生命科学データベース横断検索の継続的な発展と展望○大波純一1、杉崎太一朗2、友田史緒里2、牧口大旭2、川本祥子3、4、畠中秀樹1
1.国立研究開発法人科学技術振興機構バイオサイエンスデータベースセンター（NBDC）、2.三井情報株式会社、
3.大学共同利用法人情報・システム研究機構ライフサイエンス統合データベースセンター（DBCLS）、4.情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所

要旨

インターフェースの変遷「散在するデータを発見しやすくする」ための情報検索基盤の価値は、近年のデータ駆動型研究や機械学習を利用した研究の拡大、オープンデータ推進の風潮に伴い、さらに高まりつつある。
生命科学分野の研究データに特化した検索基盤である生命科学データベース横断検索は、今年で公開から約10年を迎えた。利用者から頂いた貴重なご意見や連携機関による多大なご協力の元、対象データベースの数も640件以上に増加し、約1億件のエントリにアクセスできる大規模なサービスに成長した。この一方で、利用者の需要や扱うデータの質も徐々に様変わりしている。例えば検索結果のリッチスニペットへの需要が増加し、NGSによるものやハイスループットな研究結果が増えるにつれ各データベースの構造も複雑になり、規模も大きくなってきている。
加速的に変化し続ける生命科学データの検索基盤としての、これまでの実績と将来の展望について議論を行う。

■横断検索のトップページの10年
横断検索のインターフェースは、時代の要請やヒューマンインターフェースの検討を元に改修を継続してきた。

2008

生命科学データベース横断検索とは■システム概要

2012

2010

絞込みの際に有用なツリー型のカテゴリ表示や、検索クエリから関連語句をサジェストするツール表示等の多機能を実装し、フレームに分割して表示させるようにした。

サジェスト情報や関連遺伝子情報をタブ付のフレームにまとめ、表示を刷新した。現在も「旧インターフェース」として利用可能。

2015

2018

メタ情報を利用した詳細検索

request
インデックス

利用者 response

インデックス

最初期のインターフェース。
ディレクトリ型検索寄りの見かけとなっている。

インデックス

横断検索システム
ウェブ上の生命科学系ＤＢの中で、“オートファジー”という単語を含むエントリは？

インデックス

数十台のサーバに検索対象となるデータベースインデックスを配置

全部で6865件ヒットしました。
タンパク質関連ＤＢ
では774件、エントリへのリンクはこちらです・・・

インデックスファーストインプレッションにおける視覚情報を最小化させるため、Googleライクな画面とした。
先行していた医薬基盤研Sagaceの画面を参考として構築した。

2015年より、生物種や更新時期等のメタ情報や対象のデータベースをカスタマイズして検索条件を設定可能な「詳細検索」機能を追加

インデックス
インデックス

キーワードに対し、データベースの一括検索を行い、ヒット件数と、検索結果（対象へのリンク、ヒット箇所）を返すWeb検索システム

検索例の表示や、検索履歴をクッキーで保存させる機能の追加を実施。連携機関との協調体制を示すため、Integbioポータル
サイトの色調に合わせた表示とした。

検索アルゴリズムの強化■沿革■ 検索ログデータからの頻出複数語クエリパターン抽出
大学共同利用法人 情報・システム研究機構（ROIS）
ライフサイエンス統合データベースセンター（DBCLS）にて文部科学省「統合データベースプロジェクト」のサポートによりサービス開発開始。

2008年

横断検索
Webサーバ2009年1月 独立行政法人産業技術総合研究所（産総研） 生命情報工学研究センターの協力で糖鎖関連のDB（7件）を拡充し、検索対象DB数が232件に拡大。

Apacheログを抽出

2010年5月 産総研バイオメディシナル情報研究センター（BIRC、後に創薬分子プロファイリング研究センターへ引継）の「MEDALS横断検索」のDB（21件）と相互連携。検索対象DB数：253件に。

検索ログ（2008～2016）2011年4月 JSTバイオサイエンスデータベースセンター（NBDC）へ移管。
2011年9月 英語版を提供開始。

5.3GB、2,200,000件のアクセスログ※接続元や時間などの情報は除外

複数語のクエリの中で、頻度上位100件を抽出

2012年4月 農業生物資源研究所、医薬基盤研究所との連携を開始。
2014年9月 DBCLS組織移転。DBCLS設置のサーバを、JST共通IT基盤およびNBDC札幌データセンタへ移設。

頻出する複数語クエリ

2015年10月 検索エンジンをHyper estraierからElasticsearchへ変更
2016年1月 NBDC札幌データセンタのサーバをJST共通IT基盤へ移設
2017年5月 検索クエリ処理アルゴリズム刷新
2019年5月 JST共通IT基盤刷新予定

頻出する43単語を抽出(英語 / 日本語)

各単語と595件のDB名について、手動で生命科学における分類を実施。

■組織間連携リンク関係

生命科学データベース横断検索について以下の改修を実施した。
•一部の検索クエリパージングに例外処理を追加•
検索結果の表示に影響するランキングスコアを、指定した検索クエリに該当する場合に通常の50倍になるよう設定（×1～10のスコア変動アルゴリズムは別目的で既に利用されていた）

AgrID: 農畜産物ゲノム情報データベース(農研機構)

Sagace(医薬基盤・健康・栄養研)

http://agrid.dna.affrc.go.jp/

http://sagace.nibiohn.go.jp/■ 修正前後の検索結果順の比較

搭載されている横断検索データベースの全てを検索対象としている。（NBDCと同じ）

横断検索データベースのうち、研究所が選定するものを検索対象としている。

search query

生命科学DB横断検索（NBDC/DBCLS）

MEDALS.jp(産総研 molprof)

JCGGDB横断検索(産総研、糖鎖創薬技術研究センター)

http://medals.jp/
検索インデックスの作成と提供
NBDC横断検索へのリンク

toxic データ
ベース

http://biosciencedbc.jp/dbsearch/
搭載されている横断検索データベースの全てを検索対象としている。

http://jcggdb.jp/search/search.cgi?lang=jp

６５０件の生命科学系データベース
約1億件のエントリを対象に検索可能 ※2018年10月時点

４省庁の別組織にサーバを分散配置し、相互に参照しながら検索可能。

結核 症状

gene enolase■対象データの増加
ＤＢ数の推移ＤＢエントリ数の推移

700

90000000

対象DB650件

500

400

検索エントリ数
約1億件

30000000
20000000
10000000

2018/7/1

2018/4/1

2018/1/1

2017/7/1

2017/4/1

2017/1/1

2017/10/1

2016/7/1

2016/4/1

2016/10/1

2016/1/1

2015/7/1

2015/4/1

2015/1/1

2015/10/1

2014/7/1

2014/4/1

2014/1/1

2014/10/1

2013/7/1

2013/4/1

2013/1/1

2013/10/1

2012/7/1

0
2012/10/1

2018/7/1

2018/4/1

2018/1/1

2017/7/1

2017/4/1

2017/1/1

2017/10/1

2016/7/1

2016/4/1

2016/1/1

2016/10/1

2015/7/1

2015/4/1

2015/1/1

2015/10/1

2014/7/1

2014/4/1

2014/1/1

2014/10/1

2013/7/1

2013/4/1

2013/1/1

2013/10/1

2012/7/1

2012/10/1"データベース" multiplied
the score of databasecatalog score.

"UMIN‐CTR(臨床試験"UMIN‐CTR(臨床試験データベース)""医学・薬学予稿集全データベース)"
UMIN000016454：結
UMIN000010588：結
文データベース"
J‐STAGEJ‐STAGE
核菌感染症におけるMycobacterium"PDQ日本語版""結核" multiplied the核および肺"原発性鼻腔結核の１ "喉頭結核の３症例
鉄代謝関連分子ヘプ
tuberculosis感染腹腔 PDQ日本語版（患者様 Mycobacterium avium
score of "medical/clinical
症例 A case of primary Three cases of
シジン（hepcidin）の治
complex症治療薬の薬
category" score.
マクロファージの壊死 向け）：用語 : 結核
nasal tuberculosis"
laryngeal tuberculosis"
療反応性のバイオの阻害におけるカス物相互作用に関するマーカーとしての有用
パーゼ９の役割
臨床症状と検査値か性を明らかにする観察
らの検討
研究"医学・薬学予稿集全"医学・薬学予稿集全 "gene" multiplied the"医学・薬学予稿集全"医学・薬学予稿集全"医学・薬学予稿集全"医学・薬学予稿集全score of "gene/transcript"
文データベース"
文データベース"
文データベース"
文データベース"
文データベース"
麹菌のエノラーゼプロ 文データベース"
麹菌のエノラーゼプロ category. But scores of
α‐エノラーゼ変異体とα‐エノラーゼ変異体とラット卵巣で発現するモーター（PenoA）への ラット卵巣で発現するモーター（PenoA）への documents are bigger
c‐myc P２プロモーター
c‐myc P２プロモーター
エノラーゼ２
シスエレメント導入効 エノラーゼ２
シスエレメント導入効 than the multipliedとの親和性解析との親和性解析
scores.
果
果

本番環境に反映

まとめ

60000000

400000000Integbio databasecatalog"TOXNET"

Difference

70000000

50000000

100

医学・薬学予稿集全 医学・薬学予稿集全Integbio database
医学・薬学予稿集全Integbio database
文データベース
文データベース
catalog
文データベース"毒性データベースと "毒性データベースとcatalog"毒性作用機序データ"中毒情報データベー"Open TG‐GATEs"
毒作用予測（２）：デー 毒作用予測（１）：デー
ベースの開発"ス"
タベースの利用"
タベースの構築"

80000000

300200

Before the tuning
After the tuning
1st result 2nd result 3rd result 1st result 2nd result 3rd result

検索語によって、明らかに改善されたと判断できるケースと、変化の無かったケースが観察された100000000

600

frequent query(English)
frequent query(Japanese)Countsmultiple score category
receptor
レセプター
30,622 ‐health care
医療13,414 医療・薬
antigen抗原
12,174 ‐gene
遺伝子10,564 ゲノム・遺伝子・RNA > 遺伝子・転写産物
chromosome
染色体9,232 ゲノム・遺伝子・RNA
rna
リボ核酸
7,562 ゲノム・遺伝子・RNA>機能RNA
p53
p53
7,512 ‐
cancer
癌
7,012 ‐
carcinoma
癌
5,917 ‐
eye surgery
眼科手術4,750 医療・薬
health
健康4,719 医療・薬
leukemia
白血病
4,530 ‐
neoplasm
新生物2,887 ‐
experimental
実験的2,785 ‐
antibody
抗体2,712 ‐
anemia貧血
2,213 医療・薬
hysteresis
履歴効果
2,063 タンパク質>ドメイン・モチーフ・立体構造
lymphomaリンパ腫
1,950 医療・薬
lang cancer
肺癌
1,652 医療・薬
hypothyroidism
甲状腺機能低下症
1,556 医療・薬
ips
IPS
1,543 細胞・組織
pereskia aculeata
モクキリン
1,514 ‐
arthritis
関節炎
1,415 医療・薬
cox2
シクロオキシゲナーゼ
1,326 ‐
epilepsy
てんかん
1,292 医療・薬
alzheimer
アルツハイマー
1,282 医療・薬
velo pharyngeal insufficiency 口蓋帆咽頭の不足（医学用語?） 1,280 医療・薬
sarcoma
肉腫
1,272 ‐
brachio oto renal syndrome 腎症候群
1,268 医療・薬
health care reform
医療改革1,246 ‐
global warming
地球温暖化
1,236 ‐
ibuprofen enantiomer
イブプロフェン
1,223 医療・薬
health care management
医療管理1,182 ‐
hepatitis
肝炎
1,153 医療・薬
prostate
前立腺1,134 ‐
antisense
アンチセンス
1,121 ゲノム・遺伝子・RNA
diabetes mellitus
糖尿病
1,102 医療・薬
inborn errors
先天異常1,100 ‐
dermatitis
皮膚炎
1,098 医療・薬
air pollution
大気汚染
1,072 ‐
神経芽細胞腫neuroblastoma
1,050 医療・薬tuberculosis
結核
1,046 医療・薬
adenoma
腺腫
1,045 ‐

2018年、生命科学データベース横断検索は構築されてから10年が経過した。
検索対象データベースの追加、連携機関との協調を継続し、長期的な進化を達成している。
インターフェースの刷新や検索アルゴリズムの変更等、利用者目線での改善も継続している。
引き続き、次の10年に向けて改善や強化を継続していく。

トーゴーの⽇シンポジウム2018 〜バイオデータベース︓つないで使う〜
会期︓2018年10⽉5⽇(⾦) 於︓⽇本科学未来館

Licensed under a Creative Commons 表⽰ 4.0 国際© 2018 ⼤波純⼀（バイオサイエンスデータベースセンター）