JPH0944564A - Ｄｎａの塩基配列決定時におけるフラグメント波形表示方法および装置 - Google Patents
Ｄｎａの塩基配列決定時におけるフラグメント波形表示方法および装置Info
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- JPH0944564A JPH0944564A JP19200695A JP19200695A JPH0944564A JP H0944564 A JPH0944564 A JP H0944564A JP 19200695 A JP19200695 A JP 19200695A JP 19200695 A JP19200695 A JP 19200695A JP H0944564 A JPH0944564 A JP H0944564A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＤＮＡ塩基配列の決定方法に係り、各フラグ
メント波形上で比較すべき位置を明快にし、より正確な
塩基配列を決定可能にすることを目的とする。 【構成】 まず各フラグメントに対するフラグメント塩
基配列を決定し、次に各フラグメント塩基配列を結合し
た結果としてのＤＮＡ全体の塩基配列を曖昧さを許容し
たコンセンサス配列として求め、さらにコンセンサス配
列に対応させてフラグメント内の塩基位置を示す波形を
表示し、該表示波形との比較により正確なコンセンサス
配列を求めるように構成する。
メント波形上で比較すべき位置を明快にし、より正確な
塩基配列を決定可能にすることを目的とする。 【構成】 まず各フラグメントに対するフラグメント塩
基配列を決定し、次に各フラグメント塩基配列を結合し
た結果としてのＤＮＡ全体の塩基配列を曖昧さを許容し
たコンセンサス配列として求め、さらにコンセンサス配
列に対応させてフラグメント内の塩基位置を示す波形を
表示し、該表示波形との比較により正確なコンセンサス
配列を求めるように構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、核酸の１つとしてのＤ
ＮＡにおける塩基配列の決定方法に係り、更に詳しくは
ＤＮＡシーケンサを用いたＤＮＡ塩基配列決定時におけ
るＤＮＡの断片としてのフラグメントにおける塩基の配
列に対応する波形の表示方法に関する。
ＮＡにおける塩基配列の決定方法に係り、更に詳しくは
ＤＮＡシーケンサを用いたＤＮＡ塩基配列決定時におけ
るＤＮＡの断片としてのフラグメントにおける塩基の配
列に対応する波形の表示方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】核酸の構成単位はヌクレオチドであり、
このヌクレオチドは塩基、糖、リン酸の３成分が結合し
たものである。ヌクレオチドはヌクレオシドにリン酸が
結合したものでもあり、リン酸はヌクレオシドをはしか
けして、ポリマーが作られ、ＤＮＡ（レオキシリボ核
酸）とＲＮＡ（リボ核酸）のいずれかが形成される。
このヌクレオチドは塩基、糖、リン酸の３成分が結合し
たものである。ヌクレオチドはヌクレオシドにリン酸が
結合したものでもあり、リン酸はヌクレオシドをはしか
けして、ポリマーが作られ、ＤＮＡ（レオキシリボ核
酸）とＲＮＡ（リボ核酸）のいずれかが形成される。
【０００３】核酸を構成する塩基にはプリン塩基とピリ
ミジン塩基の２種類があり、プリン塩基にはアデニンＡ
とグアニンＧがあり、またピリミジン塩基にはシトシン
ＣとチミンＴがある。
ミジン塩基の２種類があり、プリン塩基にはアデニンＡ
とグアニンＧがあり、またピリミジン塩基にはシトシン
ＣとチミンＴがある。
【０００４】ポリヌクレオチド鎖構造と呼ばれる構造を
持つＤＮＡは、前述の４つの塩基アデニンＡ、グアニン
Ｇ、シトシンＣ、およびチミンＴが一列に並んだ細長い
糸のような構造を持っており、例えば１個のヒトの細胞
の染色体からＤＮＡを引き出し、それらを繋ぎ合わせる
と１ｍにもおよび、この上に３０億個の塩基が並んでい
ると言われる。
持つＤＮＡは、前述の４つの塩基アデニンＡ、グアニン
Ｇ、シトシンＣ、およびチミンＴが一列に並んだ細長い
糸のような構造を持っており、例えば１個のヒトの細胞
の染色体からＤＮＡを引き出し、それらを繋ぎ合わせる
と１ｍにもおよび、この上に３０億個の塩基が並んでい
ると言われる。
【０００５】従って、このＡ，Ｇ，ＴおよびＣの配列順
序を知ることが、すなわち遺伝情報を解明することにつ
ながり、この塩基配列を決めるシーケンス技術は他の分
野の技術と互いに関連しながら進歩しており、その発展
は制限酵素や核酸関連酵素の発見、ＤＮＡのクローニン
グ、核酸化学などの技術分野の発展と大いに関連してい
る。
序を知ることが、すなわち遺伝情報を解明することにつ
ながり、この塩基配列を決めるシーケンス技術は他の分
野の技術と互いに関連しながら進歩しており、その発展
は制限酵素や核酸関連酵素の発見、ＤＮＡのクローニン
グ、核酸化学などの技術分野の発展と大いに関連してい
る。
【０００６】最近ではコンピュータ技術がシーケンス法
の１つとして活用され、人間の能力を越えた膨大なデー
タの入力や蓄積が可能となり、塩基配列の決定にとって
コンピュータは必須の道具として用いられるようになっ
ている。
の１つとして活用され、人間の能力を越えた膨大なデー
タの入力や蓄積が可能となり、塩基配列の決定にとって
コンピュータは必須の道具として用いられるようになっ
ている。
【０００７】ＤＮＡは、前述のように塩基が一列、すな
わち鎖状に結合した塩基一次配列の構造を持っている。
このＤＮＡ鎖には向きがあり、ＡＴＧＣＡＣＧＡ→とＡ
ＴＧＣＡＣＧＡ←（すなわち、ＡＧＣＡＣＧＴＡ→）と
は別のものである。
わち鎖状に結合した塩基一次配列の構造を持っている。
このＤＮＡ鎖には向きがあり、ＡＴＧＣＡＣＧＡ→とＡ
ＴＧＣＡＣＧＡ←（すなわち、ＡＧＣＡＣＧＴＡ→）と
は別のものである。
【０００８】このＤＮＡ鎖の両側、すなわち末端には名
称がついており、糖の３′の位置に水酸基がついた末端
は３′末端と呼ばれ、また他方の末端、すなわち糖の
５′の位置にリン酸基がついた末端は５′末端と呼ばれ
る。そしてＤＮＡ鎖を記述する際には、一般に５′末端
が左、３′末端が右となるように記述する。
称がついており、糖の３′の位置に水酸基がついた末端
は３′末端と呼ばれ、また他方の末端、すなわち糖の
５′の位置にリン酸基がついた末端は５′末端と呼ばれ
る。そしてＤＮＡ鎖を記述する際には、一般に５′末端
が左、３′末端が右となるように記述する。
【０００９】ＤＮＡは通常、向きが異なって相補的な２
本の塩基配列がくっついた二重鎖の状態で存在する。こ
の時２本の塩基配列において、お互いに向かい合う塩基
の間には一定の関係があり、アデニンＡはチミンＴと、
またグアニンＧはシトシンＣと向き合うようになってい
る。この例を次に示す（上下の塩基がペアとなってい
る）。
本の塩基配列がくっついた二重鎖の状態で存在する。こ
の時２本の塩基配列において、お互いに向かい合う塩基
の間には一定の関係があり、アデニンＡはチミンＴと、
またグアニンＧはシトシンＣと向き合うようになってい
る。この例を次に示す（上下の塩基がペアとなってい
る）。
【００１０】
【数１】
【００１１】ＤＮＡは相補鎖となる２本の塩基配列が組
となって、１つの遺伝的意味を持ち、２つの配列のうち
どちらか１つの配列を確定することができれば、そのＤ
ＮＡの塩基配列を決定できたことになる。
となって、１つの遺伝的意味を持ち、２つの配列のうち
どちらか１つの配列を確定することができれば、そのＤ
ＮＡの塩基配列を決定できたことになる。
【００１２】ＤＮＡの塩基配列を自動的に読み取る装置
であるＤＮＡシーケンサにおいては、ジデオキシ法、ま
たはサンガ法と呼ばれる方法が塩基配列決定のために用
いられる。一般にＤＮＡの二重鎖の一方の相補鎖の一部
分を、ＤＮＡ合成のきっかけとなるプライマーとしてＤ
ＮＡ合成を行う際に、ジデオキシヌクレオチドと言うヌ
クレオチドが取り込まれると、そこでＤＮＡ合成がスト
ップし、様々な長さのＤＮＡの断片（フラグメント）が
得られるが、プライマーを用いたＤＮＡ合成反応の際
に、Ｇ，Ａ，Ｔ、及びＣの各塩基に対応するジデオキシ
ヌクレオチドを加えることにより、それぞれの塩基の位
置で鎖の伸びがストップした様々な長さのＤＮＡ断片が
得られる。
であるＤＮＡシーケンサにおいては、ジデオキシ法、ま
たはサンガ法と呼ばれる方法が塩基配列決定のために用
いられる。一般にＤＮＡの二重鎖の一方の相補鎖の一部
分を、ＤＮＡ合成のきっかけとなるプライマーとしてＤ
ＮＡ合成を行う際に、ジデオキシヌクレオチドと言うヌ
クレオチドが取り込まれると、そこでＤＮＡ合成がスト
ップし、様々な長さのＤＮＡの断片（フラグメント）が
得られるが、プライマーを用いたＤＮＡ合成反応の際
に、Ｇ，Ａ，Ｔ、及びＣの各塩基に対応するジデオキシ
ヌクレオチドを加えることにより、それぞれの塩基の位
置で鎖の伸びがストップした様々な長さのＤＮＡ断片が
得られる。
【００１３】図１１は特定のヌクレオチド、この場合ア
デニンＡの所で切断されてできるＤＮＡ断片の作り方の
説明図である。この場合にはＤＮＡ鎖から１個のヌクレ
オチド、すなわちアデニンＡを取り除く程度の穏やかな
化学処理が行われ、５′末端にリン酸基を持つ左側の断
片のみが放射性の断片となり、これらの断片をゲル電気
泳動させることにより、放射性の断片のみはその断片の
長さ、例えば分子量に対応する位置で検出される。
デニンＡの所で切断されてできるＤＮＡ断片の作り方の
説明図である。この場合にはＤＮＡ鎖から１個のヌクレ
オチド、すなわちアデニンＡを取り除く程度の穏やかな
化学処理が行われ、５′末端にリン酸基を持つ左側の断
片のみが放射性の断片となり、これらの断片をゲル電気
泳動させることにより、放射性の断片のみはその断片の
長さ、例えば分子量に対応する位置で検出される。
【００１４】ＤＮＡシーケンサでは、ジデオキシ法の反
応生成物としてのＤＮＡ断片が蛍光標識され、その結果
としての蛍光標識されたいろいろの長さの鎖を持つＤＮ
Ａ断片が、ゲル電気泳動によって分離される。ゲル内を
泳動されてくるＤＮＡ断片に対してゲル上のある位置に
おいて、レーザ照射により蛍光色素を励起発光させ、こ
の蛍光を光検出器で検出する。電気泳動と同時に経時的
に蛍光を検出していくことにより、Ｇ，Ａ，Ｔ、及びＣ
の各塩基に対応するＤＮＡ断片の泳動パターンのデータ
を得ることができる。このようにして得られたデータが
コンピュータによって解析され、塩基配列データに変換
される。
応生成物としてのＤＮＡ断片が蛍光標識され、その結果
としての蛍光標識されたいろいろの長さの鎖を持つＤＮ
Ａ断片が、ゲル電気泳動によって分離される。ゲル内を
泳動されてくるＤＮＡ断片に対してゲル上のある位置に
おいて、レーザ照射により蛍光色素を励起発光させ、こ
の蛍光を光検出器で検出する。電気泳動と同時に経時的
に蛍光を検出していくことにより、Ｇ，Ａ，Ｔ、及びＣ
の各塩基に対応するＤＮＡ断片の泳動パターンのデータ
を得ることができる。このようにして得られたデータが
コンピュータによって解析され、塩基配列データに変換
される。
【００１５】ＤＮＡシーケンサの出力データとしては、
ＤＮＡ塩基配列そのものと、配列の決定に使われた波形
データがある。この波形データはゲル電気泳動パターン
のデータに対応し、Ｇ，Ａ，Ｔ、およびＣの各波形にお
いて波形のピークの位置がその塩基の存在する位置に対
応する。
ＤＮＡ塩基配列そのものと、配列の決定に使われた波形
データがある。この波形データはゲル電気泳動パターン
のデータに対応し、Ｇ，Ａ，Ｔ、およびＣの各波形にお
いて波形のピークの位置がその塩基の存在する位置に対
応する。
【００１６】しかしながら、前述のように一般にＤＮＡ
の塩基配列における塩基の個数は非常に多いので、ＤＮ
Ａシーケンサによって一度に塩基配列の全てを決定する
ことはできず、一般に配列を決定したいＤＮＡを複数の
断片にフラグメント化して、各フラグメントの塩基配列
を決定し、それらの塩基配列を結合することによって全
体の塩基配列を決定する方法がとられている。このフラ
グメント化においては、各フラグメントを結合するため
にフラグメントの両端はオーバーラップする形でフラグ
メント化され、各フラグメントに対する塩基配列が求め
られる。
の塩基配列における塩基の個数は非常に多いので、ＤＮ
Ａシーケンサによって一度に塩基配列の全てを決定する
ことはできず、一般に配列を決定したいＤＮＡを複数の
断片にフラグメント化して、各フラグメントの塩基配列
を決定し、それらの塩基配列を結合することによって全
体の塩基配列を決定する方法がとられている。このフラ
グメント化においては、各フラグメントを結合するため
にフラグメントの両端はオーバーラップする形でフラグ
メント化され、各フラグメントに対する塩基配列が求め
られる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】ＤＮＡシーケンサを用
いた塩基配列決定処理においては、以上に述べたように
一度に読み取られる塩基の数に制限があり、また読み取
られた配列データの内容にもゲル電気泳動による実験の
精度によってはかなりの曖昧性が含まれる。
いた塩基配列決定処理においては、以上に述べたように
一度に読み取られる塩基の数に制限があり、また読み取
られた配列データの内容にもゲル電気泳動による実験の
精度によってはかなりの曖昧性が含まれる。
【００１８】図１２はシーケンサによって得られた波形
のデータを示し、縦軸は蛍光強度、また横軸の数値はＤ
ＮＡの配列における塩基の番号、すなわち、末端からの
塩基の位置を表す。同図において、上から下に向かって
示すように、必要に応じて波形を拡大し、波形に対応す
る位置の塩基の配列が読み取られる。
のデータを示し、縦軸は蛍光強度、また横軸の数値はＤ
ＮＡの配列における塩基の番号、すなわち、末端からの
塩基の位置を表す。同図において、上から下に向かって
示すように、必要に応じて波形を拡大し、波形に対応す
る位置の塩基の配列が読み取られる。
【００１９】このように塩基配列を決定したい目的のＤ
ＮＡに対しては、フラグメントの配列を必要に応じて拡
大し、フラグメント配列同士を結合したり、曖昧な塩基
を削除したり、必要に応じて塩基を挿入したりする編集
の処理をして塩基配列を組み立てることになるが、その
処理ではより正確に、かつ迅速に目的の塩基配列を得る
ことが望ましい。
ＮＡに対しては、フラグメントの配列を必要に応じて拡
大し、フラグメント配列同士を結合したり、曖昧な塩基
を削除したり、必要に応じて塩基を挿入したりする編集
の処理をして塩基配列を組み立てることになるが、その
処理ではより正確に、かつ迅速に目的の塩基配列を得る
ことが望ましい。
【００２０】塩基配列を組み立てるためには、ＤＮＡシ
ーケンサによって読み取られたフラグメントデータを結
合、または編集する際に、通常は文字の配列だけをシー
ケンサデータから抽出して結合編集操作を行うが、必要
に応じて波形データを参照することも行われている。
ーケンサによって読み取られたフラグメントデータを結
合、または編集する際に、通常は文字の配列だけをシー
ケンサデータから抽出して結合編集操作を行うが、必要
に応じて波形データを参照することも行われている。
【００２１】このように波形を参照する場合でも、従来
はフラグメントに対応する波形データが表示されるに過
ぎず、波形同士を比較して検討できるような表示がなさ
れていないという問題点があった。前述のように電気泳
動用ゲルの質のバラつきや、実験条件の微妙な違いなど
によって、波形データのピーク間隔も実験データによっ
て一般的に異なってくる。そのため単純に波形を表示し
ても、波形の間での比較すべき部分の対応が視覚的にわ
かりにくく、塩基配列の正確な組立にあまり役に立たな
いと言う問題点があった。
はフラグメントに対応する波形データが表示されるに過
ぎず、波形同士を比較して検討できるような表示がなさ
れていないという問題点があった。前述のように電気泳
動用ゲルの質のバラつきや、実験条件の微妙な違いなど
によって、波形データのピーク間隔も実験データによっ
て一般的に異なってくる。そのため単純に波形を表示し
ても、波形の間での比較すべき部分の対応が視覚的にわ
かりにくく、塩基配列の正確な組立にあまり役に立たな
いと言う問題点があった。
【００２２】また従来においては、ゲル電気泳動におい
て単位塩基数あたりの泳動距離が塩基数が大きくなると
共に短くなり、その結果波形に対応する塩基の間隔が均
一にならないと言う問題点があった。
て単位塩基数あたりの泳動距離が塩基数が大きくなると
共に短くなり、その結果波形に対応する塩基の間隔が均
一にならないと言う問題点があった。
【００２３】図１３はこの問題点、すなわち塩基間隔の
不均一性の説明図である。同図において、例えば塩基番
号で１００と２００の間隔、６００と７００の間隔が異
なっており、塩基間隔が均一でないことを示している。
また実験条件の微妙な違いによって、同じ塩基番号に対
応する波形の位置も異なっており、波形の間の単純比較
が難しいという問題点がある。
不均一性の説明図である。同図において、例えば塩基番
号で１００と２００の間隔、６００と７００の間隔が異
なっており、塩基間隔が均一でないことを示している。
また実験条件の微妙な違いによって、同じ塩基番号に対
応する波形の位置も異なっており、波形の間の単純比較
が難しいという問題点がある。
【００２４】本発明はＤＮＡの各フラグメントの波形デ
ータを比較する際に、波形上で比較すべき位置の対応が
すぐにわかり、その結果フラグメントデータの結合、お
よび結合後の編集操作において、より正確に塩基配列を
決定できるようにすることを目的とする。
ータを比較する際に、波形上で比較すべき位置の対応が
すぐにわかり、その結果フラグメントデータの結合、お
よび結合後の編集操作において、より正確に塩基配列を
決定できるようにすることを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の機能ブロ
ック図である。同図はＤＮＡの塩基配列を複数の部分的
配列としてのフラグメントに分割して、各フラグメント
毎に該フラグメント内の塩基の位置を示す波形を表示
し、該複数の波形に対応する塩基配列を結合、および編
集してＤＮＡ全体の塩基の配列を決定する、塩基配列決
定時におけるフラグメント波形表示方法の機能ブロック
図である。
ック図である。同図はＤＮＡの塩基配列を複数の部分的
配列としてのフラグメントに分割して、各フラグメント
毎に該フラグメント内の塩基の位置を示す波形を表示
し、該複数の波形に対応する塩基配列を結合、および編
集してＤＮＡ全体の塩基の配列を決定する、塩基配列決
定時におけるフラグメント波形表示方法の機能ブロック
図である。
【００２６】このフラグメント波形表示方法において
は、まず図１の１で各フラグメントに対する塩基の配列
がフラグメント塩基配列として決定される。このフラグ
メント塩基配列は、例えばＤＮＡの塩基配列決定用に用
いられるＤＮＡシーケンサの出力によって得られる。
は、まず図１の１で各フラグメントに対する塩基の配列
がフラグメント塩基配列として決定される。このフラグ
メント塩基配列は、例えばＤＮＡの塩基配列決定用に用
いられるＤＮＡシーケンサの出力によって得られる。
【００２７】続いて２で決定された各フラグメント配列
が結合され、その結果としてＤＮＡ全体の塩基の配列を
示す１本のコンセンサス配列が、曖昧さ、例えばある位
置の塩基が２つの塩基のうちのいずれか１つであること
などを示す曖昧さが許容された状態で求められる。
が結合され、その結果としてＤＮＡ全体の塩基の配列を
示す１本のコンセンサス配列が、曖昧さ、例えばある位
置の塩基が２つの塩基のうちのいずれか１つであること
などを示す曖昧さが許容された状態で求められる。
【００２８】更に３で、このコンセンサス配列に対応さ
せてフラグメント内の塩基の位置を示す波形が表示さ
れ、表示された波形との比較によってコンセンサス配列
の編集、例えば不適当な塩基の削除、必要に応じた塩基
の挿入などの操作が行われ、曖昧さが解消されたＤＮＡ
全体の塩基配列が決定される。
せてフラグメント内の塩基の位置を示す波形が表示さ
れ、表示された波形との比較によってコンセンサス配列
の編集、例えば不適当な塩基の削除、必要に応じた塩基
の挿入などの操作が行われ、曖昧さが解消されたＤＮＡ
全体の塩基配列が決定される。
【００２９】本発明においては、コンセンサス配列に対
応させて表示波形との比較によるコンセンサス配列の編
集を容易にするような波形表示が行われる。その方法
は、例えば次のような方法である。
応させて表示波形との比較によるコンセンサス配列の編
集を容易にするような波形表示が行われる。その方法
は、例えば次のような方法である。
【００３０】例えばＤＮＡシーケンサの出力としてのフ
ラグメント塩基配列上の塩基に対して波形上の位置を示
す位置情報が与えられ、編集操作によってフラグメント
塩基配列に挿入された塩基にはその位置情報を与えず
に、編集後のフラグメント塩基配列中で位置情報を持つ
両端の塩基が前記コンセンサス配列に対応させられ、例
えばスケール変換が行われて、両端の塩基間の波形の表
示が行われる。
ラグメント塩基配列上の塩基に対して波形上の位置を示
す位置情報が与えられ、編集操作によってフラグメント
塩基配列に挿入された塩基にはその位置情報を与えず
に、編集後のフラグメント塩基配列中で位置情報を持つ
両端の塩基が前記コンセンサス配列に対応させられ、例
えばスケール変換が行われて、両端の塩基間の波形の表
示が行われる。
【００３１】本発明によれば、このような波形表示を行
うことにより、コンセンサス配列に対応する位置に波形
が正しく表示されることになる。
うことにより、コンセンサス配列に対応する位置に波形
が正しく表示されることになる。
【００３２】
【実施例】図２は本発明の波形表示方法を用いる塩基配
列の結合、および編集処理の全体フローチャートであ
る。同図の処理は、フラグメントの結合や編集操作など
のイベントが実行されるたびに行われる、波形表示の更
新までのフローチャートである。
列の結合、および編集処理の全体フローチャートであ
る。同図の処理は、フラグメントの結合や編集操作など
のイベントが実行されるたびに行われる、波形表示の更
新までのフローチャートである。
【００３３】図２において、まずステップＳ１１でフラ
グメントの結合、または編集などのイベントが入力さ
れ、ステップＳ１２で必要に応じてそのフラグメントの
塩基配列の書き直しなどのプレ処理が行われる。
グメントの結合、または編集などのイベントが入力さ
れ、ステップＳ１２で必要に応じてそのフラグメントの
塩基配列の書き直しなどのプレ処理が行われる。
【００３４】ステップＳ１３〜Ｓ１５の処理が本発明に
特有のものである。まずステップＳ１３で、配列データ
リンク領域の更新処理が行われる。ここで配列データリ
ンク領域とは、現在編集対象となっているフラグメント
配列の塩基の中で、対応する波形データの位置情報を持
っている最も先頭に近い塩基と、最も末尾に近い塩基と
に挟まれた塩基配列の部分領域である。
特有のものである。まずステップＳ１３で、配列データ
リンク領域の更新処理が行われる。ここで配列データリ
ンク領域とは、現在編集対象となっているフラグメント
配列の塩基の中で、対応する波形データの位置情報を持
っている最も先頭に近い塩基と、最も末尾に近い塩基と
に挟まれた塩基配列の部分領域である。
【００３５】後述のように、シーケンサの出力として得
られた配列の中の塩基は、波形データ上でその位置、す
なわち対応する位置情報がわかるので、そのような塩基
に対しては、位置情報と対応した形で例えばメモリにそ
のデータが格納される。これに対して、例えば編集中に
挿入された塩基の場合には、波形データ上で対応する位
置は不明であるので、そのような塩基に対しては対応す
る位置情報は格納されない。従って、配列データリンク
領域とはフラグメント配列の中で対応する位置情報を持
つ最も左側の塩基と右側の塩基とに挟まれた部分領域で
ある。
られた配列の中の塩基は、波形データ上でその位置、す
なわち対応する位置情報がわかるので、そのような塩基
に対しては、位置情報と対応した形で例えばメモリにそ
のデータが格納される。これに対して、例えば編集中に
挿入された塩基の場合には、波形データ上で対応する位
置は不明であるので、そのような塩基に対しては対応す
る位置情報は格納されない。従って、配列データリンク
領域とはフラグメント配列の中で対応する位置情報を持
つ最も左側の塩基と右側の塩基とに挟まれた部分領域で
ある。
【００３６】図２において、ステップＳ１３で配列デー
タリンク領域の更新、すなわちそのフラグメント配列に
対する配列データリンク領域が求められると、続いてス
テップＳ１４で波形データリンク領域の更新が行われ
る。ここで波形データリンク領域とは、前述の配列デー
タリンク領域の両端の塩基が持つ波形データ位置情報、
すなわち最も左側の塩基の位置と、最も右側の塩基の位
置とに挟まれた波形データの部分領域であり、このステ
ップでは編集対象となっているフラグメント配列の中で
の配列データリンク領域に対応する波形データリンク領
域が求められる。
タリンク領域の更新、すなわちそのフラグメント配列に
対する配列データリンク領域が求められると、続いてス
テップＳ１４で波形データリンク領域の更新が行われ
る。ここで波形データリンク領域とは、前述の配列デー
タリンク領域の両端の塩基が持つ波形データ位置情報、
すなわち最も左側の塩基の位置と、最も右側の塩基の位
置とに挟まれた波形データの部分領域であり、このステ
ップでは編集対象となっているフラグメント配列の中で
の配列データリンク領域に対応する波形データリンク領
域が求められる。
【００３７】ステップＳ１５で波形表示の更新が行わ
れ、編集対象となっているフラグメント配列に対する波
形データリンク領域が求められると、ステップＳ１５で
波形表示の更新（後述）が行われる。その後ステップＳ
１６で必要なポスト処理やその他のイベント処理が行わ
れ、ステップＳ１７で、例えば実際の波形表示を行うた
めのメインループの処理が行われる。
れ、編集対象となっているフラグメント配列に対する波
形データリンク領域が求められると、ステップＳ１５で
波形表示の更新（後述）が行われる。その後ステップＳ
１６で必要なポスト処理やその他のイベント処理が行わ
れ、ステップＳ１７で、例えば実際の波形表示を行うた
めのメインループの処理が行われる。
【００３８】続いて本発明の波形表示方法において用い
られるデータの構成について説明するが、その前に本発
明で用いるコンセンサス配列の概念について説明する。
前述のように非常に長いＤＮＡ鎖の塩基配列を決定する
ためにそのＤＮＡを複数のフラグメントに分割し、各フ
ラグメントについての塩基配列をＤＮＡシーケンサを用
いて決定した後に、それらの配列を結合および編集して
全体のＤＮＡの塩基配列を決定することになるが、その
全体の塩基配列を決定するために各フラグメントの塩基
配列を結合していく過程の１つの塩基配列をコンセンサ
ス配列と呼ぶことにする。そのコンセンサス配列の例を
下に示す。なお、この例は二重鎖の一方のみを示す。 塩基番号 １ ５ 10 15 20 25 コンセンサス配列 ＡＴＧＣＴＴＡＧＳＷＧＴＡＣＣＡＲＧＧＴＡＡＡＡＡ ──────────────────────────────────── フラグメントＡ ＡＴＧＣＴＴＡＧＣＴＧＴＡＣＣＡＧ フラグメントＢ ＴＴＡＧＧＴ−ＴＡＣＣＡＡＧＧＴＡ フラグメントＣ ＡＧＣＡＧＴＡＣＣＡＡＧＧＴＡＡＡＡＡ この例では、３つのフラグメントＡ，Ｂ、およびＣを結
合させた場合のコンセンサス配列が示されており、フラ
グメントがオーバーラップしている部分では、オーバー
ラップしている塩基が一致している場合にはその塩基が
コンセンサス配列の塩基として用いられ、ＣかＧのいず
れかと考えられる場合にはＳ、ＴかＡのいずれかと考え
られる場合にはＷ、ＧかＡのいずれかと考えられる場合
にはＲとするＩＵＰＡＣコードが用いられている。
られるデータの構成について説明するが、その前に本発
明で用いるコンセンサス配列の概念について説明する。
前述のように非常に長いＤＮＡ鎖の塩基配列を決定する
ためにそのＤＮＡを複数のフラグメントに分割し、各フ
ラグメントについての塩基配列をＤＮＡシーケンサを用
いて決定した後に、それらの配列を結合および編集して
全体のＤＮＡの塩基配列を決定することになるが、その
全体の塩基配列を決定するために各フラグメントの塩基
配列を結合していく過程の１つの塩基配列をコンセンサ
ス配列と呼ぶことにする。そのコンセンサス配列の例を
下に示す。なお、この例は二重鎖の一方のみを示す。 塩基番号 １ ５ 10 15 20 25 コンセンサス配列 ＡＴＧＣＴＴＡＧＳＷＧＴＡＣＣＡＲＧＧＴＡＡＡＡＡ ──────────────────────────────────── フラグメントＡ ＡＴＧＣＴＴＡＧＣＴＧＴＡＣＣＡＧ フラグメントＢ ＴＴＡＧＧＴ−ＴＡＣＣＡＡＧＧＴＡ フラグメントＣ ＡＧＣＡＧＴＡＣＣＡＡＧＧＴＡＡＡＡＡ この例では、３つのフラグメントＡ，Ｂ、およびＣを結
合させた場合のコンセンサス配列が示されており、フラ
グメントがオーバーラップしている部分では、オーバー
ラップしている塩基が一致している場合にはその塩基が
コンセンサス配列の塩基として用いられ、ＣかＧのいず
れかと考えられる場合にはＳ、ＴかＡのいずれかと考え
られる場合にはＷ、ＧかＡのいずれかと考えられる場合
にはＲとするＩＵＰＡＣコードが用いられている。
【００３９】本発明の波形表示方法において用いられる
データとしては、まずコンセンサス配列毎のデータがあ
る。このコンセンサス配列毎のデータの第１はそのコン
センサス配列に属するフラグメントの本数Fragment Cnt
であり、第２はそのコンセンサス配列に属するフラグメ
ント配列毎のメイン構造体を指すポインタの配列 pFrag
ment〔Fragment Cnt〕である。このフラグメント毎のメ
イン構造体については後述する。第３のデータはコンセ
ンサス配列 Consensus〔Consensus Cnt 〕としての塩基
配列データそのものである。
データとしては、まずコンセンサス配列毎のデータがあ
る。このコンセンサス配列毎のデータの第１はそのコン
センサス配列に属するフラグメントの本数Fragment Cnt
であり、第２はそのコンセンサス配列に属するフラグメ
ント配列毎のメイン構造体を指すポインタの配列 pFrag
ment〔Fragment Cnt〕である。このフラグメント毎のメ
イン構造体については後述する。第３のデータはコンセ
ンサス配列 Consensus〔Consensus Cnt 〕としての塩基
配列データそのものである。
【００４０】次に各フラグメントに対して持つデータに
ついて説明する。そのデータの第１は波形データであ
る。波形データとしては、図３に示すように４種類の塩
基、すなわちアデニンＡ、チミンＴ、グアニンＧ、およ
びシトシンＣのそれぞれの塩基について、波形のデータ
が存在する。それぞれの塩基に対する波形データとし
て、一定時間間隔でおよそ10,000回のサンプリングを行
った結果としてのデータが格納され、波形データは二次
元の配列を持つことになる。すなわちデータポイント位
置ｘの10,000個に対して、各波形の高さを示す、例えば
16ビットのデータがそれぞれの塩基に対して格納され
る。ここでは各波形のデータを次のように表現する。
ついて説明する。そのデータの第１は波形データであ
る。波形データとしては、図３に示すように４種類の塩
基、すなわちアデニンＡ、チミンＴ、グアニンＧ、およ
びシトシンＣのそれぞれの塩基について、波形のデータ
が存在する。それぞれの塩基に対する波形データとし
て、一定時間間隔でおよそ10,000回のサンプリングを行
った結果としてのデータが格納され、波形データは二次
元の配列を持つことになる。すなわちデータポイント位
置ｘの10,000個に対して、各波形の高さを示す、例えば
16ビットのデータがそれぞれの塩基に対して格納され
る。ここでは各波形のデータを次のように表現する。
【００４１】 WaveData
〔０〕〔ｘ〕：Ａ（アデニン）の波形データ WaveData〔１〕〔ｘ〕：Ｔ（チミン）の波形データ WaveData〔２〕〔ｘ〕：Ｇ（グアニン）の波形データ WaveData〔３〕〔ｘ〕：Ｃ（シトシン）の波形データ ｘ：データポイント位置 各フラグメントに対する第２のデータは、オリジナルの
塩基配列データである。このオリジナル配列データは、
シーケンサから得られた結果としての結合、および編集
操作の前の各フラグメントの塩基配列である。この塩基
配列データの格納法を図４に示す。同図に示すように、
オリジナル塩基配列データは、塩基番号ｎに対応する構
造体の配列であり、構造体のメンバはベースコード（Ｂ
Ｃ）としての塩基の種類を表す文字、すなわちＩＵＰＡ
Ｃコードと、ウェーブデータポイント、すなわち図３の
データポイント位置ｘ（各塩基に対応する波形のピーク
におけるデータポイント位置）であり、この配列は次の
記号で表される。
塩基配列データである。このオリジナル配列データは、
シーケンサから得られた結果としての結合、および編集
操作の前の各フラグメントの塩基配列である。この塩基
配列データの格納法を図４に示す。同図に示すように、
オリジナル塩基配列データは、塩基番号ｎに対応する構
造体の配列であり、構造体のメンバはベースコード（Ｂ
Ｃ）としての塩基の種類を表す文字、すなわちＩＵＰＡ
Ｃコードと、ウェーブデータポイント、すなわち図３の
データポイント位置ｘ（各塩基に対応する波形のピーク
におけるデータポイント位置）であり、この配列は次の
記号で表される。
【００４２】Originalbase〔ｎ−１〕 （ｎ：塩基番号、１≦ｎ≦〔オリジナル塩基配列の総塩
基数〕） 各フラグメントの第３のデータは、編集用塩基配列デー
タである。これは編集対象となっている塩基配列のデー
タであり、塩基毎の構造体、すなわち第４のデータとし
ての編集用塩基データを指すポインタの配列であり、こ
の配列は次の記号で表される。
基数〕） 各フラグメントの第３のデータは、編集用塩基配列デー
タである。これは編集対象となっている塩基配列のデー
タであり、塩基毎の構造体、すなわち第４のデータとし
ての編集用塩基データを指すポインタの配列であり、こ
の配列は次の記号で表される。
【００４３】pEditBase 〔ｍ−１〕→ｍ番目の塩基の構
造体を指すポインタ （ｍ：塩基番号） （１≦ｍ≦〔編集中塩基配列の総塩基数〕） 第４のデータは第３のデータ、すなわち編集用塩基配列
データのポインタによって指される塩基毎の構造体であ
り、その構造体のメンバの第１はベースコード、すなわ
ち塩基の種類を表す文字であり、第２のメンバはオリジ
ナルベースナンバ、すなわちベースコードの塩基に対応
するオリジナル塩基配列中の塩基の塩基番号ｎである。
オリジナル塩基配列中に対応する塩基が存在しない場
合、例えば編集時に挿入された塩基のような場合には、
オリジナルベースナンバは“−１”とされる。
造体を指すポインタ （ｍ：塩基番号） （１≦ｍ≦〔編集中塩基配列の総塩基数〕） 第４のデータは第３のデータ、すなわち編集用塩基配列
データのポインタによって指される塩基毎の構造体であ
り、その構造体のメンバの第１はベースコード、すなわ
ち塩基の種類を表す文字であり、第２のメンバはオリジ
ナルベースナンバ、すなわちベースコードの塩基に対応
するオリジナル塩基配列中の塩基の塩基番号ｎである。
オリジナル塩基配列中に対応する塩基が存在しない場
合、例えば編集時に挿入された塩基のような場合には、
オリジナルベースナンバは“−１”とされる。
【００４４】図５は編集用塩基配列データと編集用塩基
データとを示す。編集用塩基配列データは、前述のよう
に塩基番号に対応して編集用塩基データを指すポインタ
Ｐの配列であり、このポインタによって編集用塩基デー
タがポイントされる。例えばポインタＰ３によって指さ
れる構造体の塩基としてのＴは、第２のデータとしての
オリジナル塩基配列データ中には存在しない塩基であ
り、従ってこの塩基に対応するオリジナルベースナンバ
は“−１”となっている。
データとを示す。編集用塩基配列データは、前述のよう
に塩基番号に対応して編集用塩基データを指すポインタ
Ｐの配列であり、このポインタによって編集用塩基デー
タがポイントされる。例えばポインタＰ３によって指さ
れる構造体の塩基としてのＴは、第２のデータとしての
オリジナル塩基配列データ中には存在しない塩基であ
り、従ってこの塩基に対応するオリジナルベースナンバ
は“−１”となっている。
【００４５】第５のデータは波形データ、および配列デ
ータに対応して各フラグメントに対して持たれる固有情
報（メイン構造体）であり、この固有情報としては以下
のものがある。
ータに対応して各フラグメントに対して持たれる固有情
報（メイン構造体）であり、この固有情報としては以下
のものがある。
【００４６】 ・pWave → WaveDataを指すポインタ ・pOriginalData → OriginalBaseを指すポインタ ・pEditData → pEditBase を指すポインタ ・OffsetBase → フラグメントのコンセンサス
配列上での先頭位置 ・LeftBaseNumber → 編集用塩基配列中における、
配列データリンク領域の左端の塩基番号 ・RightBaseNumber → 編集用塩基配列中における、
配列データリンク領域の右端の塩基番号 ・LeftWaveDataPoint → 波形データ中における波形デ
ータリンク領域の左端のデータポイント位置 ・RightWaveDataPoint→ 波形データ中における波形デ
ータリンク領域の右端のデータポイント位置 このうちオフセットベースは、それぞれのフラグメント
の塩基配列のコンセンサス配列上での位置を示すもので
あり、例えば前述のコンセンサス配列の例では、フラグ
メントＢのオフセットは５である。
配列上での先頭位置 ・LeftBaseNumber → 編集用塩基配列中における、
配列データリンク領域の左端の塩基番号 ・RightBaseNumber → 編集用塩基配列中における、
配列データリンク領域の右端の塩基番号 ・LeftWaveDataPoint → 波形データ中における波形デ
ータリンク領域の左端のデータポイント位置 ・RightWaveDataPoint→ 波形データ中における波形デ
ータリンク領域の右端のデータポイント位置 このうちオフセットベースは、それぞれのフラグメント
の塩基配列のコンセンサス配列上での位置を示すもので
あり、例えば前述のコンセンサス配列の例では、フラグ
メントＢのオフセットは５である。
【００４７】次に図２における本発明の特有の処理とし
てのステップＳ１３〜Ｓ１５の処理について、図６〜図
８によって詳細に説明する。まず図６は波形データリン
ク領域の更新処理の説明図である。同図において、エデ
ィットベース、すなわち編集用塩基配列データ上の全て
の塩基について、編集用塩基データのメンバとしてのオ
リジナルベースナンバが調べられ、オリジナルベースナ
ンバが“−１”でない左と右の端の塩基番号がレフトベ
ースナンバ、およびライトベースナンバに格納される。
てのステップＳ１３〜Ｓ１５の処理について、図６〜図
８によって詳細に説明する。まず図６は波形データリン
ク領域の更新処理の説明図である。同図において、エデ
ィットベース、すなわち編集用塩基配列データ上の全て
の塩基について、編集用塩基データのメンバとしてのオ
リジナルベースナンバが調べられ、オリジナルベースナ
ンバが“−１”でない左と右の端の塩基番号がレフトベ
ースナンバ、およびライトベースナンバに格納される。
【００４８】図７は図２のステップＳ１４、すなわち波
形データリンク領域の更新処理の説明図である。同図に
おいては、図６で求められたレフトベースナンバおよび
ライトベースナンバを用いて、例えばレフトベースナン
バに対応してオリジナルベース、すなわちオリジナルの
塩基配列データにおける同一の塩基番号ｎからそれに対
応するウェーブデータポイントｘが求められ、それがレ
フトウェーブデータポイントに格納される。同様にし
て、ライトベースナンバに対応するオリジナル塩基配列
データ上でのウェーブデータポイントがライトウェーブ
データポイントに格納される。
形データリンク領域の更新処理の説明図である。同図に
おいては、図６で求められたレフトベースナンバおよび
ライトベースナンバを用いて、例えばレフトベースナン
バに対応してオリジナルベース、すなわちオリジナルの
塩基配列データにおける同一の塩基番号ｎからそれに対
応するウェーブデータポイントｘが求められ、それがレ
フトウェーブデータポイントに格納される。同様にし
て、ライトベースナンバに対応するオリジナル塩基配列
データ上でのウェーブデータポイントがライトウェーブ
データポイントに格納される。
【００４９】図８は図２のステップＳ１５、すなわち波
形表示の更新処理の説明図である。同図においては、各
塩基に対応する４本の波形データについて、それぞれレ
フトウェーブデータポイントとライトウェーブデータポ
イントとの間の波形が、コンセンサス配列表示上の塩基
番号でレフトベースナンバとライトベースナンバとの間
に一致するようにスケール変換がなされて、波形の表示
が行われる。
形表示の更新処理の説明図である。同図においては、各
塩基に対応する４本の波形データについて、それぞれレ
フトウェーブデータポイントとライトウェーブデータポ
イントとの間の波形が、コンセンサス配列表示上の塩基
番号でレフトベースナンバとライトベースナンバとの間
に一致するようにスケール変換がなされて、波形の表示
が行われる。
【００５０】すなわち本発明においては、各フラグメン
トに対応する波形が、コンセンサスを表すコンセンサス
配列に対応した位置にスケール変換されて表示される。
編集などの処理によってフラグメント配列上の塩基の位
置や内容に変更があった場合には、それに応じてその都
度波形データの表示位置、およびスケールの変換が行わ
れる。
トに対応する波形が、コンセンサスを表すコンセンサス
配列に対応した位置にスケール変換されて表示される。
編集などの処理によってフラグメント配列上の塩基の位
置や内容に変更があった場合には、それに応じてその都
度波形データの表示位置、およびスケールの変換が行わ
れる。
【００５１】例えば 345個の塩基から成るフラグメント
配列に対する編集処理等によって塩基数が 350塩基にな
り、またこのフラグメント配列がコンセンサス配列上で
101番目から 450番目に対応することがわかっている場
合には、フラグメント配列の一番目の塩基をコンセンサ
ス配列上の 101番目の位置に、また例えば元々 345番目
にあった 350番目の塩基をコンセンサス配列上の 450番
目の位置に対応するように、スケール変更や表示位置の
シフトなどが行われて、波形表示が行われる。すなわち
シーケンサによって塩基数がｎと判断されたフラグメン
トに対して、結合や編集などの操作によって塩基数がｎ
＋５になった場合には、ｎ＋５塩基分の範囲に、シーケ
ンサによって決定されたｎ個の塩基の配列に対応した波
形が表示されることになる。
配列に対する編集処理等によって塩基数が 350塩基にな
り、またこのフラグメント配列がコンセンサス配列上で
101番目から 450番目に対応することがわかっている場
合には、フラグメント配列の一番目の塩基をコンセンサ
ス配列上の 101番目の位置に、また例えば元々 345番目
にあった 350番目の塩基をコンセンサス配列上の 450番
目の位置に対応するように、スケール変更や表示位置の
シフトなどが行われて、波形表示が行われる。すなわち
シーケンサによって塩基数がｎと判断されたフラグメン
トに対して、結合や編集などの操作によって塩基数がｎ
＋５になった場合には、ｎ＋５塩基分の範囲に、シーケ
ンサによって決定されたｎ個の塩基の配列に対応した波
形が表示されることになる。
【００５２】次に本発明においては、波形に対応する塩
基間隔を均一にするために、ゲル電気泳動時の移動距離
のひずみを自動的に近似するひずみ補正が行われる。こ
れによって波形同士の単純比較を容易にすることができ
る。その方法を以下に説明する。
基間隔を均一にするために、ゲル電気泳動時の移動距離
のひずみを自動的に近似するひずみ補正が行われる。こ
れによって波形同士の単純比較を容易にすることができ
る。その方法を以下に説明する。
【００５３】分子量300000以下の分子をゲル電気泳動に
かけたとき、分子の移動速度と分子量の間には近似的に
以下の式が成り立つことが、実験により分かっている。 ｖ＝Ｃ1log ｍ＋Ｃ2 ・・・・・・(1) （ｍ：分子量＞０，ｖ：移動速度＞０，Ｃ1 ：定数＞
０，Ｃ2 ：定数＞０） 蛍光強度の測定は実験毎に設定される一定時間間隔（Ｔ
1 ＞０）毎に行われている。泳動開始位置と蛍光強度検
出位置の距離をＣ2 ＞０とすると Ｃ3 ＝ｖ（Ｔ1 ｘ＋Ｔ2 ） ・・・・・・(2) （ｘ＝１つ目の塩基が見つかってからのデータポイント
数） （Ｔ2 ：泳動開始から一番目（ｘ＝０）の塩基検出まで
にかかった時間＞０） ここで、本実施例では、波形表示用のデータには泳動開
始直後のデータが含まれていないものとする。すなわち
泳動が開始されてから一定時間たった後に、蛍光強度の
データがとられ始める。(1) 式を利用するためには泳動
開始位置、すなわちサンプルが注入された位置から蛍光
強度検出位置までの距離が必要であり、その式が(2) 式
である。なお泳動開始とは電気泳動装置に電圧がかけら
れた時点を意味し、この泳動開始の瞬間から蛍光強度が
測定されてはいるが、データとしては一定時間たってか
らのものが保持されているものとする。
かけたとき、分子の移動速度と分子量の間には近似的に
以下の式が成り立つことが、実験により分かっている。 ｖ＝Ｃ1log ｍ＋Ｃ2 ・・・・・・(1) （ｍ：分子量＞０，ｖ：移動速度＞０，Ｃ1 ：定数＞
０，Ｃ2 ：定数＞０） 蛍光強度の測定は実験毎に設定される一定時間間隔（Ｔ
1 ＞０）毎に行われている。泳動開始位置と蛍光強度検
出位置の距離をＣ2 ＞０とすると Ｃ3 ＝ｖ（Ｔ1 ｘ＋Ｔ2 ） ・・・・・・(2) （ｘ＝１つ目の塩基が見つかってからのデータポイント
数） （Ｔ2 ：泳動開始から一番目（ｘ＝０）の塩基検出まで
にかかった時間＞０） ここで、本実施例では、波形表示用のデータには泳動開
始直後のデータが含まれていないものとする。すなわち
泳動が開始されてから一定時間たった後に、蛍光強度の
データがとられ始める。(1) 式を利用するためには泳動
開始位置、すなわちサンプルが注入された位置から蛍光
強度検出位置までの距離が必要であり、その式が(2) 式
である。なお泳動開始とは電気泳動装置に電圧がかけら
れた時点を意味し、この泳動開始の瞬間から蛍光強度が
測定されてはいるが、データとしては一定時間たってか
らのものが保持されているものとする。
【００５４】(2) 式においてはＴ2 は泳動開始、すなわ
ち電圧が印加されてから蛍光強度がデータとして取られ
始めるまでの時間を意味し、蛍光強度のデータは一定時
間（Ｔ1 ）間隔、通常１秒位の間隔で測定され、ｘはデ
ータポイントの数であり、(2) 式はｘ番目のデータとし
て観測されたＤＮＡ塩基が泳動している泳動速度を表
す。
ち電圧が印加されてから蛍光強度がデータとして取られ
始めるまでの時間を意味し、蛍光強度のデータは一定時
間（Ｔ1 ）間隔、通常１秒位の間隔で測定され、ｘはデ
ータポイントの数であり、(2) 式はｘ番目のデータとし
て観測されたＤＮＡ塩基が泳動している泳動速度を表
す。
【００５５】(1) ，(2) 式を用いて、塩基間隔が均等に
補正された結果としてのデータポイント数ｘと塩基番号
ｎとを対応づける式を、以下のようにして誘導する。ま
ず(1) ，(2) の両式から Ｃ3 ／（Ｔ1 ｘ＋Ｔ2 ）＝−Ｃ1log ｍ＋Ｃ2 log ｍ＝−Ｃ3 ／Ｃ1 （Ｔ1 ｘ＋Ｔ2 ）＋Ｃ2 ／Ｃ1 ・・・・・・(3) ここでＣ4 ＝Ｃ3 ／Ｃ1 ＞０，Ｃ5 ＝Ｃ2 ／Ｃ1 ＞０と
すると(3) 式は log ｍ＝−Ｃ4 ／（Ｔ1 ｘ＋Ｔ2 ）＋Ｃ5 ・・・・・・(4) となる。
補正された結果としてのデータポイント数ｘと塩基番号
ｎとを対応づける式を、以下のようにして誘導する。ま
ず(1) ，(2) の両式から Ｃ3 ／（Ｔ1 ｘ＋Ｔ2 ）＝−Ｃ1log ｍ＋Ｃ2 log ｍ＝−Ｃ3 ／Ｃ1 （Ｔ1 ｘ＋Ｔ2 ）＋Ｃ2 ／Ｃ1 ・・・・・・(3) ここでＣ4 ＝Ｃ3 ／Ｃ1 ＞０，Ｃ5 ＝Ｃ2 ／Ｃ1 ＞０と
すると(3) 式は log ｍ＝−Ｃ4 ／（Ｔ1 ｘ＋Ｔ2 ）＋Ｃ5 ・・・・・・(4) となる。
【００５６】プライマーの分子量をＭP 、塩基番号を
ｎ、塩基の平均分子量をＭB とすると、 ｍ＝ＭP ＋（ｎ−１）ＭB ・・・・・・(5) と表せる。(5) 式を(4) 式に代入して log ｛ＭP ＋（ｎ−１）ＭB ｝＝−Ｃ4 ／（Ｔ1 ｘ＋Ｔ2 ）＋Ｃ5 ＭP ＋（ｎ−１）ＭB ＝10＾｛−Ｃ4 ／（Ｔ1 ｘ＋Ｔ2 ）＋Ｃ5 ｝ ∴ ｎ＝ｆ（ｘ） ＝〔10＾｛−Ｃ4 ／（Ｔ1 ｘ＋Ｔ2 ）＋Ｃ5 ｝−ＭP 〕／ＭB ＋１ ・・・・・・(6) となる。
ｎ、塩基の平均分子量をＭB とすると、 ｍ＝ＭP ＋（ｎ−１）ＭB ・・・・・・(5) と表せる。(5) 式を(4) 式に代入して log ｛ＭP ＋（ｎ−１）ＭB ｝＝−Ｃ4 ／（Ｔ1 ｘ＋Ｔ2 ）＋Ｃ5 ＭP ＋（ｎ−１）ＭB ＝10＾｛−Ｃ4 ／（Ｔ1 ｘ＋Ｔ2 ）＋Ｃ5 ｝ ∴ ｎ＝ｆ（ｘ） ＝〔10＾｛−Ｃ4 ／（Ｔ1 ｘ＋Ｔ2 ）＋Ｃ5 ｝−ＭP 〕／ＭB ＋１ ・・・・・・(6) となる。
【００５７】ここで、ＭP はシークエンシング毎のプラ
イマーの分子量として特定される。ＭB には塩基の平均
分子量として316 を用いる。Ｔ1 にはシークエンス時に
設定した測定間隔を用いる。
イマーの分子量として特定される。ＭB には塩基の平均
分子量として316 を用いる。Ｔ1 にはシークエンス時に
設定した測定間隔を用いる。
【００５８】Ｔ2 には泳動開始から、１番目（ｎ＝０）
の塩基検出までにかかった時間を用いる。最後に(6) 式
における定数Ｃ4 、およびＣ5 を実際の泳動データから
決定する。すなわち例えばｎ＝１と、ｎ＝101 に対応す
るデータポイント数ｘ1 ，ｘ101のような２つのデータ
を使って、Ｃ4 ，Ｃ5 を求めることによって、塩基間隔
が近似的に均等に補正されたデータ配列を求めるための
データポイント数ｘと塩基番号ｎとを求める式(6) が完
成する。完成された関数としての(6) 式を用いて、塩基
間隔が均等に補正されたデータ配列を求めるための手順
を次の〜で説明する。
の塩基検出までにかかった時間を用いる。最後に(6) 式
における定数Ｃ4 、およびＣ5 を実際の泳動データから
決定する。すなわち例えばｎ＝１と、ｎ＝101 に対応す
るデータポイント数ｘ1 ，ｘ101のような２つのデータ
を使って、Ｃ4 ，Ｃ5 を求めることによって、塩基間隔
が近似的に均等に補正されたデータ配列を求めるための
データポイント数ｘと塩基番号ｎとを求める式(6) が完
成する。完成された関数としての(6) 式を用いて、塩基
間隔が均等に補正されたデータ配列を求めるための手順
を次の〜で説明する。
【００５９】 まず始めに、元の波形データの最後の
データポイントが塩基番号にして何番目（ｎLast）にな
るかを(6) 式を用いて求める。元の波形データの最後の
データポイントをｘLastとする。
データポイントが塩基番号にして何番目（ｎLast）にな
るかを(6) 式を用いて求める。元の波形データの最後の
データポイントをｘLastとする。
【００６０】(6) 式より ｎLast＝ｆ（ｘLast) 次に(6) 式を使って元の波形データの塩基番号ｎ＝
−４のときのデータポイントを求める。
−４のときのデータポイントを求める。
【００６１】(6) 式より
【００６２】
【数２】
【００６３】これにｎ＝−４を代入しｘ−４を求める。 次に(6) 式を使って新たな波形データを作成する。
（ｎLast＋５）×50のデータポイントを持つ配列を作成
し、(6) 式を使って元の波形データのデータポイントか
ら新たな波形データ配列を作成する。
（ｎLast＋５）×50のデータポイントを持つ配列を作成
し、(6) 式を使って元の波形データのデータポイントか
ら新たな波形データ配列を作成する。
【００６４】元の波形データのデータポイントのｘ−４
からｘLastを(6) 式に代入し、ｎを求め、新たな波形デ
ータの（ｎ＋５）×50のデータポイントに格納する。
からｘLastを(6) 式に代入し、ｎを求め、新たな波形デ
ータの（ｎ＋５）×50のデータポイントに格納する。
【００６５】 最後に、新たな波形データのデータポ
イントを指す塩基配列を作成する。塩基配列データのｎ
塩基目の指す新たな波形データ上のデータポイントは
（ｎ＋５）×50となる。この値の代入を全ての塩基につ
いて行う。
イントを指す塩基配列を作成する。塩基配列データのｎ
塩基目の指す新たな波形データ上のデータポイントは
（ｎ＋５）×50となる。この値の代入を全ての塩基につ
いて行う。
【００６６】なお、ここで塩基番号の50倍のデータポイ
ントを持たせる理由は、塩基間のデータ数を均一にし、
またある程度多いデータ数を持たせるためである。この
新たな波形データの作成にあたってデータが埋まらない
データポイントがある場合には、その直前のデータポイ
ントにおける値が用いられる。すなわち新たな波形デー
タ作成時に、あたらな波形データ上で直前に埋められた
データポイントの値を記憶しておき、データポイントが
とんでいる場合にはその直前に埋められたデータポイン
トの値をとんでいるデータポイントに対して使用する。
ントを持たせる理由は、塩基間のデータ数を均一にし、
またある程度多いデータ数を持たせるためである。この
新たな波形データの作成にあたってデータが埋まらない
データポイントがある場合には、その直前のデータポイ
ントにおける値が用いられる。すなわち新たな波形デー
タ作成時に、あたらな波形データ上で直前に埋められた
データポイントの値を記憶しておき、データポイントが
とんでいる場合にはその直前に埋められたデータポイン
トの値をとんでいるデータポイントに対して使用する。
【００６７】以上に説明したように、(6) 式を基にして
塩基間隔が近似的に均等に補正された波形データの配列
が求められ、その結果は例えばメモリに格納されて、波
形表示に用いられる。具体的には、前述の図３、および
図４のデータはこの計算結果に対応して更新されるが、
図５のデータは更新されない。
塩基間隔が近似的に均等に補正された波形データの配列
が求められ、その結果は例えばメモリに格納されて、波
形表示に用いられる。具体的には、前述の図３、および
図４のデータはこの計算結果に対応して更新されるが、
図５のデータは更新されない。
【００６８】図９および図１０は本発明を使用した場合
のフラグメント波形表示の変化の説明図である。図９は
ＤＮＡシーケンサの出力をそのまま表示したもの（スケ
ール変換前）である。これに対して図１０は本発明の波
形表示方法を用いた結果である。例えば一番下の波形に
おいて、塩基間の間隔が上の波形と比較して均一になっ
ていることがわかる。
のフラグメント波形表示の変化の説明図である。図９は
ＤＮＡシーケンサの出力をそのまま表示したもの（スケ
ール変換前）である。これに対して図１０は本発明の波
形表示方法を用いた結果である。例えば一番下の波形に
おいて、塩基間の間隔が上の波形と比較して均一になっ
ていることがわかる。
【００６９】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
ればフラグメントの結合状態、および編集状態に対応し
て、例えば編集操作と同時に波形をリアルタイムで表示
し、比較検討できるために、結合や編集の結果の正確さ
を視覚的に確認しながら、塩基配列の決定を行うことが
可能になる。また塩基の記号の配列としての文字配列上
の整合性だけでなく、波形データ上においての整合性も
確認しながら結合や編集を行うことができるため、塩基
配列の組み立てをより正確に、また迅速に行うことがで
きる。更に波形に対応する塩基間隔を均一化することが
でき、波形の比較が容易となり、シーケンシングミスな
どを防止することが可能になる。
ればフラグメントの結合状態、および編集状態に対応し
て、例えば編集操作と同時に波形をリアルタイムで表示
し、比較検討できるために、結合や編集の結果の正確さ
を視覚的に確認しながら、塩基配列の決定を行うことが
可能になる。また塩基の記号の配列としての文字配列上
の整合性だけでなく、波形データ上においての整合性も
確認しながら結合や編集を行うことができるため、塩基
配列の組み立てをより正確に、また迅速に行うことがで
きる。更に波形に対応する塩基間隔を均一化することが
でき、波形の比較が容易となり、シーケンシングミスな
どを防止することが可能になる。
【図１】本発明の機能ブロック図である。
【図２】本発明の波形表示方法を用いる塩基配列の結合
および編集処理の全体フローチャートである。
および編集処理の全体フローチャートである。
【図３】波形データの格納法を説明する図である。
【図４】オリジナル塩基配列データの格納法を説明する
図である。
図である。
【図５】編集用塩基配列データと編集用塩基データとの
格納法の説明図である。
格納法の説明図である。
【図６】配列データリンク領域の更新処理の説明図であ
る。
る。
【図７】波形データリンク領域の更新処理の説明図であ
る。
る。
【図８】波形表示の更新処理の説明図である。
【図９】ＤＮＡシーケンサの出力波形（スケール変換
前）を示す図である。
前）を示す図である。
【図１０】図９の波形に対する本発明の波形表示方法の
適用結果（スケール変換後）を示す図である。
適用結果（スケール変換後）を示す図である。
【図１１】ＤＮＡ断片の作り方の説明図である。
【図１２】シーケンサによって得られる波形の例を示す
図である。
図である。
【図１３】塩基間隔の不均一性の説明図である。
Claims (6)
- 【請求項１】 ＤＮＡの塩基配列を複数の部分的塩基配
列としてのフラグメントに分割して、各フラグメント毎
に該フラグメント内の各塩基の位置を示す複数の波形を
表示し、該複数の波形に対応する塩基配列を結合、およ
び編集してＤＮＡ全体の塩基の配列を決定する塩基配列
決定時において、 該各フラグメントに対する塩基の配列をフラグメント塩
基配列として決定し（１）、 該決定された各フラグメント塩基配列を結合した結果と
しての、ＤＮＡ全体の塩基の配列を示す１本のコンセン
サス配列を、曖昧さを許容して求め（２）、 該コンセンサス配列に対応させて前記波形を表示し、該
表示波形との比較により該コンセンサス配列の編集を行
って、曖昧さを解消したＤＮＡ全体の塩基配列を決定す
る（３）ことを特徴とするＤＮＡの塩基配列決定時にお
けるフラグメント波形表示方法。 - 【請求項２】 前記コンセンサス配列に対応する波形の
表示において、 ＤＮＡの塩基配列を決定するＤＮＡシーケンサの出力と
しての塩基配列に基づいて波形表示を行うことを特徴と
する請求項１記載のＤＮＡの塩基配列決定時におけるフ
ラグメント波形表示方法。 - 【請求項３】 前記ＤＮＡシーケンサの出力としてのフ
ラグメント塩基配列上の塩基に対して前記波形上の位置
を示す位置情報を与え、編集操作によって該フラグメン
ト塩基配列に挿入された塩基には該位置情報を与えず
に、編集後のフラグメント塩基配列の中で該位置情報を
持つ両端の塩基を前記コンセンサス配列に対応させて、
該両端の塩基間の波形の表示を行うことを特徴とする請
求項２記載のＤＮＡの塩基配列決定時におけるフラグメ
ント波形表示方法。 - 【請求項４】 前記フラグメントの１つの塩基配列、ま
たは複数の塩基配列を結合した結果の塩基配列に対応し
て、前記塩基の位置を示す波形を表示するにあたり、 表示領域内で隣接する塩基間の間隔が均一となるように
塩基の表示位置を調整して波形表示を行うことを特徴と
する請求項１記載のＤＮＡの塩基配列決定時におけるフ
ラグメント波形表示方法。 - 【請求項５】 前記フラグメントの１つの塩基配列、ま
たは複数の塩基配列を結合した結果の塩基配列が、ＤＮ
Ａ塩基配列決定用のＤＮＡシーケンサの出力としての塩
基配列であり、 前記塩基の表示位置の調整結果を、ゲル電気泳動におけ
る泳動開始から各塩基の位置に対応する蛍光強度検出位
置までの泳動距離がプライマーの分子量と泳動開始位置
から数えた該塩基の番号との関数として求められた結果
に基づいて求めることを特徴とする請求項４記載のＤＮ
Ａの塩基配列決定時におけるフラグメント波形表示方
法。 - 【請求項６】 ＤＮＡの塩基配列を複数の部分的塩基配
列としてのフラグメントに分割して、各フラグメント毎
に該フラグメント内の各塩基の位置を示す複数の波形を
表示し、該複数の波形に対応する塩基配列を結合、およ
び編集してＤＮＡ全体の塩基の配列を決定する塩基配列
決定用フラグメント波形表示装置において、 該各フラグメントに対する塩基の配列をフラグメント塩
基配列として決定する手段と、 該決定された各フラグメント塩基配列を結合した結果と
しての、ＤＮＡ全体の塩基の配列を示す１本のコンセン
サス配列を、曖昧さを許容して求める手段と、 該コンセンサス配列に対応させて前記波形を表示し、該
表示波形との比較により該コンセンサス配列の編集を行
って、曖昧さを解消したＤＮＡ全体の塩基配列を決定す
る手段とを備えることを特徴とするＤＮＡの塩基配列決
定用フラグメント波形表示装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19200695A JP3675521B2 (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | Ｄｎａの塩基配列決定時におけるフラグメント波形表示方法および装置 |
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| GBGB9615563.5A GB9615563D0 (en) | 1995-07-27 | 1996-07-24 | Method and device for fragment trace data display in DNA base sequencing |
| GB9615699A GB2303702B (en) | 1995-07-27 | 1996-07-26 | Method and device for fragment trace data display in dna base sequencing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19200695A JP3675521B2 (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | Ｄｎａの塩基配列決定時におけるフラグメント波形表示方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0944564A true JPH0944564A (ja) | 1997-02-14 |
| JP3675521B2 JP3675521B2 (ja) | 2005-07-27 |
Family
ID=16284043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19200695A Expired - Fee Related JP3675521B2 (ja) | 1995-07-27 | 1995-07-27 | Ｄｎａの塩基配列決定時におけるフラグメント波形表示方法および装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5891632A (ja) |
| JP (1) | JP3675521B2 (ja) |
| GB (2) | GB9615563D0 (ja) |
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| US6760668B1 (en) * | 2000-03-24 | 2004-07-06 | Bayer Healthcare Llc | Method for alignment of DNA sequences with enhanced accuracy and read length |
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| US7177452B2 (en) * | 2002-04-10 | 2007-02-13 | Battelle Memorial Institute | Visualization of information with an established order |
| US20050165566A1 (en) * | 2002-06-03 | 2005-07-28 | Omnigon Technologies Ltd. | Method for solving waveform sequence-matching problems using multidimensional attractor tokens |
| US7630736B2 (en) * | 2005-10-11 | 2009-12-08 | Mobitrum Corporation | Method and system for spatial data input, manipulation and distribution via an adaptive wireless transceiver |
| US7801058B2 (en) * | 2006-07-27 | 2010-09-21 | Mobitrum Corporation | Method and system for dynamic information exchange on mesh network devices |
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| WO2011137368A2 (en) | 2010-04-30 | 2011-11-03 | Life Technologies Corporation | Systems and methods for analyzing nucleic acid sequences |
| US9268903B2 (en) | 2010-07-06 | 2016-02-23 | Life Technologies Corporation | Systems and methods for sequence data alignment quality assessment |
-
1995
- 1995-07-27 JP JP19200695A patent/JP3675521B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-07-22 US US08/685,959 patent/US5891632A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-07-24 GB GBGB9615563.5A patent/GB9615563D0/en active Pending
- 1996-07-26 GB GB9615699A patent/GB2303702B/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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| GB9615699D0 (en) | 1996-09-04 |
| GB9615563D0 (en) | 1996-09-04 |
| US5891632A (en) | 1999-04-06 |
| GB2303702B (en) | 1999-12-01 |
| GB2303702A (en) | 1997-02-26 |
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