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(In Japanese)データ解析装置、プログラム及び記録媒体、並びにデータ解析方法

Patent code P180015312
File No. 08682
Posted date Oct 2, 2018
Application number P2017-177070
Publication number P2019-052932A
Date of filing Sep 14, 2017
Date of publication of application Apr 4, 2019
Inventor
  • (In Japanese)谷口 雄一
  • (In Japanese)ルクラーク・シモン
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人理化学研究所
Title (In Japanese)データ解析装置、プログラム及び記録媒体、並びにデータ解析方法
Abstract (In Japanese)
【課題】
 生体細胞内やその分泌物などに含まれる生体分子の総体を、容易、かつ、短時間で、高精度なデータ解析を行うことができるデータ解析装置、このデータ解析装置を動作させるためのプログラム、プログラムを記憶する記憶媒体、並びに生体分子のデータ解析方法を得る。
【解決手段】
 発光する部分を有する生体分子の1分子レベルの光学像を取得可能な光学イメージング装置11と、光学像における発光を1分子レベルで検出する発光検出部12と、検出された発光の強さを測定結果数値として算出する結果算出部13とを備え、所定の移動分離手段によって分離された状態の生体分子の総体を測定対象試料10として光学イメージング装置により順次走査しながら観察し、得られた測定結果数値と測定結果数値を取得した取得タイミングとに基づいて、生体分子のデータ解析を行うデータ解析部14とを備える。
【選択図】
 図1
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

細胞や細胞からの分泌物など生体由来の検体に含まれている生体分子をデータ解析することによって、被験者の疾病の診断や健康状態の把握、また、薬品の作用などの検証などが行われている。このような生体分子データ解析の代表的なものとして、生体を構成するタンパク質の網羅的なデータ解析を行うプロテオーム解析が知られている。

プロテオーム解析は、被験者の細胞や細胞からの分泌物を測定対象試料として、その試料中に含まれるタンパク質全体について種類毎の定性・定量解析を行う解析手法である。例えば、プロテーム解析によって、特有の疾病時に増加するタンパク質を手かがりとして、被験者の病気の状態を把握することができる。

ペプチドマスフィンガープリンティング法(peptide mass fingerprinting; PMF)は、タンパク質試料を二次元電気泳動した後、マトリックス支援レーザー脱離イオン化法(MALDI-TOF)やエレクトロスプレーイオン化質量分析法(ESI-TOF)などの飛行時間型質量分析を行う解析方法である。この方法は、微量タンパク質の解析方法として優れているが、TOF型分析の工程でタンパク質のペプチド分解を余技なくされるため、ペプチド断片から元のアミノ酸配列の再構築に専用の解析ソフトウェアが必要であり、データ解析に時間がかかる上、装置が高価となる。また、検出限界は107分子程度である。

タンパク質をペプチド分解せずに解析する方法としてはウェスタンブロッティングや二次元電気泳動法(2D-DIGE)がある。これらの解析方法は分子生物学の古典的な解析方法であるが、近年でも汎用されており、例えば下記特許文献1のように、複数の二次元電気泳動画像のデータを画像センサで読み込み、泳動ポイントの二次元的な位置情報と画像の濃度値の情報からプロテオーム解析を行う試みもなされている。検出限界は1010分子程度であり、微量分析の手法としては感度が劣る。

Field of industrial application (In Japanese)

本開示は、プロテオームやトランスクリプトーム、ゲノムなどの生体分子の総体についてのデータ解析を行うデータ解析装置に関し、特に、解析対象の生体分子を一分子レベルで判別して解析することができるデータ解析装置、データ解析を行うためのプログラム及びその記録媒体、並びにデータ解析方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
発光する部分を有する生体分子の1分子レベルの光学像を取得可能な光学イメージング装置と、
前記光学像における前記発光を1分子レベルで検出する発光検出部と、
検出された前記発光の強さを測定結果数値として算出する結果算出部とを備え、
所定の移動分離手段によって分離された状態の前記生体分子の総体を測定対象試料として前記光学イメージング装置により順次走査しながら観察し、得られた前記測定結果数値と当該測定結果数値を取得した取得タイミングとに基づいて、前記生体分子のデータ解析を行うデータ解析部とを備えたことを特徴とするデータ解析装置。

【請求項2】
 
前記発光が前記生体分子に標識された指標の発光である、請求項1に記載のデータ解析装置。

【請求項3】
 
前記データ解析部が、前記測定結果数値と前記取得タイミングとの相関を表す測定対象試料のスペクトルデータを作成し、作成された前記スペクトルデータを既存のスペクトルデータと比較して前記測定対象試料の状態のデータ解析を行う、請求項1に記載のデータ解析装置。

【請求項4】
 
所定のデータを記憶するデータ記憶部をさらに備え、
前記データ記憶部が、前記既存のスペクトルデータを記憶するとともに新たに測定された測定対象試料の前記スペクトルデータを追加して記憶する、請求項3に記載のデータ解析装置。

【請求項5】
 
前記データ解析部がプロセッサを有しており、機械学習アルゴリズムによって複数のスペクトルデータを比較することにより前記測定対象試料の状態の分類整理を行う、請求項3または4に記載のデータ解析装置。

【請求項6】
 
前記データ解析部が、前記取得タイミングに対応する前記測定対象試料の分離条件を指標値として求め、前記指標値と前記測定結果数値とに基づいて前記生体分子の定量プロファイリングを行う、請求項1に記載のデータ解析装置。

【請求項7】
 
所定のデータを記憶するデータ記憶部をさらに備え、
前記データ記憶部が、前記指標値が表す前記生体分子の種類を記憶する、請求項5に記載のデータ解析装置。

【請求項8】
 
前記光学像を撮像して画像データを作成する撮像部をさらに備え、前記発光検出部が前記画像データから前記発光を検出する、請求項1~7のいずれかに記載のデータ解析装置。

【請求項9】
 
前記データ解析部がデータ解析した前記測定対象試料のデータ解析結果を出力するデータ出力部をさらに備えた、請求項1~8のいずれかに記載のデータ解析装置。

【請求項10】
 
前記生体分子の総体が、プロテオーム、トランスクリプトーム、ゲノム、および、メタボロームのいずれかである、請求項1~9のいずれかに記載のデータ解析装置。

【請求項11】
 
電気泳動法によって前記生体分子の総体を分離する移動分離手段をさらに備えており、当該移動分離手段における移動分離部の長さが2.6mm以上であり、12m以下である請求項1~10のいずれかに記載のデータ解析装置。

【請求項12】
 
液体クロマトグラフィー法によって前記生体分子の総体を分離する移動分離手段をさらに備えており、当該移動分離手段における移動分離部の長さが2.6mm以上であり、12m以下である、請求項1~10のいずれかに記載のデータ解析装置。

【請求項13】
 
前記指標が付され分離された状態で保存されていた前記生体分子の総体を前記測定対象試料としてデータ解析を行う、請求項1~10のいずれかに記載のデータ解析装置。

【請求項14】
 
前記データ解析装置を構成する各部の動作を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部が、前記各部を制御して前記生体分子の総体のデータ解析を自動的に行う、請求項1~13のいずれかに記載のデータ解析装置。

【請求項15】
 
コンピュータを請求項14に記載の制御部として機能させて、前記生体分子の総体のデータ解析を自動で行わせることを特徴とするコンピュータプログラム。

【請求項16】
 
請求項15に記載のコンピュータプログラムが記録され、コンピュータによる読み込みが可能な記録媒体。

【請求項17】
 
発光する部分を有し、所定の移動分離手段によって分離された生体分子の総体を前記生体分子の1分子レベルでの光学像を取得可能な光学イメージング装置で順次走査しながら観察し、
前記光学像から前記発光を1分子レベルで検出し、当該発光の強さを測定結果数値として算出して、
前記測定結果数値と当該測定結果数値を取得した取得タイミングとに基づいて、前記生体分子のデータ解析を行うことを特徴とするデータ解析方法。

【請求項18】
 
前記データ解析部はプロセッサを有しており、
前記プロセッサが前記既存のスペクトルデータを入力データとして受け付け、複数のスペクトルデータを機械学習アルゴリズムにより比較することにより前記測定対象試料の状態の分類整理を行う、請求項17に記載のデータ解析方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2017177070thum.jpg
State of application right Published
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