(57)【要約】【課題】精度を向上し得る遺伝子発現解析方法、遺伝子発現解析装置及びプログラムを提案する。【解決手段】複数の核酸プローブごとに、標的細胞から抽出される標的核酸との相補鎖形成量を示すデータを取得し、取得された複数のデータごとに、当該データが示す各相補鎖形成量の総量に占めるアデニン、グアニン、シトシン及びチミンの成分量を算出し、算出された各塩基の成分量から、データ間における比較の基準値を決定する。【選択図】図１３
2009276204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
標的細胞で発現されるｍＲＮＡの量を示すデータを取得する取得ステップと、
上記取得ステップで取得されたデータが示す量に占めるアデニンと、グアニンと、シトシンと、チミンもしくはウラシルとの成分量のうち少なくとも１以上の成分量を算出する成分量算出ステップと、
上記成分量算出ステップでデータごとに算出された成分量から、データ間における比較の基準値を決定する比較基準決定ステップと
を有する遺伝子発現解析方法。
【請求項２】
上記取得ステップでは、
複数の核酸プローブごとに、標的細胞から抽出される標的核酸との相補鎖形成量を示すデータを取得し、
上記成分量算出ステップでは、
上記取得ステップで取得された複数のデータごとに、当該データが示す各相補鎖形成量の総量に占めるアデニンと、グアニンと、シトシンと、チミンもしくはウラシルとの成分量のうち少なくとも１以上の成分量を算出する、請求項１に記載の遺伝子発現解析方法。
【請求項３】
標的細胞で発現されるｍＲＮＡの量を示すデータを取得する取得部と、
上記取得部により取得されたデータが示す量に占めるアデニンと、グアニンと、シトシンと、チミンもしくはウラシルとの成分量のうち少なくとも１以上の成分量を算出する成分量算出部と、
上記成分量演算部によりデータごとに算出された成分量から、データ間における比較の基準値を決定する比較基準決定部と
を有する遺伝子発現解析装置。
【請求項４】
上記取得部は、
複数の核酸プローブごとに、標的細胞から抽出される標的核酸との相補鎖形成量を示すデータを取得し、
上記比較基準決定部は、
上記取得部により取得された複数のデータごとに、当該データが示す各相補鎖形成量の総量に占めるアデニンと、グアニンと、シトシンと、チミンもしくはウラシルとの成分量のうち少なくとも１以上の成分量を算出する、請求項３に記載の遺伝子発現解析装置。
【請求項５】
上記複数の核酸プローブは、標的細胞で発現し得る全遺伝子に対応したプローブを有する、請求項４に記載の遺伝子発現解析装置。
【請求項６】
上記成分量算出部によりデータごとに算出された成分量のうち、上記比較基準決定部により決定された基準値との差が閾値以上となる成分量がある場合、該成分量の算出もとのデータについて、再実験すべきことを通知する通知部
を有する請求項４に記載の遺伝子発現解析装置。
【請求項７】
上記成分量算出部は、
上記複数の核酸プローブにおけるアデニンと、グアニンと、シトシンと、チミンもしくはウラシルとの塩基数のうち少なくとも１以上の塩基数を取得する塩基数取得部と、
上記複数のデータごとに、当該データが示す各相補鎖形成量と、上記塩基数取得部により取得された塩基数とを乗算し、各乗算値を加算する演算部と
を有する請求項４に記載の遺伝子発現解析装置。
【請求項８】
上記成分量算出部によりデータごとに算出された成分量のうち、上記比較基準決定部により決定された基準値との差が閾値未満となる成分量が一定となるように補正する正規化部
を有する請求項４に記載の遺伝子発現解析装置。
【請求項９】
上記データは、
複数の核酸プローブごとに、上記標的核酸との相補鎖形成量がセンサによって読み取られ、該読み取られた物理量に対して、上記相補鎖形成量に近づくように統計学的に変換されたものである、請求項４に記載の遺伝子発現解析装置。
【請求項１０】
取得部に対して、標的細胞で発現されるｍＲＮＡの量を示すデータを取得すること、
成分量算出部に対して、上記取得部により取得されたデータが示す量に占めるアデニンと、グアニンと、シトシンと、チミンもしくはウラシルとの成分量のうち少なくとも１以上の成分量を算出すること、
比較基準決定分に対して、上記成分量算出部によりデータごとに算出された成分量から、データ間における比較の基準値を決定すること
を実行させるプログラム。
【請求項１１】
上記取得部に対して、複数の核酸プローブごとに、標的細胞から抽出される標的核酸との相補鎖形成量を示すデータを取得すること、
上記成分量算出部に対して、上記取得部により取得された複数のデータごとに、当該データが示す各相補鎖形成量の総量に占めるアデニンと、グアニンと、シトシンと、チミンもしくはウラシルとの成分量のうち少なくとも１以上の成分量を算出する、請求項１０に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＮＡチップなどのバイオアッセイ用の基盤を用いて得られた遺伝子発現量の規格化、解析又は補正に係る技術分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、設計された複数のＤＮＡプローブと、サンプル細胞から抽出されたｍＲＮＡを逆転写酵素で変換したｃＤＮＡとの相補鎖の形成量を蛍光強度により測定し、当該測定結果からサンプル細胞に発現している遺伝子発現量を検出する技術がある。
【０００３】
この遺伝子発現量は、抽出対象のサンプル細胞に対する外部ストレスや、該サンプル細胞からｍＲＮＡを抽出するときの条件又は技量の相違等の外的要因によって変化するものである。したがって、例えば、同一の組織におけるサンプル細胞について単位時間ごとの遺伝子発現量の相違を調査する場合や、異なる組織におけるサンプル細胞について遺伝子発現量の相違を調査する場合等のように、異なるＤＮＡチップから得られる遺伝子発現量を示すデータを比較する場合、外的要因が同一ではないことから、データ間における遺伝子発現量を規格化することが重要となる。
【０００４】
この規格化手法として、ＤＮＡサンプル中に存在する反復配列の数はそのハイブリダイゼーション量と強く相関する一方、ゲノム中には反復配列がほぼ一定の割合で存在するため、ＤＮＡサンプル中に存在する反復配列が細胞数とも強く相関することに着目し、細胞数を指標として、取得した遺伝子発現量を、単位細胞数あたりの値に換算することにより、他の遺伝子発現量と比較可能な値に規格化するといったものが提案されている（例えば特許文献１参照)。
【特許文献１】特開２００６−１７０６７０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところがかかる規格化手法は、細胞数を得るためのコントロールをＤＮＡチップに固定しなければならない。したがって、この規格化手法では、コントロールの固定を行うまでの過程での環境あるいは手技の違い等の外的要因によって、コントロール自体に変化が生じることもあり、規格化精度の信頼性が乏しいものとなる。
【０００６】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、精度を向上し得る遺伝子発現解析方法、遺伝子発現解析装置及びプログラムを提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するため本発明は、遺伝子発現解析方法であって、標的細胞で発現されるｍＲＮＡの量を示すデータを取得する取得ステップと、取得ステップで取得されたデータが示す量に占めるアデニンと、グアニンと、シトシンと、チミンもしくはウラシルとの成分量のうち少なくとも１以上の成分量を算出する成分量算出ステップと、成分量算出ステップでデータごとに算出された成分量から、データ間における比較の基準値を決定する比較基準決定ステップとを経るようにする。
【０００８】
また本発明は、遺伝子発現解析装置であって、標的細胞で発現されるｍＲＮＡの量を示すデータを取得する取得部と、取得部により取得されたデータが示す量に占めるアデニンと、グアニンと、シトシンと、チミンもしくはウラシルとの成分量のうち少なくとも１以上の成分量を算出する成分量算出部と、成分量演算部によりデータごとに算出された成分量から、データ間における比較の基準値を決定する比較基準決定部とを含む構成とする。
【０００９】
また本発明は、プログラムであって、取得部に対して、標的細胞で発現されるｍＲＮＡの量を示すデータを取得すること、成分量算出部に対して、取得部により取得されたデータが示す量に占めるアデニンと、グアニンと、シトシンと、チミンもしくはウラシルとの成分量のうち少なくとも１以上の成分量を算出すること、比較基準決定分に対して、成分量算出部によりデータごとに算出された成分量から、データ間における比較の基準値を決定することを実行させるようにする。
【発明の効果】
【００１０】
一般に、細胞は内部においてＡＴＰ(アデノシン３リン酸)量等の各種物質を一定に保とうとしていることが知られている（ホメオスタシス）。このことから、細胞内で発現する個々の遺伝子の遺伝子発現量は変化しても、該遺伝子発現量の総量としてはおおよそ一定となることが考えられ、このことは本出願人により既に確認された。したがって、標的細胞で発現されるｍＲＮＡの量に占める塩基の総成分量は、比較対象のデータ間における比較基準を得るための指標値となる。
【００１１】
本発明は、標的細胞で発現されるｍＲＮＡの量に占める塩基の総成分量を、演算により求めているため、指標値又は基準値を得るためのコントロールがなくても、データ間における比較の基準値を決定することができ、この結果、コントロール自体に起因する基準値の変化を排除できる。かくして精度を向上し得る遺伝子発現解析方法、遺伝子発現解析装置及びプログラムを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下図面について本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１３】
（１）測定システムの全体構成
図１において、本実施の形態による測定システム１の全体構成を示す。この測定システム１は、核酸チップ２ｘ（ｘ＝１、２、……、又はｊ（ｊは整数））、蛍光強度読取装置３及び遺伝子発現解析装置４によって構成される。これら核酸チップ２ｘ、蛍光強度読取装置３及び遺伝子発現解析装置４に関して順に説明する。
【００１４】
（２）核酸チップ
核酸チップ２ｘは、真核生物又は原核生物等の標的（ターゲット）細胞に含まれる全部又は一部の遺伝子に対応する核酸プローブが配置される基盤である。核酸プローブは、特定の遺伝子を検出するための探り針（検出子）として機能する１本鎖のヌクレオチドである。
【００１５】
一般に、核酸プローブは、特定の遺伝子全体と相互作用する塩基配列をもつヌクレオチドではなく、当該遺伝子において特異的とされる塩基配列を含む複数のプローブ断片（以下、これをプローブセットとも呼ぶ）としてデザインされる。具体的には、１８〜６０[mer]程度のＤＮＡ(deoxyribonucleic acid) 断片、ｃＤＮＡ(complementary DNA) 断片又はＰＮＡ(peptide nucleic acid)などにデザインされる。
【００１６】
この実施の形態の場合、核酸チップ２ｘの配置面には、例えば図２に示すように、測定対象とされる遺伝子数に対応するｋ個（ｋは２以上の整数）の領域（図中、破線で囲まれた部分）が割り当てられ、当該領域ごとに、１つのプローブセットと、該プローブセットにおける各プローブ断片に対するコントロール（以下、これを断片コントロールと呼ぶ）とがｘ行ｙ列に配列される。
【００１７】
また核酸チップ２ｘでは、各領域のプローブセットに対して、標的細胞から抽出された標的核酸が与えられ、当該核酸プローブ（プローブセット）と、標的核酸との相補鎖の形成反応（以下、これをハイブリダイゼーションとも呼ぶ）が行われる。標的核酸は、一般に、ｍＲＮＡもしくはpre-ｍＲＮＡ又はその断片そのものが用いられるのではなく、該ｍＲＮＡもしくはpre-ｍＲＮＡ又はその断片を逆転写酵素により変換したものが用いられる。
【００１８】
この実施の形態の場合、標的細胞における遺伝子発現量の推移を測定するため、継代した標的細胞から所定時間経過時点で標的核酸が抽出され、各時点の標的核酸は、対応する核酸チップ２ｘ１、２２、……における各プローブセットに与えられる。また標的核酸には、ハイブリダイゼーション前後に標識物質が付加される。この標識物質には、一般に、ビオチンまたはＦＩＴＣ(fluorescein isothiocyanate)等の蛍光色素が用いられるが、これに限定されるものではなく、例えば放射性同位元素等であってもよい。
【００１９】
（３）蛍光強度読取装置
蛍光強度読取装置３（図１）は、遺伝子発現解析装置４から読取要求が与えられた場合、所定の読取位置に配される核酸チップ２ｘの配置面に対して、標的核酸に付加される標識物質の励起光を照射する。核酸プローブと標的核酸とが相補鎖を形成する場合、標的核酸に付加された標識物質が励起光により発光する。この発光量は、標的核酸との相補鎖の形成量と相関があり、当該標的核酸と核酸プローブとの相補鎖の形成量が多いほど発光量が強くなる。
【００２０】
蛍光強度読取装置３は、核酸チップ２ｘに配置されたプローブセットを単位として、プローブ断片及び断片コントロールでの発光量を読み取り、該読み取った発光量のデータ（以下、これを蛍光強度データと呼ぶ）を遺伝子発現解析装置４に出力するようになされている。
【００２１】
（４）遺伝子発現解析装置
（４−１）遺伝子発現解析装置の回路構成
遺伝子発現解析装置４は、図３に示すように、この遺伝子発現解析装置４全体の制御を司るＣＰＵ(Central Processing Unit)１０に対して、遺伝子発現解析処理を実行するためのプログラム（以下、これを遺伝子発現解析プログラムとも呼ぶ）などが格納されるＲＯＭ(Read Only Memory)１１、ＣＰＵのワークメモリとなるＲＡＭ(Random Access Memory)１２、操作部１３、記憶部１４、インターフェース１５及び表示部１６をそれぞれバス１７を介して接続することにより構成される。
【００２２】
ＣＰＵ１０は、ＲＯＭ１１に記憶された遺伝子発現解析プログラムをＲＡＭ１２に展開した場合、該遺伝子発現解析プログラムに基づいて記憶部１４、インターフェース１５及び表示部１６を適宜制御し、遺伝子発現解析処理を実行するようになされている。
【００２３】
（４−２）遺伝子発現解析プログラムに基づくＣＰＵの処理内容
遺伝子発現解析プログラムをＲＡＭに展開したＣＰＵ１０は、機能的には、図４に示すように、塩基数取得部２１、蛍光強度取得部２２、発現量演算部２３、塩基成分量算出部２４、比較基準決定部２５、正規化部２６及び通知部２７の各処理部に分類することができる。
【００２４】
塩基数取得部２１は、操作部１３（図３）から、塩基数の入力要求を待ち受け、該入力要求を受けた場合、例えば表示部１６（図３）を用いて、核酸チップ２ｘに配置されるプローブセットごとに、各プローブ断片のアデニン数、グアニン数、シトシン数及びチミン数（以下、これを４塩基数とも呼ぶ）を入力すべきことを要求する。ちなみに、この４塩基数に関する概念図を図５に示す。
【００２５】
また塩基数取得部２１は、入力要求の応答として、各プローブセットの４塩基数示すデータ（以下、これを４塩基数データとも呼ぶ）が入力された場合、この４塩基数データを記憶部１４（図３）に記憶させる。
【００２６】
蛍光強度取得部２２は、操作部１３（図３）から、核酸チップ２ｘに対する蛍光強度の読取要求を待ち受け、該読取要求を受けた場合、インターフェース１５（図３）を用いて、該インターフェース１５に接続される蛍光強度読取装置３（図１）に対して読取要求する。
【００２７】
また蛍光強度取得部２２は、読取要求の応答として、蛍光強度読取装置３から蛍光強度データを取得した場合、例えば取得日付及び取得番号を、当該核酸チップ２ｘに関する識別子のデータ（以下、これをチップ識別データと呼ぶ）として生成するようになされている。
【００２８】
発現量演算部２３は、蛍光強度取得部２２が蛍光強度データを取得した場合、該蛍光強度データに基づいて、プローブセットごとに遺伝子発現量を算出し、該算出した各プローブセットの遺伝子発現量を示すデータ（以下、これを発現量データと呼ぶ）を、当該蛍光強度データの取得元を示すチップ識別データと関連付けて、記憶部１４（図３）に保存するようになされている。
【００２９】
遺伝子発現量は、標的細胞内において発現している遺伝子を示す推定量であり、標的核酸と核酸プローブとの相補鎖の形成量に相関する発光量を、真の相補鎖の形成量に近づくように統計学的に補正されたものである。
【００３０】
この実施の形態の場合、遺伝子発現量は、Affymetrix社のＭＡＳ(Micro Array Suite)と呼ばれるデータ解析ソフトウェアのバージョン５を用いて、発光量の割合として算出される。
【００３１】
ここで、このＭＡＳ５を、１つのプローブセットに着目して簡単に説明する。ＭＡＳ５では、（１）プローブセットにおける各プローブ断片での発光量から、局所的な物理的影響（バックグランド）が排除される。（２）各プローブ断片（パーフェクトマッチプローブと呼ばれる）の発光量が、当該プローブ断片と対応する断片コントロール（ミスマッチプローブと呼ばれる）との差に応じて適宜補正される。（３）各プローブ断片（パーフェクトマッチプローブと呼ばれる）の発光量が対数変換により遺伝子発現量として算出される。
【００３２】
詳細には、I.S.Kohane / A.T.Kho / A.J.Butte  星田有人著、統合ゲノミクスのためのマイクロアレイデータアナリシス、シュプリンガー・ジャパン出版、ｐ．５８−７４を参照されたい。
【００３３】
塩基成分量算出部２４は、操作部１３（図３）から、核酸チップ間における遺伝子発現量の比較解析要求を待ち受け、該比較解析要求を受けた場合、２以上のチップ識別データと、４塩基数データとが記憶部１４（図３）に保存されている否かを認識する。
【００３４】
ここで、２以上のチップ識別データが記憶部１４に存在しない場合、このことは、２以上の核酸チップ２１、２２……から未だ蛍光強度データが読み取られていないため、発現量データ間における遺伝子発現量の比較解析ができないことを意味する。また４塩基数データが記憶部１４に存在しない場合、このことは、発現量データ間における遺伝子発現量の比較基準を得るために必須となる４塩基数データがないため、遺伝子発現量の比較解析ができないことを意味する。これらの場合、塩基成分量算出部２４は、発現量データ間における遺伝子発現量の比較解析ができない旨及びその原因を、例えば表示部１６（図３）を介して通知する。
【００３５】
これに対して、２以上のチップ識別データ及び４塩基数データの双方が記憶部１４に存在する場合、塩基成分量算出部２４は、該記憶部１４に保存される全てのチップ識別データと、該チップ識別データに関連付けられた発現量データと、４塩基数データとを読み出し、これらデータに基づいて、標的細胞において発現している遺伝子に占める塩基成分量を算出する。
【００３６】
すなわち、塩基成分量算出部２４は、記憶部１４から読み出したチップ識別データ及び発現量データに基づいて、例えば図６に示すように、核酸チップ２ｘ（各経過時点）ごとに、各プローブセットにおける遺伝子発現量を認識するとともに、４塩基数データに基づいて各プローブセットにおけるアデニン数、グアニン数、シトシン数及びチミン数（図５）を認識する。
【００３７】
そして塩基成分量算出部２４は、図７に示すように、核酸チップ２ｘごとに、各プローブセットにおける遺伝子発現量と、アデニン数、グアニン数、シトシン数及びチミン数とを乗算する。この乗算結果は、プローブセットでの遺伝子発現量に占める各塩基の成分量を意味する。
【００３８】
この後、塩基成分量算出部２４は、図８に示すように、核酸チップ２ｘごとに、乗算結果を同一種類の塩基単位で加算する。この加算結果は、核酸チップ２ｘにおける各プローブセットの総遺伝子発現量に占める塩基成分量、つまり標的細胞において発現している遺伝子に占める各塩基の塩基成分量を意味する。
【００３９】
上述のように、細胞内で発現する個々の遺伝子の遺伝子発現量は変化しても、該遺伝子発現量の総量としてはおおよそ一定となることが考えられ、このことは本出願人により既に確認された。したがって、加算結果（標的細胞において発現している遺伝子に占める各塩基の塩基成分量）は、発現量データ間（核酸チップ間）における遺伝子発現量の比較解析の基準を得るための指標値となる。
【００４０】
ここで、実験結果を図９〜図１１に示す。図９は、結腸癌細胞に対してＫＬＦ４(Kruppel Like Factor 4) を刺激として与え続け、所定期間経過（核酸チップ２ｘ）ごとの各塩基の成分量の推移を示したものである。ちなみに、核酸チップは、Affymetrix社におけるGDS1942-HG-U133Aを用い、遺伝子発現量は、Affymetrix社におけるMAS5により算出されたものである。
【００４１】
図１０は、乳癌細胞に対して表皮増殖因子(EGF:(Epidermal Growth Factor))を刺激として与え続け、所定期間経過（核酸チップ２ｘ）ごとの各塩基の成分量の推移を示したものである。ちなみに、核酸チップは、Affymetrix社におけるGDS2324-HG-U133Aを用い、遺伝子発現量は、Affymetrix社におけるMAS5により算出されたものである。
【００４２】
図１１は、正常卵巣上皮に対してＴＧＦｂ１を加え、所定期間経過（核酸チップ２ｘ）ごとの各塩基の成分量の推移を示したものである。ちなみに、核酸チップは、Affymetrix社におけるGSE6653-HG-133を用い、遺伝子発現量は、タカラバイオ社におけるRMA(Robust Multichip Analysis) により算出されたものである。
【００４３】
これら図９〜図１１からも明らかなように、各塩基の成分量は、どの経過時間（核酸チップ２ｘ）であってもおおよそ一定になることが分かる。これは、上述したように、生きた細胞で発現される個々の遺伝子の発現量は異なるが、該細胞で発現される各遺伝子の総発現量は一定となるからである。したがって、核酸チップ２ｘに配置されるプローブセット数が多いほど、いいかえれば、標的細胞において発現され得る総遺伝子に対応するプローブセット数に近づくほど、核酸チップ２ｘにおける各塩基の成分量は、発現量データ間（核酸チップ間）における遺伝子発現量の比較解析の基準を得るための指標値として、確からしさ（信頼性）が増すこととなる。
【００４４】
比較基準決定部２５は、核酸チップ２ｘにおける総遺伝子発現量に占める各塩基成分量が算出された場合、同種の塩基単位で、発現量データ間（核酸チップ間）における遺伝子発現量の比較解析の基準値を決定する。
【００４５】
この実施の形態の場合、各塩基に対する基準値は、図１２に示すように、各核酸チップ２ｘ（各経過時間）における塩基成分量の平均とされる。
【００４６】
正規化部２６は、各塩基に対する基準値が算出された場合、同種の塩基単位で、各核酸チップ２ｘ（各経過時間）における塩基成分量と基準値との差（ばらつき度）を算出する。この差が所定の閾値未満となる場合、このことは、局所的な物理的影響（バックグランド）など、遺伝子発現量以外のノイズ要素が小さいことを意味する。
【００４７】
正規化部２６は、各核酸チップ２ｘ（各経過時間）のうち、各塩基に対する基準値との差がそれぞれ閾値未満となる塩基成分量をもつ核酸チップについて、各塩基の塩基成分量が一定となるように補正した後、各核酸チップ２ｘ（各経過時間）における遺伝子発現量を、所定の表示態様で表示部１６に表示させるようになされている。
【００４８】
この補正では、例えば、基準値との差に応じて重み付けされた補正量で補正する等、所定の統計学的手法が採用される。
【００４９】
通知部２７は、各核酸チップ２ｘ（各経過時間）のうち、各塩基に対する基準値との差が１つでも閾値以上未満となる塩基成分量をもつ核酸チップについて、低い信頼性である可能性が高いことと、再実験すべきこととの双方又は一方を、例えば表示部１６に表示させて通知するようになされている。
【００５０】
このように、遺伝子発現解析プログラムをＲＡＭに展開したＣＰＵ１０は、各核酸チップ２ｘ（各経過時間）における総遺伝子発現量のうち、各塩基の塩基成分量それぞれの相対的なばらつきが小さければ、核酸チップ間における遺伝子発現量の比較可能であるとして、当該各塩基の塩基成分量を一定に補正するようになされている。
【００５１】
（４−３）遺伝子発現解析処理手順
上述の遺伝子発現解析処理は、図１３に示すフローチャートにしたがって行われる。ただし、この図１３は、４塩基データが既に取得された場合の手順を示すものである。
【００５２】
すなわちＣＰＵ１０は、例えば電源投入時をトリガーとしてこの測定処理を開始し、ステップＳＰ１において、核酸チップ２ｘでの蛍光強度の取得要求を受けたか否かを判定する。
【００５３】
ここで、蛍光強度の取得要求を受けた場合、ＣＰＵ１０は、ステップＳＰ２に進んで、蛍光強度読取装置３から与えられる蛍光強度データから遺伝子発現量を示す発現量データを生成し、これをチップ識別データと関連付けて記憶部１４に保存し、ステップＳＰ１に戻る。これに対して、蛍光強度の取得要求を受けていない場合、ＣＰＵ１０は、ステップＳＰ３に進んで、発現量の比較解析要求を受けたか否かを判定し、該要求を受けていない場合には、ステップＳＰ１に戻る。
【００５４】
一方、ＣＰＵ１０は、発現量の比較解析要求を受けた場合には、ステップＳＰ４に進んで、記憶部１４に保存されているデータに基づいて、比較要求解析の前提条件を満たすか否かを判定する。
【００５５】
ここで、上述したように、２以上のチップ識別データ及び４塩基数データの双方が記憶部１４に存在していない場合、比較要求解析の前提条件を満たしていないことを意味しており、この場合、ＣＰＵ１０は、ステップＳＰ５に進んで、核酸チップ間における遺伝子発現量の比較解析ができない旨及びその原因を通知し、ステップＳＰ１に戻る。
【００５６】
このようにしてＣＰＵ１０は、比較要求解析の前提条件を満たすまで、各核酸チップ２ｘ（各経過時間）の発現量データを記憶部１４に保存するようになされている。
【００５７】
ＣＰＵ１０は、比較要求解析の前提条件を満たす場合、ステップＳＰ６に進んで、核酸チップ２ｘ（所定の経過時間）ごとに、総遺伝子発現量に占める各塩基の塩基成分量を算出し（図７及び図８）、続くステップＳＰ７において、該算出結果から、各塩基の指標値を算出する（図１２）。
【００５８】
またＣＰＵ１０は、ステップＳＰ８に進んで、同種の塩基単位で、各核酸チップ２ｘ（各経過時間）における塩基成分量と指標値とのばらつき度を算出し、各塩基の指標値とのばらつき度が１つでも閾値以上未満となる塩基成分量をもつ核酸チップがある場合、ステップと９において、その核酸チップについて再実験すべき旨を通知し、ステップＳＰ１０に進む。
【００５９】
そしてＣＰＵ１０は、このステップＳＰ１０において、各塩基の指標値とのばらつき度がそれぞれ閾値未満となる塩基成分量をもつ核酸チップについて、各塩基の塩基成分量が一定となるように補正し、該補正結果に基づいて、各核酸チップ２ｘ（各経過時間）における遺伝子発現量を所定の表示態様で表示部１６に表示させた後に、この測定処理手順を終了する。
【００６０】
このようにしてＣＰＵ１０は、測定処理手順を実行し、遺伝子発現量の比較可能である核酸チップについて所定の表示態様で表示部１６に表示させることができるようになされている。
【００６１】
（５）動作及び効果
以上の構成において、この遺伝子発現解析装置４は、複数の核酸プローブごとに標的核酸との遺伝子発現量を示す複数の発現量データを取得する。そして遺伝子発現解析装置４は、発現量データごとに、当該発現量データが示す各遺伝子発現量の総量に占めるアデニン、グアニン、シトシン、チミンの成分量を算出し（図６〜図８）、該算出した成分量から、発現量データ間における比較の基準値を決定する（図１２）。
【００６２】
細胞内に存する物質は一定に保とうとすることに起因して、遺伝子発現量の総量としてもおおよそ一定となることから、発現量データが示す遺伝子発現量の総量に占める塩基成分量は、発現量データ間（核酸チップ間）における遺伝子発現量の比較解析の基準を得るための指標値となる。
【００６３】
遺伝子発現解析装置４は、発現量データが示す遺伝子発現量の総量に占める塩基成分量を、演算により求めているので、指標値を得るためのコントロールがなくても、発現量データ間における比較の基準値を決定することが可能となる。
【００６４】
通常、コントロールは、核酸チップ２ｘに対しての指標となるものであり、核酸チップ間の指標となるものではない。したがって、異なる実験室で得られた発現量データを比較する場合、実験室単位で異なる条件下であることに起因した差であるのか否かについては分からない。この点、この遺伝子発現解析装置４は、指標値を得るためのコントロールがなくても、発現量データ間における比較の基準値を決定することが可能であることから、異なる実験室で得た発現量データを比較する場合等には特に有用となる。
【００６５】
ここで、発現量データは、複数の核酸プローブに対する標的核酸との相補鎖形成量がセンサによって物理量（本実施の形態では発光量）として読み取られ、該物理量に対して統計学的手法により変換されたものである。
【００６６】
この統計学的手法によってバックグラウンド（局所的な物理的影響）等が排除されるので、センサによって読み取られた物理量を示すデータの場合に比して、塩基成分量の算出もととなるデータの信頼性が高い。したがって、この遺伝子発現解析装置４は、物理量を示すデータの場合に比して、発現量データ間における比較の基準値を、標的細胞に対する外部ストレスや、該サンプル細胞からｍＲＮＡを抽出するときの条件又は技量の相違等の外的要因のない真値に近いものとして決定することができる。ただし、塩基成分量の算出もととなるデータを、発現量データに代えて物理量を示すデータとしも、発現量データ間における比較の基準値を決定することが可能であり、また上述した有用性はある。
【００６７】
また、塩基成分量は、各核酸プローブと、標的核酸との相補鎖形成量それぞれの総量に占めるものであることから、該核酸プローブ数が多いほど（核酸チップ２ｘに配置される核酸プローブ数（プローブセット数）が多いほど）よい。一方、上述したように、細胞内に一定で存するＡＴＰ量に相関をもつ遺伝子発現量の総和は一定となる。したがって、核酸プローブ数を、標的細胞において発現され得る総遺伝子に対応する数とすれば、発現量データが示す遺伝子発現量の総量に占める塩基成分量の信頼性については最も高いものとなる。
【００６８】
また、この遺伝子発現解析装置４は、各塩基の成分量のうち、基準値との差が閾値以上となる成分量がある場合、該成分量の算出もとの発現量データについて、再実験すべきことを通知する。したがって、この遺伝子発現解析装置４は、比較対象となる複数の発現量のデータのうち、標的細胞に対する外部ストレスや、該サンプル細胞からｍＲＮＡを抽出するときの条件又は技量の相違等の外的要因の大きい発現量データがどれであったかを特定し提示できるため、全ての実験のやり直しを回避できる。また、異なる実験室で得た発現量データを比較する場合等には、外的要因の大きい発現量データを得た実験室を特定することが可能となるため、その実験室での外的要因を究明することができ、この結果、各実験室間の実験精度の向上も可能となる。
【００６９】
また、この遺伝子発現解析装置４は、各塩基の成分量のうち、基準値との差が閾値未満となる成分量が一定となるように補正する。したがって、この遺伝子発現解析装置４は、測定結果が極端に悪いものを除いて、当該測定に関する手技や環境要因に起因する誤差を省くことができる。
【００７０】
以上の構成によれば、複数の核酸プローブごとに標的核酸との遺伝子発現量を示す複数の発現量データを取得し、取得した発現量データごとに、当該発現量データが示す各遺伝子発現量の総量に占めるアデニン、グアニン、シトシン、チミンの成分量を算出し、これら成分量から、発現量データ間における比較の基準値を決定するようにしたことにより、コントロールがなくても、発現量データ間における比較の基準値を決定することが可能となるため、コントロール自体に起因する基準値の変化を排除でき、かくして精度を向上し得る遺伝子発現会席装置４を実現できる。
【００７１】
（６）他の実施の形態
標的細胞で発現されるｍＲＮＡの量を示すデータを取得する取得態様として、上述の実施の形態では、核酸チップ２を用いて細胞中の標的核酸の遺伝子発現量を示す発現量データを取得するようにした。しかしながら、取得態様はこの実施の形態に限定されるものではない。例えば、標的細胞で発現される各ｍＲＮＡを抽出し、これらをリアルタイムＰＣＲ(Polymerase Chain Reaction)を用いて、一定量に増殖することにより直接的に取得するといった態様も適用可能である。
【００７２】
また例えば、ｍＲＮＡの量を示すデータが格納されるデータ格納媒体から取得するといった態様も適用可能である。この態様を適用した場合、例えば遠方となる複数の実験場所で得られたｍＲＮＡの量を示すデータを用いて、当該実験場所で平均的な指標値を算出することが可能となる。
【００７３】
なお、データ格納媒体としては、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk-Read Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等のパッケージメディアや、データが一時的若しくは永続的に格納される半導体メモリや磁気ディスク等がある。またこれらデータ格納媒体からデータを取得する方法としては、ローカルエリアネットワークやインターネット、ディジタル衛星放送等の有線又は無線の通信媒体を利用することができる。
【００７４】
また、読取量として、上述の実施の形態では光学的に発光量を読み取るようにした。しかしながら、読取量はこの実施の形態に限定されるものではない。例えば、電磁学的に電気量又はインピーダンス量等を適用することもできる。要は、所定の物理量を読み取るセンサによって読み取られた読取量を適用することができる。なお、核酸チップ２ｘとしては、例えば、Affymetorix社製、スタンフォード型等を適用することができ、これら以外のものを適用することもできる。
【００７５】
また、読取場所として、上述の実施の形態では核酸チップ２ｘとした。しかしながら、読取場所はこれに限定されるものではない。例えば、組織切片を適用することができ、これ以外の場所も適用することができる。
【００７６】
また、遺伝子発現量の演算手法として、上述の実施の形態ではＭＡＳを適用した。しかしながら、演算手法はこれに限定されるものではない。例えば、ＲＭＡ等の既知のデータ解析ソフトウェア、その他の新規の演算手法を適用することができる。要は、センサから読み取られた、相補鎖の形成量を示すデータを統計学的手法を用いて補正するものであればよい。
【００７７】
また、塩基成分量の算出手法として、上述の実施の形態では核酸プローブと標的核酸との形成量に占めるアデニンと、グアニンと、シトシンと、チミン（核酸プローブがｍＲＮＡの場合にはウラシル）との成分量それぞれを算出するようにした。しかしながら、これら成分量のうち少なくとも１以上の成分量を算出していればよい。
【００７８】
ちなみに、例えばアデニンのみの成分量を算出する場合、アデニン以外の塩基の正規化は、グアニンの塩基成分量に対してグアニン数／アデニン数を乗算したもの、シトシンの塩基成分量に対してシトシン数／アデニン数を乗算したものが補正対象となる。またチミン（ウラシル）の塩基成分量に対してチミン（ウラシル）数／アデニン数を乗算したもの補正対象となる。このようにすれば上述の実施の形態の場合と同様の効果を得ることができる。もっとも、この補正以外の手法により補正するようにしてもよい。
【００７９】
また、指標値の算出手法として、上述の実施の形態では各核酸チップ２ｘ（各経過時間）における塩基成分量の平均とした。しかしながら、指標値の算出手法この実施の形態に限定されるものではない。例えば、各核酸チップ２ｘ（各経過時間）における塩基成分量の最大値、もしくは最小値又はこれらの中間値等を適用することができる。
【００８０】
また、指標値の算出対象として、上述の実施の形態では同一の細胞としたが、異種の細胞としてもよい。異種の細胞における指標値を算出するには、異種の細胞における標的核酸と核酸プローブとの形成量に占める各塩基の成分量に対して、異種細胞間の遺伝子総数の比を乗算すればよい。異種細胞間の遺伝子総数は、例えば、細胞の種と、該種における遺伝子の総数との対応付けを核酸チップの種（型）ごとにサーバーにアップロードし、該サーバーから取得するといった形態が考えられる。
【００８１】
また、各プローブセットの４塩基数の取得手法として、上述の実施の形態では操作部１３から入力されたものを取得するようにした。しかしながら、取得手法はこの実施の形態に限定されるものではない。例えば、核酸チップに配置されるプローブセットと、そのプローブセットでの４塩基数との組み合わせを、核酸チップの種（型）ごとにサーバーにアップロードしておき、該サーバーから、有線又は無線の通信媒体を用いて選択し取得するといった態様を適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、遺伝子実験、医薬の創製又は患者の経過観察などのバイオ産業上において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本実施の形態による測定システムの全体構成を示す略線図である。
【図２】プローブセットとコントロールの固定の説明に供する略線図である。
【図３】遺伝子発現解析装置の回路構成を示すブロック図である。
【図４】遺伝子発現解析処理モード時のＣＰＵの機能的構成を示すブロック図である。
【図５】プローブセットにおける４塩基数の説明に供する略線図である。
【図６】各核酸チップにおけるプローブセットの発現量の説明に供する略線図である。
【図７】プローブセットにおける塩基成分量の算出の説明に供する略線図である。
【図８】各核酸チップにおける塩基成分量の算出の説明に供する略線図である。
【図９】実験結果（１）を示すグラフである。
【図１０】実験結果（２）を示すグラフである。
【図１１】実験結果（３）を示すグラフである。
【図１２】各塩基に対する基準値の算出の説明に供する略線図である。
【図１３】遺伝子発現解析処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８４】
１……測定システム、２ｘ……核酸チップ、３……蛍光強度読取装置、４……遺伝子発現解析装置、１０……ＣＰＵ、１１……ＲＯＭ、１２……ＲＡＭ、１３……操作部、１４……記憶部、１５……インターフェイス、１６……表示部、２１……塩基数取得部、２２……蛍光強度取得部、２３……発現量演算部、２４……塩基成分量算出部、２５……比較基準決定部、２６……正規化部、２７……通知部。
【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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