(57)【要約】  本発明は、遺伝子工学の分野に関連し、特に断片アセンブリングスキャフォールドの構築方法及びシステム、並びにゲノムシークエンシング装置に関する。該方法は、配列決定を通して得られたダブルバレルデータをコンティグにマッピングすること、前記コンティグにマッピングした前記ダブルバレルデータに基づき、コンティグ間のギャップサイズとされる、コンティグ間の長さの平均値又は中間値を計算すること、コンティグ間のギャップサイズ及び、コンティグ間のダブルバレル関係に基づき、スキャフォールドを構築すること、そして完全なスキャフォールドのグラフを得ることを含む。コンティグ間の平均長さは、コンティグにマッピングされた多数の組のダブルバレルデータより計算され、そしてコンティグ間のギャップサイズとされる。したがって、コンティグ間のギャップサイズの推定の精度が、劇的に改善される。これは、短い配列の読み込みを含むゲノム配列決定方法に用いて、配列決定断片のアセンブリングのタスクを終了することができる。
2012511753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断片アセンブリングスキャフォールドの構築方法であって、
配列決定を通して得られたダブルバレルデータをコンティグにマッピングすること、
前記コンティグをマッピングした前記ダブルバレルデータに基づき、前記コンティグ間のギャップサイズを得ること、
コンティグ間のギャップサイズ及び、コンティグ間のダブルバレル関係に基づき、アセンブリングスキャフォールド構築し、そして断片アセンブリングスキャフォールドのグラフを得ること
を含む、方法。
【請求項２】
前記コンティグにマッピングした前記ダブルバレルデータに基づき、前記コンティグ間のギャップサイズを得るステップが、コンティグにマッピングされたダブルバレルデータの複数の組に基づき、コンティグ間のギャップサイズとされる、コンティグ間の長さの平均値又は中間値を計算することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記断片アセンブリングスキャフォールドのグラフ中の繰り返しコンティグを検出し、そして検出された前記繰り返しコンティグをマスキングすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記繰り返しコンティグが同一の方向で、重複を有する複数のコンティグと連結されている、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
断片アセンブリングスキャフォールドのグラフ内のコンティグ間のギャップサイズ、及びコンティグ間のダブルバレル関係に基づき、断片アセンブリングスキャフォールドのグラフを線形化することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記線形化された断片アセンブリングスキャフォールド内の前記コンティグ間のギャップサイズを再計算することをさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
マスキングされた繰り返しコンティグが２つの固有のコンティグの間に位置する場合、前記マスキングされた繰り返しコンティグを回復することをさらに含む、請求項３又は４に記載の方法。
【請求項８】
断片アセンブリングスキャフォールドの構築システムであって、
配列決定を通して得られたダブルバレルデータをコンティグにマッピングするためのダブルバレルデータマッピングユニットと、
前記コンティグにマッピングされた前記ダブルバレルデータに基づく前記コンティグ間のギャップサイズを得るためのギャップサイズ取得ユニットと、
コンティグ間のギャップサイズ及びコンティグ間のダブルバレル関係に基づき断片アセンブリングスキャフォールドを構築し、そして断片アセンブリングスキャフォールドのグラフを得るための、スキャフォールド構築ユニット
とを含む、システム。
【請求項９】
断片アセンブリングスキャフォールドのグラフ中の繰り返しコンティグを検出し、そして検出された繰り返しコンティグをマスキングするための繰り返しコンティグマスキングユニットをさらに含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
断片アセンブリングスキャフォールド内のコンティグ間のギャップサイズ、及びコンティグ間のダブルバレル関係に基づき、断片アセンブリングスキャフォールドのグラフを線形化するための線形化ユニットをさらに含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記ギャップサイズ取得ユニットが、線形化された断片アセンブリングスキャフォールドのグラフにおけるコンティグ間のギャップサイズの再計算にも用いられる、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
マスキングされた繰り返しコンティグが、２つの固有のコンティグの間に位置する場合、マスキングされた繰り返しコンティグを回復するための繰り返しコンティグ回復ユニットをさらに含む、請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ギャップ取得ユニットが、コンティグにマッピングされた多数の組のダブルバレルデータに基づき、コンティグ間のギャップサイズとされる、コンティグ間の長さの平均値又は中間値を計算する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１４】
請求項８〜１３のいずれか１項に記載の断片アセンブリングシステムの構築システムを含む、ゲノム配列決定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遺伝子工学の分野に関連し、特に断片アセンブリングスキャフォールドの構築方法及びシステム、並びにゲノムシークエンシング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゲノミクスは、遺伝子情報全体の機序及び機能を知るために、生命体の遺伝子情報の全体を研究及び解析することである。ゲノミクスにおける一つの基本的なステップは、生命体の全配列を得ることである。現在、全ゲノムショットガン配列決定（Ｓａｎｇｅｒ法）などの第１世代の配列決定方法と、Ｓｏｌｅｘａ法、Ｓｏｌｉｄ法及び４５４法などの第２世代の配列決定方法とがある。
【０００３】
Ｓａｎｇｅｒ法を、以下に簡潔に記載する：全ゲノムを、ショットガンライブラリーを構築するための、様々な長さの小さなＤＮＡ断片に分解する；ショットガンライブラリーをランダムに配列決定する；配列断片をその後バイオインフォマティックの手法により、全ゲノム配列にアセンブリングする。この方法は、長い配列を読むことに特徴がある。
【０００４】
Ｓｏｌｅｘａ法を、以下に簡潔に記載する：全ゲノムを、１００〜２００ｂｐの、ＤＮＡ断片に分解する；その後、アダプターをＤＮＡ断片に連結し、そしてポリメラーゼ連鎖反応によりライブラリーを得る；アダプターが連結したＤＮＡ断片を、続いてアダプターが連結したフローセルに固定する；反応後、異なるＤＮＡ断片を増幅する；次のステップにおいて、４種類の蛍光標識色素を用いた、合成による配列決定（ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ−ｂｙ−ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）ステップを実行する。この方法は、ハイスループット、低コスト、低い配列決定エラー、及び短い配列決定の読み込みを特徴とする。
【０００５】
断片アセンブリングスキャフォールドの構築は、常に新規アセンブリングの鍵となるステップであり、それは、コンティグ間の位置関係の特定及びゲノムアセンブリングのための基礎フレームワークの構築に用いられる。このプロセスの質は、全ゲノム配列決定の最終結果に直接影響する。現在のスキャフォールドの構築方法は、配列決定断片のアセンブリングのタスクを終了するために、重複部分があるこれらの配列決定断片を連結する。短い配列の読み込みにおいて、配列決定断片間の重複部分は比較的短い。このため、これは現在のスキャフォールドの構築方法の低い精度をもたらす。Ｓｏｌｅｘａ法、Ｓｏｌｉｄ法、４５４法などの第２世代の配列決定方法は、第１世代の配列決定方法よりも短い配列を読むことから、配列決定断片のアセンブリングのタスクを終了するための現在のスキャフォールドの構築方法を、第２世代の配列決定方法には適用するのは難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の第１の目的は、上記の問題を解決するための断片アセンブリングスキャフォールドの構築方法を提供することである。
【０００７】
一態様において、本発明は、
配列決定を通して得られたダブルバレル（ｄｏｕｂｌｅ−ｂａｒｒｅｌｅｄ）データ（ペアエンド情報）をコンティグにマッピングすること、
前記コンティグにマッピングした前記ダブルバレルデータに基づき、前記コンティグ間のギャップサイズを得ること、
コンティグ間のギャップサイズ及び、コンティグ間のダブルバレル関係に基づき、アセンブリングスキャフォールドを構築し、そして断片アセンブリングスキャフォールドのグラフを得ること
を含む、断片アセンブリングスキャフォールドの構築方法を提供する。
【０００８】
本発明の第２の目的は、
配列決定を通して得られたダブルバレルデータをコンティグにマッピングするためのダブルバレルデータマッピングユニットと、
前記コンティグにマッピングされた前記ダブルバレルデータに基づき前記コンティグ間のギャップサイズを得るためのギャップサイズ取得ユニットと、
コンティグ間のギャップサイズ及びコンティグ間のダブルバレル関係に基づき断片アセンブリングスキャフォールドを構築し、そして断片アセンブリングスキャフォールドのグラフを得るためのスキャフォールド構築ユニット
とを含む、断片アセンブリングスキャフォールドの構築システムを提供することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、上記の断片アセンブリングスキャフォールドの構築システムを含む、ゲノム配列決定装置を提供することである。
【００１０】
本発明の態様において、配列決定を通して得られたダブルバレルデータをコンティグにマッピングすること、及び前記コンティグ間の多数の組のダブルバレルデータに基づく前記コンティグ間のギャップサイズを得ることにより、断片アセンブリングスキャフォールドの構築におけるコンティグ間のギャップサイズの評価の精度が、劇的に改善する。そして、断片アセンブリングスキャフォールドは、コンティグ間のギャップサイズ及びコンティグ間のダブルバレル関係に基づき構築され、完全な断片アセンブリングスキャフォールドのグラフが得られる。このように、たとえ短い配列を読み込むゲノム配列決定方法を使用しても、配列決定断片のアセンブリングのタスクを終了することができる。その一方で、配列決定断片のアセンブリング中のエラー率が低減する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の断片アセンブリングスキャフォールドの構築方法の一つの実施例のフローチャートである。
【図２】図２は、本発明の断片アセンブリングスキャフォールドの構築方法の別の実施例のフローチャートである。
【図３】図３は、ダブルバレルデータのコンティグへのマッピングによる、スキャフォールドのグラフの代表的な略図である。
【図４】図４は、繰り返しコンティグのマスキングを示す略図である。
【図５】図５ａ及び５ｂは、線形化したスキャフォールドのグラフの代表的な略図である。
【図６】図６は、繰り返しコンティグの回復を示す略図である。
【図７】図７は、本発明の断片アセンブリングスキャフォールドの構築システムの一つの実施例の略図である。
【図８】図８は、本発明の断片アセンブリングスキャフォールドの構築システムの別の実施例の略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の目的、技術的解決法及び利点をより明確に、かつ容易に理解されることを達成するために、本発明は、添付の図と実施例を参照して、さらに以下に詳細に開示される。開示された態様は本発明を例示するためのみのものであり、限定することを意図しないことを理解すべきである。図において、同一の参照は、同じ又は類似の構成要素又は要素を意味する。
【００１３】
本発明の一態様において、配列決定を通して得られたダブルバレルデータをコンティグにマッピングすること、及び前記コンティグ間の多数の組のダブルバレルデータに基づく前記コンティグ間のギャップサイズを計算することにより、断片アセンブリングスキャフォールドは、コンティグ間のギャップサイズ及びコンティグ間のダブルバレル関係に基づき構築され、そして完全な断片アセンブリングスキャフォールドのグラフが得られる。
【００１４】
図１は、本発明の断片アセンブリングスキャフォールドの構築方法の一つの実施例のフローチャートを示す。
【００１５】
図１に関して、ステップ１０２において、配列決定を通じて得られたダブルバレルデータ（ダブルバレルリードとも呼ばれる）は、コンティグにマッピングされる。
【００１６】
本発明の実施例において、ゲノムは、第１世代の配列決定方法、第２世代の配列決定方法などの様々な配列決定方法を通じて配列決定してよく、これにより、ダブルバレル関係（ダブルバレルデータと表す）を有する複数の短い配列を得る。本発明の一つの実施例において、ゲノムは第２世代の配列決定方法を通して配列決定され、該方法は、ハイスループット及び短い配列の読み込みを特徴とし、これにより、スキャフォールドの構築方法の複雑度を減少させる。
【００１７】
配列決定を通じて得られたダブルバレルデータをコンティグにマッピングするために、ｓｏａｐ、ｅｌａｎｄ、ｍａｑ、又はＢＬＡＴなどの様々なマッピング方法を使用してよい。配列決定を通じて得られたダブルバレルデータをコンティグにマッピングすると、ダブルバレルデータのコンティグ上の位置及び配向性が得られる。
【００１８】
配列決定により得られたダブルバレルデータが、リード１及びリード１’、リード２及びリード２’、並びにリード３及びリード３’の場合、図３は、ダブルバレルデータのコンティグへのマッピング後の代表的なスキャフォールドのグラフである。
【００１９】
ステップ１０４において、コンティグ間のギャップサイズは、コンティグにマッピングされたダブルバレルデータに基づく。
【００２０】
２つのコンティグは、１組のダブルバレルデータを介して互いに連結される。コンティグ間のギャップの長さは、コンティグにマッピングされたそれぞれの組のダブルバレルデータに基づき計算される。もし２つのコンティグ間に複数の組のダブルバレルデータが存在するならば、それぞれのギャップの長さを計算し、そしてギャップ長の平均値又は中間値が、２つのコンティグ間の最終ギャップサイズとされる。
【００２１】
本発明の一つの実施例において、コンティグの２つ以上のダブルバレルデータの数は、重み（ｗｅｉｇｈｔ）として、記録及び標識される。特定の閾値が適当に選択される。連結の関係の精度を向上させるために、重みが閾値よりも高いこれらの場合は、効果的に連結されていると考えられる。
【００２２】
本発明の複数の実施例において、コンティグ間のそれぞれのギャップサイズは、２つのコンティグ間の多数の組のダブルバレルデータに基づき計算され、平均ギャップサイズはこれらのコンティグ間のギャップサイズとされる。図３に関して、コンティグ１とコンティグ２との間に、３組のダブルバレルデータが存在している場合、これら３組のダブルバレルデータに基づき、３つのギャップサイズが計算される。これら３つのギャップサイズの平均値が、コンティグ１とコンティグ２との間のギャップサイズとされる。コンティグ間のギャップサイズを特定する場合、ダブルバレル関係を有する全てのコンティグ間のギャップサイズが計算され、平均ギャップサイズが、これらのコンティグ間のギャップサイズとされる。その一方で、コンティグ間のダブルバレルデータの数は、重みとして標識される（コンティグ１とコンティグ２との間のダブルバレルデータの数は３である）。連結の関係の精度を向上させるために、重みが所定の閾値よりも高い場合、コンティグ１とコンティグ２との間の連結は効果的な連結として考えられる。
【００２３】
もし１組のダブルバレルデータに基づいて計算されたコンティグ間のギャップサイズが、Ｎ（μ,σ＾２）の正規分布（ここでμは期待値を、σ＾２は分散を意味する）に従うＸｉである場合、Ｎ組のダブルバレルデータから計算されるコンティグ間の平均ギャップサイズは、Ｎ（μ,σ＾２／Ｎ）の分布に従う。このように、コンティグ上のダブルバレルデータのカバリング程度が高い場合、コンティグ間のギャップサイズの評価の精度が、劇的に改善する。
【００２４】
ステップ１０６において、コンティグ間のスキャフォールドは、コンティグ間のギャップサイズと、コンティグ間のダブルバレル関係に基づき構築され、そして完全なスキャフォールドのグラフがそれぞれのコンティグに基づき構築され、ここでコンティグ間のダブルバレル関係は、生の実験データから与えられる位置関係により直接特定され得る。
【００２５】
図３に関して、コンティグ１とコンティグ２との間のギャップサイズは、図３に示すようにコンティグ１とコンティグ２との間の３組のダブルバレルデータより計算され、そしてコンティグ１とコンティグ２との間のスキャフォールドは、図３に示すように、コンティグ１とコンティグ２との間のギャップサイズ、及びコンティグ１とコンティグ２との間のダブルバレル関係に基づき構築され得る。同様に、ダブルバレル関係を有する全てのコンティグのスキャフォールドを、ダブルバレル関係を有する全てのコンティグのギャップサイズ、及びダブルバレル関係を有する全てのコンティグのダブルバレル関係に基づき構築してよく、これにより、図４に示すように、ダブルバレル関係を有する全てのコンティグを連結して、完全なスキャフォールドのグラフを得る。
【００２６】
図２は、本発明の断片アセンブリングスキャフォールドの構築方法の別の実施例のフローチャートである。
【００２７】
図２に示すように、ステップ２０２において、配列決定を通して得られたダブルバレルデータは、コンティグにマッピングされる。
【００２８】
ステップ２０４において、コンティグ間の平均ギャップ長は、コンティグにマッピングされた多数の組のダブルバレルデータに基づき計算され、コンティグ間のギャップサイズとされる。
【００２９】
ステップ２０６において、スキャフォールドのグラフは、コンティグ間のギャップサイズ、及びコンティグ間のダブルバレル関係に基づき構築される。
【００３０】
ステップ２０８において、構築されたスキャフォールドは、繰り返しコンティグについてチェックされる。検出されたコンティグがマスキングされる。複数の繰り返しコンティグが、上述の方法により構築されたスキャフォールドのグラフ中に存在する可能性があり、これによりゲノム配列決定の精度が損なわれる。このステップにおける繰り返しコンティグのマスキングにより、ゲノム配列決定の精度が向上する。
【００３１】
本発明の実施例において、もし一つのコンティグが同一の方向で、重複がある複数のコンティグと連結されている場合、このコンティグは繰り返しコンティグと考えられる。繰り返しコンティグは検出されるとマスキングされる。
【００３２】
図４に示すように構築されたスキャフォールドについて、コンティグＲはコンティグＡ及びコンティグＢと負方向で連結し、かつコンティグＡとコンティグＢとの間に重複があり、その一方で、コンティグＲはコンティグＤ、コンティグＥ、及びコンティグＦと正方向で連結し、かつコンティグＥとコンティグＦとの間に重複があり、これにより、コンティグＲは、マスキングされる繰り返しコンティグである。
【００３３】
制御可能なエラー範囲内で十分な長さのスキャフォールドを得るために、及びできるだけ多くのコンティグの適切な位置関係の決定を可能にするために、本発明の別の実施例において、スキャフォールドの構築方法は、ステップ２１０において、スキャフォールドのグラフが、コンティグ間のギャップサイズ、及びコンティグ間のダブルバレル関係に基づき線形化されることをさらに含む。
【００３４】
本発明の実施例において、ステップ２０６で構築されたスキャフォールドが繰り返しコンティグを含む場合、このような繰り返しコンティグはステップ２０８を通じてマスキングされ、マスキング後、スキャフォールドのグラフは線形化される。ステップ２０６で構築されたスキャフォールドに繰り返しコンティグが含まれていない場合、スキャフォールドのグラフは直接線形化される。線形化のステップは以下の通りである：それぞれのコンティグをコンティグ間のギャップサイズ及びコンティグ間のダブルバレル関係に基づき、サブグラフ内の適切な位置に置き、もし、有意な重複が任意の２つのコンティグ間に存在しない場合、その後これらの２つのコンティグの位置関係に従って、線形化を実行する。
【００３５】
図５ａに示すスキャフォールドについて、コンティグＡとコンティグＢとの間のギャップサイズ及びダブルバレル重複が、コンティグＥとコンティグＤとの間のギャップサイズ及びダブルバレル重複が、コンティグＡとコンティグＥとの間のギャップサイズ及びダブルバレル重複が、コンティグＥとコンティグＣとの間のギャップサイズ及びダブルバレル重複が知られていると、これらから、線形構造関係がＡＥＢＣＤと推定される。言い換えれば、図５ａに示すスキャフォールドのグラフを、図５ｂに示すスキャフォールドのグラフに直接線形化することができる。
【００３６】
スキャフォールド内のコンティグ間のギャップサイズは、スキャフォールドのグラフの線形化により変更されてよい。線形化されたスキャフォールドのグラフ内のコンティグ間のギャップサイズを正確に示すために、本発明のスキャフォールドの構築方法は、線形化されたスキャフォールドのグラフ内のコンティグ間のギャップサイズを再計算することをさらに含む。
【００３７】
線形化されたスキャフォールドのグラフ内のコンティグ間のギャップサイズを再計算するステップは、線形化されたスキャフォールドのグラフ内のコンティグの位置関係に基づき、２つの隣接するコンティグ間のそれぞれのギャップサイズを再計算すること、及び隣接するコンティグを再連結することにより、スキャフォールドのグラフを真の線形構造に変換すること、を含む。図５ａ及び５ｂに関して、図５ａのＡＢ、ＡＣ、ＥＣ、ＥＤの連結関係を、図５ｂのＡＥ、ＥＢ、ＢＣ、ＣＤの連結関係に変換した後、それぞれのコンティグのギャップサイズは、すでに得られているギャップサイズから計算される。例えば、ＡＥのギャップサイズは、単純にＡＥ＝ＡＣ−ＥＣとして計算することができる。
【００３８】
スキャフォールドのグラフ内の繰り返しコンティグのマスキングと、サブグラフの線形化を実行した後、以前マスキングした繰り返しコンティグが２つの固有のコンティグ間に位置する可能性がある。なぜなら、スキャフォールド中のコンティグ間のギャップサイズが、変更されたからである。この場合、スキャフォールド内の内部のギャップサイズを減少させ、及びスキャフォールドをできる限り充填することを可能にするために、スキャフォールドの構築方法は、
ステップ２１２において、マスキングされた繰り返しコンティグが２つの固有のコンティグ間に位置する場合、マスキングされた繰り返しコンティグを回復することをさらに含む。
【００３９】
図６は、ステップ２０８及びステップ２１０の後に得られたスキャフォールドのグラフを示す。もし、以前マスキングされたコンティグＲが、スキャフォールドのグラフの固有のコンティグＡ及び固有のコンティグＤの間に位置するのであれば、以前マスキングされたコンティグＲは直接回復される。
【００４０】
図７は、本願発明の断片アセンブリングスキャフォールドの構築システムの一つの実施例の略図である。図７に示すように、断片アセンブリングスキャフォールドの構築システムは、ダブルバレルデータマッピングユニット７１；ギャップサイズ取得ユニット７２；及びスキャフォールド（断片アセンブリングスキャフォールド）構築ユニット７３を含み、ここで、前記ダブルバレルデータマッピングユニット７１は、配列決定を通じて得られたダブルバレルデータをコンティグにマッピングするために用いられる。本発明の実施例において、ゲノムは、第１世代の配列決定方法、第２世代の配列決定方法などの、さまざまな配列決定方法を通じて配列決定され、これにより、ダブルバレル関係（ダブルバレルデータと表す）を有する、複数の短い配列を得てもよい。本発明の一つの実施例において、ゲノムは第２世代の配列決定方法を通じて配列決定され、該方法は、ハイスループット及び短い配列の読み込みことを特徴とし、これにより、スキャフォールドの構築方法の複雑度を減少させる。配列決定を通じて得られたダブルバレルデータをコンティグにマッピングするために、ｓｏａｐ、ｅｌａｎｄ、ｍａｑ又はＢＬＡＴマッピングプログラムなどの、様々なマッピング方法を用いてよい。配列決定を通じて得られたダブルバレルデータをコンティグにマッピングすると、ダブルバレルデータのコンティグ上の位置及び配向性が得られる。図３は、コンティグのダブルバレルデータのマッピング後の代表的なスキャフォールドのグラフである。
【００４１】
ギャップサイズ取得ユニット７２は、コンティグにマッピングされたダブルバレルデータに基づき、コンティグ間のギャップサイズを得るために用いられる。例えば、コンティグにマッピングされた多数の組のダブルバレルデータより計算されるギャップ長の平均値又は中間値は、２つのコンティグ間のギャップサイズとされる。また、コンティグにおける２つ以上のダブルバレルデータの数は、重みとして記録及び標識される。
【００４２】
本発明の実施例において、もし１組のダブルバレルデータに基づいて計算されたコンティグ間のギャップサイズが、Ｎ（μ,σ＾２）の正規分布（ここでμは期待値を、σ＾２は分散を意味する）に従うＸｉである場合、Ｎ組のダブルバレルデータから計算されるコンティグ間の平均ギャップサイズは、Ｎ（μ,σ＾２／Ｎ）の分布に従う。このように、コンティグ上のダブルバレルデータのカバリング程度が高い場合、コンティグ間のギャップサイズの評価の精度が、劇的に改善する。
【００４３】
スキャフォールド構築ユニット７３は、コンティグ間のギャップサイズ及びコンティグ間のダブルバレル関係に基づく断片アセンブリングスキャフォールドの構築、及び断片アセンブリングスキャフォールドのグラフの取得に用いられ、ここでコンティグ間のダブルバレル関係は、生の実験データより与えられる位置関係から直接特定される。
【００４４】
図３に関して、コンティグ１とコンティグ２との間のギャップサイズは、図３に示すコンティグ１とコンティグ２との間の３組のダブルバレルデータより計算され、コンティグ１とコンティグ２との間のスキャフォールドは、図３に示すように、コンティグ１とコンティグ２との間のギャップサイズ、及びコンティグ１とコンティグ２との間のダブルバレル関係に基づき構築されてよい。同様に、ダブルバレル関係を有する総てのコンティグのスキャフォールドを、ダブルバレル関係を有する総てのコンティグのギャップサイズ、及びダブルバレル関係を有する全てのコンティグのダブルバレル関係に基づき構築してよく、これにより、図４に示すように、ダブルバレル関係を有する全てのコンティグを連結して、完全なスキャフォールドのグラフを得る。
【００４５】
図８は、本願発明の断片アセンブリングスキャフォールドの構築システムの他の実施例の略図である。図８に示すように、断片アセンブリングスキャフォールドの構築システムは、ダブルバレルデータマッピングユニット７１；ギャップサイズ取得ユニット７２；及びスキャフォールド構築ユニット７３、並びに所望により、繰り返しコンティグマスキングユニット８４；線形化ユニット８５、及び繰り返しコンティグ回復ユニット８６を含み、ここで、ダブルバレルデータマッピングユニット７１；ギャップサイズ取得ユニット７２；及びスキャフォールド構築ユニット７３は、図７のものと同じである。上記を参照されたい。
【００４６】
複数の繰り返しコンティグが、スキャフォールド構築ユニット７３によって構築されたスキャフォールドのグラフ中に存在する可能性があり、これによりゲノム配列決定の精度が損なわれる。ゲノム配列決定の精度を向上させるため、本発明の別の実施例において、スキャフォールドの構築システムは、繰り返しコンティグマスキングユニット８４をさらに含む。繰り返しコンティグマスキングユニット８４は、スキャフォールドのグラフ内のコンティグを検出及びマスキングする。本発明の実施例において、もし一つのコンティグが重複を有する複数のコンティグと同一の方向で連結する場合、このコンティグは繰り返しコンティグであると考えられる。
【００４７】
制御可能なエラー範囲内で十分な長さのスキャフォールドを得るために、及び、できるだけ多くのコンティグの適切な位置関係の決定を可能にするために、本発明の別の実施例において、スキャフォールドの構築システムは、線形化ユニット８５をさらに含む。線形化ユニット８５において、スキャフォールドのグラフが、コンティグ間のギャップサイズ、及びコンティグ間のダブルバレル関係に基づき線形化される。線形化のステップは以下の通りである：それぞれのコンティグをコンティグ間のギャップサイズ及びコンティグ間のダブルバレル関係に基づき、サブグラフ内の適切な位置に置き、もし、有意な重複が任意の２つのコンティグ間に存在しない場合、これらの２つのコンティグの位置関係に従って、線形化を実行する。
【００４８】
スキャフォールド内のコンティグ間のギャップサイズは、スキャフォールドのグラフの線形化によって、変更されてよい。線形化されたスキャフォールドのグラフ内のコンティグ間のギャップサイズを正確に示すために、本発明の別の実施例において、ギャップサイズ取得ユニット７２内で、線形化されたスキャフォールドのグラフ内のコンティグ間のギャップサイズを再計算する。
【００４９】
線形化されたスキャフォールドのグラフ内のコンティグ間のギャップサイズを再計算するステップは、線形化されたスキャフォールドのグラフ内のコンティグの位置関係に基づき、２つの隣接するコンティグ間それぞれのギャップサイズを再計算すること、及び隣接するコンティグを再連結することにより、スキャフォールドのグラフを真の線形構造に変換すること、を含む。図５ａ及び５ｂに関して、図５ａのＡＢ、ＥＣ、ＡＣ、ＥＤの連結関係を、図５ｂのＡＥ、ＥＢ、ＢＣ、ＣＤの連結関係に変換した後、それぞれのコンティグのギャップサイズは、すでに得られているギャップサイズから計算される。例えば、ＡＥのギャップサイズは、単純にＡＥ＝ＡＣ−ＥＣとして計算することができる。
【００５０】
スキャフォールドのグラフ内の繰り返しコンティグのマスキングと、サブグラフの線形化を実行した後、以前マスキングした繰り返しコンティグが２つの固有のコンティグ間に位置する可能性がある。なぜなら、スキャフォールド中のコンティグ間のギャップサイズが、変更されたからである。この場合、スキャフォールド内の内部のギャップサイズを減少させ、及びスキャフォールドをできる限り満たすことを可能とするために、スキャフォールドの構築システムは、繰り返しコンティグ回復ユニット８６をさらに含む。繰り返しコンティグ回復ユニット８６において、マスキングされた繰り返しコンティグは２つの固有のコンティグ間に位置し、マスキングされた繰り返しコンティグは回復される。
【００５１】
図６に関して、スキャフォールド構築ユニット７３内で得られたスキャフォールドのグラフを示す。もし、以前マスキングされたコンティグＲが、スキャフォールドのグラフの固有のコンティグＡ及び固有のコンティグＤの間に位置するのであれば、以前マスキングされたコンティグＲは直接回復される。
【００５２】
繰り返しコンティグマスキングユニット８４、線形化ユニット８５、及び繰り返しコンティグ回復ユニット８６が同時に図８中に示されているが、当業者は、ダブルバレルデータマッピングユニット７１；ギャップサイズ取得ユニット７２；及びスキャフォールド構築ユニット７３に加えて、断片アセンブリングスキャフォールドの構築システムは、繰り返しコンティグマスキングユニット８４、若しくは線形化ユニット８５のいずれかのみ又は繰り返しコンティグマスキングユニット８４及び線形化ユニット８５の両方を含むか、又は繰り返しコンティグマスキングユニット８４、線形化ユニット８５、及び繰り返しコンティグ回復ユニット８６を同時に含むことができることを理解することが留意されるべきである。
【００５３】
よりよい理解のために、上述の記載は本発明の実施例の要部のみを示す。当業者は、スキャフォールドの構築システムは、ゲノム配列決定装置内の、あるいは独立した構成としてゲノム配列決定装置又はゲノム配列決定装置のアプリケーションシステムに組み込まれた、ソフトウェアユニット、ハードウェアユニット、又はソフト−ハードウェアユニットであることを理解する。
【００５４】
本発明の態様において、配列決定を通して得られたダブルバレルデータをコンティグにマッピングすること、及び前記コンティグ間の多数の組のダブルバレルデータに基づく前記コンティグ間のギャップサイズを得ることにより、断片アセンブリングスキャフォールドの構築におけるコンティグ間のギャップサイズの評価の精度が、劇的に改善する。そして、断片アセンブリングスキャフォールドは、コンティグ間のギャップサイズ及びコンティグ間のダブルバレル関係に基づき構築され、完全な断片アセンブリングスキャフォールドのグラフが得られる。このように、たとえ短い配列を読み込むゲノム配列決定方法を使用しても、配列決定断片のアセンブリングのタスクを終了することができる。その一方で、配列決定断片のアセンブリング中のエラー率が低減する。その一方で、構築されたスキャフォールド内の繰り返しコンティグをマスキングすることで、繰り返しコンティグによるミスアセンブリングが回避され、これによりスキャフォールド構築の精度が劇的に改善される。構築されたスキャフォールドの線形化により、コンティグ間の位置関係が特定され、これによりスキャフォールドがカバーする長さが向上する。マスキングされた繰り返し配列の回復により、繰り返しコンティグの情報が十分に用いられ、そしてスキャフォールド内のできるだけ多くの内部ギャップが満たされる。
【００５５】
上述の記載は、本発明の単なるよりよい実施態様であり、これに限定することを意図するものではない。本発明の精神と原理から逸脱しない、任意の変更、均等物への置換、及び改良は、本発明の範囲に包含される。
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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