、各種のタンパク質に該当する遺伝子のマイクロアレイ解析を行うことで得られた遺伝子発現情報などの解析結果（つまりはゲノミクス解析情報）、既知のパスウェイマップ（ゲノミクス解析における遺伝子発現ネットワークを示すパスウェイマップやメタボロミクス解析における代謝物ネットワークを示すパスウェイマップなど）、などのオミックス情報や、Ｘ線構造解析などによって得られた各種タンパク質の立体構造情報などが挙げられる。なお、この関連情報データベース２０５は必ずしもユーザが用意したデータベースではなく、Semantic Web技術などを用いて、複数の外部のデータベースからオンデマンドで必要な情報を得るようにしてもよい。
【００５５】
第２実施例のタンパク質同定システムを用いたタンパク質同定の手順の一例を図５を参照しつつ説明する。
スペクトルデータ格納部２０には、目的タンパク質由来のペプチド混合物を含む被検試料に対し質量分析部１でＭＳ2分析を実行することで得られたマススペクトルデータが格納されているものとする。
【００５６】
分析者の指示により解析が開始されると、データベース検索部２１は分析者によって指定されたスペクトルデータを格納部２０から読み出し（ステップＳ２１）、タンパク質データベース２２を利用して通常のデータベース検索を実施することでペプチドを推定するとともにタンパク質の同定を試みる（ステップＳ２２）。そして、表示処理部２０７を介して表示部４の画面上に同定結果のリスト、即ち同定されたペプチドやタンパク質の情報の表示する（ステップＳ２３）。このステップＳ２１〜Ｓ２３は上記第１実施例のステップＳ２〜Ｓ４と同じ処理である。
【００５７】
この同定結果のリストには、帰属されたペプチド候補やタンパク質候補がデータベース検索の過程で付与されるスコアとともに挙げられる。分析者はこのリストを確認し、例えば同定の信頼度を示すスコアの値が低くその帰属の信頼性が乏しいと判断した同定結果を、本実施例に特徴的な同定処理の対象として入力部３を介して選択する（ステップＳ２４）。或る一つのマススペクトルに基づくデータベース検索によって非確定な複数のタンパク質候補が得られた場合、それらの候補の全てを選択してもよい。また、複数のマススペクトルに基づいてそれぞれ得られた複数の同定結果をまとめて、本実施例に特徴的な同定処理の対象として選択できるようにしてもよい。
【００５８】
検索結果抽出部２０３はステップＳ２４において選択された同定結果を抽出しリストを作成する（ステップＳ２５）。関連情報検索／演算部２０４はステップＳ２５において作成されたリストに示されている同定結果のそれぞれについて、関連情報データベース２０５にアクセスし、帰属決定に利用可能なオミックス情報やそのほかの関連情報を検索して取得する（ステップＳ２６）。
【００５９】
関連情報データベース２０５において該当する関連情報が見つかった場合、関連情報検索／演算部２０４はその関連情報を利用して不確定であったタンパク質候補の帰属を試みる。言い換えれば、マススペクトルデータに基づくデータベース検索による同定とオミックス情報等の関連情報とを統合した帰属決定処理を実施する（ステップＳ２７）。この帰属決定処理の仕方は関連情報の種類によって異なるため、あとで詳しく述べる。上述したように関連情報はマススペクトルデータとは直接関係のない情報であるから、上記帰属決定処理はデータベース検索で得られた不確定な同定結果を別の観点から絞り込むことになり、帰属の精度を上げることができる。
ここで、関連情報の具体例とそれを利用した帰属解析処理について説明する。
【００６０】
［関連情報としてマイクロアレイ解析結果を利用する場合］
タンパク質の帰属を決定する際に有用な関連情報の一つは、マイクロアレイ解析によって得られる遺伝子の発現量の情報である。近年、生体組織や細胞を質量分析装置を用いて測定する際に、同一の生体組織や同等の細胞についてマイクロアレイ解析を行うことが多くなっている。そこで、このマイクロアレイ解析結果を関連情報データベース２０５に予め格納しておき、マススペクトルに基づくタンパク質の帰属決定の際に利用すればよい。即ち、帰属決定処理の仕方としては、マイクロアレイ解析結果から検出量が多いｍＲＮＡに対応するタンパク質を優先的に帰属すればよい。なお、こうした目的のためのマイクロアレイ解析においてはｍＲＮＡの相対量が測定できさえすればよいので、いわゆる次世代シーケンサ（ＮＧＳ）を用いたＲＮＡシーケンス法による解析結果を関連情報として用いてもよい。
【００６１】
［関連情報としてパスウェイマップを利用する場合］
例えば遺伝子発現ネットワークを示すパスウェイマップやメタボロミクス解析における代謝物ネットワークを示すパスウェイマップが関連情報として利用可能である場合には、同定結果であるリストに挙げられた信頼度の低い複数の候補タンパク質を全て、既知である種々のパスウェイマップ上にそれぞれマッピングする。このとき、最も多数のタンパク質候補がマッピングされたパスウェイマップが最も信頼性が高いと考えられるから、そのパスウェイマップに対応したタンパク質を帰属結果として選択すればよい。
【００６２】
なお、データベース検索によって十分に高いスコアが与えられて帰属されたタンパク質については、パスウェイマップを利用した解析に先だって、該当するタンパク質を含むパスウェイマップ全てにおいてそのタンパク質をマッピングしておくとよい。その上で、スコアが近接している等、不確定なタンパク質候補を全てパスウェイ上にマッピングし、最終的にマッピングされたタンパク質が最も多く、経路が最も多く繋がっているパスウェイマップを採用し、そこにマッピングされたタンパク質を指定されたマススペクトルに対する帰属結果とすればよい。
【００６３】
また、通常のプロテオミクス解析では、特徴的なタンパク質のリストを抽出するために差異解析やエンリッチメント解析（Enrichment Analysis）を行うことがあるが、このような情報を関連情報としてもよい。特にパスウェイマップが十分に整備されていない生体由来物質を同定する際には、パスウェイマップ上にマッピングする代わりにエンンリッチメント解析が有用である。
【００６４】
もちろん、関連情報としてマイクロアレイ解析結果とパスウェイマップとを併用しても構わない。即ち、質量分析結果に対応するマイクロアレイ解析結果（又はＮＧＳ解析結果）をパスウェイマップ上にマッピングしておき、発現している可能性の高いパスウェイを推定する。そこにマススペクトルに基づいて得られたタンパク質候補をマッピングすることによって、ｍＲＮＡの発現量とタンパク質の存在量とが比例していない場合（例えば生体内でタンパク質が別の場所に輸送されている場合など）であっても、適切なタンパク質候補を選出できることがある。
【００６５】
図６はこの場合の具体的な解析例を示す模式図である。図６（ａ）〜（ｃ）はそれぞれパスウェイマップの例であり、円形の記号○で示す各ノードはタンパク質又はその遺伝子を示し、矢印で示すエッジは反応の進行方向を示す。
ここでは、多数の既知の遺伝子発現ネットワークを示すパスウェイマップの中から、解析対象である全てのマススペクトルに対するタンパク質の帰属結果（不確定、確定に拘わらず）と対応するマイクロアレイ解析結果との両方を含むパスウェイマップを選出し、データベース検索によって帰属されたタンパク質を示すノードと、マイクロアレイ解析によって転写に変動があったことが検出された遺伝子に対応するノードにマークを付す。この例では、帰属されたタンパク質に対応するノードにはハロ（halo）を、検出された遺伝子に対応するノードには七芒星を付加して示している。
【００６６】
図６（ａ）では、ｍＲＮＡの発現を示す七芒星の記号とタンパク質の発現を示すハロの記号との重なりが全くない。このような状態は実際の細胞では殆どあり得ない状態であり、このパスウェイマップで示される現象が生じている可能性はかなり低い。図６（ｂ）では、七芒星の記号とハロの記号とがＡで示す一つのノードのみで重なっているが、全体にハロの数が少なく、この測定によって実際にこのタンパク質が検出できたのか、依然として不明確である。図６（ｃ）では、四つのノードで七芒星の記号とハロの記号とが重なっており、左上の開始点から右下の終了点まで概ね繋がっているパスウェイがある。したがって、ｍＲＮＡとタンパク質との両方の測定データから、おそらくこのパスウェイマップ中のこの左上の開始点から右下の終了点までの経路が実際に発現していると推測することができる。このような場合には、その経路上でハロの記号が付されたタンパク質をそれぞれ対応するマススペクトルに帰属させればよい。
【００６７】
なお、上述したようなパスウェイマップの利用はイメージング質量顕微鏡において特に有用である。
例えば、ガン細胞においては特定の脂質が増加するということが既に知られており、脂質合成系又は脂肪酸合成系のパスウェイマップ上にある遺伝子全ての発現量が増加しているならば、その遺伝子に対応するタンパク質の帰属結果の信頼性が増す。一般に、ＭＡＬＤＩイオン源を用いた質量分析装置では、質量分析装置の前段に液体クロマトグラフを結合した液体クロマトグラフ質量分析装置よりも一層、物質が混在した状態で測定される。即ち、一つの実験ロットの結果がまとめて測定されるため、上述したようなパスウェイ解析やエンリッチメント解析の手法が効果的であると推定できる。
【００６８】
［関連情報としてタンパク質の立体構造情報を利用する場合］
上述したマイクロアレイ解析結果やパスウェイマップはプロテオミクス解析以外のゲノミクス解析やメタボロミクス解析によって得られるオミックス情報であるが、オミックス情報以外の情報としてタンパク質の立体構造情報なども関連情報として利用することができる。
【００６９】
図８（ａ）、（ｂ）は関連情報としてタンパク質の立体構造情報を利用したときのタンパク質の帰属決定処理の説明図であり、図３と同様に、タンパク質候補のアミノ酸配列を簡略的に示したものである。図３と同様に、点線は、データベースに収録されているアミノ酸配列であり、実線が質量分析結果に基づくデータベース検索によって同定されたペプチド候補である。また、アミノ酸配列に沿って薄い影で示した範囲は、既知であるタンパク質の立体構造情報に基づいて、タンパク質の内部である（正確にいえば、外部の水環境に曝される形になっていない）と判定される範囲である。図８（ａ）の例において、帰属されたペプチドとタンパク質の立体構造情報とを併せると、タンパク質の内部、おそらく疎水性コアを形成していて少なくとも外部の水環境とは遮断されている部位にリン酸化が生じていることになるが、これは技術常識から考えにくい。その結果、図８（ａ）に示したような帰属が正解である可能性はきわめて低いと判断することができる。
【００７０】
一方、図８（ｂ）に示した例の場合、糖鎖修飾を受けたペプチドがタンパク質の内部には存在しておらず、外部の水環境に曝されている可能性がある。これは、糖鎖の存在と整合性がとれる結果である。したがって、図８（ａ）と（ｂ）とを比べた場合、（ｂ）の例のほうが起こり得る蓋然性が高いと判断することができる。
【００７１】
なお、上述したようなタンパク質の立体構造情報は、構造が既知である場合には、タンパク質構造データバンク（ＰＤＢ）から取得することができる。一方、構造が未知である場合には、タンパク質候補について３Ｄ−１Ｄ法などの適切な手法で立体構造を推定し、アミノ酸配列上にマッピングすればよい。
【００７２】
図５に戻り説明を続ける。上述のように、タンパク質を帰属する作業の際に既知であるオミックス情報やそれ以外の関連情報を利用することによって、データベース検索等では帰属が困難であったマススペクトルを、一定の根拠を以て既知のタンパク質に帰属させることができる可能性が高まる。そこで、タンパク質候補が１又は複数に絞り込めたならばその結果を表示部４の画面上に表示する。なお、最終的に分析者が関連情報を利用して適切な結果を選択するには、データベース検索による帰属結果と関連情報とを統合した結果を表示することが好ましい。そこで、使用した関連情報の種類に応じて、例えば図６に示した形式や図８に示した形式で結果を表示するとよい。分析者はこの結果を画面上で確認し、まだ複数の候補がある場合には最適と思われる候補を選択する（ステップＳ２８）。結果確定処理部２０８は分析者の選択に応じて最終的な同定結果を確定し、帰属したタンパク質やペプチド、さらには帰属決定処理に利用した関連情報などを併せて表示部４の画面上に表示する（ステップＳ２９）。
【００７３】
なお、上記第２実施例は、生体由来物質としてタンパク質を同定する場合を例に挙げたが、同じ帰属決定手法は生体由来であるタンパク質以外の化合物、脂質、糖質などに対しても適用することができる。
【００７４】
例えば、糖鎖や脂質、或いはそれ以外の生体由来の化合物などにも例えばMassBankなどのデータベースが存在するから、そうしたデータベースを利用することで試料に対して得られたマススペクトルに基づくデータベース検索によって、タンパク質と同程度の信頼性で化合物候補を同定することができる。こうして得られた化合物候補をメタボロミクス解析等で得られる代謝物のパスウェイマップにマッピングすれば、タンパク質と全く同様に代謝物を選択することができる。
【００７５】
こうした非タンパク質の化合物を同定したい場合には、その化合物を生産するパスウェイを参照し、関与する酵素のｍＲＮＡの量を利用し、発現している可能性の高いパスウェイを推定すればよい。
【００７６】
図７は図６と同様の表記法で、化合物の代謝を示すパスウェイマップの例を示したものである。化合物の代謝を示すパスウェイマップでは、ノードに化合物を割り当て、その化合物を生成するのに必要な化学反応を司る酵素、即ちタンパク質を矢印のエッジで表すのが一般的である。そこで、このパスウェイマップでも同様の表記を用いている。即ち、データベース検索の結果或る化合物が存在する場合には七芒星の記号をノードに重ね、タンパク質が存在する場合にはエッジにハロの記号を表示している。
この図７の例では（ｂ）に示すパスウェイマップの左上の開始点から右下の終了点にまで、薄く影をつけたパスウェイがｍＲＮＡとタンパク質で概ね繋がっている。したがって、このパスウェイが発現している可能性が高いと考えられる。そこで、該経路上で該当する、ハロを表示したタンパク質を帰属することが適切であると判断できる。
【００７７】
また、上記実施例はいずれも本発明の一例にすぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜変形、修正、追加等を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは当然である。
【符号の説明】
【００７８】
１…質量分析部
２…データ解析部
２０…スペクトルデータ格納部
２１…データベース検索部
２２…タンパク質データベース
２３、２０３…検索結果抽出部
２４…非確定結果記憶部
２５…確定結果記憶部
２６…検索結果統合部
２７、２０７…表示処理部
２８、２０８…結果確定処理部
２０４…関連情報検索／演算部
２０５…関連情報データベース
３…入力部
４…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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