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遺伝子発現画像構築方法および遺伝子発現画像構築システム 新技術説明会

国内特許コード P08A013697
整理番号 20181
掲載日 2008年8月22日
出願番号 特願2005-248312
公開番号 特開2007-064689
登録番号 特許第4724497号
出願日 平成17年8月29日(2005.8.29)
公開日 平成19年3月15日(2007.3.15)
登録日 平成23年4月15日(2011.4.15)
発明者
  • 横田 秀夫
  • 於保 祐子
  • 下川 和郎
出願人
  • 独立行政法人理化学研究所
発明の名称 遺伝子発現画像構築方法および遺伝子発現画像構築システム 新技術説明会
発明の概要

【課題】これまでと比べて格段な数(具体的には約3万種類程度)の遺伝子の発現パターンを3次元的に示すことができる遺伝子発現画像構築方法および遺伝子発現画像構築システムを提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、試料を切断し、切断した試料の断面を撮像し、撮像した複数の撮像断面画像に基づいて試料の3次元画像である試料立体画像を構築し、試料を切断した際に作製した複数の切片に基づいて、試料に存在する遺伝子の発現量を測定し、構築した試料立体画像および測定した発現量から、所定の画像再構築手法に基づいて、試料に存在する遺伝子の発現状態と試料立体画像とを対応付けた遺伝子発現画像を構築する。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要


これまで、動物や植物などの生体試料内で発現した遺伝子(発現遺伝子)の局在、つまり遺伝子の発現パターンを3次元的に観察する技術として、特許文献1や特許文献2が開示されている。



特許文献1には、特定の遺伝子の発現時に検出が可能となるマーカー(蛍光物質や発光物質など)を有する遺伝子組み換え生体試料を連続して切断し、生体試料の切断毎に該切断面の画像たる断面画像を撮像し、切断面毎に撮像した画像に基づいて3次元的な生体試料の観察を行う技術について記載されている。これにより、生体試料一個全体を観察対象として、生体試料内における発現遺伝子の3次元局在を観察することができる。



また、特許文献2には、特定の遺伝子の発現時に検出が可能となるマーカー(蛍光物質や発光物質など)を有する遺伝子組み換え生体試料を一定の方向に順次押し出し、押し出された遺伝子組み換え生体試料の断面に光を集光させ、光を集光させた断面からの反射光によって断面の2次元画像を撮像し、撮像した2次元画像に基づいて3次元的な遺伝子組み換え生体試料の観察を行う技術について記載されている。これにより、生体試料一個全体を観察対象領域とし、且つその観察対象領域内の微細な領域(1つの細胞の大きさ程度の領域)における発現遺伝子の3次元局在を観察することができる。



ところで、Affymetrix社製のGeneChip(登録商標)やAgilent Technologies社製のオリゴDNAマイクロアレイ(OligoDNA Microarray)に代表されるように、生物に存在する遺伝子の発現パターンを解析するDNAマイクロアレイ技術が開発されている。現在では、約3万個の遺伝子の発現パターンを解析するDNAチップの開発も行われている。




【特許文献1】特開2003-254902号公報

【特許文献2】特開2003-254964号公報

産業上の利用分野


本発明は、試料に存在する遺伝子の発現状態(発現パターン)と試料の3次元画像である試料立体画像とを対応付けた遺伝子発現画像を構築する遺伝子発現画像構築方法および遺伝子発現画像構築システムに関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
複数の試料を切断する切断ステップと、前記切断ステップで切断した試料の断面を撮像し、撮像した複数の撮像断面画像に基づいて試料の3次元画像である試料立体画像を構築する試料立体画像構築ステップと、を含み、試料に存在する遺伝子の発現状態と試料立体画像とを対応付けた遺伝子発現画像を構築する遺伝子発現画像構築方法であって、
前記切断ステップで試料を切断した際に作製した前記撮像した前記撮像断面画像に対応付けられた複数の切片に基づいて、前記撮像断面画像に対応する試料に存在する遺伝子の発現量を測定する発現量測定ステップと、
前記試料立体画像構築ステップで構築した各試料の試料立体画像および前記発現量測定ステップで測定した各試料の前記撮像断面画像に対応付けられた発現量から、所定の画像再構築手法に基づいて前記遺伝子発現画像を構築する遺伝子発現画像構築ステップと
をさらに含むことを特徴とする遺伝子発現画像構築方法。

【請求項2】
前記切断ステップは、試料ごとに予め定めた切断方向で各試料を切断すること
を特徴とする請求項1に記載の遺伝子発現画像構築方法。

【請求項3】
前記試料立体画像構築ステップは、
前記撮像した各撮像断面画像から、撮像断面画像ごとに予め定めた領域を認識し、当該認識した領域の断面画像である領域断面画像を抽出する領域断面画像抽出ステップと、
前記領域断面画像抽出ステップで抽出した複数の領域断面画像に基づいて、前記領域断面画像抽出ステップで認識した複数の領域で構成される3次元画像である領域立体画像を構築する領域立体画像構築ステップと
をさらに含み、
当該試料立体画像構築ステップは、領域立体画像を試料立体画像として構築すること
を特徴とする請求項1または2に記載の遺伝子発現画像構築方法。

【請求項4】
前記遺伝子発現画像構築ステップは、
前記領域断面画像抽出ステップで抽出した領域断面画像に基づいて前記予め定めた領域の面積を算出し、算出した面積に基づいて前記発現量測定ステップで測定した各試料の前記撮像断面画像に対応付けられた発現量を補正する発現量補正ステップと、
前記領域立体画像構築ステップで構築した各試料の領域立体画像および前記発現量補正ステップで補正した各試料の前記撮像断面画像に対応付けられた発現量から、所定の画像再構築手法に基づいて前記遺伝子発現画像を構築する補正発現画像構築ステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項3に記載の遺伝子発現画像構築方法。

【請求項5】
前記発現量測定ステップは、遺伝子の発現量を測定すると共に、当該測定した発現量の信頼性に関する情報である信頼性情報を算出し、
前記遺伝子発現画像構築ステップは、前記試料立体画像構築ステップで構築した各試料の試料立体画像ならびに前記発現量測定ステップで測定した各試料の前記撮像断面画像に対応付けられた発現量および算出した信頼性情報から、所定の画像再構築手法に基づいて前記遺伝子発現画像を構築すること
を特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載の遺伝子発現画像構築方法。

【請求項6】
前記所定の画像再構築手法として、解析的手法または近似解推定手法を用いること
を特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載の遺伝子発現画像構築方法。

【請求項7】
複数の試料を切断する切断手段と、前記切断手段で切断した試料の断面を撮像し、撮像した複数の撮像断面画像に基づいて試料の3次元画像である試料立体画像を構築する試料立体画像構築手段と、を備え、試料に存在する遺伝子の発現状態と試料立体画像とを対応付けた遺伝子発現画像を構築する遺伝子発現画像構築システムであって、
前記切断手段で試料を切断した際に作製した前記撮像した前記撮像断面画像に対応付けられた複数の切片に基づいて、前記撮像断面画像に対応する試料に存在する遺伝子の発現量を測定する発現量測定手段と、
前記試料立体画像構築手段で構築した各試料の試料立体画像および前記発現量測定手段で測定した各試料の前記撮像断面画像に対応付けられた発現量から、所定の画像再構築手法に基づいて前記遺伝子発現画像を構築する遺伝子発現画像構築手段と
をさらに備えたことを特徴とする遺伝子発現画像構築システム。

【請求項8】
前記切断手段は、試料ごとに予め定めた切断方向で各試料を切断すること
を特徴とする請求項7に記載の遺伝子発現画像構築システム。

【請求項9】
前記試料立体画像構築手段は、
前記撮像した各撮像断面画像から、撮像断面画像ごとに予め定めた領域を認識し、当該認識した領域の断面画像である領域断面画像を抽出する領域断面画像抽出手段と、
前記領域断面画像抽出手段で抽出した複数の領域断面画像に基づいて、前記領域断面画像抽出手段で認識した複数の領域で構成される3次元画像である領域立体画像を構築する領域立体画像構築手段と
をさらに備え、
当該試料立体画像構築手段は、領域立体画像を試料立体画像として構築すること
を特徴とする請求項7または8に記載の遺伝子発現画像構築システム。

【請求項10】
前記遺伝子発現画像構築手段は、
前記領域断面画像抽出手段で抽出した領域断面画像に基づいて前記予め定めた領域の面積を算出し、算出した面積に基づいて前記発現量測定手段で測定した各試料の前記撮像断面画像に対応付けられた発現量を補正する発現量補正手段と、
前記領域立体画像構築手段で構築した各試料の領域立体画像および前記発現量補正手段で補正した各試料の前記撮像断面画像に対応付けられた発現量から、所定の画像再構築手法に基づいて前記遺伝子発現画像を構築する補正発現画像構築手段と
をさらに備えたことを特徴とする請求項9に記載の遺伝子発現画像構築システム。

【請求項11】
前記発現量測定手段は、遺伝子の発現量を測定すると共に、当該測定した発現量の信頼性に関する情報である信頼性情報を算出し、
前記遺伝子発現画像構築手段は、前記試料立体画像構築手段で構築した各試料の試料立体画像ならびに前記発現量測定手段で測定した各試料の前記撮像断面画像に対応付けられた発現量および算出した信頼性情報から、所定の画像再構築手法に基づいて前記遺伝子発現画像を構築すること
を特徴とする請求項7から10のいずれか1つに記載の遺伝子発現画像構築システム。

【請求項12】
前記所定の画像再構築手法として、解析的手法または近似解推定手法を用いること
を特徴とする請求項7から11のいずれか1つに記載の遺伝子発現画像構築システム。
産業区分
  • 試験、検査
  • 微生物工業
国際特許分類(IPC)
画像

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出願権利状態 権利存続中
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