生体情報処理装置および方法、プログラム並びに記録媒体
【課題】推定可能なハイブリダイズ量のダイナミックレンジを十分に確保することができるようにする。
【解決手段】 DNAチップ１１に設けられるスポット１２を、異なる強度の励起光でスキャンして得られた複数の発現プロファイル画像を処理対象とする場合、作成部８１においては、それらの発現プロファイル画像の蛍光強度と、あらかじめ用意される蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式とから、発現プロファイル画像と同じ数のハイブリダイズ量が取得される。取得されたハイブリダイズ量に対しては重み付けがされることによって１つのハイブリダイズ量が求められ、求められたハイブリダイズ量が、スポット１２において生じたハイブリダイズ量の推定値とされる。本発明は、DNAチップの蛍光強度を測定する装置に適用することができる。
【解決手段】 DNAチップ１１に設けられるスポット１２を、異なる強度の励起光でスキャンして得られた複数の発現プロファイル画像を処理対象とする場合、作成部８１においては、それらの発現プロファイル画像の蛍光強度と、あらかじめ用意される蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式とから、発現プロファイル画像と同じ数のハイブリダイズ量が取得される。取得されたハイブリダイズ量に対しては重み付けがされることによって１つのハイブリダイズ量が求められ、求められたハイブリダイズ量が、スポット１２において生じたハイブリダイズ量の推定値とされる。本発明は、DNAチップの蛍光強度を測定する装置に適用することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体情報処理装置および方法、プログラム並びに記録媒体に関し、特に、推定可能なハイブリダイズ量のダイナミックレンジを十分に確保することができるようにした生体情報処理装置および方法、プログラム並びに記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、DNA(deoxyribonucleic acid)チップ若しくはDNAマイクロアレイ（以下、本明細書では両者を区別する必要がない場合、まとめて単にDNAチップと称する）の実用化が進んでいる。DNAチップは、多種・多数のDNAオリゴ鎖を、検出用核酸として基板表面に集積して固定したものである。DNAチップを用いて、基板表面のスポットに固定されたプローブと、細胞などから採取したサンプル中のターゲットとのハイブリダイゼーションを検出することにより、採取した細胞内における遺伝子発現を網羅的に解析することができる。
【０００３】
DNAチップを用いた遺伝子発現解析におけるハイブリダイゼーション検出技術の向上に伴い、単に、遺伝子発現の有無を検出するだけでなく、遺伝子発現量の定量的な測定が可能になりつつある。例えば、ハイブリダイゼーション検出の際に蛍光強度を定量的に測定することにより、遺伝子発現量を示す定量的な数値を取得する技術は、一部実用化されている。
【０００４】
DNAチップなどによって得られた遺伝子発現量の解析方法、補正方法などに関する先行文献として、例えば、特許文献１乃至特許文献３がある。
【特許文献１】特開２００２−７１６８８号公報
【特許文献２】特表２００２−２６７６６８号公報
【特許文献３】特開２００３−２８８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来、スポットで発生したハイブリダイズの量を推定する作業においては、１種類の強度の励起光で得られた発現プロファイル画像のみが用いられていた。ここで、発現プロファイル画像は、DNAチップ上に励起光を照射し、発生した蛍光をスキャンすることによって得られた、ハイブリダイズの状態の観測対象となる画像である。
【０００６】
したがって、対象とする発現プロファイル画像の励起光強度によっては、推定可能なハイブリダイズの量のダイナミックレンジを十分に確保することができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、推定可能なハイブリダイズ量のダイナミックレンジを十分に確保することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の側面は、基板上に設けられた反応領域に固定された第１の生体物質と、第１の生体物質に対してハイブリダイズする第２の生体物質とのハイブリダイズの状態を、励起光を照射したときに第１の生体物質と第２の生体物質がハイブリダイズした部分から発生された蛍光をスキャンして得られた発現プロファイル画像を用いて測定する生体情報処理装置であって、蛍光強度から、反応領域における第１の生体物質と第２の生体物質のハイブリダイズ量が励起光の強度毎に一義的に求められる情報である変換情報を記憶する記憶手段と、異なる強度の励起光により得られた複数の発現プロファイル画像を処理対象とする場合、発現プロファイル画像の取得に用いられたそれぞれの励起光の強度の複数の変換情報に基づいて、複数の発現プロファイル画像にそれぞれ含まれる、対応する反応領域におけるハイブリダイズ量を推定する推定手段とを備える生体情報処理装置である。
【０００９】
推定手段は、第１の強度の励起光により得られた発現プロファイル画像により表される第１の反応領域の蛍光強度から、第１の反応領域における第１のハイブリダイズ量を第１の強度の励起光の変換情報を用いて求めるとともに、第２の強度の励起光により得られた発現プロファイル画像により表される第１の反応領域に対応する第２の反応領域の蛍光強度から、第２の反応領域における第２のハイブリダイズ量を第２の強度の励起光の変換情報を用いて求め、求められた第１と第２のハイブリダイズ量に対して重み付けをすることによって、対応する反応領域におけるハイブリダイズ量を推定するようにすることができる。
【００１０】
本発明においては、蛍光強度から、反応領域における第１の生体物質と第２の生体物質のハイブリダイズ量が励起光の強度毎に一義的に求められる情報である変換情報が記憶され、異なる強度の励起光により得られた複数の発現プロファイル画像を処理対象とする場合、発現プロファイル画像の取得に用いられたそれぞれの励起光の強度の複数の変換情報に基づいて、複数の発現プロファイル画像にそれぞれ含まれる、対応する反応領域におけるハイブリダイズ量が推定される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、推定可能なハイブリダイズ量のダイナミックレンジを十分に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本明細書に記載の発明と、発明の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、請求項に記載されている発明をサポートする実施の形態が本明細書に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の実施の形態中には記載されているが、発明に対応するものとして、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が発明に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明以外の発明には対応しないものであることを意味するものでもない。
【００１３】
さらに、この記載は、本明細書に記載されている発明の全てを意味するものではない。換言すれば、この記載は、本明細書に記載されている発明であって、この出願では請求されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により追加される発明の存在を否定するものではない。
【００１４】
請求項１に記載の生体情報処理装置は、基板上に設けられた反応領域に固定された第１の生体物質（例えば、プローブ）と、前記第１の生体物質に対してハイブリダイズする第２の生体物質（例えば、ターゲット）とのハイブリダイズの状態を、励起光を照射したときに前記第１の生体物質と前記第２の生体物質がハイブリダイズした部分から発生された蛍光をスキャンして得られた発現プロファイル画像を用いて測定する生体情報処理装置であって、蛍光強度から、前記反応領域における前記第１の生体物質と前記第２の生体物質のハイブリダイズ量が励起光の強度毎に一義的に求められる情報である変換情報（例えば、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式）を記憶する記憶手段（例えば、図１の蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０）と、異なる強度の励起光により得られた複数の前記発現プロファイル画像を処理対象とする場合、前記発現プロファイル画像の取得に用いられたそれぞれの励起光の強度の複数の前記変換情報に基づいて、複数の前記発現プロファイル画像にそれぞれ含まれる、対応する反応領域におけるハイブリダイズ量を推定する推定手段（例えば、図１の作成部８１）とを備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の生体情報処理方法は、基板上に設けられた反応領域に固定された第１の生体物質（例えば、プローブ）と、前記第１の生体物質に対してハイブリダイズする第２の生体物質（例えば、ターゲット）とのハイブリダイズの状態を、励起光を照射したときに前記第１の生体物質と前記第２の生体物質がハイブリダイズした部分から発生された蛍光をスキャンして得られた発現プロファイル画像を用いて測定する生体情報処理方法であって、蛍光強度から、前記反応領域における前記第１の生体物質と前記第２の生体物質のハイブリダイズ量が励起光の強度毎に一義的に求められる情報である変換情報（例えば、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式）を取得する取得ステップ（例えば、図８のステップＳ４１）と、異なる強度の励起光により得られた複数の前記発現プロファイル画像を処理対象とする場合、前記発現プロファイル画像の取得に用いられたそれぞれの励起光の強度の複数の前記変換情報に基づいて、複数の前記発現プロファイル画像にそれぞれ含まれる、対応する反応領域におけるハイブリダイズ量を推定する推定ステップ（例えば、図８のステップＳ４５）とを含むことを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載のプログラム、および請求項５に記載の記録媒体に記録されているプログラムにおいても、各ステップが対応する実施の形態（但し一例）は、請求項３に記載の生体情報処理方法と同様である。
【００１７】
ここで、本明細書において使用する用語の意味を説明する。
【００１８】
プローブとは、DNAチップなどのバイオアッセイ用の基板に固定された生体物質であって、ターゲットと生体反応するものをいう。
【００１９】
ターゲットとは、DNAチップなどのバイオアッセイ用の基板に固定された生体物質に生体反応する生体物質をいう。
【００２０】
生体物質とは、蛋白質、核酸、糖などの生体内において生成される物質の他、相互に相補的な塩基配列を有する遺伝子またはそれから派生する物質を含む。
【００２１】
生体反応とは、２以上の生体物質が生化学的に反応することをいう。その代表例は、ハイブリダイゼーションである。
【００２２】
ハイブリダイゼーションとは、相補的な塩基配列構造を備える核酸間の相補鎖（二本鎖）形成反応をいう。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態の生体情報処理装置の構成例を表している。この生体情報処理装置１は、DNAチップ１１、ピックアップ部２１、蛍光強度取得部２２、励起光強度計算部２３、ハイブリダイズ量推定部２４、発現量計算部２５、標準化部２６、出力部２７、発現プロファイルデータ記憶部２８、表示部２９Ａを有するユーザインターフェース（UI）部２９、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０、並びに機械的学習部３１により構成されている。
【００２５】
DNAチップ１１は、スポット１２とガイド１３を有している。図２は、DNAチップ１１のより詳細な構成例を表している。
【００２６】
DNAチップ１１は、その基板１１Ａ上に、発現解析用反応槽１０１と細胞数計数用反応槽１０２を有している。基板１１Ａの図中下側の端部には、直線状の開始位置ガイド１３Ａが設けられ、図中上側の端部には、終了位置ガイド１３Ｂが設けられている。図１のガイド１３は、具体的には、この開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂにより構成される。
【００２７】
発現解析用反応槽１０１と細胞数計数用反応槽１０２は、この開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂの間に配置されている。
【００２８】
発現解析用反応槽１０１には、反応領域としての複数のスポット１２が形成されており、各スポット１２には、生体物質（第１の生体物質）としてのハイブリダイズ検証用プローブ１１１、発現解析用プローブ１１２、並びに発現標準化用コントロールプローブ１１３が固定されている。発現解析用反応槽１０１にサンプルが滴下された場合、ハイブリダイズ検証用プローブ１１１には、その塩基と相補的構成を有する塩基を有する生体物質（第２の生体物質）としてのターゲット１１１Ａがハイブリダイズする。同様に、発現解析用プローブ１１２には、その塩基と相補的構成を有する塩基を有する生体物質（第２の生体物質）としてのターゲット１１２Ａがハイブリダイズする。また、発現標準化用コントロールプローブ１１３には、その塩基と相補的構成の塩基を有する生体物質（第２の生体物質）としてのターゲット１１３Ａがハイブリダイズする。
【００２９】
細胞数計数用反応槽１０２においては、生体物質（第１の生体物質）としてのハイブリダイズ検証用プローブ１１４と細胞数計数用コントロールプローブ１１５が、それぞれ反応領域としてのスポット１２に取り付けられている。細胞数計数用反応槽１０２にサンプルが滴下された場合、ハイブリダイズ検証用プローブ１１４には、その塩基と相補的構成の塩基を有する生体物質（第２の生体物質）としてのターゲット１１４Ａがハイブリダイズし、細胞数計数用コントロールプローブ１１５には、その塩基と相補的構成の塩基を有する生体物質（第２の生体物質）としてのターゲット１１５Ａがハイブリダイズする。
【００３０】
ハイブリダイズした（生体反応した）生体物質としてのプローブとターゲットには、インターカレータ１１６が結合されている。インターカレータ１１６は励起光が照射されると蛍光を発生する。
【００３１】
図２には、このように、各プローブに対してターゲットがハイブリダイズした状態が示されている。なお、図２には便宜上、１つのスポット１２に１つのプローブのみが示されているが、実際には１つのスポット１２に対して同一種類の複数のプローブが固定されている。また、各反応槽には同一種類のプローブが固定された任意の数のスポットが、予め定められた所定の位置に配置されている。
【００３２】
図１のピックアップ部２１は、蛍光強度取得用ピックアップ４１、ガイド信号取得用ピックアップ４２、コントロール部４３、対物座標計算部４４、および畳み込み展開部４５で構成されている。
【００３３】
蛍光強度取得用ピックアップ４１は、図２のDNAチップ１１の発現解析用反応槽１０１と細胞数計数用反応槽１０２の画像を取得するピックアップである。これに対して、ガイド信号取得用ピックアップ４２は、開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂを読み取るためのピックアップである。
【００３４】
蛍光強度取得用ピックアップ４１は、対物レンズ５１、プリズム５２、半導体レーザ５３、およびフォトダイオード５４を有している。半導体レーザ５３より出射されたレーザ光（励起光）は、プリズム５２を介して対物レンズ５１に入射され、対物レンズ５１は、入射されたレーザ光を基板１１Ａ（スポット１２）上に照射する。対物レンズ５１はまた、スポット１２からの光をプリズム５２を介してフォトダイオード５４に入射する。各スポット１２には、複数のプローブが固定されており、プローブとターゲットがハイブリダイゼーションした場合、さらに両者にはインターカレータ１１６が結合される。すなわち、プローブとターゲットがハイブリダイゼーションしていない場合には、両者の間にインターカレータ１１６は存在せず、ハイブリダイゼーションした場合においてのみ、両者の間にインターカレータ１１６が存在する。インターカレータ１１６は、励起光が照射されると蛍光を発生する。対物レンズ５１により集光された蛍光はプリズム５２により励起光と分離されて、フォトダイオード５４に入射される。
【００３５】
ハイブリダイゼーションしている量が多ければ、それだけインターカレータ１１６の量も多く、したがって、そこから発生する蛍光量も多い。したがって、蛍光の強度に基づいて、ハイブリダイゼーションの状態を測定する（ハイブリダイゼーションの情報を得る）ことが可能となる。
【００３６】
コントロール部４３は、半導体レーザ５３の電流制御を行い、その励起光の強度を調整する。また、コントロール部４３は、フォトダイオード５４の出力（電流量変化）を読み取る。
【００３７】
畳み込み展開部４５は、フォトダイオード５４より出力された電流量変化に基づく信号をコントロール部４３から受け取り、ピクセル単位の画像データを生成する。
【００３８】
ガイド信号取得用ピックアップ４２は、対物レンズ６１、プリズム６２、半導体レーザ６３、およびフォトダイオード６４により構成されている。半導体レーザ６３は、コントロール部４３からの制御に基づいて、レーザ光を発生する（このレーザ光は、ガイド検出光として機能する）。プリズム６２は、半導体レーザ６３からのレーザ光を対物レンズ６１に入射し、対物レンズ６１はこのレーザ光を基板１１Ａに照射する。対物レンズ６１は、基板１１Ａからの反射光を受光し、プリズム６２はこの反射光を照射光から分離してフォトダイオード６４に出射する。フォトダイオード６４は、プリズム６２より入射された反射光を光電変換し、ガイド信号としてコントロール部４３に出力する。コントロール部４３は、フォトダイオード６４より入力されたガイド信号を対物座標計算部４４に出力する。ガイド１３（開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂ）は、基板１１Ａの他の領域に較べて反射率が高く（または低く）なるように形成されている。対物座標計算部４４は、コントロール部４３を介して、ガイド信号取得用ピックアップ４２より供給されたガイド信号のレベルに基づいて、開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂの位置、並びに開始位置ガイド１３Ａから終了位置ガイド１３Ｂに向けて等速度で移動されるガイド信号取得用ピックアップ４２の位置（座標）を計算する。
【００３９】
コントロール部４３は、対物座標計算部４４により計算されたガイド信号取得用ピックアップ４２の位置に基づいて、蛍光強度取得用ピックアップ４１（対物レンズ５１）の位置を制御する。ガイド信号取得用ピックアップ４２と蛍光強度取得用ピックアップ４１は、相互に所定の位置関係に固定されており、蛍光強度取得用ピックアップ４１を図２における開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂの間における所定の位置に配置することは、とりもなおさずガイド信号取得用ピックアップ４２を開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂの間の所定の位置に配置することになる。
【００４０】
蛍光強度取得部２２は、蛍光強度取得用ピックアップ４１のフォトダイオード５４が出力した各スポット１２（その座標（ｘ，ｙ））からの蛍光強度（pfx,y）の入力を受け、この蛍光強度に関するデータをハイブリダイズ量推定部２４の作成部８１に出力する。蛍光強度取得部２２はまた、蛍光強度取得用ピックアップ４１の対物レンズ５１の基板１１Ａ上の対物座標（ｘ，ｙ）、対物面積半径（ｒ）、並びに励起光強度を制御する制御信号をコントロール部４３に出力する。コントロール部４３は、この制御信号に基づいて対物レンズ５１を制御する。これにより、対物レンズ５１が基板１１Ａ上の所定の座標（ｘ，ｙ）に配置され、対物レンズ５１より出射されるレーザ光の照射範囲の半径（対物面積半径）（ｒ）が所定の値に制御され、そのレーザ光の強度（励起光強度）が所定の値に調整される。
【００４１】
蛍光強度取得部２２は、コントロール部４３から供給された蛍光強度を、励起光強度計算部２３に出力する。励起光強度計算部２３は、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０に記憶されている蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式に基づいて、最適な励起光強度を計算し、その計算して得られた励起光強度を蛍光強度取得部２２に出力する。蛍光強度取得部２２は、この励起光強度計算部２３からの励起光強度に基づいて半導体レーザ５３の電流を制御し、所定の強さの励起光を半導体レーザ５３より出射させる。
【００４２】
ハイブリダイズ量推定部２４は、作成部８１、画像処理部８２、検証部８３、並びにハイブリダイズ量計算部８４により構成されている。
【００４３】
作成部８１は蛍光強度取得部２２からのデータに基づいて、式hybridize（pf）を作成し、作成した式hybridize（pf）から求められるハイブリダイズ量を、ハイブリダイズ量の推定値とする。
【００４４】
後述するように、異なる励起光強度を用いて得られた複数の発現プロファイル画像が処理対象の画像として供給されてきた場合、作成部８１においては、それぞれの励起光強度の蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式（それぞれの励起光強度における蛍光強度とハイブリダイズ量の関係を表す式）が蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０から読み出され、読み出された蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式に基づいて式hybridize（pf）が作成される。作成された式hybridize（pf）から求められたハイブリダイズ量は、蛍光強度取得部２２から供給されてきた画像データとともに画像処理部８２に出力される。
【００４５】
画像処理部８２は、作成部８１より入力された画像データを処理し、検証部８３とユーザインターフェース部２９に出力する。ユーザインターフェース部２９は、画像処理部８２より入力された画像を表示部２９Ａに表示する。画像処理部８２は、ユーザインターフェース部２９を介して、ユーザより指示される入力に基づいて、DNAチップ１１の画像からデブリ（観測を行う上において障害となる物質）の成分を除去し、スポット１２毎の画像へ分解する処理を行う。
【００４６】
検証部８３は、画像処理部８２より入力された画像データのうち、ハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４のスポット１２におけるハイブリダイズ量に基づいて、ハイブリダイズが正しく行われていることを検証する。
【００４７】
ハイブリダイズ量計算部８４は、スポット単位のハイブリダイズ量を推定するとともに、所定の方法でその信頼度を求める。ハイブリダイズ量と信頼度は発現量計算部２５に出力される。
【００４８】
発現量計算部２５は、ハイブリダイズ量計算部８４からの出力に基づいて、プローブに対するターゲットの結合強度を求めることで、蛍光強度に対応する発現量を推定する。標準化部２６は発現標準化用コントロールプローブ１１３と細胞数計数用コントロールプローブ１１５を利用した標準化処理を行う。出力部２７は標準化されたデータを発現プロファイルデータ記憶部２８に供給する。発現プロファイルデータ記憶部２８は、出力部２７より供給されたデータを、発現プロファイルデータとして記憶する。発現プロファイルデータ記憶部２８に記憶されたデータは、必要に応じて、ユーザインターフェース部２９に供給され、表示部２９Ａに表示される。発現量計算部２５より出力されたデータも必要に応じて、表示部２９Ａに表示される。
【００４９】
蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０は、蛍光強度とそれに対応するハイブリダイズ量との関係を一義的に決定する変換情報としての変換式（必ずしも式を構成せずとも、変換のためのデータであってもよい）をあらかじめ記憶している。
【００５０】
図３は、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０に記憶されている蛍光強度とハイブリダイズ量の関係を規定する式hybridizee（pf）の例を示す図である。
【００５１】
同図に示されるように、蛍光強度が与えられると、対応するハイブリダイズ量は関数（曲線１２１乃至１２４）に基づき一義的に決定される。ただし、同図に示されるように、図中最も上側に示される曲線１２１が、励起光強度のレベルが最も弱い場合の曲線を表し、以下、より下側の曲線１２２、曲線１２３と、順次励起光強度のレベルが強くなり、最も下側の曲線１２４が励起光強度のレベルが最も強い場合の曲線を表している。すなわち、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０には、蛍光強度からハイブリダイズ量を一義的に求めることのできる蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式が、励起光強度毎に用意される。
【００５２】
曲線１２１乃至１２４は、いずれも、点線で示す図中左側の端部の領域の部分１２１Ａ乃至１２４Ａと、図中右側の端部の領域の部分１２１Ｂ乃至１２４Ｂにおいて、蛍光強度のわずかな変化に対して、ハイブリダイズ量が著しく変化しているので、これらの領域においては、蛍光強度に対応するハイブリダイ量を一義的に決定することが困難になる。
【００５３】
したがって、これらの部分１２１Ａ乃至１２４Ａ、並びに部分１２１Ｂ乃至１２４Ｂから蛍光強度を入力として求められるハイブリダイズ量は信頼度が低いといえることから、例えば、このような信頼度の低い区間を除く、中央の実線の区間だけが、蛍光強度に対応するハイブリダイズ量の演算に利用される。
【００５４】
図１の説明に戻り、機械的学習部３１は、機械的学習の手段としてのSVM(Support Vector Machine)９１とスポット除去パターンデータベース９２を有している。SVM９１は学習モード時、ユーザインターフェース部２９と発現プロファイルデータ記憶部２８からのデータに基づいて学習を行い、学習結果をスポット除去パターンデータベース９２に記憶させる。SVM９１はまた、判定モード時、発現プロファイルデータ記憶部２８からのデータを、スポット除去パターンデータベース９２に記憶されているパターンに基づいて判定し、その判定結果をハイブリダイズ量計算部８４に出力する。
【００５５】
遺伝子発現量の定量的な測定は、図４に示される実験過程処理装置１３１により行われる。図１の生体情報処理装置１は、この図４の実験過程処理装置１３１の一部を構成している。
【００５６】
すなわち、実験過程処理装置１３１は、調整部１４１、ハイブリダイズ部１４２、取得部１４３、発現量推定部１４４、標準化部１４５、出力部１４６、および記憶部１４７により構成されている。このうち、取得部１４３、発現量推定部１４４、標準化部１４５、出力部１４６および記憶部１４７が、生体情報処理装置１により構成されている。具体的には、取得部１４３は、ピックアップ部２１、蛍光強度取得部２２、励起光強度計算部２３、および蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０により構成され、発現量推定部１４４は、ハイブリダイズ量推定部２４、発現量計算部２５、および機械的学習部３１により構成され、標準化部１４５は標準化部２６により構成され、出力部１４６は出力部２７により構成され、記憶部１４７は発現プロファイルデータ記憶部２８により構成される。
【００５７】
調整部１４１はターゲットの調整を行う。ハイブリダイズ部１４２はプローブとターゲットとのハイブリダイズを行う。取得部１４３は蛍光強度を取得する。発現量推定部１４４は発現量の推定処理を行う。標準化部１４５はデータの標準化を行う。出力部１４６は発現プロファイルデータを出力する。記憶部１４７は発現プロファイルデータを記憶する。
【００５８】
次に、図４の実験過程処理装置１３１の処理を、図５のフローチャートを参照して説明する。
【００５９】
最初に、ステップＳ１１において、調整部１４１はターゲットを調整する。具体的には、細胞が含まれるサンプルが取り出され、その中から蛋白質を変性させて除去する処理が行われ、RNA(ribonucleic acid)の抽出、断片化、並びにDNA(deoxyribonucleic acid)の抽出、断片化によりターゲット（発現解析用プローブ１１２に対するターゲット１１２Ａ）が生成される。
【００６０】
ステップＳ１２において、ハイブリダイズ部１４２はハイブリダイズする処理を実行する。具体的には、ステップＳ１１の処理で生成されたターゲットが入った溶液に、さらにハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４に対するターゲット１１１Ａ，１１４Ａ、発現標準化用コントロールプローブ１１３に対するターゲット１１３Ａ、並びに細胞数計数用コントロールプローブ１１５に対するターゲット１１５Ａが加えられ、この溶液を発現解析用反応槽１０１と細胞数計数用反応槽１０２に滴下することで、ターゲットとプローブとがハイブリダイズされる。そして、インターカレータ１１６が導入され、ハイブリダイズしたターゲットとプローブに結合され、図２に示されるようなDNAチップ１１が得られる。同図に示されるように、発現解析用反応槽１０１のスポット１２では、発現解析用プローブ１１２に対してターゲット１１２Ａがハイブリダイズしている他、発現標準化用コントロールプローブ１１３に対してターゲット１１３Ａがハイブリダイズしており、ハイブリダイズ検証用プローブ１１１に対してターゲット１１１Ａがハイブリダイズしている。そして、それらの２本鎖結合したプローブとターゲットの間にはインターカレータ１１６が結合している。
【００６１】
同様に、細胞数計数用反応槽１０２のスポット１２においても、ハイブリダイズ検証用プローブ１１４に対してターゲット１１４Ａがハイブリダイズしており、細胞数計数用コントロールプローブ１１５に対してターゲット１１５Ａがハイブリダイズしている。そして、これらのハイブリダイズしたプローブとターゲットの間にも、インターカレータ１１６が結合されている。
【００６２】
ステップＳ１３において、取得部１４３は蛍光強度を取得する。この処理において、取得部１４３を構成する蛍光強度取得部２２は、コントロール部４３を介して蛍光強度取得用ピックアップ４１を駆動し、半導体レーザ５３にレーザ光を励起光として出射させる。この励起光は、プリズム５２を介して対物レンズ５１に入射され、対物レンズ５１は、これを基板１１Ａ上の発現解析用反応槽１０１に照射する。
【００６３】
インターカレータ１１６は励起光が照射されると蛍光を発生する。この蛍光が対物レンズ５１により集光され、プリズム５２を介してフォトダイオード５４に入射される。フォトダイオード５４は蛍光に対応する電流を出力する。コントロール部４３は、この電流に対応する信号を畳み込み展開部４５により画像信号に変換させ、変換により生成された蛍光強度に対応する信号を、蛍光強度取得部２２に出力する。
【００６４】
コントロール部４３は、対物レンズ５１の位置を開始位置ガイド１３Ａから終了位置ガイド１３Ｂの方向に向けて移動させる。このとき、ガイド信号取得用ピックアップ４２の半導体レーザ６３が出射するガイド検出光としてのレーザ光が、プリズム６２を介して対物レンズ６１に入射され、対物レンズ６１がこのガイド検出光を基板１１Ａに照射する。ガイド検出光の反射光の強度は、開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂに照射されたとき強くなる。この反射光が対物レンズ６１を介してプリズム６２に入射され、プリズム６２からフォトダイオード６４に入射される。対物座標計算部４４はコントロール部４３を介してフォトダイオード６４からのガイド信号を取得し、この信号に基づいて、ガイド信号取得用ピックアップ４２（したがって、それと一体化している蛍光強度取得用ピックアップ４１）が基板１１Ａの開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂの間のいずれの位置に位置するのか、その座標を計算する。コントロール部４３はその座標に基づいてガイド信号取得用ピックアップ４２（蛍光強度取得用ピックアップ４１）を開始位置ガイド１３Ａから終了位置ガイド１３Ｂまで一定の速度で移動させる（走査させる）。
【００６５】
このようにして、蛍光強度取得用ピックアップ４１が、図２において、開始位置ガイド１３Ａから終了位置ガイド１３Ｂの位置まで移動されるとともに、さらに、その走査位置が、開始位置ガイド１３Ａ（終了位置ガイド１３Ｂ）と平行な方向（図中ｘ座標方向）に１ピッチ分だけ移動され、新たな移動位置において同様に、開始位置ガイド１３Ａから終了位置ガイド１３Ｂまで移動される。このようにして、発現解析用反応槽１０１と細胞数計数用反応槽１０２の全体が走査され、各座標における画像信号が蛍光強度取得用ピックアップ４１より出力される。
【００６６】
図６は、蛍光強度取得部２２により得られる画像データのフォーマットの例を示す図である。
【００６７】
画像データは、スポット毎に、スキャン時の励起光強度、プローブ遺伝子配列を指定するインデックス、１つのスポット全体の画像の縦横のピクセル数、蛍光画像（励起光を照射して撮影した画像）から構成される。このようなフォーマットからなる画像データが蛍光強度取得部２２からハイブリダイズ量推定部２４に出力され、それに基づいて各種の処理が行われる。例えば、同じDNAチップ１１を、異なる強度の励起光を用いてスキャンすることによって取得された図６のフォーマットを有する複数の画像データがハイブリダイズ量推定部２４に出力される。
【００６８】
同じ過程で得られたDNAチップ１１（各スポット１２に同じ種類のプローブが同じ量だけ固定されているDNAチップ１１）を異なる強度の励起光を用いてスキャンすることによって取得された複数の画像データを比較した場合、対応するスポットのデータに注目したときには（図６に示すような画像データが複数ある状態で、例えば、同じスポットであるスポットＳ1のデータを比較した場合）、励起光強度と蛍光画像を表すデータのみが異なるデータとなる。なお、上述したように、画像データに現れる蛍光強度の違いは励起光強度の違いによって生じるものであり、同じ過程で得られたDNAチップ１１間では対応するスポット１２において実際に生じているハイブリダイズの量は同じである。
【００６９】
ステップＳ１４において、発現量推定部１４４は発現量推定処理を実行する。この発現量推定処理については、図７のフローチャートを参照して後述するが、この処理によりハイブリダイズ量と信頼度の計算が行われ、発現量が計算される。
【００７０】
ステップＳ１５において、標準化部１４５（標準化部２６）により、データを標準化する処理が行われる。この標準化としては、発現標準化用コントロールプローブ１１３による標準化と、細胞数計数用コントロールプローブ１１５による標準化が行われる。発現標準化用コントロールプローブ１１３による標準化は、次のようにして行われる。
【００７１】
すなわち、図２には、発現標準化用コントロールプローブ１１３が１箇所にのみ図示されているが、実際には、この発現標準化用コントロールプローブ１１３は、発現解析用反応槽１０１のあらかじめ定められた所定の複数の位置（例えば、発現解析用反応槽１０１の４隅と略中央の５ヶ所）に分散して配置されている。そして、この各位置に配置された発現標準化用コントロールプローブ１１３の蛍光値に基づいて、補正用曲面が、例えば、Ｂスプライン曲面に基づいて演算され、その補正用曲面によって得られる蛍光値により各ピクセルの蛍光値を割り算することで正規化が行われる。この正規化により、発現解析用反応槽１０１内のスポット１２の位置によるハイブリダイゼーションのばらつきが補正される。
【００７２】
また、細胞数計数用コントロールプローブ１１５による標準化は、細胞数計数用コントロールプローブ１１５に対するハイブリダイズ量の値（細胞数計数用コントロール１１５に基づく蛍光値）により、細胞数計数用反応槽１０２上の各スポット１２上のピクセルの蛍光値を割り算することにより行われる。細胞数計算用コントロールプローブ１１５としては、発現解析用プローブ１１２を抽出した生体のゲノム中の反覆配列（例えば、人間でいえばAlu配列）が用いられる。この処理により、取得された遺伝子の発現量を一定の細胞数当たりの値に換算することができる。
【００７３】
さらに、ステップＳ１６において、出力部１４６（出力部２７）は、発現プロファイルデータを出力する。具体的には、以上のようにして得られた画像データが、記憶部１４７（発現プロファイルデータ記憶部２８）に供給され、記録される。
【００７４】
次に、図７のフローチャートを参照して、図５のステップＳ１４において行われる発現量推定処理について説明する。
【００７５】
ステップＳ３１において、作成部８１は画像情報（画像データ）を入力する。具体的には、蛍光強度取得部２２より画像情報が入力される。
【００７６】
ステップＳ３２において、作成部８１は、入力された画像情報が複数の励起光強度で撮影した画像の画像情報かを判定する。複数の励起光強度で撮影した画像の画像情報である場合には、ステップＳ３３に進み、作成部８１は、複数の励起光強度で撮影した画像に基づいて式hybridize（pf）を作成してハイブリダイズ量の推定を行い、得られた推定値を、画像情報とともに画像処理部８２に出力する。ステップＳ３３において行われる処理については図８のフローチャートを参照して後述する。
【００７７】
ステップＳ３２において、入力された画像データは、複数の励起光強度で撮影した画像の画像データではないと判定された場合には、ステップＳ３３の処理は実行できないのでスキップされる。
【００７８】
ステップＳ３４において、画像処理部８３は画像処理を行う。この処理により、DNAチップ１１の画像からスポット境界を跨ぐデブリ領域が除去され、画像は各スポット毎の画像に分解される。
【００７９】
ステップＳ３５において、検証部８３は、ハイブリダイズを検証する処理を実行する。具体的には、図２に示されるように、発現解析用反応槽１０１にはハイブリダイズ検証用プローブ１１１が、また細胞数計数用反応槽１０２にはハイブリダイズ検証用プローブ１１４が、それぞれスポット１２に固定されている。ハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４としては、実験対象としている生物種にない遺伝子配列が用いられる。例えば、実験対象が動物である場合（発現解析用プローブ１１２が動物の遺伝子である場合）には、ハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４として植物の葉緑素遺伝子が用いられ、ターゲット１１１Ａ，１１４Ａとしては、その相補配列が用いられる。
【００８０】
すなわち、このハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４と、ターゲット１１１Ａ，１１４Ａは、発現解析用プローブ１１２とそのターゲット１１２Ａのハイブリダイズとは無関係に、確実にハイブリダイズを起こすものが用いられる。しかも、その実験対象とは全く異なる種のものが用いられるため、ハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４が充分ハイブリダイズしている場合には、この実験において（測定において）ハイブリダイズが確実に起きていることを検証することができる。逆に、ハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４が充分ハイブリダイズしていない場合には、この測定は何らかの原因によりハイブリダイズが発生し難い環境になっている可能性がある。そこで、ハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４の蛍光値を測定することで、その蛍光値が、例えばあらかじめ設定されている基準値以上であれば、正しいハイブリダイズ処理が行われていることを検証することができる。
【００８１】
ステップＳ３６において、ハイブリダイズ量計算部８４は、ハイブリダイズ量と信頼度の計算を行い、得られたハイブリダイズ量と信頼度を発現量計算部２５に出力する。また、ハイブリダイズ量計算部８４は、例えば、ステップＳ３３においてハイブリダイズ量が推定されている場合には、その推定値の信頼度を計算し、得られた信頼度を、ハイブリダイズ量の推定値とともに発現量計算部２５に出力する。
【００８２】
ステップＳ３７において、発現量計算部２５は、ハイブリダイズ量計算部８４から供給されてきたハイブリダイズ量と信頼度に基づいて、発現量を計算する処理を実行する。この処理に基づいて、計算された（取得された）蛍光値に対応する発現量が計算される。
【００８３】
次に、図８のフローチャートを参照して、図７のステップＳ３３において行われる式hybridize（pf）の作成処理について説明する。
【００８４】
異なる励起光強度により得られた複数の画像データ（複数の発現プロファイル画像のデータ）が供給されてきたとき、ステップＳ４１において、作成部８１は、それらの励起光強度の蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式を蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０から読み出す。
【００８５】
この例においては、２つの異なる励起光強度で得られた画像データが作成部８１に供給され、処理対象とされているものとする。また、図９の実線で示す曲線のように、曲線１２４により蛍光強度とハイブリダイズ量の関係が表される式hybridizes（pf）と、曲線１２２により蛍光強度とハイブリダイズ量の関係が表されるhybridizew（pf）が、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０から読み出されたものとする。
【００８６】
図９に示すように、式hybridizes（pf）を用いることによって、蛍光強度pfsからハイブリダイズ量hybridizes（pfs）が一義的に求められ、また、式hybridizew（pf）を用いることによって、蛍光強度pfwからハイブリダイズ量hybridizew（pfw）が一義的に求められる。蛍光強度pfs，pfwは、処理対象の画像データにより表される、対応するあるスポット１２の蛍光強度である。
【００８７】
対応するスポット１２で発生しているハイブリダイズの量は同じであるから、本来、ハイブリダイズ量hybridizes（pfs）とハイブリダイズ量hybridizew（pfw）は一致するはずであるが、何らかの要因で図９に示すように異なる量として測定されることがあり、この場合、以降の処理において、２つのハイブリダイズ量hybridizes（pfs），hybridizew（pfw）の合成（重み付け）が行われ、実際に生じていると考えられるハイブリダイズ量が推定される。
【００８８】
図８の説明に戻り、ステップＳ４２において、作成部８１は、式hybridizes（pf）（曲線１２４）に設定されている飽和領域との境界点の蛍光強度である蛍光強度uppersとlowersを設定する。また、作成部８１は、式hybridizew（pf）（曲線１２２）に設定されている飽和領域との境界点の蛍光強度である蛍光強度upperwとlowerwを設定する。
【００８９】
上述したように、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式を表す曲線の両端部には、蛍光強度からハイブリダイズ量を正しく決定することができない領域（飽和領域）が設定されている。ここで設定される蛍光強度uppersとlowers、蛍光強度upperwとlowerwを図１０に示す。
【００９０】
ステップＳ４３において、作成部８１は、ステップＳ４２で設定した蛍光強度uppersとlowers、並びに蛍光強度pfsの位置関係から重みＷsを選択する。また、作成部８１は、ステップＳ４４において、ステップＳ４２で設定した蛍光強度upperwとlowerw、並びに蛍光強度pfwの位置関係から重みＷwを選択する。
【００９１】
例えば、重みＷsとＷwは下式（１），（２）によりそれぞれ求められる。
【数１】
【００９２】
すなわち、式（１）に示されるように、蛍光強度pfsが蛍光強度lowers未満である場合、重みＷsは１とされ、蛍光強度pfsが蛍光強度lowers以上、蛍光強度uppers未満である場合、重みＷsは（uppers−pfs）／（uppers−lowers）とされる。また、蛍光強度pfsが蛍光強度uppers以上である場合、重みＷsは０とされる。
【００９３】
同様に、式（２）に示されるように、蛍光強度pfwが蛍光強度lowerw未満である場合、重みＷwは０とされ、蛍光強度pfwが蛍光強度lowerw以上、蛍光強度upperw未満である場合、重みＷwは（pfw−lowerw）／（upperw−lowerw）とされる。また、蛍光強度pfwが蛍光強度upperw以上である場合、重みＷwは１とされる。
【００９４】
ステップＳ４５において、作成部８１は、ステップＳ４３とＳ４４で選択した重みＷsとＷwをそれぞれ下式（３）に代入することによって式hybridize（pf）を作成する。また、作成部８１は、代入して得られた値（hybridize（pf））を、２つの画像データから求められたハイブリダイズ量の推定値とする。
【数２】
【００９５】
すなわち、図１１に示すように、ハイブリダイズ量hybridizes（pfs）に重みＷsが、ハイブリダイズ量hybridizew（pfw）に重みＷwがそれぞれ作用され、ハイブリダイズ量hybridize（pf）が求められる。式（１），（２）から重みＷsとＷwが求められることにより、それらの重みＷsとＷwが作用されて推定されたハイブリダイズ量は、ハイブリダイズ量hybridizes（pfs）とhybridizew（pfw）の間の量となる。ハイブリダイズ量の推定値が求められた後、処理は図７のステップＳ３３に戻り、それ以降の処理が行われる。
【００９６】
複数の励起光強度で撮影された画像データから、以上のようにしてそれぞれのスポット１２のハイブリダイズ量が推定されるようにすることにより、推定可能なハイブリダイズ量のダイナミックレンジを十分に確保することが可能となる。
【００９７】
すなわち、図１０の式hybridizes（pf）だけを用いることによってハイブリダイズ量、しかも、信頼できるハイブリダイズ量を測定することができる範囲は、ハイブリダイズ量hybridizes（lowers）からhybridizes（uppers）までの範囲であり、同様に、式hybridizew（pf）だけを用いることによって信頼できるハイブリダイズ量を測定することができる範囲は、ハイブリダイズ量hybridizew（lowerw）からhybridizew（upperw）までの範囲であるところ、この２つの式から求められたハイブリダイズ量を合成することによって、ハイブリダイズ量hybridizes（lowers）からhybridizew（upperw）までの範囲を、信頼できるハイブリダイズ量を推定することができる範囲として確保することが可能になる。
【００９８】
また、式（１），（２）に従って重みＷsとＷwが選択され、それが作用されることにより、求められるハイブリダイズ量の推定値が、飽和領域内の値になることを防止することができ、推定値の信頼度を向上させることができる。
【００９９】
以上においては、合成されるハイブリダイズ量が２つである場合について説明したが、当然、２以上の所定の数のハイブリダイズ量が合成され、１つのハイブリダイズ量の推定値が得られるようにしてもよい。
【０１００】
以上、DNAチップのハイブリダイゼーションを測定する場合の実施形態を説明したが、本発明はDNAチップに限らず、各種の生体物質が、他の所定の生体物質と生体結合したかどうかを測定する場合に適用することが可能である。
【０１０１】
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行させることもできるし、ソフトウエアにより実行させることもできる。この場合、例えば、生体情報処理装置１は、図１２に示されるようなパーソナルコンピュータにより構成される。
【０１０２】
図１２において、CPU(Central Processing Unit)２０１は、ROM(Read Only Memory)２０２に記憶されているプログラム、または記憶部２０８からRAM(Random Access Memory)２０３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM２０３にはまた、CPU２０１が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
【０１０３】
CPU２０１、ROM２０２、およびRAM２０３は、バス２０４を介して相互に接続されている。このバス２０４にはまた、入出力インタフェース２０５も接続されている。
【０１０４】
入出力インタフェース２０５には、キーボード、マウスなどよりなる入力部２０６、CRT(Cathode Ray Tube)、LCD(Liquid Crystal display)などよりなるディスプレイ、並びにスピーカなどよりなる出力部２０７、ハードディスクなどより構成される記憶部２０８、モデムなどより構成される通信部２０９が接続されている。通信部２０９は、インターネットを含むネットワークを介しての通信処理を行う。
【０１０５】
入出力インタフェース２０５にはまた、必要に応じてドライブ２１０が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、あるいは半導体メモリなどのリムーバブルメディア２１１が適宜装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部２０８にインストールされる。
【０１０６】
一連の処理をソフトウエアにより実行させる場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、ネットワークや記録媒体からインストールされる。
【０１０７】
この記録媒体は、図１２に示されるように、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを提供するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク（フロッピディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disk)を含む）、光磁気ディスク（ＭＤ（Mini-Disk）を含む）、もしくは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア２１１により構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される、プログラムが記録されているROM２０２や、記憶部２０８に含まれるハードディスクなどで構成される。
【０１０８】
なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の実施形態としての生体情報処理装置の構成例を表すブロック図である。
【図２】DNAチップの構成例を表す斜視図である。
【図３】蛍光強度とハイブリダイズ量の関係を表す図である。
【図４】実験過程処理装置の構成例を表すブロック図である。
【図５】実験過程の処理を説明するフローチャートである。
【図６】画像データのフォーマットの例を示す図である。
【図７】発現量推定処理を説明するフローチャートである。
【図８】式hybridize（pf）の作成処理を説明するフローチャートである。
【図９】蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式の例を示す図である。
【図１０】蛍光強度uppersとlowers、蛍光強度upperwとlowerwの例を示す図である。
【図１１】重み付けの例を示す図である。
【図１２】パーソナルコンピュータの構成例を表すブロック図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１ 生体情報処理装置， １１ DNAチップ， ２１ ピックアップ部， ２２ 蛍光強度取得部， ２３ 励起光強度計算部， ２４ ハイブリダイズ量推定部， ２５ 発現量計算部， ２８ 発現プロファイルデータ記憶部， ２９ ユーザインターフェース部， ３０ 蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部， ８１ 作成部， ８２ 画像処理部， ８３ 検証部， ８４ ハイブリダイズ量計算部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体情報処理装置および方法、プログラム並びに記録媒体に関し、特に、推定可能なハイブリダイズ量のダイナミックレンジを十分に確保することができるようにした生体情報処理装置および方法、プログラム並びに記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、DNA(deoxyribonucleic acid)チップ若しくはDNAマイクロアレイ（以下、本明細書では両者を区別する必要がない場合、まとめて単にDNAチップと称する）の実用化が進んでいる。DNAチップは、多種・多数のDNAオリゴ鎖を、検出用核酸として基板表面に集積して固定したものである。DNAチップを用いて、基板表面のスポットに固定されたプローブと、細胞などから採取したサンプル中のターゲットとのハイブリダイゼーションを検出することにより、採取した細胞内における遺伝子発現を網羅的に解析することができる。
【０００３】
DNAチップを用いた遺伝子発現解析におけるハイブリダイゼーション検出技術の向上に伴い、単に、遺伝子発現の有無を検出するだけでなく、遺伝子発現量の定量的な測定が可能になりつつある。例えば、ハイブリダイゼーション検出の際に蛍光強度を定量的に測定することにより、遺伝子発現量を示す定量的な数値を取得する技術は、一部実用化されている。
【０００４】
DNAチップなどによって得られた遺伝子発現量の解析方法、補正方法などに関する先行文献として、例えば、特許文献１乃至特許文献３がある。
【特許文献１】特開２００２−７１６８８号公報
【特許文献２】特表２００２−２６７６６８号公報
【特許文献３】特開２００３−２８８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来、スポットで発生したハイブリダイズの量を推定する作業においては、１種類の強度の励起光で得られた発現プロファイル画像のみが用いられていた。ここで、発現プロファイル画像は、DNAチップ上に励起光を照射し、発生した蛍光をスキャンすることによって得られた、ハイブリダイズの状態の観測対象となる画像である。
【０００６】
したがって、対象とする発現プロファイル画像の励起光強度によっては、推定可能なハイブリダイズの量のダイナミックレンジを十分に確保することができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、推定可能なハイブリダイズ量のダイナミックレンジを十分に確保することができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の側面は、基板上に設けられた反応領域に固定された第１の生体物質と、第１の生体物質に対してハイブリダイズする第２の生体物質とのハイブリダイズの状態を、励起光を照射したときに第１の生体物質と第２の生体物質がハイブリダイズした部分から発生された蛍光をスキャンして得られた発現プロファイル画像を用いて測定する生体情報処理装置であって、蛍光強度から、反応領域における第１の生体物質と第２の生体物質のハイブリダイズ量が励起光の強度毎に一義的に求められる情報である変換情報を記憶する記憶手段と、異なる強度の励起光により得られた複数の発現プロファイル画像を処理対象とする場合、発現プロファイル画像の取得に用いられたそれぞれの励起光の強度の複数の変換情報に基づいて、複数の発現プロファイル画像にそれぞれ含まれる、対応する反応領域におけるハイブリダイズ量を推定する推定手段とを備える生体情報処理装置である。
【０００９】
推定手段は、第１の強度の励起光により得られた発現プロファイル画像により表される第１の反応領域の蛍光強度から、第１の反応領域における第１のハイブリダイズ量を第１の強度の励起光の変換情報を用いて求めるとともに、第２の強度の励起光により得られた発現プロファイル画像により表される第１の反応領域に対応する第２の反応領域の蛍光強度から、第２の反応領域における第２のハイブリダイズ量を第２の強度の励起光の変換情報を用いて求め、求められた第１と第２のハイブリダイズ量に対して重み付けをすることによって、対応する反応領域におけるハイブリダイズ量を推定するようにすることができる。
【００１０】
本発明においては、蛍光強度から、反応領域における第１の生体物質と第２の生体物質のハイブリダイズ量が励起光の強度毎に一義的に求められる情報である変換情報が記憶され、異なる強度の励起光により得られた複数の発現プロファイル画像を処理対象とする場合、発現プロファイル画像の取得に用いられたそれぞれの励起光の強度の複数の変換情報に基づいて、複数の発現プロファイル画像にそれぞれ含まれる、対応する反応領域におけるハイブリダイズ量が推定される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、推定可能なハイブリダイズ量のダイナミックレンジを十分に確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本明細書に記載の発明と、発明の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、請求項に記載されている発明をサポートする実施の形態が本明細書に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の実施の形態中には記載されているが、発明に対応するものとして、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が発明に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明以外の発明には対応しないものであることを意味するものでもない。
【００１３】
さらに、この記載は、本明細書に記載されている発明の全てを意味するものではない。換言すれば、この記載は、本明細書に記載されている発明であって、この出願では請求されていない発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により追加される発明の存在を否定するものではない。
【００１４】
請求項１に記載の生体情報処理装置は、基板上に設けられた反応領域に固定された第１の生体物質（例えば、プローブ）と、前記第１の生体物質に対してハイブリダイズする第２の生体物質（例えば、ターゲット）とのハイブリダイズの状態を、励起光を照射したときに前記第１の生体物質と前記第２の生体物質がハイブリダイズした部分から発生された蛍光をスキャンして得られた発現プロファイル画像を用いて測定する生体情報処理装置であって、蛍光強度から、前記反応領域における前記第１の生体物質と前記第２の生体物質のハイブリダイズ量が励起光の強度毎に一義的に求められる情報である変換情報（例えば、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式）を記憶する記憶手段（例えば、図１の蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０）と、異なる強度の励起光により得られた複数の前記発現プロファイル画像を処理対象とする場合、前記発現プロファイル画像の取得に用いられたそれぞれの励起光の強度の複数の前記変換情報に基づいて、複数の前記発現プロファイル画像にそれぞれ含まれる、対応する反応領域におけるハイブリダイズ量を推定する推定手段（例えば、図１の作成部８１）とを備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の生体情報処理方法は、基板上に設けられた反応領域に固定された第１の生体物質（例えば、プローブ）と、前記第１の生体物質に対してハイブリダイズする第２の生体物質（例えば、ターゲット）とのハイブリダイズの状態を、励起光を照射したときに前記第１の生体物質と前記第２の生体物質がハイブリダイズした部分から発生された蛍光をスキャンして得られた発現プロファイル画像を用いて測定する生体情報処理方法であって、蛍光強度から、前記反応領域における前記第１の生体物質と前記第２の生体物質のハイブリダイズ量が励起光の強度毎に一義的に求められる情報である変換情報（例えば、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式）を取得する取得ステップ（例えば、図８のステップＳ４１）と、異なる強度の励起光により得られた複数の前記発現プロファイル画像を処理対象とする場合、前記発現プロファイル画像の取得に用いられたそれぞれの励起光の強度の複数の前記変換情報に基づいて、複数の前記発現プロファイル画像にそれぞれ含まれる、対応する反応領域におけるハイブリダイズ量を推定する推定ステップ（例えば、図８のステップＳ４５）とを含むことを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載のプログラム、および請求項５に記載の記録媒体に記録されているプログラムにおいても、各ステップが対応する実施の形態（但し一例）は、請求項３に記載の生体情報処理方法と同様である。
【００１７】
ここで、本明細書において使用する用語の意味を説明する。
【００１８】
プローブとは、DNAチップなどのバイオアッセイ用の基板に固定された生体物質であって、ターゲットと生体反応するものをいう。
【００１９】
ターゲットとは、DNAチップなどのバイオアッセイ用の基板に固定された生体物質に生体反応する生体物質をいう。
【００２０】
生体物質とは、蛋白質、核酸、糖などの生体内において生成される物質の他、相互に相補的な塩基配列を有する遺伝子またはそれから派生する物質を含む。
【００２１】
生体反応とは、２以上の生体物質が生化学的に反応することをいう。その代表例は、ハイブリダイゼーションである。
【００２２】
ハイブリダイゼーションとは、相補的な塩基配列構造を備える核酸間の相補鎖（二本鎖）形成反応をいう。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態の生体情報処理装置の構成例を表している。この生体情報処理装置１は、DNAチップ１１、ピックアップ部２１、蛍光強度取得部２２、励起光強度計算部２３、ハイブリダイズ量推定部２４、発現量計算部２５、標準化部２６、出力部２７、発現プロファイルデータ記憶部２８、表示部２９Ａを有するユーザインターフェース（UI）部２９、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０、並びに機械的学習部３１により構成されている。
【００２５】
DNAチップ１１は、スポット１２とガイド１３を有している。図２は、DNAチップ１１のより詳細な構成例を表している。
【００２６】
DNAチップ１１は、その基板１１Ａ上に、発現解析用反応槽１０１と細胞数計数用反応槽１０２を有している。基板１１Ａの図中下側の端部には、直線状の開始位置ガイド１３Ａが設けられ、図中上側の端部には、終了位置ガイド１３Ｂが設けられている。図１のガイド１３は、具体的には、この開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂにより構成される。
【００２７】
発現解析用反応槽１０１と細胞数計数用反応槽１０２は、この開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂの間に配置されている。
【００２８】
発現解析用反応槽１０１には、反応領域としての複数のスポット１２が形成されており、各スポット１２には、生体物質（第１の生体物質）としてのハイブリダイズ検証用プローブ１１１、発現解析用プローブ１１２、並びに発現標準化用コントロールプローブ１１３が固定されている。発現解析用反応槽１０１にサンプルが滴下された場合、ハイブリダイズ検証用プローブ１１１には、その塩基と相補的構成を有する塩基を有する生体物質（第２の生体物質）としてのターゲット１１１Ａがハイブリダイズする。同様に、発現解析用プローブ１１２には、その塩基と相補的構成を有する塩基を有する生体物質（第２の生体物質）としてのターゲット１１２Ａがハイブリダイズする。また、発現標準化用コントロールプローブ１１３には、その塩基と相補的構成の塩基を有する生体物質（第２の生体物質）としてのターゲット１１３Ａがハイブリダイズする。
【００２９】
細胞数計数用反応槽１０２においては、生体物質（第１の生体物質）としてのハイブリダイズ検証用プローブ１１４と細胞数計数用コントロールプローブ１１５が、それぞれ反応領域としてのスポット１２に取り付けられている。細胞数計数用反応槽１０２にサンプルが滴下された場合、ハイブリダイズ検証用プローブ１１４には、その塩基と相補的構成の塩基を有する生体物質（第２の生体物質）としてのターゲット１１４Ａがハイブリダイズし、細胞数計数用コントロールプローブ１１５には、その塩基と相補的構成の塩基を有する生体物質（第２の生体物質）としてのターゲット１１５Ａがハイブリダイズする。
【００３０】
ハイブリダイズした（生体反応した）生体物質としてのプローブとターゲットには、インターカレータ１１６が結合されている。インターカレータ１１６は励起光が照射されると蛍光を発生する。
【００３１】
図２には、このように、各プローブに対してターゲットがハイブリダイズした状態が示されている。なお、図２には便宜上、１つのスポット１２に１つのプローブのみが示されているが、実際には１つのスポット１２に対して同一種類の複数のプローブが固定されている。また、各反応槽には同一種類のプローブが固定された任意の数のスポットが、予め定められた所定の位置に配置されている。
【００３２】
図１のピックアップ部２１は、蛍光強度取得用ピックアップ４１、ガイド信号取得用ピックアップ４２、コントロール部４３、対物座標計算部４４、および畳み込み展開部４５で構成されている。
【００３３】
蛍光強度取得用ピックアップ４１は、図２のDNAチップ１１の発現解析用反応槽１０１と細胞数計数用反応槽１０２の画像を取得するピックアップである。これに対して、ガイド信号取得用ピックアップ４２は、開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂを読み取るためのピックアップである。
【００３４】
蛍光強度取得用ピックアップ４１は、対物レンズ５１、プリズム５２、半導体レーザ５３、およびフォトダイオード５４を有している。半導体レーザ５３より出射されたレーザ光（励起光）は、プリズム５２を介して対物レンズ５１に入射され、対物レンズ５１は、入射されたレーザ光を基板１１Ａ（スポット１２）上に照射する。対物レンズ５１はまた、スポット１２からの光をプリズム５２を介してフォトダイオード５４に入射する。各スポット１２には、複数のプローブが固定されており、プローブとターゲットがハイブリダイゼーションした場合、さらに両者にはインターカレータ１１６が結合される。すなわち、プローブとターゲットがハイブリダイゼーションしていない場合には、両者の間にインターカレータ１１６は存在せず、ハイブリダイゼーションした場合においてのみ、両者の間にインターカレータ１１６が存在する。インターカレータ１１６は、励起光が照射されると蛍光を発生する。対物レンズ５１により集光された蛍光はプリズム５２により励起光と分離されて、フォトダイオード５４に入射される。
【００３５】
ハイブリダイゼーションしている量が多ければ、それだけインターカレータ１１６の量も多く、したがって、そこから発生する蛍光量も多い。したがって、蛍光の強度に基づいて、ハイブリダイゼーションの状態を測定する（ハイブリダイゼーションの情報を得る）ことが可能となる。
【００３６】
コントロール部４３は、半導体レーザ５３の電流制御を行い、その励起光の強度を調整する。また、コントロール部４３は、フォトダイオード５４の出力（電流量変化）を読み取る。
【００３７】
畳み込み展開部４５は、フォトダイオード５４より出力された電流量変化に基づく信号をコントロール部４３から受け取り、ピクセル単位の画像データを生成する。
【００３８】
ガイド信号取得用ピックアップ４２は、対物レンズ６１、プリズム６２、半導体レーザ６３、およびフォトダイオード６４により構成されている。半導体レーザ６３は、コントロール部４３からの制御に基づいて、レーザ光を発生する（このレーザ光は、ガイド検出光として機能する）。プリズム６２は、半導体レーザ６３からのレーザ光を対物レンズ６１に入射し、対物レンズ６１はこのレーザ光を基板１１Ａに照射する。対物レンズ６１は、基板１１Ａからの反射光を受光し、プリズム６２はこの反射光を照射光から分離してフォトダイオード６４に出射する。フォトダイオード６４は、プリズム６２より入射された反射光を光電変換し、ガイド信号としてコントロール部４３に出力する。コントロール部４３は、フォトダイオード６４より入力されたガイド信号を対物座標計算部４４に出力する。ガイド１３（開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂ）は、基板１１Ａの他の領域に較べて反射率が高く（または低く）なるように形成されている。対物座標計算部４４は、コントロール部４３を介して、ガイド信号取得用ピックアップ４２より供給されたガイド信号のレベルに基づいて、開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂの位置、並びに開始位置ガイド１３Ａから終了位置ガイド１３Ｂに向けて等速度で移動されるガイド信号取得用ピックアップ４２の位置（座標）を計算する。
【００３９】
コントロール部４３は、対物座標計算部４４により計算されたガイド信号取得用ピックアップ４２の位置に基づいて、蛍光強度取得用ピックアップ４１（対物レンズ５１）の位置を制御する。ガイド信号取得用ピックアップ４２と蛍光強度取得用ピックアップ４１は、相互に所定の位置関係に固定されており、蛍光強度取得用ピックアップ４１を図２における開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂの間における所定の位置に配置することは、とりもなおさずガイド信号取得用ピックアップ４２を開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂの間の所定の位置に配置することになる。
【００４０】
蛍光強度取得部２２は、蛍光強度取得用ピックアップ４１のフォトダイオード５４が出力した各スポット１２（その座標（ｘ，ｙ））からの蛍光強度（pfx,y）の入力を受け、この蛍光強度に関するデータをハイブリダイズ量推定部２４の作成部８１に出力する。蛍光強度取得部２２はまた、蛍光強度取得用ピックアップ４１の対物レンズ５１の基板１１Ａ上の対物座標（ｘ，ｙ）、対物面積半径（ｒ）、並びに励起光強度を制御する制御信号をコントロール部４３に出力する。コントロール部４３は、この制御信号に基づいて対物レンズ５１を制御する。これにより、対物レンズ５１が基板１１Ａ上の所定の座標（ｘ，ｙ）に配置され、対物レンズ５１より出射されるレーザ光の照射範囲の半径（対物面積半径）（ｒ）が所定の値に制御され、そのレーザ光の強度（励起光強度）が所定の値に調整される。
【００４１】
蛍光強度取得部２２は、コントロール部４３から供給された蛍光強度を、励起光強度計算部２３に出力する。励起光強度計算部２３は、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０に記憶されている蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式に基づいて、最適な励起光強度を計算し、その計算して得られた励起光強度を蛍光強度取得部２２に出力する。蛍光強度取得部２２は、この励起光強度計算部２３からの励起光強度に基づいて半導体レーザ５３の電流を制御し、所定の強さの励起光を半導体レーザ５３より出射させる。
【００４２】
ハイブリダイズ量推定部２４は、作成部８１、画像処理部８２、検証部８３、並びにハイブリダイズ量計算部８４により構成されている。
【００４３】
作成部８１は蛍光強度取得部２２からのデータに基づいて、式hybridize（pf）を作成し、作成した式hybridize（pf）から求められるハイブリダイズ量を、ハイブリダイズ量の推定値とする。
【００４４】
後述するように、異なる励起光強度を用いて得られた複数の発現プロファイル画像が処理対象の画像として供給されてきた場合、作成部８１においては、それぞれの励起光強度の蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式（それぞれの励起光強度における蛍光強度とハイブリダイズ量の関係を表す式）が蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０から読み出され、読み出された蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式に基づいて式hybridize（pf）が作成される。作成された式hybridize（pf）から求められたハイブリダイズ量は、蛍光強度取得部２２から供給されてきた画像データとともに画像処理部８２に出力される。
【００４５】
画像処理部８２は、作成部８１より入力された画像データを処理し、検証部８３とユーザインターフェース部２９に出力する。ユーザインターフェース部２９は、画像処理部８２より入力された画像を表示部２９Ａに表示する。画像処理部８２は、ユーザインターフェース部２９を介して、ユーザより指示される入力に基づいて、DNAチップ１１の画像からデブリ（観測を行う上において障害となる物質）の成分を除去し、スポット１２毎の画像へ分解する処理を行う。
【００４６】
検証部８３は、画像処理部８２より入力された画像データのうち、ハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４のスポット１２におけるハイブリダイズ量に基づいて、ハイブリダイズが正しく行われていることを検証する。
【００４７】
ハイブリダイズ量計算部８４は、スポット単位のハイブリダイズ量を推定するとともに、所定の方法でその信頼度を求める。ハイブリダイズ量と信頼度は発現量計算部２５に出力される。
【００４８】
発現量計算部２５は、ハイブリダイズ量計算部８４からの出力に基づいて、プローブに対するターゲットの結合強度を求めることで、蛍光強度に対応する発現量を推定する。標準化部２６は発現標準化用コントロールプローブ１１３と細胞数計数用コントロールプローブ１１５を利用した標準化処理を行う。出力部２７は標準化されたデータを発現プロファイルデータ記憶部２８に供給する。発現プロファイルデータ記憶部２８は、出力部２７より供給されたデータを、発現プロファイルデータとして記憶する。発現プロファイルデータ記憶部２８に記憶されたデータは、必要に応じて、ユーザインターフェース部２９に供給され、表示部２９Ａに表示される。発現量計算部２５より出力されたデータも必要に応じて、表示部２９Ａに表示される。
【００４９】
蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０は、蛍光強度とそれに対応するハイブリダイズ量との関係を一義的に決定する変換情報としての変換式（必ずしも式を構成せずとも、変換のためのデータであってもよい）をあらかじめ記憶している。
【００５０】
図３は、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０に記憶されている蛍光強度とハイブリダイズ量の関係を規定する式hybridizee（pf）の例を示す図である。
【００５１】
同図に示されるように、蛍光強度が与えられると、対応するハイブリダイズ量は関数（曲線１２１乃至１２４）に基づき一義的に決定される。ただし、同図に示されるように、図中最も上側に示される曲線１２１が、励起光強度のレベルが最も弱い場合の曲線を表し、以下、より下側の曲線１２２、曲線１２３と、順次励起光強度のレベルが強くなり、最も下側の曲線１２４が励起光強度のレベルが最も強い場合の曲線を表している。すなわち、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０には、蛍光強度からハイブリダイズ量を一義的に求めることのできる蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式が、励起光強度毎に用意される。
【００５２】
曲線１２１乃至１２４は、いずれも、点線で示す図中左側の端部の領域の部分１２１Ａ乃至１２４Ａと、図中右側の端部の領域の部分１２１Ｂ乃至１２４Ｂにおいて、蛍光強度のわずかな変化に対して、ハイブリダイズ量が著しく変化しているので、これらの領域においては、蛍光強度に対応するハイブリダイ量を一義的に決定することが困難になる。
【００５３】
したがって、これらの部分１２１Ａ乃至１２４Ａ、並びに部分１２１Ｂ乃至１２４Ｂから蛍光強度を入力として求められるハイブリダイズ量は信頼度が低いといえることから、例えば、このような信頼度の低い区間を除く、中央の実線の区間だけが、蛍光強度に対応するハイブリダイズ量の演算に利用される。
【００５４】
図１の説明に戻り、機械的学習部３１は、機械的学習の手段としてのSVM(Support Vector Machine)９１とスポット除去パターンデータベース９２を有している。SVM９１は学習モード時、ユーザインターフェース部２９と発現プロファイルデータ記憶部２８からのデータに基づいて学習を行い、学習結果をスポット除去パターンデータベース９２に記憶させる。SVM９１はまた、判定モード時、発現プロファイルデータ記憶部２８からのデータを、スポット除去パターンデータベース９２に記憶されているパターンに基づいて判定し、その判定結果をハイブリダイズ量計算部８４に出力する。
【００５５】
遺伝子発現量の定量的な測定は、図４に示される実験過程処理装置１３１により行われる。図１の生体情報処理装置１は、この図４の実験過程処理装置１３１の一部を構成している。
【００５６】
すなわち、実験過程処理装置１３１は、調整部１４１、ハイブリダイズ部１４２、取得部１４３、発現量推定部１４４、標準化部１４５、出力部１４６、および記憶部１４７により構成されている。このうち、取得部１４３、発現量推定部１４４、標準化部１４５、出力部１４６および記憶部１４７が、生体情報処理装置１により構成されている。具体的には、取得部１４３は、ピックアップ部２１、蛍光強度取得部２２、励起光強度計算部２３、および蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０により構成され、発現量推定部１４４は、ハイブリダイズ量推定部２４、発現量計算部２５、および機械的学習部３１により構成され、標準化部１４５は標準化部２６により構成され、出力部１４６は出力部２７により構成され、記憶部１４７は発現プロファイルデータ記憶部２８により構成される。
【００５７】
調整部１４１はターゲットの調整を行う。ハイブリダイズ部１４２はプローブとターゲットとのハイブリダイズを行う。取得部１４３は蛍光強度を取得する。発現量推定部１４４は発現量の推定処理を行う。標準化部１４５はデータの標準化を行う。出力部１４６は発現プロファイルデータを出力する。記憶部１４７は発現プロファイルデータを記憶する。
【００５８】
次に、図４の実験過程処理装置１３１の処理を、図５のフローチャートを参照して説明する。
【００５９】
最初に、ステップＳ１１において、調整部１４１はターゲットを調整する。具体的には、細胞が含まれるサンプルが取り出され、その中から蛋白質を変性させて除去する処理が行われ、RNA(ribonucleic acid)の抽出、断片化、並びにDNA(deoxyribonucleic acid)の抽出、断片化によりターゲット（発現解析用プローブ１１２に対するターゲット１１２Ａ）が生成される。
【００６０】
ステップＳ１２において、ハイブリダイズ部１４２はハイブリダイズする処理を実行する。具体的には、ステップＳ１１の処理で生成されたターゲットが入った溶液に、さらにハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４に対するターゲット１１１Ａ，１１４Ａ、発現標準化用コントロールプローブ１１３に対するターゲット１１３Ａ、並びに細胞数計数用コントロールプローブ１１５に対するターゲット１１５Ａが加えられ、この溶液を発現解析用反応槽１０１と細胞数計数用反応槽１０２に滴下することで、ターゲットとプローブとがハイブリダイズされる。そして、インターカレータ１１６が導入され、ハイブリダイズしたターゲットとプローブに結合され、図２に示されるようなDNAチップ１１が得られる。同図に示されるように、発現解析用反応槽１０１のスポット１２では、発現解析用プローブ１１２に対してターゲット１１２Ａがハイブリダイズしている他、発現標準化用コントロールプローブ１１３に対してターゲット１１３Ａがハイブリダイズしており、ハイブリダイズ検証用プローブ１１１に対してターゲット１１１Ａがハイブリダイズしている。そして、それらの２本鎖結合したプローブとターゲットの間にはインターカレータ１１６が結合している。
【００６１】
同様に、細胞数計数用反応槽１０２のスポット１２においても、ハイブリダイズ検証用プローブ１１４に対してターゲット１１４Ａがハイブリダイズしており、細胞数計数用コントロールプローブ１１５に対してターゲット１１５Ａがハイブリダイズしている。そして、これらのハイブリダイズしたプローブとターゲットの間にも、インターカレータ１１６が結合されている。
【００６２】
ステップＳ１３において、取得部１４３は蛍光強度を取得する。この処理において、取得部１４３を構成する蛍光強度取得部２２は、コントロール部４３を介して蛍光強度取得用ピックアップ４１を駆動し、半導体レーザ５３にレーザ光を励起光として出射させる。この励起光は、プリズム５２を介して対物レンズ５１に入射され、対物レンズ５１は、これを基板１１Ａ上の発現解析用反応槽１０１に照射する。
【００６３】
インターカレータ１１６は励起光が照射されると蛍光を発生する。この蛍光が対物レンズ５１により集光され、プリズム５２を介してフォトダイオード５４に入射される。フォトダイオード５４は蛍光に対応する電流を出力する。コントロール部４３は、この電流に対応する信号を畳み込み展開部４５により画像信号に変換させ、変換により生成された蛍光強度に対応する信号を、蛍光強度取得部２２に出力する。
【００６４】
コントロール部４３は、対物レンズ５１の位置を開始位置ガイド１３Ａから終了位置ガイド１３Ｂの方向に向けて移動させる。このとき、ガイド信号取得用ピックアップ４２の半導体レーザ６３が出射するガイド検出光としてのレーザ光が、プリズム６２を介して対物レンズ６１に入射され、対物レンズ６１がこのガイド検出光を基板１１Ａに照射する。ガイド検出光の反射光の強度は、開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂに照射されたとき強くなる。この反射光が対物レンズ６１を介してプリズム６２に入射され、プリズム６２からフォトダイオード６４に入射される。対物座標計算部４４はコントロール部４３を介してフォトダイオード６４からのガイド信号を取得し、この信号に基づいて、ガイド信号取得用ピックアップ４２（したがって、それと一体化している蛍光強度取得用ピックアップ４１）が基板１１Ａの開始位置ガイド１３Ａと終了位置ガイド１３Ｂの間のいずれの位置に位置するのか、その座標を計算する。コントロール部４３はその座標に基づいてガイド信号取得用ピックアップ４２（蛍光強度取得用ピックアップ４１）を開始位置ガイド１３Ａから終了位置ガイド１３Ｂまで一定の速度で移動させる（走査させる）。
【００６５】
このようにして、蛍光強度取得用ピックアップ４１が、図２において、開始位置ガイド１３Ａから終了位置ガイド１３Ｂの位置まで移動されるとともに、さらに、その走査位置が、開始位置ガイド１３Ａ（終了位置ガイド１３Ｂ）と平行な方向（図中ｘ座標方向）に１ピッチ分だけ移動され、新たな移動位置において同様に、開始位置ガイド１３Ａから終了位置ガイド１３Ｂまで移動される。このようにして、発現解析用反応槽１０１と細胞数計数用反応槽１０２の全体が走査され、各座標における画像信号が蛍光強度取得用ピックアップ４１より出力される。
【００６６】
図６は、蛍光強度取得部２２により得られる画像データのフォーマットの例を示す図である。
【００６７】
画像データは、スポット毎に、スキャン時の励起光強度、プローブ遺伝子配列を指定するインデックス、１つのスポット全体の画像の縦横のピクセル数、蛍光画像（励起光を照射して撮影した画像）から構成される。このようなフォーマットからなる画像データが蛍光強度取得部２２からハイブリダイズ量推定部２４に出力され、それに基づいて各種の処理が行われる。例えば、同じDNAチップ１１を、異なる強度の励起光を用いてスキャンすることによって取得された図６のフォーマットを有する複数の画像データがハイブリダイズ量推定部２４に出力される。
【００６８】
同じ過程で得られたDNAチップ１１（各スポット１２に同じ種類のプローブが同じ量だけ固定されているDNAチップ１１）を異なる強度の励起光を用いてスキャンすることによって取得された複数の画像データを比較した場合、対応するスポットのデータに注目したときには（図６に示すような画像データが複数ある状態で、例えば、同じスポットであるスポットＳ1のデータを比較した場合）、励起光強度と蛍光画像を表すデータのみが異なるデータとなる。なお、上述したように、画像データに現れる蛍光強度の違いは励起光強度の違いによって生じるものであり、同じ過程で得られたDNAチップ１１間では対応するスポット１２において実際に生じているハイブリダイズの量は同じである。
【００６９】
ステップＳ１４において、発現量推定部１４４は発現量推定処理を実行する。この発現量推定処理については、図７のフローチャートを参照して後述するが、この処理によりハイブリダイズ量と信頼度の計算が行われ、発現量が計算される。
【００７０】
ステップＳ１５において、標準化部１４５（標準化部２６）により、データを標準化する処理が行われる。この標準化としては、発現標準化用コントロールプローブ１１３による標準化と、細胞数計数用コントロールプローブ１１５による標準化が行われる。発現標準化用コントロールプローブ１１３による標準化は、次のようにして行われる。
【００７１】
すなわち、図２には、発現標準化用コントロールプローブ１１３が１箇所にのみ図示されているが、実際には、この発現標準化用コントロールプローブ１１３は、発現解析用反応槽１０１のあらかじめ定められた所定の複数の位置（例えば、発現解析用反応槽１０１の４隅と略中央の５ヶ所）に分散して配置されている。そして、この各位置に配置された発現標準化用コントロールプローブ１１３の蛍光値に基づいて、補正用曲面が、例えば、Ｂスプライン曲面に基づいて演算され、その補正用曲面によって得られる蛍光値により各ピクセルの蛍光値を割り算することで正規化が行われる。この正規化により、発現解析用反応槽１０１内のスポット１２の位置によるハイブリダイゼーションのばらつきが補正される。
【００７２】
また、細胞数計数用コントロールプローブ１１５による標準化は、細胞数計数用コントロールプローブ１１５に対するハイブリダイズ量の値（細胞数計数用コントロール１１５に基づく蛍光値）により、細胞数計数用反応槽１０２上の各スポット１２上のピクセルの蛍光値を割り算することにより行われる。細胞数計算用コントロールプローブ１１５としては、発現解析用プローブ１１２を抽出した生体のゲノム中の反覆配列（例えば、人間でいえばAlu配列）が用いられる。この処理により、取得された遺伝子の発現量を一定の細胞数当たりの値に換算することができる。
【００７３】
さらに、ステップＳ１６において、出力部１４６（出力部２７）は、発現プロファイルデータを出力する。具体的には、以上のようにして得られた画像データが、記憶部１４７（発現プロファイルデータ記憶部２８）に供給され、記録される。
【００７４】
次に、図７のフローチャートを参照して、図５のステップＳ１４において行われる発現量推定処理について説明する。
【００７５】
ステップＳ３１において、作成部８１は画像情報（画像データ）を入力する。具体的には、蛍光強度取得部２２より画像情報が入力される。
【００７６】
ステップＳ３２において、作成部８１は、入力された画像情報が複数の励起光強度で撮影した画像の画像情報かを判定する。複数の励起光強度で撮影した画像の画像情報である場合には、ステップＳ３３に進み、作成部８１は、複数の励起光強度で撮影した画像に基づいて式hybridize（pf）を作成してハイブリダイズ量の推定を行い、得られた推定値を、画像情報とともに画像処理部８２に出力する。ステップＳ３３において行われる処理については図８のフローチャートを参照して後述する。
【００７７】
ステップＳ３２において、入力された画像データは、複数の励起光強度で撮影した画像の画像データではないと判定された場合には、ステップＳ３３の処理は実行できないのでスキップされる。
【００７８】
ステップＳ３４において、画像処理部８３は画像処理を行う。この処理により、DNAチップ１１の画像からスポット境界を跨ぐデブリ領域が除去され、画像は各スポット毎の画像に分解される。
【００７９】
ステップＳ３５において、検証部８３は、ハイブリダイズを検証する処理を実行する。具体的には、図２に示されるように、発現解析用反応槽１０１にはハイブリダイズ検証用プローブ１１１が、また細胞数計数用反応槽１０２にはハイブリダイズ検証用プローブ１１４が、それぞれスポット１２に固定されている。ハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４としては、実験対象としている生物種にない遺伝子配列が用いられる。例えば、実験対象が動物である場合（発現解析用プローブ１１２が動物の遺伝子である場合）には、ハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４として植物の葉緑素遺伝子が用いられ、ターゲット１１１Ａ，１１４Ａとしては、その相補配列が用いられる。
【００８０】
すなわち、このハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４と、ターゲット１１１Ａ，１１４Ａは、発現解析用プローブ１１２とそのターゲット１１２Ａのハイブリダイズとは無関係に、確実にハイブリダイズを起こすものが用いられる。しかも、その実験対象とは全く異なる種のものが用いられるため、ハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４が充分ハイブリダイズしている場合には、この実験において（測定において）ハイブリダイズが確実に起きていることを検証することができる。逆に、ハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４が充分ハイブリダイズしていない場合には、この測定は何らかの原因によりハイブリダイズが発生し難い環境になっている可能性がある。そこで、ハイブリダイズ検証用プローブ１１１，１１４の蛍光値を測定することで、その蛍光値が、例えばあらかじめ設定されている基準値以上であれば、正しいハイブリダイズ処理が行われていることを検証することができる。
【００８１】
ステップＳ３６において、ハイブリダイズ量計算部８４は、ハイブリダイズ量と信頼度の計算を行い、得られたハイブリダイズ量と信頼度を発現量計算部２５に出力する。また、ハイブリダイズ量計算部８４は、例えば、ステップＳ３３においてハイブリダイズ量が推定されている場合には、その推定値の信頼度を計算し、得られた信頼度を、ハイブリダイズ量の推定値とともに発現量計算部２５に出力する。
【００８２】
ステップＳ３７において、発現量計算部２５は、ハイブリダイズ量計算部８４から供給されてきたハイブリダイズ量と信頼度に基づいて、発現量を計算する処理を実行する。この処理に基づいて、計算された（取得された）蛍光値に対応する発現量が計算される。
【００８３】
次に、図８のフローチャートを参照して、図７のステップＳ３３において行われる式hybridize（pf）の作成処理について説明する。
【００８４】
異なる励起光強度により得られた複数の画像データ（複数の発現プロファイル画像のデータ）が供給されてきたとき、ステップＳ４１において、作成部８１は、それらの励起光強度の蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式を蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０から読み出す。
【００８５】
この例においては、２つの異なる励起光強度で得られた画像データが作成部８１に供給され、処理対象とされているものとする。また、図９の実線で示す曲線のように、曲線１２４により蛍光強度とハイブリダイズ量の関係が表される式hybridizes（pf）と、曲線１２２により蛍光強度とハイブリダイズ量の関係が表されるhybridizew（pf）が、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部３０から読み出されたものとする。
【００８６】
図９に示すように、式hybridizes（pf）を用いることによって、蛍光強度pfsからハイブリダイズ量hybridizes（pfs）が一義的に求められ、また、式hybridizew（pf）を用いることによって、蛍光強度pfwからハイブリダイズ量hybridizew（pfw）が一義的に求められる。蛍光強度pfs，pfwは、処理対象の画像データにより表される、対応するあるスポット１２の蛍光強度である。
【００８７】
対応するスポット１２で発生しているハイブリダイズの量は同じであるから、本来、ハイブリダイズ量hybridizes（pfs）とハイブリダイズ量hybridizew（pfw）は一致するはずであるが、何らかの要因で図９に示すように異なる量として測定されることがあり、この場合、以降の処理において、２つのハイブリダイズ量hybridizes（pfs），hybridizew（pfw）の合成（重み付け）が行われ、実際に生じていると考えられるハイブリダイズ量が推定される。
【００８８】
図８の説明に戻り、ステップＳ４２において、作成部８１は、式hybridizes（pf）（曲線１２４）に設定されている飽和領域との境界点の蛍光強度である蛍光強度uppersとlowersを設定する。また、作成部８１は、式hybridizew（pf）（曲線１２２）に設定されている飽和領域との境界点の蛍光強度である蛍光強度upperwとlowerwを設定する。
【００８９】
上述したように、蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式を表す曲線の両端部には、蛍光強度からハイブリダイズ量を正しく決定することができない領域（飽和領域）が設定されている。ここで設定される蛍光強度uppersとlowers、蛍光強度upperwとlowerwを図１０に示す。
【００９０】
ステップＳ４３において、作成部８１は、ステップＳ４２で設定した蛍光強度uppersとlowers、並びに蛍光強度pfsの位置関係から重みＷsを選択する。また、作成部８１は、ステップＳ４４において、ステップＳ４２で設定した蛍光強度upperwとlowerw、並びに蛍光強度pfwの位置関係から重みＷwを選択する。
【００９１】
例えば、重みＷsとＷwは下式（１），（２）によりそれぞれ求められる。
【数１】
【００９２】
すなわち、式（１）に示されるように、蛍光強度pfsが蛍光強度lowers未満である場合、重みＷsは１とされ、蛍光強度pfsが蛍光強度lowers以上、蛍光強度uppers未満である場合、重みＷsは（uppers−pfs）／（uppers−lowers）とされる。また、蛍光強度pfsが蛍光強度uppers以上である場合、重みＷsは０とされる。
【００９３】
同様に、式（２）に示されるように、蛍光強度pfwが蛍光強度lowerw未満である場合、重みＷwは０とされ、蛍光強度pfwが蛍光強度lowerw以上、蛍光強度upperw未満である場合、重みＷwは（pfw−lowerw）／（upperw−lowerw）とされる。また、蛍光強度pfwが蛍光強度upperw以上である場合、重みＷwは１とされる。
【００９４】
ステップＳ４５において、作成部８１は、ステップＳ４３とＳ４４で選択した重みＷsとＷwをそれぞれ下式（３）に代入することによって式hybridize（pf）を作成する。また、作成部８１は、代入して得られた値（hybridize（pf））を、２つの画像データから求められたハイブリダイズ量の推定値とする。
【数２】
【００９５】
すなわち、図１１に示すように、ハイブリダイズ量hybridizes（pfs）に重みＷsが、ハイブリダイズ量hybridizew（pfw）に重みＷwがそれぞれ作用され、ハイブリダイズ量hybridize（pf）が求められる。式（１），（２）から重みＷsとＷwが求められることにより、それらの重みＷsとＷwが作用されて推定されたハイブリダイズ量は、ハイブリダイズ量hybridizes（pfs）とhybridizew（pfw）の間の量となる。ハイブリダイズ量の推定値が求められた後、処理は図７のステップＳ３３に戻り、それ以降の処理が行われる。
【００９６】
複数の励起光強度で撮影された画像データから、以上のようにしてそれぞれのスポット１２のハイブリダイズ量が推定されるようにすることにより、推定可能なハイブリダイズ量のダイナミックレンジを十分に確保することが可能となる。
【００９７】
すなわち、図１０の式hybridizes（pf）だけを用いることによってハイブリダイズ量、しかも、信頼できるハイブリダイズ量を測定することができる範囲は、ハイブリダイズ量hybridizes（lowers）からhybridizes（uppers）までの範囲であり、同様に、式hybridizew（pf）だけを用いることによって信頼できるハイブリダイズ量を測定することができる範囲は、ハイブリダイズ量hybridizew（lowerw）からhybridizew（upperw）までの範囲であるところ、この２つの式から求められたハイブリダイズ量を合成することによって、ハイブリダイズ量hybridizes（lowers）からhybridizew（upperw）までの範囲を、信頼できるハイブリダイズ量を推定することができる範囲として確保することが可能になる。
【００９８】
また、式（１），（２）に従って重みＷsとＷwが選択され、それが作用されることにより、求められるハイブリダイズ量の推定値が、飽和領域内の値になることを防止することができ、推定値の信頼度を向上させることができる。
【００９９】
以上においては、合成されるハイブリダイズ量が２つである場合について説明したが、当然、２以上の所定の数のハイブリダイズ量が合成され、１つのハイブリダイズ量の推定値が得られるようにしてもよい。
【０１００】
以上、DNAチップのハイブリダイゼーションを測定する場合の実施形態を説明したが、本発明はDNAチップに限らず、各種の生体物質が、他の所定の生体物質と生体結合したかどうかを測定する場合に適用することが可能である。
【０１０１】
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行させることもできるし、ソフトウエアにより実行させることもできる。この場合、例えば、生体情報処理装置１は、図１２に示されるようなパーソナルコンピュータにより構成される。
【０１０２】
図１２において、CPU(Central Processing Unit)２０１は、ROM(Read Only Memory)２０２に記憶されているプログラム、または記憶部２０８からRAM(Random Access Memory)２０３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM２０３にはまた、CPU２０１が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
【０１０３】
CPU２０１、ROM２０２、およびRAM２０３は、バス２０４を介して相互に接続されている。このバス２０４にはまた、入出力インタフェース２０５も接続されている。
【０１０４】
入出力インタフェース２０５には、キーボード、マウスなどよりなる入力部２０６、CRT(Cathode Ray Tube)、LCD(Liquid Crystal display)などよりなるディスプレイ、並びにスピーカなどよりなる出力部２０７、ハードディスクなどより構成される記憶部２０８、モデムなどより構成される通信部２０９が接続されている。通信部２０９は、インターネットを含むネットワークを介しての通信処理を行う。
【０１０５】
入出力インタフェース２０５にはまた、必要に応じてドライブ２１０が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、あるいは半導体メモリなどのリムーバブルメディア２１１が適宜装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部２０８にインストールされる。
【０１０６】
一連の処理をソフトウエアにより実行させる場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のパーソナルコンピュータなどに、ネットワークや記録媒体からインストールされる。
【０１０７】
この記録媒体は、図１２に示されるように、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを提供するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク（フロッピディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disk)を含む）、光磁気ディスク（ＭＤ（Mini-Disk）を含む）、もしくは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア２１１により構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される、プログラムが記録されているROM２０２や、記憶部２０８に含まれるハードディスクなどで構成される。
【０１０８】
なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の実施形態としての生体情報処理装置の構成例を表すブロック図である。
【図２】DNAチップの構成例を表す斜視図である。
【図３】蛍光強度とハイブリダイズ量の関係を表す図である。
【図４】実験過程処理装置の構成例を表すブロック図である。
【図５】実験過程の処理を説明するフローチャートである。
【図６】画像データのフォーマットの例を示す図である。
【図７】発現量推定処理を説明するフローチャートである。
【図８】式hybridize（pf）の作成処理を説明するフローチャートである。
【図９】蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式の例を示す図である。
【図１０】蛍光強度uppersとlowers、蛍光強度upperwとlowerwの例を示す図である。
【図１１】重み付けの例を示す図である。
【図１２】パーソナルコンピュータの構成例を表すブロック図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１ 生体情報処理装置， １１ DNAチップ， ２１ ピックアップ部， ２２ 蛍光強度取得部， ２３ 励起光強度計算部， ２４ ハイブリダイズ量推定部， ２５ 発現量計算部， ２８ 発現プロファイルデータ記憶部， ２９ ユーザインターフェース部， ３０ 蛍光強度−ハイブリダイズ量変換式記憶部， ８１ 作成部， ８２ 画像処理部， ８３ 検証部， ８４ ハイブリダイズ量計算部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられた反応領域に固定された第１の生体物質と、前記第１の生体物質に対してハイブリダイズする第２の生体物質とのハイブリダイズの状態を、励起光を照射したときに前記第１の生体物質と前記第２の生体物質がハイブリダイズした部分から発生された蛍光をスキャンして得られた発現プロファイル画像を用いて測定する生体情報処理装置において、
蛍光強度から、前記反応領域における前記第１の生体物質と前記第２の生体物質のハイブリダイズ量が励起光の強度毎に一義的に求められる情報である変換情報を記憶する記憶手段と、
異なる強度の励起光により得られた複数の前記発現プロファイル画像を処理対象とする場合、前記発現プロファイル画像の取得に用いられたそれぞれの励起光の強度の複数の前記変換情報に基づいて、複数の前記発現プロファイル画像にそれぞれ含まれる、対応する反応領域におけるハイブリダイズ量を推定する推定手段と
を備えることを特徴とする生体情報処理装置。
【請求項２】
前記推定手段は、第１の強度の励起光により得られた前記発現プロファイル画像により表される第１の反応領域の蛍光強度から、前記第１の反応領域における第１のハイブリダイズ量を前記第１の強度の励起光の前記変換情報を用いて求めるとともに、第２の強度の励起光により得られた前記発現プロファイル画像により表される前記第１の反応領域に対応する第２の反応領域の蛍光強度から、前記第２の反応領域における第２のハイブリダイズ量を前記第２の強度の励起光の前記変換情報を用いて求め、求められた前記第１と第２のハイブリダイズ量に対して重み付けをすることによって、対応する反応領域におけるハイブリダイズ量を推定する
ことを特徴とする請求項１に記載の生体情報処理装置。
【請求項３】
基板上に設けられた反応領域に固定された第１の生体物質と、前記第１の生体物質に対してハイブリダイズする第２の生体物質とのハイブリダイズの状態を、励起光を照射したときに前記第１の生体物質と前記第２の生体物質がハイブリダイズした部分から発生された蛍光をスキャンして得られた発現プロファイル画像を用いて測定する生体情報処理方法において、
蛍光強度から、前記反応領域における前記第１の生体物質と前記第２の生体物質のハイブリダイズ量が励起光の強度毎に一義的に求められる情報である変換情報を取得する取得ステップと、
異なる強度の励起光により得られた複数の前記発現プロファイル画像を処理対象とする場合、前記発現プロファイル画像の取得に用いられたそれぞれの励起光の強度の複数の前記変換情報に基づいて、複数の前記発現プロファイル画像にそれぞれ含まれる、対応する反応領域におけるハイブリダイズ量を推定する推定ステップと
を含むことを特徴とする生体情報処理方法。
【請求項４】
基板上に設けられた反応領域に固定された第１の生体物質と、前記第１の生体物質に対してハイブリダイズする第２の生体物質とのハイブリダイズの状態を、励起光を照射したときに前記第１の生体物質と前記第２の生体物質がハイブリダイズした部分から発生された蛍光をスキャンして得られた発現プロファイル画像を用いて測定する処理をコンピュータに実行させるプログラムにおいて、
蛍光強度から、前記反応領域における前記第１の生体物質と前記第２の生体物質のハイブリダイズ量が励起光の強度毎に一義的に求められる情報である変換情報を取得する取得ステップと、
異なる強度の励起光により得られた複数の前記発現プロファイル画像を処理対象とする場合、前記発現プロファイル画像の取得に用いられたそれぞれの励起光の強度の複数の前記変換情報に基づいて、複数の前記発現プロファイル画像にそれぞれ含まれる、対応する反応領域におけるハイブリダイズ量を推定する推定ステップと
を含むことを特徴とするプログラム。
【請求項５】
請求項４に記載のプログラムが記録されている記録媒体。
【請求項１】
基板上に設けられた反応領域に固定された第１の生体物質と、前記第１の生体物質に対してハイブリダイズする第２の生体物質とのハイブリダイズの状態を、励起光を照射したときに前記第１の生体物質と前記第２の生体物質がハイブリダイズした部分から発生された蛍光をスキャンして得られた発現プロファイル画像を用いて測定する生体情報処理装置において、
蛍光強度から、前記反応領域における前記第１の生体物質と前記第２の生体物質のハイブリダイズ量が励起光の強度毎に一義的に求められる情報である変換情報を記憶する記憶手段と、
異なる強度の励起光により得られた複数の前記発現プロファイル画像を処理対象とする場合、前記発現プロファイル画像の取得に用いられたそれぞれの励起光の強度の複数の前記変換情報に基づいて、複数の前記発現プロファイル画像にそれぞれ含まれる、対応する反応領域におけるハイブリダイズ量を推定する推定手段と
を備えることを特徴とする生体情報処理装置。
【請求項２】
前記推定手段は、第１の強度の励起光により得られた前記発現プロファイル画像により表される第１の反応領域の蛍光強度から、前記第１の反応領域における第１のハイブリダイズ量を前記第１の強度の励起光の前記変換情報を用いて求めるとともに、第２の強度の励起光により得られた前記発現プロファイル画像により表される前記第１の反応領域に対応する第２の反応領域の蛍光強度から、前記第２の反応領域における第２のハイブリダイズ量を前記第２の強度の励起光の前記変換情報を用いて求め、求められた前記第１と第２のハイブリダイズ量に対して重み付けをすることによって、対応する反応領域におけるハイブリダイズ量を推定する
ことを特徴とする請求項１に記載の生体情報処理装置。
【請求項３】
基板上に設けられた反応領域に固定された第１の生体物質と、前記第１の生体物質に対してハイブリダイズする第２の生体物質とのハイブリダイズの状態を、励起光を照射したときに前記第１の生体物質と前記第２の生体物質がハイブリダイズした部分から発生された蛍光をスキャンして得られた発現プロファイル画像を用いて測定する生体情報処理方法において、
蛍光強度から、前記反応領域における前記第１の生体物質と前記第２の生体物質のハイブリダイズ量が励起光の強度毎に一義的に求められる情報である変換情報を取得する取得ステップと、
異なる強度の励起光により得られた複数の前記発現プロファイル画像を処理対象とする場合、前記発現プロファイル画像の取得に用いられたそれぞれの励起光の強度の複数の前記変換情報に基づいて、複数の前記発現プロファイル画像にそれぞれ含まれる、対応する反応領域におけるハイブリダイズ量を推定する推定ステップと
を含むことを特徴とする生体情報処理方法。
【請求項４】
基板上に設けられた反応領域に固定された第１の生体物質と、前記第１の生体物質に対してハイブリダイズする第２の生体物質とのハイブリダイズの状態を、励起光を照射したときに前記第１の生体物質と前記第２の生体物質がハイブリダイズした部分から発生された蛍光をスキャンして得られた発現プロファイル画像を用いて測定する処理をコンピュータに実行させるプログラムにおいて、
蛍光強度から、前記反応領域における前記第１の生体物質と前記第２の生体物質のハイブリダイズ量が励起光の強度毎に一義的に求められる情報である変換情報を取得する取得ステップと、
異なる強度の励起光により得られた複数の前記発現プロファイル画像を処理対象とする場合、前記発現プロファイル画像の取得に用いられたそれぞれの励起光の強度の複数の前記変換情報に基づいて、複数の前記発現プロファイル画像にそれぞれ含まれる、対応する反応領域におけるハイブリダイズ量を推定する推定ステップと
を含むことを特徴とするプログラム。
【請求項５】
請求項４に記載のプログラムが記録されている記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−３００７９８（Ｐ２００６−３００７９８Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１２４５７０（Ｐ２００５−１２４５７０）
【出願日】平成１７年４月２２日（２００５．４．２２）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月２２日（２００５．４．２２）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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