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JP4713138B2 - 遺伝子情報の表示方法及び表示装置及びプログラム - Google Patents

遺伝子情報の表示方法及び表示装置及びプログラム Download PDF

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JP4713138B2 JP2004353068A JP2004353068A JP4713138B2 JP 4713138 B2 JP4713138 B2 JP 4713138B2 JP 2004353068 A JP2004353068 A JP 2004353068A JP 2004353068 A JP2004353068 A JP 2004353068A JP 4713138 B2 JP4713138 B2 JP 4713138B2
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Description

本発明は、個体の疾患や外形的特徴などの表現型に関与している遺伝子を特定するための解析作業に用いる遺伝子情報の表示方法および表示装置に関し、特に、解析対象の遺伝子が含まれるＤＮＡ断片をＰＣＲや電気泳動などにより抽出し検出する際に、解析対象からのシグナルとノイズシグナルとを的確に判別し、ノイズシグナルが本来のシグナルに与える影響を取り除く補正を加えた解析結果を表示することができる方法および装置に関するものである。
ヒトゲノムの完全解読後、遺伝子の機能解析研究が活発に行われている。そのなかでも特定の疾患の有無、薬物の効果の程度、副作用の有無などの表現型に関与する遺伝子の探索での基盤となる、遺伝子型決定および遺伝子型頻度決定の自動化が特に注目されている。
マイクロサテライト
通常、同種の生物のゲノムはほぼ似通った塩基配列を有しているが、いくつかの個所では異なった塩基を有している。例えば、１つの遺伝子座において、ある個体はＡを有しており、他の個体はＴを有している場合などがある。このように個体間でゲノム上の単一の塩基に多型性が見られることをＳＮＰ(Single Nucleotide Polymorphism)と言う。
また、１つの遺伝子座において、ある個体はＡを有しており、他の個体は有していない場合などがある。例えば、図１２に示すように、個体Ａのゲノムは塩基配列『NNNNNNNNNN』と塩基配列『MMMMMMMMMMM』との間に１塩基Ａを有しているが、個体Ｂのゲノムはそれを有していないという場合である（図中、『NNNNNNNNNN』および『MMMMMMMMMMM』は任意の塩基配列を表している）。このとき、個体Ａから見ると個体Ｂのゲノムは１塩基Ａを欠いていることになるが、逆に個体Ｂから見ると個体Ａのゲノムには１塩基Ａが挿入されていることになる。このように、個体間で１つの遺伝子座において１塩基の有無が異なる多型のことを１塩基のin/del（insertion/deletionの略）と呼んでいる。
一方、生物のゲノム中には、２塩基から６塩基の短い塩基配列パターンが数回〜数十回繰り返されて表れる箇所が非常に多く（数万箇所以上）存在する。この特徴的な塩基配列パターンのことをマイクロサテライトと呼んでいる。ゲノム上に現れるマイクロサテライトの例を図１３に示す。マイクロサテライトにおける繰り返し単位をunitと呼び、unitの塩基数をunit長と呼んでいる。例えば、図１３に示すＡＴＡＴＡＴＡＴ...というマイクロサテライトでは、unitは『ＡＴ』であり、unit長は２塩基である。図１３に示すように、マイクロサテライトは、個体間でunitおよびunit長が同じであっても、その繰り返し回数が個体によって異なることがある。以下では、繰り返し回数が個体によって異なることが既知であるマイクロサテライトのことを『多型性があるマイクロサテライト』と呼び、繰り返し回数が個体によらず同じであることが既知であるマイクロサテライトのことを『多型性がないマイクロサテライト』と呼ぶ。また、繰り返し回数が個体によって異なるかどうかが分からないマイクロサテライトのことを『多型性の有無が未知のマイクロサテライト』と呼ぶ。
上記したようにＳＮＰ、１塩基のin/del、及びマイクロサテライトは個体間で異なり得るので、ゲノム上で他の塩基配列と区別がしやすい部分であり、実験的にも検出が容易である。また、生物種によっては、ゲノム上のＳＮＰ、１塩基のin/del、及びマイクロサテライトが存在するおおよその位置が判っているので、ゲノム上の位置を示す指標として用いることができる。このような性質から、ＳＮＰ、１塩基のin/del、多型性があるマイクロサテライトなどのことをＤＮＡマーカーと呼んでいる。特に、多型性があるマイクロサテライトは複数の塩基を含んでいるので、ＳＮＰや１塩基のin/delよりも多くの情報量を有しており、ＤＮＡマーカーとして頻繁に用いられている。さらに、多型性があるマイクロサテライトには、後述するpooled typing実験により複数サンプルをまとめて実験することができるという利点もある。
ところで、図１２及び図１３に示すように、多くの生物の個体は、雌性配偶子と雄性配偶子に由来する１組のゲノム（相同染色体）を有している。１組のゲノム上の互いに対応する部位に存在する遺伝子を、それぞれ対立遺伝子(allele)と言い、これらの組み合わせを遺伝子型(genotype)と言う。上記したように、ゲノム上のＳＮＰ、１塩基のin/del、及び多型性があるマイクロサテライトは、個体間で塩基配列が異なり得る部分であるので、一般的に、ＳＮＰには２つ又は３つの対立遺伝子が存在し、１塩基のin/delには２つの対立遺伝子が存在し、多型性があるマイクロサテライトには数種類〜２０種類以上の対立遺伝子が存在する。
図１３に示す例では、個体Ａは、『ＡＴ』というunitを５回繰り返したマイクロサテライトと７回繰り返したマイクロサテライトとを有しており、個体Ｂは、『ＡＴ』というunitを６回繰り返したマイクロサテライトを２つ有している。ここで、個体Ａのように異なる種類の対立遺伝子を１つずつ持っている状態をヘテロ接合と言い、個体Ｂのように同じ種類の対立遺伝子を２つ持っている状態をホモ接合と言う。
ＰＣＲと電気泳動実験及びpooled typing実験
ＤＮＡマーカーとして多型性があるマイクロサテライトを用いる場合、ゲノム上のマイクロサテライトが現れている箇所を抽出して検出するための実験としてＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction）や電気泳動などの実験が行われる。ＰＣＲは、マイクロサテライトの両端においてプライマー配列と呼ばれる一対の塩基配列を指定することで、それらの間にはさまれる部分のみをＤＮＡ断片として繰り返し複製することにより、一定量のサンプルを取得する実験技術である。電気泳動には、ゲル電気泳動やキャピラリ電気泳動などの手法があり、増幅したＤＮＡ断片を荷電された泳動路で泳動させて、長さの異なるＤＮＡ断片を分離する実験技術である。電気泳動は、ＤＮＡ断片の長さによって泳動路における泳動速度が異なる（長いＤＮＡ断片ほど泳動速度が小さい）ことを利用したサンプル分離手法である。
図１４は、ＰＣＲ及びゲル電気泳動により、マイクロサテライト部分のＤＮＡ断片を抽出し増幅する実験手順を模式的に示す図である。まず、対象となるマイクロサテライトを挟んで一対のプライマー配列１４００及び１４０１を指定し、マイクロサテライト及びプライマー配列を含んだゲノム領域１４０２がＰＣＲ実験により増幅される。図１４に示す例では、２本の相同染色体上でのマイクロサテライトの繰り返し回数が異なるヘテロ接合であり、それぞれマイクロサテライト部分の長さが異なるため、それぞれから長さの異なる２種類のＰＣＲ増幅産物すなわちＤＮＡ断片（６６塩基及び５８塩基）が得られる。これらを板状のゲル上で一定時間電気泳動させると、上記２種類のＰＣＲ増幅産物はそのＤＮＡ断片の長さの違いによって分離されることとなる。各ＤＮＡ断片には蛍光色素をつけておき、電気泳動後に各ＤＮＡ断片からの蛍光シグナルの強度及び位置を検出することにより、図１４に示すように、横軸にＤＮＡ断片の長さ（すなわち泳動した距離）、縦軸に蛍光シグナル強度（すなわちＤＮＡ断片の存在量）をプロットしたグラフが得られる。また、ＰＣＲ増幅産物とともに、長さがあらかじめ分かっているＤＮＡ断片（サイズマーカーと呼ばれる）を電気泳動させておき、これらの蛍光シグナルも検出すれば、サイズマーカーの検出位置を基準として各ＰＣＲ増幅産物の長さを知ることができる。
尚、上記ではゲル電気泳動を用いた実験手法について述べたが、キャピラリ電気泳動によっても同様のことを行うことができる。キャピラリ電気泳動では、サンプルにゲルを詰めた細い管の中を泳動させ、各種サンプルが一定距離（通常はキャピラリの終端まで）を泳動し終わるまでに要した時間を計測して、ＤＮＡ断片の長さを調べる手法である。キャピラリ電気泳動においては、ゲル中のサンプルからの蛍光シグナルをスキャンするのではなく、キャピラリ終端に備えた蛍光シグナル検出器によりサンプルを検出するのが一般的である。
図１４のように、１個体のサンプルについてＰＣＲ及び電気泳動を行って実験することを「individual typing実験」と呼ぶ。また、individual typing実験により得られるグラフ（横軸にＤＮＡ断片の長さ、縦軸に蛍光シグナル強度をプロットしたグラフ）を「individual typing波形」と呼ぶ。これに対して、複数個体のサンプルをまとめたものについてＰＣＲ及び電気泳動を行って実験することを「pooled typing実験」と呼ぶ。また、pooled typing実験により得られるグラフ（上記同様のプロットを行ったもの）を「pooled typing」波形と呼ぶ。pooled typing実験によれば、一度の実験で、複数個体のサンプルにおける対立遺伝子の発現度数分布を得ることができる。
図１５は、複数個体のサンプルをまとめたものについてＰＣＲ及び電気泳動を行うpooled typing実験の手順を模式的に表す図である。図１５において、個体ＡのサンプルＤＮＡ断片は長さが５８塩基と６２塩基のヘテロ接合体であり、個体ＢのサンプルＤＮＡ断片は６０塩基のホモ接合体であり、個体ＣのサンプルＤＮＡ断片は５８塩基と６０塩基のヘテロ接合体である。個体Ａ〜Ｃそれぞれからサンプルを等量ずつ集めて混合し、pooledサンプルとする。このpooledサンプルには、個体Ａ及び個体Ｃ由来の５８塩基の対立遺伝子と、個体Ｂ及び個体Ｃ由来の６０塩基の対立遺伝子と、個体Ａ由来の６２塩基の対立遺伝子が含まれている。個体ＢのサンプルＤＮＡ断片は６０塩基の対立遺伝子のホモ接合体なので、pooledサンプルに含まれる個体Ｂ由来の６０塩基の対立遺伝子は、個体Ｃ由来の６０塩基の対立遺伝子の２倍の量となっている。ＰＣＲでの増幅及び電気泳動での蛍光シグナル検出において、これらの比はほぼ保たれる。したがって、ＰＣＲ及び電気泳動によりpooledサンプルの波形を得ると、各塩基長の位置に現れるピークの高さは、その塩基長の対立遺伝子のpooledサンプルにおける存在量にほぼ比例する。図１５の例では、それぞれのピークにおけるピークの高さの総和に対する割合は、５８塩基の対立遺伝子のピークが33.2％、６０塩基の対立遺伝子が50.0％、６２塩基の対立遺伝子が16.7％となっている。３個体分のサンプルを混合したので対立遺伝子の発現度数の総和は２×３＝６であることから、pooledサンプル中の各対立遺伝子の度数を計算することができる。Pooled typing実験は、ＰＣＲ及び電気泳動を１度だけ行えばよいので、individual typing実験をサンプル数だけ繰り返す場合と比べて、実験に要する費用や時間を大きく削減することができる。
実際の実験における現象
上記の図１４及び図１５に示した実験結果は、ＰＣＲ及び電気泳動実験が理想的な過程で行われた場合に得られるものであり、かつ、単純な多型性を示すＤＮＡマーカーを仮定したものである。しかしながら、実際には、実験において様々なノイズが生じたり、多型が複合的に生じたりすることがある。そこで、以下において、ＰＣＲ及び電気泳動実験の過程で生じる代表的なノイズピークであるStutterピークと、複合的に生じる多型について例を挙げて説明する。
複合的な多型を生じる遺伝子
上記した１塩基のin/del、多型性があるマイクロサテライトなどが複合的に現れているＤＮＡマーカーは、コンパウンドマーカーと呼ばれている。コンパウンドマーカーについては、例えば、マイクロサテライトの繰り返し回数が同じであっても断片長が同じになるとは限らないなどといった、複雑な多型性が観察される。
図１６は、コンパウンドマーカーの一例として、多型性があるマイクロサテライトを２種類含んだＤＮＡ断片を示す図である。このＤＮＡ断片では、各マイクロサテライトにおいて、unit長やunit繰り返し回数が異なり得るので、同じ長さのＤＮＡ断片であっても、異なった塩基配列となる可能性がある。例えば、個体ＡのＤＮＡ断片は、一方の対立遺伝子において『ＡＴ』の５回繰り返しからなるマイクロサテライトと『ＧＴ』の７回繰り返しからなるマイクロサテライトを含んでおり、他方の対立遺伝子において『ＡＴ』の７回繰り返しからなるマイクロサテライトと『ＧＴ』の５回繰り返しからなるマイクロサテライトとを含んでいる。これら２つの対立遺伝子は、２つのマイクロサテライトの長さの合計が同じであるため同じ塩基長となっているが、その塩基配列は異なっている。
図１７は、コンパウンドマーカーの他の例として、多型性があるマイクロサテライトと１塩基のin/delとを含んだＤＮＡ断片を示す図である。このＤＮＡ断片では、マイクロサテライトのunit繰り返し回数が異なり得る上に、１塩基のin/delが存在するので、各対立遺伝子の塩基長は多様に異なり得る。したがって、ＰＣＲ及び電気泳動実験をした結果は、ピークがunit長間隔で整然と現れないことが多い。
一般的に、ＤＮＡ配列読み取り実験を行わない限り、ＤＮＡ断片が『コンパウンドマーカーであるかどうか』や『コンパウンドマーカーである場合、どのような多型が含まれているのか』を知る方法は存在しない。ヒトゲノム配列は既に読み取られて公開されているが、公開されているヒトゲノム配列そのものから多型情報が分かる訳ではない。また、論文により多くの多型が報告されているが、その多くはＰＣＲ及び電気泳動実験のみを行い、ＤＮＡ配列読み取り実験までは行っていないものであり、単に『断片長が個体によって異なっている』ことだけを述べたものに過ぎない。論文などで『コンパウンドマーカーである』と報告されている例はごく少数である。
ＰＣＲ及び電気泳動実験において生じるノイズ
図１８は、ＰＣＲ及び電気泳動の実験過程で生じる代表的なノイズであるStutterピークについて模式的に示した図である。簡単のため、図１８では、図１４に示した長さ６６塩基のＤＮＡ断片（『ＴＡ』が１２回繰り返されたマイクロサテライトを含む）のみを例に挙げている。Stutterピークとは、ＰＣＲ反応の際にslipped-strand mispairingが起こることによって、複製対象のＤＮＡ断片のうちマイクロサテライト部分の繰り返し回数が増加又は減少してしまう現象が原因で生じるノイズであり、電気泳動後の蛍光分析において繰り返し回数が増加又は減少したＤＮＡ断片がノイズピークとして観測されるものである。図１８に示すように、『ＴＡ』が１２回繰り返された正常なマイクロサテライトを含んだＤＮＡ断片１８００のほか、『ＴＡ』が１１回又は１３回繰り返された異常なマイクロサテライトを含んだＤＮＡ断片１８０１又は１８０２が生成されて、蛍光分析においてStutterピークとして観測されることとなる。さらに多くの繰り返し回数の増減が起こることもあるので、ＰＣＲを行うことにより、複製元のＤＮＡ断片と同じ長さのＤＮＡ断片（６６塩基）のほかに、マイクロサテライトのunit長の整数倍だけ長さが増加又減少したＤＮＡ断片が生成される可能性がある。
上記のStutterピークは、individual typing実験により個体の遺伝子型を調べる場合や、pooled typing実験によりサンプル集団の対立遺伝子の発現度数分布を調べる場合に問題となる。Individual typing実験においては、複製元のＤＮＡ断片の塩基長の位置に現れる本来観察されるべきピーク（以下、「真のピーク」と呼ぶ）とStutterピークとを識別し、真のピークのみを個体の遺伝子型を示す情報として採用しなくてはならない。一方、Pooled typing実験においては、１つの対立遺伝子から生じたStutterピークが周囲の対立遺伝子のピーク高に影響を与えてしまうため、真の対立遺伝子の度数分布から離れた結果となってしまうという問題が生じる。
図１９を参照しながら、Pooled typing実験における上記の問題点について説明する。ここでは、図１５に示す個体Ａ（５８塩基と６２塩基のヘテロ接合体）、個体Ｂ（６０塩基のホモ接合体）、個体Ｃ（５８塩基と６０塩基のヘテロ接合体）からのサンプルを用いて実験する場合を考える。それぞれの個体からサンプルを等量ずつ集めて混合し、pooledサンプルとする。ＰＣＲによりPooledサンプルを増幅する際、個体Ａに含まれる５８塩基の対立遺伝子と６２塩基の対立遺伝子に加えて、５６塩基、６０塩基、６４塩基などの対立遺伝子がslipped-strand mispairingにより現れる。同様に、個体Ｂや個体Ｃに含まれるＤＮＡ断片からも、slipped-strand mispairingにより、元々の塩基長とは異なる塩基長の対立遺伝子が現れる。電気泳動の結果得られる波形パターンは、これらのslipped-strand mispairingによる断片の影響を受け、図１５に示す真の対立遺伝子の発現度数分布（５８塩基と６０塩基と６２塩基が33.2％と50.0％と16.7％）から離れた結果となってしまう。図２０は、同様の問題点を示す図であり、Pooledサンプルを増幅する際にマイクロサテライトの繰り返し回数が変化することと、ＤＮＡ断片中に１塩基のin/delが含まれることとが複合的に影響する場合を示している。
Individual typing及びpooled typingのいずれにおいても、Stutterピークの影響を除いて正確な実験結果を得ることが重要である。このためStutterピークの特徴は広く研究されており、以下のような性質が知られている。
・性質１ 同じＤＮＡマーカー、同じ個体（対立遺伝子）、同じ実験手法であれば、複数回実験しても、Stutterピークの相対的高さは同程度である（非特許文献１を参照）。
・性質２ １つのＤＮＡマーカー・１人の個体に着目した場合、Stutterピークは真のピークより低く、真のピークより離れるほどStutterピークの高さは低くなる（非特許文献２を参照）。
・性質３ １つのＤＮＡマーカーに着目した場合、マイクロサテライトunitの繰り返し回数とStutterピークの相対的高さ（Stutterピークの高さ÷真のピークの高さ）との間には線形の関係があり、この線形関係を表す直線は２塩基繰り返しのＤＮＡマーカーであれば、どのＤＮＡマーカーでも共通である（非特許文献３を参照）。
特願２００４−１９２５５９号明細書等。 特願２００４−２６２４３１号明細書等。 Perlin, M. W., et al., "Toward Fully Automated Genotyping: Allele Assignment, Pedigree Construction, Phase Determination, and Recombination Detection in Duchenne Muscular Dystrophy", Am. J. Hum. Genet. 55, 1994, p777-787 Perlin, M. W., et al., "Toward Fully Automated Genotyping: Genotyping Microsatellite Markers by Deconvolution", Am. J. Hum. Genet. 57, 1995, p1199-1210 Lipkin, E., et al., "Quantitative Trait Locus Mapping in Dairy Cattle by Means of Selective Milk DNA Pooling Using Dinucleotide Microsatellite Markers: Analysis of Milk Protein Percentage", Genetics 149, July 1998, p1557-1567
individual typing実験及びpooled typing実験それぞれにおいて、上記の性質１〜３を利用した実験結果の補正方法が提案されている。既存の補正方法はいずれも、補正の準備段階として予備的実験を行い、ＤＮＡマーカーについて『断片長からStutterピークの相対的高さを見積もる計算式』を求める。その後、individual typing実験の補正であれば、各ピークの相対的高さを考慮して真のピークを判定し、pooled typing実験の補正であれば、観察された波形からStutterピーク由来の成分を割り引く補正処理を行う。上記の『断片長からStutterピークの相対的高さを見積もる計算式』の求め方としては、以下の２つの方法が提案されている。
第１の方法は、数個体〜数十個体のサンプルＤＮＡマーカーから、ＤＮＡ配列読み取り実験により『コンパウンドマーカーであるかどうか』及び『コンパウンドマーカーである場合、どのような多型性を有するマイクロサテライトや１塩基のin/delが含まれているのか』を調べる方法である。ＤＮＡ配列読み取り実験により、各ＤＮＡマーカーについて、その断片長とunitの繰り返し回数とが分かるので、ＤＮＡマーカー間で共通の『unit繰り返し回数とStutterピークの相対的高さとの線形関係を表す直線』と、上記ＤＮＡ配列読み取り実験により求めた『断片長と繰り返し回数の関係』とから、『断片長からStutterピークの相対的高さを見積もる計算式』を得ることができる。
第２の方法は、数個体〜数十個体のサンプルＤＮＡマーカーそれぞれについてindividual typing実験をすることにより、ＤＮＡマーカーの断片長とStutterピークの相対的高さとの関係を直接的に調べる方法である。ある個体について、individual typing実験で得られる波形からStutterピークの相対的高さを調べるためには、真のピークとそれに由来するStutterピークとを、その他のノイズピークから切り出す必要がある。ところが、ヘテロ接合体のＤＮＡマーカーでは２つの真のピークが近接して現れる場合があり、このような場合には真のピーク、Stutterピーク及び他のノイズピークが複雑に重なり合った波形となるため、これらを切り分けることができない。この点を考慮しindividual typing実験をする個体数は多めに用意する必要がある。
一般的に、individual typing実験において実験結果の補正を行う場合には、第２の方法が利用されている。これは、第２の方法では既に行ったindividual typing実験の実験結果をそのまま転用することができ、追加的に予備的実験を行う必要がないという利点があるからである。しかしながら、individual typing実験に用いたサンプルＤＮＡマーカーのうち、２つの真のピークが近接して現れるヘテロ接合体が多く含まれている場合には、上記した理由から、Stutterピークの相対的高さを十分な精度で見積もることができないという問題点がある。
一方、pooled typing実験では、第１の方法及び第２の方法の両方が用いられている。ところが、上記したindividual typing実験の場合とは異なり、いずれの方法を用いても、pooled typing実験以外の予備的実験（ＤＮＡ配列読み取り実験またはindividual typing実験）を追加的に行うことが必要となる。
そこでこのような実情に鑑みて、本発明は、多型性を有するマイクロサテライトや１塩基のin/delを含んだＤＮＡマーカーをＰＣＲ及び電気泳動実験により抽出して分析した結果を表示する方法及び装置に関して、individual typing実験及びpooled typing実験のいずれにおいても、追加の予備的実験を行うことなく、既に得られている実験結果を利用してStutterピークの相対的高さを高精度で見積もり、その見積もりの結果に基づいてStutterピークの影響を取り除く補正を行った実験結果等を表示することができる方法及び装置を提供しようとするものである。
上記解決課題に鑑みて、本発明者がコンパウンドマーカーについて調査を行った結果、以下のような規則性に関する情報を得た。
情報１ 遺伝子配列の多型性についての研究が進んだ結果、いくつかのＤＮＡマーカーについては、『コンパウンドマーカーかどうか』及び『もしコンパウンドマーカーであればどのような多型が含まれているのか』が解析され、公共のデータベース等にその情報が蓄積されつつある。
情報２ １塩基のin/delがあるかどうかは、ＤＮＡ配列読み取り実験を行わなくても、pooled typing実験やindividual typing実験で得られる波形から判断できる。これは、１塩基のin/delを含まずマイクロサテライトのみを含んだＤＮＡマーカーから得られる波形においては、図１９に示すようにマイクロサテライトのunit長を単位としてピークが現れるのに対して、１塩基のin/delをも含んだＤＮＡマーカーから得られる波形においては、図２０に示すように１塩基間隔や（unit長-1）塩基の間隔でもピークが現れるからである。
情報３ 経験的に、繰り返し回数が多いマイクロサテライトほど多型性が高い。例えば、unitが５回繰り返されるマイクロサテライトと、unitが２０回繰り返されるマイクロサテライトとでは、後者の方が様々な多型を示すことが経験的に分かっている。
情報４ コンパウンドマーカーでないことが分かっているＤＮＡマーカーは、コンパウンドマーカーであることが分かっているＤＮＡマーカーより多い。このことから、コンパウンドマーカーかどうか未知のＤＮＡマーカーのうち、コンパウンドマーカーでないものはコンパウンドマーカーであるものより多いと期待される。
情報５ １塩基のin/delを含んだコンパウンドマーカーであっても、マイクロサテライトのunit長が３塩基以上であれば、ＰＣＲ増幅産物の断片長からマイクロサテライトの繰り返し回数を一意に計算できる。その方法を、図１に例示する。図１に示したように、公開されているヒトゲノム配列において、unit『ＡＴＧＣ』がｎ回繰り返しているマイクロサテライトを含んだＤＮＡマーカー（その断片長をｘ塩基とする）のＰＣＲ増幅産物について考察する。このＤＮＡマーカーが１塩基のin/delを含まない場合には、ＰＣＲ増幅産物の断片長はｘ塩基、あるいはｘ塩基からunit長の整数倍を増減した塩基数になる。このときのＰＣＲ増幅産物の断片長とunit繰り返し回数との関係は、グラフ１００のようになる。
一方、このＤＮＡマーカーが１塩基のin/delを含んでおり、公開されているヒトゲノム配列が１塩基のinsertionを含んでいた場合には、ＰＣＲ増幅産物の断片長はｘ塩基、又はｘ塩基からunit長の整数倍を増減した塩基数となるほか、それらの塩基数から１減じた塩基長をもとり得ることになる。このときのＰＣＲ増幅産物の断片長とunit繰り返し回数との関係は、グラフ１０１のようになる。反対に、このＤＮＡマーカーが１塩基のin/delを含んでおり、公開されているヒトゲノム配列が１塩基のdeletionを含んでいた場合には、ＰＣＲ増幅産物の断片長はｘ塩基、又はｘ塩基からunit長の整数倍を増減した塩基数となるほか、それらの塩基数から１加えた塩基長をもとり得ることになる。このときのＰＣＲ増幅産物の断片長とunit繰り返し回数との関係は、グラフ１０２のようになる。さらには、このＤＮＡマーカーが１塩基のin/delを含んでいるが、insertionかdeletionかが分からない場合であっても、ＰＣＲ増幅産物の断片長とunit繰り返し回数との関係は、グラフ１０３に示すような範囲内にとどまるものと予測される。このように、１塩基のin/delを含んだコンパウンドマーカーであっても、マイクロサテライトのunit長が３塩基以上であれば、ＰＣＲ増幅産物の電気泳動実験結果から、ＰＣＲ増幅産物の断片長とunit繰り返し回数との線形的関係を導き出すことができる。
情報６ 同じunit長のマイクロサテライトを複数種類含むコンパウンドマーカー（それらのうち２以上が多型性があるマイクロサテライトである場合を含む）は、各個体の塩基配列が分からなくても、上記の性質３を利用することにより、Stutterピークの相対的高さを計算することができる。例えば、着目しているＤＮＡマーカーにはunit長が２塩基で多型性があるかどうか未知のマイクロサテライトが２つ含まれており、公開されているヒトゲノム配列から１つ目のマイクロサテライトはｎ１回繰り返し、２つ目のマイクロサテライトはｎ２回繰り返しであることと、増幅元のＤＮＡマーカーの長さがｘ塩基であることが分かったとする。上記の性質３で言う線形関係を表す式をｒ＝ａ×ｍ＋ｂとする。ただし、rはStutterピークの相対的高さであり、ｍはunit繰り返し回数、ａ及びｂは直線の傾き及び切片である。以上の仮定の下で、あるＰＣＲ増幅産物の長さがｘ＋２×ｎ塩基であったとすると、このＰＣＲ増幅産物における１つ目のマイクロサテライトの繰り返し回数ｎ１’、２つ目のマイクロサテライトの繰り返し回数ｎ２’に関してｎ１+ｎ２+ｎ=ｎ１’＋ｎ２’が成り立つ。そうすると、この対立遺伝子におけるStutterピークの相対的高さは、
（ａ×ｎ１’＋ｂ）＋（ａ×ｎ２’＋ｂ）
＝ａ×（ｎ１’＋ｎ２’）＋２ｂ
＝ａ×（ｎ１＋ｎ２＋ｎ）＋２ｂ
と計算することができる。すなわち、同じunit長のマイクロサテライトを複数種類含むコンパウンドマーカーでは、ＰＣＲ増幅によりそれぞれのマイクロサテライトの繰り返し回数がどのように増減したか（ｎ１’及びｎ２’の値）を把握できなくとも、ＰＣＲ増幅を行ったサンプルＤＮＡ断片は公開されているヒトゲノム配列から（unit長×ｎ）塩基分増減したものであるという情報さえ分かれば、その塩基長に対応するStutterピークの相対的高さを計算することができる。これは、ＰＣＲ増幅産物の塩基配列を調べなくとも、Stutterピークの相対的高さを計算できることを意味している。
そこで、本発明者は上記の情報を考慮した上で、individual typing実験及びpooled typing実験の実験結果を補正するためにStutterピークの相対的高さを高精度で見積もり、追加の予備的実験を行う必要性をなくすために、以下のような機能を実現することに思い至った。
機能１ コンパウンドマーカーであることが既知のＤＮＡマーカーでないことが既知のＤＮＡマーカーとをデータベースに登録しておき、Stutterピークの相対的高さを見積もる際にこれを参照する。コンパウンドマーカーでないことが既知であるならば、ヒトゲノム等の配列情報を参照することにより、追加の予備的実験を行わなくても『断片長と繰り返し回数の関係』が分かる。反対に、コンパウンドマーカーであることが既知であっても、多くの個体のＤＮＡ配列読み取り実験の結果が利用可能であれば、それらを対比観察することにより『断片長と繰り返し回数の関係』が分かる。これにより、追加の予備的実験としてＤＮＡ配列読み取り実験を行わなくても、上記した『断片長からStutterピークの相対的高さを見積もる計算式』の第１の方法を利用することができる。この機能は上記の情報１に基づく。
機能２−１ pooled typing実験において、pooled typing波形のピーク間隔を調べることにより、１塩基のin/delを含むかどうか判断する。この機能は上記の情報２で説明した手順により実現できる。
機能２−２ individual typing実験において、individual typing波形のピーク間隔を調べることにより、１塩基のin/delを含むかどうか判断する。この機能は上記の情報２で説明した手順により実現できる。
機能３ 公開されているヒトゲノム配列を参照して繰り返し回数が多いマイクロサテライトを複数含むかどうか調べることにより、コンパウンドマーカーであるかどうかを推定する。この機能は上記の情報３に基づく。
機能４ 上記の機能１、機能２−１、機能２−２、機能３によっても、コンパウンドマーカーかどうか判断できないＤＮＡマーカーについては、コンパウンドマーカーではないものと推定する。この機能は上記の情報４に基づく。
あるいは、上記の諸機能によっても、コンパウンドマーカーであるかどうかが未知であるＤＮＡマーカーについては、コンパウンドマーカーかどうかを推定して処理を進めることができる。Individual typing実験では機能２−２、pooled typing実験では機能２−１を利用できる。これらの機能を用いてコンパウンドマーカーでないと推定された場合には、追加の予備的実験を行わなくても『断片長と繰り返し回数の関係』が推定される。反対に、コンパウンドマーカーであると推定された場合であっても、多くのＤＮＡマーカーで、以下の機能５・機能６を用いることができる。
機能５ １塩基のin/delを含む、unit長が３塩基以上のコンパウンドマーカーに対し、ＤＮＡマーカー間で共通の線形回帰直線を１塩基調整してStutterピークの相対的高さを見積もる。この機能は上記の情報５に基づく。
機能６ 多型性があるマイクロサテライトを複数含み、それらのunit長が同一のＤＮＡマーカーに対し、複数の線形回帰直線を合併してStutterピークの相対的高さを見積もる。この機能は上記の情報６に基づく。
上記の機能５及び機能６により、コンパウンドマーカーであることは分かっているが個体のＤＮＡ配列読み取り実験の結果が利用できないＤＮＡマーカーや、コンパウンドマーカーであると推定されたＤＮＡマーカーの多くについて、追加の予備的実験としてＤＮＡ配列読み取り実験を行わなくても、上記の『断片長からStutterピークの相対的高さを見積もる計算式』を求める第１の方法を利用することができる。
機能７−表示機能
上記の機能１から６を用いてStutterピークの相対的高さを見積もった結果を画面表示する。これにより、ユーザに対してStutterピークの相対的高さを見積もった結果とその根拠となるデータを示すことができる。
以上のような機能を具体的に実現するものとして、本発明は、ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルから当該ＤＮＡ断片の長さを分析した結果を表示する装置であって、前記ＤＮＡ断片が、多型性がある配列部分を複数有するコンパウンドマーカーであるかどうかを判定するコンパウンドマーカー判定処理部と、前記コンパウンドマーカー判定処理部による判定結果に基づいて、前記ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当する真のピークの高さと、前記ＤＮＡ断片のマイクロサテライトの繰り返し単位が増加又は減少したＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当するstutterピークの高さとの相対的関係を見積もることが可能であるかどうかを判定する相対的高さ見積もり処理部と、前記相対的高さ見積もり処理部による判定結果を表示する表示処理部とを備えた装置を提供するものである。
本発明の装置は、コンパウンドマーカーについての既知の情報を保持する手段をさらに備えており、前記コンパウンドマーカー判定処理部は、前記既知の情報を利用して前記ＤＮＡ断片がコンパウンドマーカーであるかどうかを判定し、前記相対的高さ見積もり処理部は、前記既知の情報を利用して前記真のピークの高さとstutterピークの高さとの相対的関係を見積もることが可能であるかどうかを判定することを特徴とする。
本発明は、また、ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルから当該ＤＮＡ断片の長さを分析した結果を表示する装置であって、前記ＤＮＡ断片が、多型性がある配列部分を複数有するコンパウンドマーカーであるかどうかを判定するコンパウンドマーカー判定処理部と、前記コンパウンドマーカー判定処理部による判定結果に基づいて、前記ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当する真のピークの高さと、前記ＤＮＡ断片のマイクロサテライトの繰り返し単位が増加又は減少したＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当するstutterピークの高さとの相対的関係を見積もる相対的高さ見積もり処理部と、前記相対的高さ見積もり処理部による見積もり結果を表示する表示処理部とを備えた装置を提供するものである。
本発明は、また、ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルから当該ＤＮＡ断片の長さを分析した結果を表示する装置であって、前記ＤＮＡ断片が、多型性がある配列部分を複数有するコンパウンドマーカーであるかどうかを判定するコンパウンドマーカー判定処理部と、前記コンパウンドマーカー判定処理部による判定結果に基づいて、前記ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当する真のピークの高さと、前記ＤＮＡ断片のマイクロサテライトの繰り返し単位が増加又は減少したＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当するstutterピークの高さとの相対的関係を見積もる相対的高さ見積もり処理部と、前記相対的高さ見積もり処理部による見積もり結果に基づいて、前記ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルを補正する補正処理部と、前記補正された検出シグナルから前記ＤＮＡ断片の長さを分析した結果を表示する表示処理部とを備えた装置を提供するものである。
本発明の装置は、コンパウンドマーカーについての既知の情報を保持する手段をさらに備えており、前記コンパウンドマーカー判定処理部は、前記既知の情報を利用して前記ＤＮＡ断片がコンパウンドマーカーであるかどうかを判定し、前記相対的高さ見積もり処理部は、前記既知の情報を利用して前記真のピークの高さとstutterピークの高さとの相対的関係を見積もることが可能であるかどうかを判定することを特徴とする。
本発明の装置において、前記コンパウンドマーカー判定処理部は、前記ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナル波形のピーク間隔に基づいて、前記ＤＮＡ断片が１塩基のin/delを含んでいるかどうかを判定することを特徴とする。
本発明の装置において、前記コンパウンドマーカー判定処理部は、前記ＤＮＡ断片の公開されているゲノム配列を参照し、前記ＤＮＡ断片に含まれているマイクロサテライトのunit繰り返し回数に関する情報を取得することを特徴とする。
本発明の装置において、前記相対的高さ見積もり処理部は、前記ＤＮＡ断片に１塩基のin/delが含まれている場合には、前記ＤＮＡ断片の公開されているゲノム配列を参照し、ＤＮＡ断片の長さとそこに含まれるマイクロサテライトのunit繰り返し回数との線形的関係に基づいて見積もり結果を調整することを特徴とする。
本発明の装置において、前記相対的高さ見積もり処理部は、前記ＤＮＡ断片の公開されているゲノム配列を参照し、前記ＤＮＡ断片に複数のマイクロサテライトが含まれている場合には、ＤＮＡ断片の長さとそこに含まれる各マイクロサテライトのunit繰り返し回数の合計との線形的関係に基づいて見積もり結果を調整する。
本発明の装置において、前記表示処理部は、前記相対的高さ見積もり処理部による見積もりの根拠とした情報を表示することを特徴とする。
本発明は、また、ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルから当該ＤＮＡ断片の長さを分析した結果を表示する方法であって、前記ＤＮＡ断片が、多型性がある配列部分を複数有するコンパウンドマーカーであるかどうかを判定するコンパウンドマーカー判定ステップと、前記コンパウンドマーカー判定ステップによる判定結果に基づいて、前記ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当する真のピークの高さと、前記ＤＮＡ断片のマイクロサテライトの繰り返し単位が増加又は減少したＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当するstutterピークの高さとの相対的関係を見積もることが可能であるかどうかを判定する相対的高さ見積もりステップと、前記相対的高さ見積もりステップによる判定結果を表示する表示ステップとを含む方法を提供するものである。
本発明の方法は、前記コンパウンドマーカー判定ステップの前に、コンパウンドマーカーについての既知の情報を取得するステップをさらに含んでおり、前記コンパウンドマーカー判定ステップでは、前記既知の情報を利用して前記ＤＮＡ断片がコンパウンドマーカーであるかどうかを判定し、前記相対的高さ見積もりステップは、前記既知の情報を利用して前記真のピークの高さとstutterピークの高さとの相対的関係を見積もることが可能であるかどうかを判定することを特徴とする。
本発明は、また、ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルから当該ＤＮＡ断片の長さを分析した結果を表示する方法であって、前記ＤＮＡ断片が、多型性がある配列部分を複数有するコンパウンドマーカーであるかどうかを判定するコンパウンドマーカー判定ステップと、前記コンパウンドマーカー判定ステップによる判定結果に基づいて、前記ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当する真のピークの高さと、前記ＤＮＡ断片のマイクロサテライトの繰り返し単位が増加又は減少したＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当するstutterピークの高さとの相対的関係を見積もる相対的高さ見積もりステップと、前記相対的高さ見積もりステップによる見積もり結果を表示する表示ステップとを含む方法を提供するものである。
本発明は、また、ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルから当該ＤＮＡ断片の長さを分析した結果を表示する方法であって、前記ＤＮＡ断片が、多型性がある配列部分を複数有するコンパウンドマーカーであるかどうかを判定するコンパウンドマーカー判定ステップと、前記コンパウンドマーカー判定ステップによる判定結果に基づいて、前記ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当する真のピークの高さと、前記ＤＮＡ断片のマイクロサテライトの繰り返し単位が増加又は減少したＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当するstutterピークの高さとの相対的関係を見積もる相対的高さ見積もりステップと、前記相対的高さ見積もりステップによる見積もり結果に基づいて、前記ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルを補正する補正ステップと、前記補正された検出シグナルから前記ＤＮＡ断片の長さを分析した結果を表示する表示ステップとを含む方法を提供するものである。
本発明の方法は、前記コンパウンドマーカー判定ステップの前に、コンパウンドマーカーについての既知の情報を取得するステップをさらに含んでおり、前記コンパウンドマーカー判定ステップでは、前記既知の情報を利用して前記ＤＮＡ断片がコンパウンドマーカーであるかどうかを判定し、前記相対的高さ見積もりステップは、前記既知の情報を利用して前記真のピークの高さとstutterピークの高さとの相対的関係を見積もることが可能であるかどうかを判定することを特徴とする。
本発明の方法において、前記コンパウンドマーカー判定ステップでは、前記ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナル波形のピーク間隔に基づいて、前記ＤＮＡ断片が１塩基のin/delを含んでいるかどうかを判定することを特徴とする。
本発明の方法において、前記コンパウンドマーカー判定ステップでは、前記ＤＮＡ断片の公開されているゲノム配列を参照し、前記ＤＮＡ断片に含まれているマイクロサテライトのunit繰り返し回数に関する情報を取得することを特徴とする。
本発明の方法において、前記相対的高さ見積もりステップでは、前記ＤＮＡ断片に１塩基のin/delが含まれている場合には、前記ＤＮＡ断片の公開されているゲノム配列を参照し、ＤＮＡ断片の長さとそこに含まれるマイクロサテライトのunit繰り返し回数との線形的関係に基づいて見積もり結果を調整することを特徴とする。
本発明の方法において、前記相対的高さ見積もりステップでは、前記ＤＮＡ断片の公開されているゲノム配列を参照し、前記ＤＮＡ断片に複数のマイクロサテライトが含まれている場合には、ＤＮＡ断片の長さとそこに含まれる各マイクロサテライトのunit繰り返し回数の合計との線形的関係に基づいて見積もり結果を調整することを特徴とする。
本発明の方法において、前記表示ステップでは、前記相対的高さ見積もりステップにおいて見積もりの根拠とした情報を表示することを特徴とする。
本発明は、また、上記したいずれかの方法をコンピュータにおいて実行するためのプログラムを提供するものである。
以上、説明したように、本発明の遺伝子情報の表示方法及び表示装置によれば、多型性を有するマイクロサテライトや１塩基のin/delを含んだＤＮＡマーカーをＰＣＲ及び電気泳動実験により抽出して分析した結果を表示する際に、individual typing実験及びpooled typing実験のいずれにおいても、追加の予備的実験を行うことなく、既に得られている実験結果を利用してStutterピークの相対的高さを高精度で見積もり、その見積もりに結果に基づいてStutterピークの影響を取り除く補正を行った実験結果等を表示することが可能となる。
特に、本発明の遺伝子情報の表示方法及び表示装置では、『断片長からStutterピークの相対的高さを見積もる計算式』を適用することにより、コンパウンドマーカーであるかどうかが分かっていないＤＮＡマーカーのうち、（１）１塩基のin/del及びunit長が３塩基以上のマイクロサテライトの両方を含んだＤＮＡマーカー、（２）unit長が同じである複数のマイクロサテライトを含んだＤＮＡマーカー、並びに（３）実際にはコンパウンドマーカーでないＤＮＡマーカーについて、追加実験を必要とすることなくStutterピークの相対的高さを見積もることができるようになっている。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の公開されているゲノム配列の利用による遺伝子型頻度推定方式を利用した遺伝子情報の表示方法及び表示装置を実施するための最良の形態を詳細に説明する。図１〜図１１は、本発明の実施の形態を例示する図であり、これらの図において、同一の符号を付した部分は同一物を表わし、基本的な構成及び動作は同様であるものとする。
遺伝子情報表示システムの構成
図２は、本発明の一実施形態として構築される遺伝子情報表示システムの内部構成を概略的に示す機能ブロック図である。この遺伝子情報表示システムは、ＰＣＲ及び電気泳動実験の後ＰＣＲ増幅産物を蛍光分析した結果得られる波形データを保存した波形ＤＢ２００、ＤＮＡマーカーの公開されているヒトゲノム配列の情報を保存したゲノム配列ＤＢ２０１、波形データと公開されているヒトゲノム配列データ及びその解析結果をグラフ表示するための表示装置２０２、表示されたデータに対して塩基配列や個体やピークを選択するなどの操作を行うためのキーボード２０３とマウスなどのポインティングデバイス２０４、必要な演算処理、制御処理等を行う中央処理装置２０５、中央処理装置２０５での処理に必要なプログラムを格納するプログラムメモリ２０６、中央処理装置２０５での処理に必要なデータを格納するデータメモリ２０７を備えている。
プログラムメモリ２０６は、上記の機能１、機能２−１、機能２−２、機能３及び機能４、すなわちコンパウンドマーカーかどうかを調べる機能を実現するコンパウンドマーカー判定処理部２０８と、上記の機能１、機能５及び機能６、すなわちStutterピークの相対的高さの見積もりを行う機能を実現するStutterピークの相対的高さ見積もり処理部２０９と、上記の機能７、すなわちコンパウンドマーカー判定処理部２０８及びStutterピークの相対的高さ見積もり処理部２０９の結果の表示を行う見積もり結果表示処理部２１０と、見積もりが可能であった場合にその結果と従来の手法とを用いて波形データの補正を行う実験結果補正処理部２１１とを含んでいる。
データメモリ２０７は、ＤＮＡマーカーごとの公開されているヒトゲノム配列データを含んだマーカーデータ２１２と、Pooled typing実験の結果得られる波形データを含んだPooled typingデータ２１３と、Individual typing実験の結果得られる波形データを含んだIndividual typingデータ２１４とを含んでいる。
図３は、データメモリ２０７に含まれるマーカーデータ２１２のデータ構造を示す図である。このデータ構造体MarkerData[]は、i個のＤＮＡマーカーについて、各ＤＮＡマーカーごとのマーカー名３００、ゲノム配列３０１、予備的実験を行うことなくStutterピークの相対的高さを見積もることが可能かどうかを示す見積もり不可能フラグ３０２、１塩基のin/delを含むかどうかを示す１塩基in/delありフラグ３０３、ＤＮＡマーカーが含む多型性があるマイクロサテライトそれぞれの位置及びunit長の組を列挙したunit長リスト３０４、断片長と繰り返し回数の関係３０５、断片長とStutterピークの相対的高さの関係３０６を示すデータを含んでいる。
データ３０２については、計算がまだ行われていない場合にはNULL値を持つ。データ３０３については、計算がまだ行われていない場合、又は１塩基in/delがあるかどうか未知である場合にはNULL値を持つ。データ３０４については、計算がまだ行われていない場合、又は、多型性があるマイクロサテライトを複数含むコンパウンドマーカーであるかどうかが未知である場合にはNULL値を持つ。また、データ３０５については、コンパウンドマーカーであることが既知であり、かつ、塩基配列の頻度情報が利用可能であるＤＮＡマーカーについては、以下に示すデータ構造体FragmentSizeRepeatNumberData構造体の配列の形でデータを保持する。それ以外のＤＮＡマーカーについては、データ３０５はNULL値を持つものとする。
データ構造体FragmentSizeRepeatNumberData[]は、１つのＤＮＡマーカーが対立遺伝子として持つj個の断片長について、断片長３０７とその断片長に対応するマイクロサテライトの構成リスト３０８とを含んでいる。データ３０８については、以下に示すデータ構造体RepeatNumberData構造体の配列の形でデータを保持するものとする。データ構造体RepeatNumberData[]は、１つの対立遺伝子が持つk個のマイクロサテライトの構成について、集団内の割合３０９とマイクロサテライトの構成内容３１０とを含んでいる。図３に例示しているデータからは、同じ断片長を持つ対立遺伝子の中に、異なるマイクロサテライトの構成を持つものがk通りあり、そのうちの１番目は、ＡＴの７回繰り返しとＡＴＧの７回繰り返しを持つもので、集団内でこの断片長を持つ対立遺伝子のうち、このマイクロサテライトの構成を持つものの割合は0.3であることが分かる。
図４は、データメモリ２０７に含まれるPooled typingデータ２１３のデータ構造を示す図である。このデータ構造体PooledTypingData[]は、Pooled typing実験を行ったl個のＤＮＡマーカーのそれぞれについて、マーカー名４００と、実験で得られた補正前波形データ４０１と、Stutterピークの相対的高さの見積もり結果及び従来手法を用いて補正前波形データ４０１を補正した結果得られた補正後波形データ４０２とを含んでいる。データ４０１及び４０２は、それぞれのピークの断片長と蛍光強度の組のリストの形でデータを保持する。Pooled typing実験を行わず、Individual typing実験のみ行った場合には、Pooled typingデータは空になる。
図５は、データメモリ２０７に含まれるIndividual typingデータ２１４のデータ構造を示す図である。このデータ構造体IndividualTypingData[]は、Individual typing実験を行ったm個のＤＮＡマーカーのそれぞれについて、マーカー名５００と、実験で得られた個体ごとのデータ５０１とを含んでいる。データ５０１については、以下に示すデータ構造体IndividualData[]の配列の形でデータを保持する。データ構造体IndividualData[]は、１つのＤＮＡマーカーに関してindividual typing実験を行ったn人の個体について、各個体の個体ＩＤ５０２と、実験で得られた波形データ５０３と、Stutterピークの相対的高さの見積もり結果及び従来手法を用いて得られた真のピーク５０４とを含んでいる。データ５０３は、それぞれのピークの断片長と蛍光強度の組のリストの形でデータを保持する。Individual typing実験を行わず、Pooled typing実験のみ行った場合には、Individual typingデータは空になる。
遺伝子情報表示システムによる処理
次に、上記のように構成された本実施形態の遺伝子情報表示システムにおいて行われる処理について説明する。図６は、遺伝子情報表示システムによる処理の流れを概略的に示すフローチャートである。
図６において、まず、波形ＤＢ２００及びゲノム配列ＤＢ２０１から、実験を行ったＤＮＡマーカーについてデータを読み込む（ステップ６００）。ここで読み込まれたデータは、データメモリ２０７においてマーカーデータ２１２、Pooled typingデータ２１３及びIndividual typingデータ２１４として保持されることとなる。Pooled typing実験又はIndividual typing実験のいずれかのみを行った場合には、データ２１３又は２１４のうち該当する方だけが読み込まれる。このＤＮＡマーカーに１塩基のin/delがあるかどうかが既知である場合には、図３に示すデータ構造体MarkerData[]の１塩基in/delありフラグ３０３にTRUEまたはFALSEを格納する。また、このＤＮＡマーカーが多型性あるマイクロサテライトを複数含んだコンパウンドマーカーであるかどうかが既知である場合には、マイクロサテライトそれぞれについて位置とunit長の組をunit長リスト３０４に格納する。また、このＤＮＡマーカーがコンパウンドマーカーであることが既知であり、かつ、塩基配列の頻度情報が利用可能である場合には、断片長と繰り返し回数の関係３０５にその情報を格納する。
次に、コンパウンドマーカー判定処理部２０８により、対象ＤＮＡマーカーがコンパウンドマーカーであるかどうかを調べる（ステップ６０１）。この処理については、後に図７を参照しながら詳細に説明する。対象ＤＮＡマーカーがコンパウンドマーカーであるかどうかを調べた結果は、図３に示すデータ構造体MarkerData[]の１塩基in/delありフラグ３０３及びunit長リスト３０４に格納する。
次に、Stutterピークの相対的高さ見積もり処理部２０９により、対象ＤＮＡマーカーの波形データに現れるStutterピークの相対的高さを見積もる（ステップ６０２）。この処理については、後に図８を参照しながら詳細に説明する。Stutterピークの相対的高さを見積もることが不可能であると判断された場合には、図３に示すデータ構造体MarkerData[]の見積もり不可能フラグ３０２をTRUEにセットする。Stutterピークの相対的高さを見積もることができた場合には、その見積もり結果をデータ構造体MarkerData[]の断片長とStutterピークの相対的高さの関係３０６に格納する。ここで、見積もり不可能フラグがTRUEにセットされたかどうかによって、以下の処理が分岐する（ステップ６０３）。
まず、見積もり不可能フラグがTRUEにセットさなかった場合には、見積もり結果表示処理部２１０により、見積もった結果を画面表示する（ステップ６０４）。この画面表示については、後に図９及び図１０を参照しながら詳細に説明する。次に、ステップ６０２で得られた見積もり結果を用いて、実験結果補正処理部２１１により、実験結果を補正する（ステップ６０５）。この実験結果補正処理は、従来技術により行うことができるので、ここでは説明を省略する。
一方、見積もり不可能フラグがTRUEにセットされた場合には、見積もり結果表示処理部２１０により、追加の予備的実験が必要である旨の画面表示を行う（ステップ６０６）。この画面表示については、後に図１１を参照しながら詳細に説明する。その後、ユーザが行った追加の予備的実験のデータ（対象ＤＮＡマーカーの波形データにStutterピークの相対的高さに関するデータ）を本システムに入力すると、実験結果補正処理部２１１により、当該データを用いて実験結果を補正することができる（ステップ６０７）。この実験結果補正処理は、従来技術により行うことができるので、ここでは説明を省略する。
対象ＤＮＡマーカーがコンパウンドマーカーであるかどうかを調べる処理
次に、図６のステップ６０１で行われる、対象ＤＮＡマーカーがコンパウンドマーカーであるかどうかを調べる処理の詳細について、図７に示す詳細フローチャートを参照しながら説明する。このフローチャートは大きく２つの部分に分かれ、最初に、１塩基のin/delを含むコンパウンドマーカーであるかどうか調べ、次に、多型性があるマイクロサテライトを複数含むコンパウンドマーカーであるかどうかを調べる。まず、１塩基のin/delを含むコンパウンドマーカーであるかどうかが既知かどうかを調べる（ステップ７００）。図３に示すデータ構造体MarkerData[]における、１塩基in/delありフラグ３０３がNULL値でなければこの条件に適合している。適合しない場合には以下の処理を行う。まず、図４に示すデータ構造体PooledTypingData[]が空でなく（Pooled typing実験を行っていて）、かつ、このデータ構造体において、１塩基や（unit長-1）塩基の間隔でピークが現れているかどうかを調べる（ステップ７０１）。現れているならば、機能２−１（情報２）により１塩基のin/delを含むことが分かるので、データ構造体MarkerData[]における、１塩基in/delありフラグ３０３にTRUEを格納する（ステップ７０２）。ステップ７０１において条件に適合しなかった場合には、図５に示すデータ構造体IndividualTypingData[]が空でなく（Individual typing実験を行っていて）、かつ、このデータ構造体における、１つ以上の個体データ５０１において、１塩基や（unit長-1）塩基の間隔でピークが現れているかどうかを調べる（ステップ７０３）。現れているならば、機能２−２（情報２）により１塩基のin/delを含むことが分かるので、データ構造体MarkerData[]における、１塩基in/delありフラグ３０３にTRUEを格納する（ステップ７０２）。ステップ７０３において条件に適合しなかった場合には、機能２−１及び２−２（情報２）により１塩基のin/delを含まないことが分かるので、データ構造体MarkerData[]における、１塩基in/delありフラグ３０３にFALSEを格納する（ステップ７０４）。次に、多型性があるマイクロサテライトを複数含むかどうかが既知かどうかを調べる（ステップ７０５）。データ構造体MarkerData[]における、unit長リスト３０４がNULL値でなければこの条件に適合している。適合しない場合には以下の処理を行う。まず、データ構造体MarkerData[]のゲノム配列３０１を参照し、繰り返し回数が多いマイクロサテライトが複数含まれているかどうかを調べる（ステップ７０６）。複数含まれている場合には、それぞれのマイクロサテライト毎に、マイクロサテライトの位置及びunit長さの組を、データ構造体MarkerData[]のunit長リスト３０４に格納する（ステップ７０７）。ステップ７０６において１つだけ含まれている場合には、そのマイクロサテライトの位置及びunit長の組を唯一の要素としてデータ構造体MarkerData[]のunit長リスト３０４に格納する（ステップ７０８）。
断片長とStutterピークの相対的高さの関係を求める処理
次に、図６のステップ６０２で行われる、断片長とStutterピークの相対的高さの関係を求める処理の詳細について、図８に示す詳細フローチャートを参照しながら説明する。まず、対象ＤＮＡマーカーがコンパウンドマーカーであることが既知であり、かつ、断片長と繰り返し回数の関係が利用可能であるか調べる（ステップ８００）。図３に示すデータ構造体MarkerData[]における、断片長と繰り返し回数の関係３０５がNULL値でなければ、この条件に適合している。その場合には、断片長と繰り返し回数の関係を用いて、断片長とStutterピークの相対的高さの関係を求め、データ構造体MarkerData[]における、断片長とStutterピークの相対的高さの関係３０６に格納する（ステップ８０１）。これは、上記既知の性質３により既存技術を用いて求めることができる。そしてデータ構造体MarkerData[]における見積もり不可能フラグ３０２にFALSEを格納する（ステップ８０２）。ステップ８００において条件に適合しなかった場合には以下の処理を行う。まず、データ構造体MarkerData[]におけるunit長リスト３０４に、異なる複数のunit長が登録されているか調べる（ステップ８０３）。たとえばunit長として２塩基が２回登録されている場合にはこの条件に適合しないが、unit長として２塩基と３塩基が１回ずつ登録されている場合には適合する。このような場合には、追加の予備的実験なしでStutterピークの相対的高さを見積もることは不可能なので、データ構造体MarkerData[]における見積もり不可能フラグ３０２にTRUEを格納する（ステップ８０４）。ステップ８０３において条件に適合しなかった場合には以下の処理を行う。まず、データ構造体MarkerData[]における１塩基in/delありフラグ３０３がTRUEかどうか調べる（ステップ８０５）。TRUEだった場合には以下の処理を行う。データ構造体MarkerData[]におけるunit長リスト３０４に登録されているunit長が３塩基未満であるかどうか調べる（ステップ８０６）。（ステップ８０３における分岐処理により、ここではunit長として一種類の塩基長のみ考えればよいことに注意。）unit長が３塩基未満だった場合には、追加の予備的実験なしでStutterピークの相対的高さを見積もることは不可能なので、データ構造体MarkerData[]における見積もり不可能フラグ３０２にTRUEを格納する（ステップ８０４）。ステップ８０６において、unit長が３塩基以上だった場合には、機能５（情報５）により、ＤＮＡマーカー間で共通の線形回帰直線を１塩基調整する（ステップ８０７）。ステップ８０５において１塩基in/delありフラグ３０３がFALSEであった場合には、以下の処理を行う。まず、多型性があるマイクロサテライトを複数個含むかどうかを調べる（ステップ８０８）。データ構造体MarkerData[]におけるunit長リスト３０４に複数のunit長が登録されている場合にはこの条件に適合する。条件に適合する場合には、機能６（情報６）により、複数の線形回帰直線を合併することにより、断片長とStutterピークの相対的高さの関係を求め、データ構造体MarkerData[]における、断片長とStutterピークの相対的高さの関係３０６に格納する（ステップ８０９）。その後、データ構造体MarkerData[]における見積もり不可能フラグ３０２にFALSEを格納する（ステップ８１０）。ステップ８０８において条件に適合しなかった場合には、機能４（情報４）により、ＤＮＡマーカー間で共通の線形回帰直線をそのまま用いることにより、断片長とStutterピークの相対的高さの関係を求め、データ構造体MarkerData[]における、断片長とStutterピークの相対的高さの関係３０６に格納する（ステップ８１１）。その後、データ構造体MarkerData[]における見積もり不可能フラグ３０２にFALSEを格納する（ステップ８１０）。
次に、図６のステップ６０４で行われる、追加の予備的実験を行わずにStutterピークの相対的高さを見積もった結果の画面表示の詳細について、図９に示す表示画面の例を参照しながら説明する。図３に示すデータ構造体MarkerData[]の断片長とStutterピークの相対的高さの関係３０６を参照しグラフ表示する（９００）。このグラフにおける横軸の数値は断片長を塩基数で表した値であり、縦軸はStutterピークの相対的高さである。また、そのＤＮＡマーカーが含む多型の情報を表示する（９０１）。ここで表示するものは多型の情報の概要であり、詳細表示ボタン９０２を押すことにより詳しい情報の画面表示を行うことができる。この詳細表示画面については、後に図１０を参照しながら説明する。９０１で表示するものは、多型性があるマイクロサテライトの数のunit長別の表形式での表示（９０３）及び、そのＤＮＡマーカーが含むマイクロサテライト以外の多型、すなわち、１塩基のin/delの情報の表示（９０４）である。
図１０は、図９における詳細表示ボタン９０２を押すことにより表示される、詳細表示画面の例である。図３に示すデータ構造体MarkerData[]のゲノム配列３０１とunit長リスト３０４及び１塩基in/delありフラグ３０３を参照し、そのＤＮＡマーカーが含む多型性があるマイクロサテライト及び１塩基のin/delの情報を表示する（１０００）。また、コンパウンドマーカーであることが既知であり、かつ、塩基配列の頻度情報が利用可能であるＤＮＡマーカーに対しては、データ構造体MarkerData[]の断片長と繰り返し回数の関係３０５を参照して断片長ごとのマイクロサテライトの構成内容を表示する（１００１）。
次に、図６のステップ６０６で行われる、追加の予備的実験が必要である旨の画面表示の詳細について、図１１に示す表示画面の例を参照しながら説明する。断片長とStutterピークの相対的高さの関係のグラフ表示１１００において、追加の予備的実験を行わないとStutterピークの相対的高さを見積もれないこととその理由の表示を行う（１１０１）。そのＤＮＡマーカーが含む多型の情報の表示（１１０２）と詳細表示ボタン（１１０３）と多型性があるマイクロサテライトの数のunit長別の表形式での表示（１１０４）及び、そのＤＮＡマーカーが含むマイクロサテライト以外の多型、すなわち、１塩基のin/delの情報の表示（１１０５）については図９と同様である。上記した「Stutterピークの相対的高さを見積もれない理由」のほか、「１塩基のin/delがあるかどうかが不明である」という情報もまた、ユーザがどのような追加実験を行うかを判断する材料として有用な情報である。詳細表示ボタン１１０３を押して表示される詳細表示画面については図１０と同様である。
尚、本明細書では、ＰＣＲ及び電気泳動の実験過程で生じるノイズとしてStutterピークについてのみ考慮したが、+Aピークと呼ばれるノイズが生じる場合にも本発明を適用することできる。これは、機能１・機能３・機能４・機能５・機能６・機能７については波形データを用いないため+Aピークの影響を受けず、機能２−１・機能２−２についても以下に説明するように+Aピークの影響を受けないためである。特許文献１に記述されているとおり、１つのサンプルについて１度の実験で得られた波形の中では、+Aピークの現れ方（元のピークに対する+Aピークの相対的高さ）はほぼ一定である。したがって、unit長間隔でピークが現れていない場合、長さが１塩基離れた２つのピークの対における高さの比が一定ならば+Aピークが現れているのであって１塩基のin/delはない、高さの比が一定でないならば１塩基のin/delがあると判断できる。
以上、本発明の遺伝子情報の表示方法及び表示装置について、具体的な実施の形態を示して説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。当業者であれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上記各実施形態又は他の実施形態にかかる発明の構成及び機能に様々な変更・改良を加えることが可能である。
尚、現在ヒトゲノムの配列情報は公開されているが、他の生物種についてはゲノム解読が未だ完了していないため利用できる配列情報は限られている。しかしながら、今後他の生物種についてもゲノムの配列情報が公開されれば、本発明の遺伝子情報の表示方法及び表示装置においてそのような情報を利用することが可能となるのは当然である。
本発明の遺伝子情報の表示方法及び表示装置は、記憶手段、入力手段、表示手段等を備えたコンピュータ上で実現され得るものであり、遺伝子解析実験の結果表示、ノイズピークの見積もり、見積もりに結果に基づく実験結果の補正などといった情報処理が上記の記憶手段、入力手段、表示手段等のハードウェア資源を用いて具体的に実現されるものであるから、産業上利用することができる発明である。
１塩基のin/delを含んだコンパウンドマーカーについて、ＰＣＲ増幅産物の断片長からマイクロサテライトの繰り返し回数を一意に計算する方法を例示する図である。 本発明の遺伝子情報表示システムの内部構成を概略的に示す機能ブロック図である。 図２に示すデータメモリに含まれるマーカーデータのデータ構造を示す図である。 図２に示すデータメモリに含まれるPooled typingデータのデータ構造を示す図である。 図２に示すデータメモリに含まれるIndividual typingデータのデータ構造を示す図である。 図２に示す遺伝子情報表示システムによる処理の流れを概略的に示すフローチャートである。 図６のステップ６０１におけるコンパウンドマーカー判定処理部による処理を詳細に示すフローチャートである。 図６のステップ６０２におけるStutterピークの相対的高さ見積もり処理部による処理を詳細に示すフローチャートである。 図６のステップ６０４における見積もり結果表示処理部による表示画面を示す図である。 図９において詳細表示ボタンを押すことにより表示される詳細表示画面を示す図である。 図６のステップ６０６における見積もり結果表示処理部による表示画面を示す図である。 個体間で１つの遺伝子座において１塩基の有無が異なる多型である「１塩基のin/del」の例を示す図である。 ゲノム上に表れるマイクロサテライトについて説明する図である。 ＰＣＲ及び電気泳動により、マイクロサテライト部分のＤＮＡ断片を抽出し増幅する実験手順を模式的に示す図である。 複数個体のサンプルをまとめたものについてＰＣＲ及び電気泳動を行うpooled typing実験の手順を模式的に表す図である。 コンパウンドマーカーの一例として、多型性があるマイクロサテライトを２種類含んだＤＮＡ断片を示す図である。 コンパウンドマーカーの他の例として、多型性があるマイクロサテライトと１塩基のin/delとを含んだＤＮＡ断片を示す図である。 ＰＣＲ及び電気泳動の実験過程で生じる代表的なノイズであるStutterピークについて模式的に示した図である。 コンパウンドマーカーを用いたPooled typing実験における問題点について説明する図である。 コンパウンドマーカーを用いたPooled typing実験における問題点について説明する図である。
符号の説明
２００ 波形ＤＢ
２０１ ゲノム配列ＤＢ
２０２ 表示装置
２０３ キーボード
２０４ ポインティングデバイス
２０５ 中央処理装置
２０６ プログラムメモリ
２０７ データメモリ
２０８ コンパウンドマーカー判定処理部
２０９ Stutterピークの相対的高さ見積もり処理部
２１０ 見積もり結果表示処理部
２１１ 実験結果補正処理部
２１２ マーカーデータ
２１３ Pooled typingデータ
２１４ Individual typingデータ

Claims (21)

  1. ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルから当該ＤＮＡ断片の長さを分析した結果を表示する装置であって、
    前記ＤＮＡ断片に対応するゲノム配列を含むゲノム配列データと、各ゲノム配列データが既知のコンパウンドマーカーであるか否かを示すunit長リストとを保持するデータメモリから前記ＤＮＡ断片に対応するデータを読み出し、読み出された前記unit長リストにunit長が既に登録されているか又は前記ゲノム配列データに繰り返し回数が多いマイクロサテライトが複数含まれているかに基づいて、前記ＤＮＡ断片が、多型性がある配列部分を複数有するコンパウンドマーカーであるかどうかを判定し、前記ゲノム配列データに繰り返し回数が多いマイクロサテライトが複数含まれているか否かを判定した場合には、前記データメモリの当該ＤＮＡ断片に対応するunit長リストの領域に各マイクロサテライトの位置及び長さを登録するコンパウンドマーカー判定処理部と、
    前記ＤＮＡ断片の長さと繰り返し回数の関係が前記データメモリに登録されている場合又は前記unit長リストに異なる複数のunit長が前記データメモリに登録されていない場合には、前記データメモリから読み出される前記ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当する真のピークの高さと、前記ＤＮＡ断片のマイクロサテライトの繰り返し単位が増加又は減少したＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当するstutterピークの高さとの相対的関係を予備的実験無しに見積もることが可能であることを示すフラグをセットし、前記データメモリの前記unit長リストに異なる複数のunit長が登録されている場合には予備的実験無しでの前記見積もりが不可能であることを示すフラグをセットする相対的高さ見積もり処理部と、
    前記相対的高さ見積もり処理部による判定結果を表示する表示処理部と
    を備えた装置。
  2. 前記相対的高さ見積もり処理部は、前記ＤＮＡ断片に含まれるマイクロサテライトの繰り返し回数と前記相対的関係との間に線形関係が成立するという性質を利用し、前記データメモリから読み出された前記ＤＡＮ断片に含まれる同一unit長の複数のマイクロサテライトそれぞれの繰り返し回数ｎi（ｉは２以上の自然数）の和Σｎｉと、前記ＤＮＡ断片の長さに対する前記ＰＣＲ増幅産物の長さの増減塩基数が前記unit長のｎ倍で与えられる場合における前記ｎとの和（＝ｎ＋Σｎｉ）を変数項とする線形方程式の計算結果として前記真のピークの高さとstutterピークの高さとの相対的関係を見積もることが可能であるかどうかを判定する
    ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルから当該ＤＮＡ断片の長さを分析した結果を表示する装置であって、
    前記ＤＮＡ断片に対応するゲノム配列を含むゲノム配列データと、各ゲノム配列データが既知のコンパウンドマーカーであるか否かを示すunit長リストとを保持するデータメモリから前記ＤＮＡ断片に対応するデータを読み出し、読み出された前記unit長リストにunit長が既に登録されているか又は前記ゲノム配列データに繰り返し回数が多いマイクロサテライトが複数含まれているかに基づいて、前記ＤＮＡ断片が、多型性がある配列部分を複数有するコンパウンドマーカーであるかどうかを判定し、前記ゲノム配列データに繰り返し回数が多いマイクロサテライトが複数含まれているか否かを判定した場合には、前記データメモリの当該ＤＮＡ断片に対応するunit長リストの領域に各マイクロサテライトの位置及び長さを登録するコンパウンドマーカー判定処理部と、
    前記ＤＮＡ断片の長さと繰り返し回数の関係が前記データメモリに登録されている場合又は前記unit長リストに異なる複数のunit長が前記データメモリに登録されていない場合には、前記ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当する真のピークの高さと、前記ＤＮＡ断片のマイクロサテライトの繰り返し単位が増加又は減少したＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当するstutterピークの高さとの相対的関係と、前記ＤＮＡ断片に含まれるマイクロサテライトの繰り返し回数との間に線形関係が成立するという性質を利用し、前記データメモリから読み出された前記ＤＡＮ断片に含まれる同一unit長の複数のマイクロサテライトの繰り返し回数ｎi（ｉは２以上の自然数）の和Σｎｉと、前記ＤＮＡ断片の長さに対する前記ＰＣＲ増幅産物の長さの増減塩基数が前記unit長のｎ倍で与えられる場合における前記ｎとの和（＝ｎ＋Σｎｉ）を変数項とする線形方程式の計算結果として前記相対的関係を見積もる相対的高さ見積もり処理部と、
    前記相対的高さ見積もり処理部による見積もり結果を表示する表示処理部と
    を備えた装置。
  4. ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルから当該ＤＮＡ断片の長さを分析した結果を表示する装置であって、
    前記ＤＮＡ断片に対応するゲノム配列を含むゲノム配列データと、各ゲノム配列データが既知のコンパウンドマーカーであるか否かを示すunit長リストとを保持するデータメモリから前記ＤＮＡ断片に対応するデータを読み出し、読み出された前記unit長リストにunit長が既に登録されているか又は前記ゲノム配列データに繰り返し回数が多いマイクロサテライトが複数含まれているかに基づいて、前記ＤＮＡ断片が、多型性がある配列部分を複数有するコンパウンドマーカーであるかどうかを判定し、前記ゲノム配列データに繰り返し回数が多いマイクロサテライトが複数含まれているか否かを判定した場合には、前記データメモリの当該ＤＮＡ断片に対応するunit長リストの領域に各マイクロサテライトの位置及び長さを登録するコンパウンドマーカー判定処理部と、
    前記ＤＮＡ断片の長さと繰り返し回数の関係が前記データメモリに登録されている場合又は前記unit長リストに異なる複数のunit長が前記データメモリに登録されていない場合には、前記データメモリから読み出される前記ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当する真のピークの高さと、前記ＤＮＡ断片のマイクロサテライトの繰り返し単位が増加又は減少したＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当するstutterピークの高さとの相対的関係と、前記ＤＮＡ断片に含まれるマイクロサテライトの繰り返し回数との間に線形関係が成立するという性質を利用し、前記データメモリから読み出された前記ＤＡＮ断片に含まれる同一unit長の複数のマイクロサテライトの繰り返し回数ｎi（ｉは２以上の自然数）の和Σｎｉと、前記ＤＮＡ断片の長さに対する前記ＰＣＲ増幅産物の長さの増減塩基数が前記unit長のｎ倍で与えられる場合における前記ｎとの和（＝ｎ＋Σｎｉ）を変数項とする線形方程式の計算結果として前記相対的関係を見積もる相対的高さ見積もり処理部と、
    前記相対的高さ見積もり処理部による見積もり結果に基づいて、前記ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルの高さと前記stutterピークの高さとの関係を補正する補正処理部と、
    前記補正された検出シグナルから前記ＤＮＡ断片の長さを分析した結果を表示する表示処理部と
    を備えた装置。
  5. 前記相対的高さ見積もり処理部は、前記ＤＮＡ断片に含まれるマイクロサテライトの繰り返し回数との間に線形関係が成立するという性質を利用し、前記データメモリから読み出された前記ＤＡＮ断片に含まれる同一unit長の複数のマイクロサテライトの繰り返し回数ｎi（ｉは２以上の自然数）の和Σｎｉと、前記ＤＮＡ断片の長さに対する前記ＰＣＲ増幅産物の長さの増減塩基数が前記unit長のｎ倍で与えられる場合における前記ｎとの和（＝ｎ＋Σｎｉ）を変数項とする線形方程式の計算結果として前記真のピークの高さとstutterピークの高さとの相対的関係を見積もる
    ことを特徴とする請求項３又は４に記載の装置。
  6. 前記コンパウンドマーカー判定処理部は、前記データメモリから読み出される前記ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナル波形のピーク間隔に基づいて、前記ＤＮＡ断片が１塩基のin/delを含んでいるかどうかを判定する
    ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の装置。
  7. 前記コンパウンドマーカー判定処理部は、前記ＤＮＡ断片の公開されているゲノム配列を参照し、前記ＤＮＡ断片に含まれているマイクロサテライトのunit繰り返し回数に関する情報を取得する
    ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の装置。
  8. 前記相対的高さ見積もり処理部は、前記ＤＮＡ断片に１塩基のin/delが含まれている場合には、前記ＤＮＡ断片の公開されているゲノム配列を参照し、ＤＮＡ断片の長さとそこに含まれるマイクロサテライトのunit繰り返し回数との線形的関係を１塩基分調整する
    ことを特徴とする請求項３から７のいずれか１項に記載の装置。
  9. 前記相対的高さ見積もり処理部は、前記ＤＮＡ断片の公開されているゲノム配列を参照し、前記ＤＮＡ断片に複数のマイクロサテライトが含まれている場合であって、当該ＤＮＡ断片に１塩基のin/delが含まれており、かつ、前記unit長が３塩基以上の場合には、ＤＮＡ断片の長さとそこに含まれる各マイクロサテライトのunit繰り返し回数の合計との線形的関係であって、前記マイクロサテライト間で共通する線形的関係を１塩基分調整する
    ことを特徴とする請求項３から８のいずれか１項に記載の装置。
  10. 前記表示処理部は、前記相対的高さ見積もり処理部による見積もりの根拠とした情報を表示する
    ことを特徴とする請求項３から９のいずれか１項に記載の装置。
  11. 中央処理装置がＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルから当該ＤＮＡ断片の長さを分析した結果を表示する方法であって、
    前記中央処理装置が、前記ＤＮＡ断片に対応するゲノム配列を含むゲノム配列データと、各ゲノム配列データが既知のコンパウンドマーカーであるか否かを示すunit長リストとを保持するデータメモリから前記ＤＮＡ断片に対応するデータを読み出し、読み出された前記unit長リストにunit長が既に登録されているか又は前記ゲノム配列データに繰り返し回数が多いマイクロサテライトが複数含まれているかに基づいて、前記ＤＮＡ断片が、多型性がある配列部分を複数有するコンパウンドマーカーであるかどうかを判定し、前記ゲノム配列データに繰り返し回数が多いマイクロサテライトが複数含まれているか否かを判定した場合には、前記データメモリの当該ＤＮＡ断片に対応するunit長リストの領域に各マイクロサテライトの位置及び長さを登録するコンパウンドマーカー判定ステップと、
    前記中央処理装置が、前記ＤＮＡ断片の長さと繰り返し回数の関係が前記データメモリに登録されていると判定した場合又は前記unit長リストに異なる複数のunit長が前記データメモリに登録されていないと判定した場合、前記データメモリから読み出される前記ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当する真のピークの高さと、前記ＤＮＡ断片のマイクロサテライトの繰り返し単位が増加又は減少したＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当するstutterピークの高さとの相対的関係を予備的実験無しに見積もることが可能であることを示すフラグをセットし、前記データメモリの前記unit長リストに異なる複数のunit長が登録されていると判定した場合、予備的実験無しでの前記見積もりが不可能であることを示すフラグをセットする相対的高さ見積もりステップと、
    前記中央処理装置が、前記相対的高さ見積もりステップによる判定結果を表示装置に表示する表示ステップと
    を含む方法。
  12. 前記相対的高さ見積もりステップにおいて、前記中央処理部は、前記ＤＮＡ断片に含まれるマイクロサテライトの繰り返し回数と前記相対的関係との間に線形関係が成立するという性質を利用し、前記データメモリから読み出された前記ＤＡＮ断片に含まれる同一unit長の複数のマイクロサテライトの繰り返し回数ｎi（ｉは２以上の自然数）の和Σｎｉと、前記ＤＮＡ断片の長さに対する前記ＰＣＲ増幅産物の長さの増減塩基数が前記unit長のｎ倍で与えられる場合における前記ｎとの和（＝ｎ＋Σｎｉ）を変数項とする線形方程式の計算結果として前記真のピークの高さとstutterピークの高さとの相対的関係を見積もることが可能であるかどうかを判定する
    ことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
  13. 中央処理装置がＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルから当該ＤＮＡ断片の長さを分析した結果を表示する方法であって、
    前記中央処理装置が、前記ＤＮＡ断片に対応するゲノム配列を含むゲノム配列データと、各ゲノム配列データが既知のコンパウンドマーカーであるか否かを示すunit長リストとを保持するデータメモリから前記ＤＮＡ断片に対応するデータを読み出し、読み出された前記unit長リストにunit長が既に登録されているか又は前記ゲノム配列データに繰り返し回数が多いマイクロサテライトが複数含まれているかに基づいて、前記ＤＮＡ断片が、多型性がある配列部分を複数有するコンパウンドマーカーであるかどうかを判定し、前記ゲノム配列データに繰り返し回数が多いマイクロサテライトが複数含まれているか否かを判定した場合、前記データメモリの当該ＤＮＡ断片に対応するunit長リストの領域に各マイクロサテライトの位置及び長さを登録するコンパウンドマーカー判定ステップと、
    前記中央処理装置が、前記ＤＮＡ断片の長さと繰り返し回数の関係が前記データメモリに登録されていると判定した場合又は前記unit長リストに異なる複数のunit長が前記データメモリに登録されていないと判定した場合、前記データメモリから読み出される前記ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当する真のピークの高さと、前記ＤＮＡ断片のマイクロサテライトの繰り返し単位が増加又は減少したＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当するstutterピークの高さとの相対的関係と、前記ＤＮＡ断片に含まれるマイクロサテライトの繰り返し回数との間に線形関係が成立するという性質を利用し、前記データメモリから読み出された前記ＤＡＮ断片に含まれる同一unit長の複数のマイクロサテライトの繰り返し回数ｎi（ｉは２以上の自然数）の和Σｎｉと、前記ＤＮＡ断片の長さに対する前記ＰＣＲ増幅産物の長さの増減塩基数が前記unit長のｎ倍で与えられる場合における前記ｎとの和（＝ｎ＋Σｎｉ）を変数項とする線形方程式の計算結果として前記相対的関係を見積もる相対的高さ見積もりステップと、
    前記中央処理装置が、前記相対的高さ見積もりステップによる見積もり結果を表示装置に表示する表示ステップと
    を含む方法。
  14. 中央処理装置がＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルから当該ＤＮＡ断片の長さを分析した結果を表示する方法であって、
    前記中央処理装置が、前記ＤＮＡ断片に対応するゲノム配列を含むゲノム配列データと、各ゲノム配列データが既知のコンパウンドマーカーであるか否かを示すunit長リストとを保持するデータメモリから前記ＤＮＡ断片に対応するデータを読み出し、読み出された前記unit長リストにunit長が既に登録されているか又は前記ゲノム配列データに繰り返し回数が多いマイクロサテライトが複数含まれているかに基づいて、前記ＤＮＡ断片が、多型性がある配列部分を複数有するコンパウンドマーカーであるかどうかを判定し、前記ゲノム配列データに繰り返し回数が多いマイクロサテライトが複数含まれているか否かを判定した場合には、前記データメモリの当該ＤＮＡ断片に対応するunit長リストの領域に各マイクロサテライトの位置及び長さを登録するコンパウンドマーカー判定ステップと、
    前記中央処理装置が、前記ＤＮＡ断片の長さと繰り返し回数の関係が前記データメモリに登録されていると判定した場合又は前記unit長リストに異なる複数のunit長が前記データメモリに登録されていないと判定した場合、前記データメモリから読み出される前記ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当する真のピークの高さと、前記ＤＮＡ断片のマイクロサテライトの繰り返し単位が増加又は減少したＰＣＲ増幅産物の検出シグナルに相当するstutterピークの高さとの相対的関係と、前記ＤＮＡ断片に含まれるマイクロサテライトの繰り返し回数との間に線形関係が成立するという性質を利用し、前記データメモリから読み出された前記ＤＡＮ断片に含まれる同一unit長の複数のマイクロサテライトの繰り返し回数ｎi（ｉは２以上の自然数）の和Σｎｉと、前記ＤＮＡ断片の長さに対する前記ＰＣＲ増幅産物の長さの増減塩基数が前記unit長のｎ倍で与えられる場合における前記ｎとの和（＝ｎ＋Σｎｉ）を変数項とする線形方程式の計算結果として前記相対的関係を見積もる相対的高さ見積もりステップと、
    前記中央処理装置が、前記相対的高さ見積もりステップによる見積もり結果に基づいて、前記ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナルの高さと前記stutterピークの高さとの関係を補正する補正ステップと、
    前記中央処理装置が、前記補正された検出シグナルから前記ＤＮＡ断片の長さを分析した結果を表示装置に表示する表示ステップと
    を含む方法。
  15. 前記相対的高さ見積もりステップにおいて、前記中央処理部は、前記ＤＮＡ断片に含まれるマイクロサテライトの繰り返し回数と前記相対的関係との間に線形関係が成立するという性質を利用し、前記データメモリから読み出された前記ＤＡＮ断片に含まれる同一unit長の複数のマイクロサテライトの繰り返し回数ｎi（ｉは２以上の自然数）の和Σｎｉと、前記ＤＮＡ断片の長さに対する前記ＰＣＲ増幅産物の長さの増減塩基数が前記unit長のｎ倍で与えられる場合における前記ｎとの和（＝ｎ＋Σｎｉ）を変数項とする線形方程式の計算結果として前記真のピークの高さとstutterピークの高さとの相対的関係を見積もることが可能であるかどうかを判定する
    ことを特徴とする請求項１３又は１４に記載の方法。
  16. 前記コンパウンドマーカー判定ステップにおいて、前記中央処理部は、前記データメモリから読み出される前記ＤＮＡ断片のＰＣＲ増幅産物の検出シグナル波形のピーク間隔に基づいて、前記ＤＮＡ断片が１塩基のin/delを含んでいるかどうかを判定する
    ことを特徴とする請求項１１から１５のいずれか１項に記載の方法。
  17. 前記コンパウンドマーカー判定ステップにおいて、前記中央処理部は、前記ＤＮＡ断片の公開されているゲノム配列を参照し、前記ＤＮＡ断片に含まれているマイクロサテライトのunit繰り返し回数に関する情報を取得する
    ことを特徴とする請求項１１から１６のいずれか１項に記載の方法。
  18. 前記相対的高さ見積もりステップにおいて、前記中央処理部は、前記ＤＮＡ断片に１塩基のin/delが含まれている場合には、前記ＤＮＡ断片の公開されているゲノム配列を参照し、ＤＮＡ断片の長さとそこに含まれるマイクロサテライトのunit繰り返し回数との線形的関係を１塩基分調整する
    ことを特徴とする請求項１３から１７のいずれか１項に記載の方法。
  19. 前記相対的高さ見積もりステップにおいて、前記中央処理部は、前記ＤＮＡ断片の公開されているゲノム配列を参照し、前記ＤＮＡ断片に複数のマイクロサテライトが含まれている場合であって、当該ＤＮＡ断片に１塩基のin/delが含まれており、かつ、前記unit長が３塩基以上の場合には、ＤＮＡ断片の長さとそこに含まれる各マイクロサテライトのunit繰り返し回数の合計との線形的関係であって、前記マイクロサテライト間で共通する線形的関係を１塩基分調整する
    ことを特徴とする請求項１３から１８のいずれか１項に記載の方法。
  20. 前記表示ステップにおいて、前記中央処理部は、前記相対的高さ見積もりステップにおいて見積もりの根拠とした情報を表示する
    ことを特徴とする請求項１３から１９のいずれか１項に記載の方法。
  21. 請求項１１から２０のいずれか１項に記載の方法をコンピュータにおいて実行するためのプログラム。
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