JP2006505832A - 配列決定システム計算機 - Google Patents

Abstract

コンピュータ可読媒体は、ポリメラーゼ連鎖反応システムからウェルからなるプレートに関する伝達されたサイクル閾値（伝達されたＣ_T値）を受信し、次いでサンプルに関するデルタＣ_T、デルタ・デルタＣ_T、及び転写変化率を計算することにより、試料中のＲＮＡ又はＤＮＡを検出する実験の解析で、コンピュータシステムを制御するための命令を含む。次いで、ポリメラーゼ連鎖反応システムから入力されたサイクル閾値を含む結果を表示する。

Description

ポリメラーゼ連鎖反応（「ＰＣＲ」）は、時間のかかるクローニング、スクリーニング、及び核酸精製プロトコルを必要とせずに、複合遺伝子試料から特異的核酸配列を増幅する迅速な手段を提供することによって、核酸の研究に大きな変化をもたらした。ＰＣＲは、もともと、参照により本明細書に援用するＭｕｌｌｉｓ他の米国特許第４，６８３，１９５号、第４，６８３，２０２号、及び第４，９６５，１８８号に開示され、特許請求の範囲に記載されていた。そのとき以来、ＰＣＲに利用可能な試薬、装置、及び技法が著しく進歩した。これらの進歩によって、ＰＣＲ反応の効率と有用性が共に高まり、したがって種々の科学的な応用分野及び局面における上記反応の採用が増加しつつある。

最も初期のＰＣＲ技法は、定量的な方法と言うよりもむしろ定性的及び予備的な方法を対象としていた。ＰＣＲは、所与の配列が任意の量で本当に存在するかどうかを決定するために、又はさらなる操作に十分な量の特異的核酸配列を得るために使用していた。当初、ＰＣＲは、試料中に存在する特異的なＤＮＡ又はＲＮＡの量を測定するのに一般的に使用されていなかった。定量ＰＣＲが核酸研究の第一線で注目を浴びるようになったのは、ごく最近になってからである。

鋳型とも呼ばれるＤＮＡの特異的セグメントのＰＣＲ増幅では、鋳型の両端の少なくとも一部のヌクレオチド配列がわかっている必要がある。この鋳型から、１対の対応する合成オリゴヌクレオチドプライマー（「プライマー」）を設計することができる。プライマーは、鋳型の別の相補鎖にアニールするように設計され、すなわち増幅する領域のそれぞれの側につき１つのプライマーが、その３’末端がプライマーの間の領域へと向かうように設計される。ＰＣＲ反応は、非常に過剰な２個のオリゴヌクレオチドプライマー及び各デオキシリボヌクレオシド三リン酸、熱安定性ＤＮＡポリメラーゼ、及び適切な反応緩衝液と共に、ＤＮＡ鋳型を有する。増幅を行うには、混合物を熱により変性させて、ＤＮＡ鋳型の相補鎖を分離させる。次いで混合物を低温に冷却して、オリゴヌクレオチドプライマーを、鋳型の別の鎖の適切な配列にアニールさせる。アニーリングの後、反応温度を、２個のプライマー間に存在する配列に対する各プライマーの５’から３’へのＤＮＡポリメラーゼ伸長に効率的な温度に調節する。この結果、新しい対の相補鎖が形成される。変性、プライマーのアニーリング、及びポリメラーゼ伸長の各ステップは、高濃度の増幅標的配列が得られるように、何回も繰り返すことができる。それぞれの一連の変性、アニーリング、及び伸長は、１「サイクル」を構成する。非常に多くの「サイクル」があってもよい。増幅したセグメントの長さは、互いに対するプライマーの相対的な位置によって決定され、したがってこの長さは、制御可能なパラメータである。プロセスの反復態様により、この方法は「ポリメラーゼ連鎖反応」（以下、「ＰＣＲ」）と呼ばれる。

所望の増幅標的配列が、混合物中の濃度から見た場合に大部分を占める配列になることから、この配列は、ＰＣＲ増幅されたと言える。ＰＣＲでは、ゲノムＤＮＡ中の特異的標的配列の単一のコピーを、いくつかの異なる方法によって検出可能なレベルにまで増幅することが可能である。これらの方法には、臭化エチジウム染色、標識プローブとのハイブリダイゼーション、ビオチニル化プライマー組込み後のアビジン酵素複合体の検出、増幅セグメントへのｄＣＴＰやｄＡＴＰなどの^３２Ｐ標識デオキシヌクレオチド三リン酸の組込みが含まれる。ゲノムＤＮＡの添加の他、任意のオリゴヌクレオチド配列を、適切なセットのプライマー分子で増幅することができる。特に、ＰＣＲプロセスによって生成された増幅セグメントは、後続のＰＣＲ増幅に効率的な鋳型であり、したがってさらなる増幅のカスケードが可能になる。さらに、ＤＮＡへのＲＮＡの増幅は、ＰＣＲ増幅の開始前に逆転写ステップを含めることにより、実現することができる。

リアルタイムＰＣＲが開発される前は、特異的核酸を定量するために、ハイブリダイゼーション技法が最も一般的に使用されていた。試験試料中のハイブリダイゼーションシグナルは、既知の濃度に連続希釈された試料中の同様のシグナルと比較された。しかしハイブリダイゼーションは、時間のかかるプロセスであり、大量の出発物質を必要とする。

核酸配列の定量に対する可能性のあるＰＣＲの適用例は、その開発の後ほとんどすぐに認められたが、非常に数多くの技術的問題があることから、定量（ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ）ＰＣＲは信頼性ある技法としてなかなか受け入れられなかった。理論上、鋳型ＤＮＡの各鎖は、ＰＣＲ増幅中にコピーすべきであり、その結果、標的配列は指数関数的に増幅される。しかし実際には、全ての鋳型が各サイクル中にコピーされるわけではない。

鋳型試料中での競合鋳型の存在や阻害剤の存在など、その他の技術的問題によって、数サイクルにわたり増幅の対数期が遅延する可能性がある。後半のサイクルでは、デオキシリボヌクレオシド三リン酸及びプライマーが鋳型に組み込まれて濃度が制限されるようになるにつれ、ＤＮＡ増幅率は横ばい状態になり始める。その結果、生成物の定量は、ＤＮＡ増幅の対数期中に測定した場合、ほぼ信頼性あるものになる。しかし、ＤＮＡ鋳型の量及び質のばらつきと、異なる配列間でのアニーリング効率のばらつきにより、増幅の対数期のタイミング及び持続時間を予測することは困難である。

定量ＰＣＲを検証可能に実現する初期の試みでは、様々な点で反応を停止させ、その反応から一定分量を取り出すことによって、標準化曲線を作成した。このように、増幅の対数期が特定されるよう、増幅率をプロットすることができた。しかし、増幅の初期段階で生成物を検出するには、放射性標識が必要であり、それには放射性標識固有の問題及び害が伴った。さらに、線形標準曲線を得るために、複数回にわたる鋳型の希釈及び複数回のサンプリングがしばしば必要であり、したがって複数の反応が必要であった。その結果これらの方法は、鋳型及び試薬に関してコストがかかると共に、実施するのが退屈なものであった。競合ＰＣＲはこれらの問題を解決しようと開発された。

競合（ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅ）ＰＣＲでは、２個の鋳型、すなわち既知の濃度の対照鋳型と未知の濃度の試験鋳型とが、各ＰＣＲ反応に含まれている。対照鋳型は、試験鋳型とほぼ同じ配列を有してよいが、独立に検出可能であるよう十分に、様々に異なっている。サイズが異なる場合もあり、或いは、試験鋳型には存在しない点変異又は制限部位を有する場合もある。ＰＣＲ反応終了後、各鋳型ごとに生成物の収量を測定し、試験鋳型の量を、既知の濃度の対照鋳型から計算する。この方法は、かなり改善されたものであるが、依然としていくつかの制約を受けたままである。対照鋳型と試験鋳型との差はわずかであるが、これらは増幅率を変化させるのに依然として十分なものである可能性がある。しかし、それと同時に、対照鋳型と試験鋳型とは十分類似している可能性があり、試験生成物と対照生成物の個々の鎖が互いに結合してヘテロダイマーを形成する可能性がある。さらに、競合ＰＣＲは、試験ＤＮＡ及び対照ＤＮＡがほぼ等量で存在する場合に最も良く作用する。このため、複数回の希釈が依然としてしばしば必要であり、それに伴って労力、試薬、及び出発物質に関するコストが増加する。

キネティック（ｋｉｎｅｔｉｃ）ＰＣＲとも呼ばれるリアルタイム（ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ）ＰＣＲの開発によって、特異的核酸を定量するための改善された方法が提供された。リアルタイムＰＣＲでは、単一の機器内で、熱サイクルと増幅産物の蛍光検出とを組み合わせることによって、蓄積されたＰＣＲ産物のサイクルごとの測定が可能になる。この産物はサイクルごとに測定されるので、産物の蓄積をサイクル数の関数としてプロットすることができる。産物増幅の対数期は容易に決定され、これを使用して当初の試料中に存在する鋳型の量が計算される。リアルタイムＰＣＲに関しては、現在いくつかの代替方法が利用可能である。

Ｇｒｏｓｓｍａｎ他（米国特許第５，４７０，７０５号、参照により本明細書に援用する）により開発された当初のプロトコルは、プローブ上に放射性標識を使用したが、この方法の別の改善点は、自己消光蛍光プローブに焦点を当てていた。もともと、電気泳動法又はその他の方法による増幅産物の分離を使用して、遊離した標識の量を測定し計算してきた。この方法では、分析に、時間のかかるステップが加えられた。さらに、この反応の最後の分析は、リアルタイムＰＣＲに容易に加えることができない。

現行の１つの方法では、ＰＣＲ産物のリアルタイム検出に蛍光原エキソヌクレアーゼプローブを使用する。このタイプの技術は、ＡＢＩ Ｐｒｉｓｍ（登録商標）７７００配列検出システムに取り込まれ、Ｌｉｖａｋ他（米国特許第５，５３８，８４８号、参照により本明細書に援用する）で開示されている。放射性標識を利用する既存の方法の修正例では、蛍光原エキソヌクレアーゼプローブが、２個の増幅プライマーの間の配列にアニールするように、しかし５’末端で一致しない１つ又は複数のヌクレオチドを含有するように、設計される。不一致のヌクレオチドは蛍光ドナーに結合する。蛍光クエンチャーは、一般にプローブ末端に位置決めされる。ドナー及びクエンチャーが同じ近傍にある場合、クエンチャーによって蛍光ドナーからの光の放出が妨げられる。

従来の蛍光クエンチャーは、励起したレポーター分子によって放出された光エネルギーを吸収し、そのエネルギーを、より高い波長の蛍光によって放出する。リアルタイム検出の感度の増大は、ダブシル（ｄａｂｃｙｌ）や、Ｅｐｏｃｈ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ，Ｉｎｃ．から開発されたＥｃｌｉｐｓｅ Ｑｕｅｎｃｈｅｒなどのダーククエンチャーで実現することができる。ダーククエンチャーは、蛍光エネルギーを吸収するが蛍光そのものは吸収せず、したがって試料におけるバックグラウンド蛍光が減少する。ダーククエンチャーは、ＦＡＭやＣｙ３、Ｔａｍｒａなどのいくつかの赤方シフト蛍光体に対して効果的に作用するが、それはこれらクエンチャーの吸収範囲がダブシルよりも広いからであり（それぞれ４００〜６５０ｎｍ対３６０〜５００ｎｍ）、したがってダーククエンチャーは、多重アッセイを行うのにより適している。

リアルタイムＰＣＲの感度は、副溝（ｍｉｎｏｒ ｇｒｏｏｖｅ）バインダー（「ＭＧＢ」）（やはりＥｐｏｃｈ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｉｎｃ．から）を使用することによって増大させることもできるが、このバインダーは、ＤＮＡ２重鎖が安定するように、２重鎖ＤＮＡの副溝に適合することが可能なある特定の天然に生ずる抗生物質及び合成化合物を含有するものである。副溝バインダーは、オリゴヌクレオチドの５’末端、３’末端、又は内部ヌクレオチドに結合することができ、それによって、オリゴヌクレオチドの融解温度、すなわちオリゴヌクレオチドがその標的配列から切り離されて安定性がもたらされる温度が高くなる。ＭＧＢを使用することによって、より短いオリゴヌクレオチドプローブを使用することが可能になると共に、オリゴヌクレオチドのいかなる特異性も失うことなく、ＡＴに富む配列内にプローブを配置することが可能になり、それと共に、密接に関係した配列におけるミスマッチをより良く区別することが可能になる。副溝バインダーは、ダーククエンチャーと共に、又は単独で使用してよい。

ＰＣＲ増幅に使用されるＴｈｅｒｍｕｓ ａｑｕａｔｉｃｕｓ（ｔａｑ）ＤＮＡポリメラーゼは、不対ヌクレオチドをＤＮＡ断片の５’末端から切断することができる。ＰＣＲ反応では、蛍光原プローブが鋳型（試料中の問題となっているヌクレオチド配列）にアニールする。プライマーとプローブの両方の伸長は、増幅プライマーの１つがプローブに伸びるまで行われる。次いでｔａｑポリメラーゼが不対ヌクレオチドをプローブの５’末端から切断し、それによって蛍光ドナーが放出される。蛍光ドナーがクエンチャーから分離されると、この蛍光ドナーは光の刺激に応答して蛍光を発することができる。このプロセスにおけるｔａｑポリメラーゼの役割から、これらのプローブはしばしばＴａｑＭａｎ（登録商標）プローブと呼ばれる。より多くのＰＣＲ産物が形成されるほど、より多くの蛍光ドナーが放出され、したがってＰＣＲ産物の形成を測定してサイクル時間の関数としてプロットすることが可能になる。プロットされた線形の対数期を選択し、試料中のヌクレオチドの量を計算するのに使用することができる。これらの自己消光蛍光プローブの開発は、定量ＰＣＲにおける著しい進歩であった。非常に数多くの改善された自己消光プローブ及びその使用方法が、米国特許第５，９１２，１４８号、第６，０５４，２６６号（Ｋｒｏｎｉｃｋ他）、及び第６，１３０，０７３号（Ｅｇｇｅｒｄｉｎｇ）で続けて報告された。

ＬｉｇｈｔＣｙｃｌｅｒ（登録商標）は、増幅反応を定量するために、エキソヌクレアーゼ切断の代わりにハイブリダイゼーションを使用する。この方法でも、追加の蛍光原プローブをＰＣＲ増幅に加える。しかしＴａｑＭａｎ（登録商標）システムとは異なり、このシステムでは、伸長又はハイブリダイゼーションによって２個の異なる蛍光原プローブが同じ鋳型上で一緒になったときに、蛍光が増大し、共鳴エネルギー移動を２個のプローブ間で発生させる。

その他のシステムも利用可能である。Ｉｎｔｅｒｇｅｎ（登録商標）によって生成されたＡｍｐｌｉｆｌｕｏｒ（登録商標）プライマーはヘアピンオリゴヌクレオチドであり、これは、１本鎖のときにヘアピンを形成し、蛍光ドナーとクエンチャーを極めて近くに持ってくる。プライマーが２本鎖分子に組み込まれると、このヘアピンは真っ直ぐになり、ドナーとクエンチャーとを分離して蛍光を増大させる。

その他の適用例は、２本鎖ＤＮＡに結合するだけの挿入色素を利用する。より多くの２本鎖ＤＮＡが反応によって生成されるにつれ、より多くの色素がＤＮＡに結合するので、より多くの蛍光が観察される。

使用する方法には関係なく、最終的な結果、すなわちサイクル数に対する蛍光のプロットは同じである。次いでこのデータのさらなる分析を使用して、試料中に存在するＲＮＡの定量値を導き出す。試料の増幅が首尾良く行われると、実験のバックグラウンドノイズの上では増幅が検出可能ではない期間と、指数関数的増幅の期間と、増幅が横ばい状態になる期間とからなるＳ字形プロットが得られる。このデータを分析するには、実験のバックグラウンドノイズよりも高い閾値を選択する。各増幅曲線を分析して、曲線が閾値よりも上昇する点を決定する。これが生じる点をサイクルに置き換えて記録するが、これを閾値サイクル（Ｃ_Ｔ）と呼ぶ。

参照により本明細書に援用するＡＢＩ Ｐｒｉｓｉｍ ７７００配列検出システムの Ｕｓｅｒ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ ＃２に当初記載されたように、線形範囲（又は対数期）では、閾値サイクルが試料中のＲＮＡの量に反比例する。これらの値は、外部から添加した標準物質の連続希釈物の増幅から得られた閾値サイクルのプロットと比較することができ、それによって実験試料中のＲＮＡ濃度を決定することができる。外部から添加した標準物質の絶対量がわかっている場合、実験試料中のＲＮＡの絶対量を決定することができる。しかし、標準物質は未知の濃度でもよく、その場合は相対的な定量が行われる。

標準曲線を使用するには、外部から添加した核酸を増幅し、必要とされる増幅の総数を増大させ、実験の処理速度を低下させる必要がある。さらに、異なる試料間では核酸の量及び質がばらつくので、核酸の量を、内在対照物質と比較することがしばしば有益である。内在対照物質が存在する場合、相対的な定量は、実験試料と内在対照物質とのサイクル閾値の差の数学的解析によって行うことができ、標準曲線の必要性がなくなり、実験に必要とされる増幅の総数が減少する。この数学的解析は、研究者により人的に行うので、準備し公表し解析するのに数週間かかる可能性がある。今日の薬物発見プロセスの高速処理要件を満たす、分析用データの自動的な作成方法はない。

したがって、特異的なＤＮＡ又はＲＮＡ転写物を検出するための、高速処理実験の結果を分析する効果的で効率的な方法が求められている。

主題発明は、コンピュータシステムにおいて、２次元プレート構成からＲＮＡ又はＤＮＡを検出するための実験解析方法である。この方法は、（１）実験情報を記録するステップと、（２）その実験に対して少なくとも１つのプレートを指定するステップであって、各プレートが、一連のウェル及び色素層と、色素層又はウェルにより分類される少なくとも一セットの順方向プライマー、プローブ、及び逆方向プライマー（「ＦＰＲセット」）とを有するものであるステップと、（３）少なくとも１つのＲＮＡ群をポピュレートするステップと、（４）各ウェルの各ＦＰＲセットに関するサイクル閾値（「Ｃ_Ｔ」）を含む、各プレートごとに伝達された（ｅｘｐｏｒｔｅｄ）実験サイクル結果を受信するステップと、（５）各試料ＲＮＡに関するデルタＣ_Ｔ、デルタ・デルタＣ_Ｔ、及び転写変化率（ＸＲｅｌ）の値を計算するステップと、（６）各試料ＲＮＡに関するＣ_Ｔ、デルタＣ_Ｔ、デルタ・デルタＣ_Ｔ、及びＸＲｅｌ値を表示してＲＮＡを検出するステップとを含む。

コンピュータ可読媒体には、配列検出システム（「ポリメラーゼ連鎖反応システム」とも呼ばれる）からウェルからなるプレートに関する伝達されたサイクル閾値（伝達されたＣ_Ｔ値）を受信し、次いでその試料のデルタＣ_Ｔ、デルタ・デルタＣ_Ｔ、及び転写変化率を計算することによって、試料中のＲＮＡ又はＤＮＡを検出する実験解析の際にコンピュータシステムを制御するための命令が含まれる。次いでポリメラーゼ連鎖反応システムから入力されたサイクル閾値を含む結果を、公開／表示する。

本発明は、９６ウェルプレートや９６ウェルカスタムプレート、３８４ウェルプレート、３８４ウェルカスタムカードなど、任意の２次元プレート構成からのデータを分析するために、コンピュータ可読媒体に実装されたコンピュータ可読プログラムを含む。主題発明のコンピュータプログラムは、情報表示装置と共に使用してもよい。このプログラムは、プレートの各ウェルの各色素層に関するデルタＣ_Ｔ、デルタ・デルタＣ_Ｔ、及びＸＲｅｌ値を迅速に計算し、解析にかかる時間を数週間節約する。

本発明の方法では、１つの実験で、任意のプレートのレイアウト、非限定的な数のＲＮＡ及び非限定的な数のプライマー／プローブ セットが許容可能である。データは、部分プレート、単一プレート、又はマルチプレートの実験から解析することができる。単一色素又は多重分析（２種類の色素に限定されない）に対応することができる。

任意のアッセイから伝達された結果は、計算に使用することができる。出力は、エクセルスプレッドシートフォーマットなどで公開することができ、又は情報表示装置で公開することができる。出力には、デルタＣ_Ｔ、デルタ・デルタＣ_Ｔ、及び転写の相対的変化又は相対的発現値（ＸＲｅｌ）が含まれる。本発明の方法は、どのＦＰＲセットを多重化で内在対照として処理し、どのＲＮＡ群を比較群として処理するかを選択する柔軟性をもたらし、レポートを、異なる内在対照／比較群の組合せと比較することが可能になる。さらに、プレート上の複製ウェル同士の％ＣＶを計算し、孤立値の複製についてフラグを立てる。主題発明の方法は、ＲＮＡ群における平均、標準偏差、及び平均標準誤差を生成するのに使用してもよい。

主題発明の方法を使用する実験解析では、一連のステップを実行する。各ステップは、後でデルタＣ_Ｔ、デルタ・デルタＣ_Ｔ、及び転写変化率（ＸＲｅｌ）を計算するのに使用される、所与のウェルプレートに関する伝達されたサイクル閾値を受信するファイルフォーマットを作成するために、ある特定の情報を指定するステップを含む。

以下のさらに述べるように、第１のステップでは、実験情報を、例えば種類、色素層の数、その他のパラメータとして定義する。次いでプレートのサイズ、実際の又は仮想のプレート、標準又はカスタムカードをプレート情報として指定する。プレートを作図し又は既存のプレートのレイアウトをコピーすることを含むプレートのレイアウトを、プレート情報に加える。ＦＰＲセット、ＲＮＡ、及びウェルのタイプは、提供されるプレートレイアウト情報の一部であってもよい。ＲＮＡは、群情報として１つの群に割り当てる。内在対照を選択し、ファイル情報を保存することができる。次いでＰＣＲシステムからの生データを見て、孤立値を設定する。デルタＣ_Ｔ、デルタ・デルタＣ_Ｔ、及び転写変化率を計算し、これらの値を公開する。

次に、本発明をより良く理解するために、且つ本発明をどのように実施するかを例として示すために、添付図面と併せて本発明の詳細な記述を参照するが、これら種々の図において対応する符号は対応する部分を指す。

本発明は、コンピュータシステムにおいて、２次元プレート構成からＲＮＡ又はＤＮＡを検出するための実験解析方法である。コンピュータ可読媒体には、試料中のＲＮＡを検出する実験の解析で、コンピュータシステムを制御するための命令が含まれる。コンピュータで使用可能な媒体は、プレートのウェルの色素層内に含有された試料中のＲＮＡの存在を決定するために、媒体内に実装されたコンピュータ可読プログラムコードを有する。コンピュータで読み取ることが可能なプログラム記憶装置は、コンピュータによって実行される命令のプログラムも明らかに実装し、試料中のＲＮＡの存在を解析するための方法ステップを実施する。データ構造を含むコンピュータ可読媒体も提供される。コンピュータプログラムでアクセスするためのデータを記憶するメモリは、データ構造を含む。

本発明は、９６ウェルプレートや３８４ウェルプレートであってこれらのカスタム型又は標準型を含むがこれに限定することのない、任意の２次元プレート構成に適している。本発明は、部分プレート、単一プレート、又はマルチプレートによる実験から得たデータを解析する能力を有する。単一色素又は複数の色素（多重使用）による解析にも対応可能である。コンピュータ可読プログラムコードは、任意のプレートレイアウト、非限定的な数のＲＮＡ試料、及び非限定的な数のプライマー／プローブ セット（ＦＰＲセット）を実験で受け入れる。実施された任意の実験からの伝達された結果ファイルをプログラムにロードして、計算に用いる。

主題発明の一部として、ユーザは、どのＦＰＲセットを内在対照として処理し、またどのＲＮＡ群を比較群として処理するかを選択することができ、それによって、レポートを、異なる内在対照及び比較群の組合せと比較することが可能になる。さらに、プレート上の複製ウェル間のＣＶパーセント（％ＣＶ）を計算し、孤立値の複製にフラグを立てることができる。ＲＮＡ群の中での平均、標準偏差、及び平均標準誤差も計算することができる。

以下にさらに述べるように、実験解析は一連のステップを含む。その解析結果は、マイクロソフトのエクセルワークブックなどに表示することができ、又は情報表示装置に表示することができる。

本発明の理解を容易にするために、いくつかの用語を以下に定義する。本明細書で定義した用語には、本発明に関係する当業者によって一般的に理解されるような意味がある。「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」などの用語は、単数形だけを指すのではなく、特定の例を例示のため使用することができる一般的なクラスを含むものである。本明細書の用語は、本発明の特定の実施形態を記述するのに使用されるが、その用法は、特許請求の範囲に示される場合を除いて本発明に限定されるものではない。

本明細書の全体を通して使用されるように、下記の略語を使用する。
Ｃ_Ｔは、閾値サイクルの値を意味し、シグナル強度又は蛍光に、判定基準線を超えて検出可能な増加が見られるＰＣＲ中のサイクルである。
ＣＶは、同じ群の標識、試料ＩＤ、及び遺伝子を有する複製ウェルのそれぞれのセットごとに計算される変動係数を意味する。
ΔＣ_Ｔ（「デルタＣ_Ｔ」とも呼ぶ）＝平均（試料ＦＰＲに関するＣ_Ｔ値）−平均（Ｃ_Ｔ値 内在対照ＦＰＲ）
ΔＣ_Ｔ平均ビヒクル（比較群）＝平均（比較群におけるＦＲＰセットの全ての増幅に関するΔＣ_Ｔ）
ΔＣ_Ｔメジアンビヒクル（比較群）＝メジアン（比較群におけるＦＰＲセットの全ての増幅に関するΔＣ_Ｔ）
ΔΔＣ_Ｔ（「デルタ・デルタＣ_Ｔ」とも呼ぶ）＝（治療され又は罹患した試料に関するΔＣ_Ｔ値）−ΔＣ_Ｔメジアンビヒクル（比較群）
Ｅは、各実験ごとの増幅効率を意味し、１と仮定する。
ＦＰＲセットは、遺伝子の存在を確認するのに使用される順方向プライマー、プローブ、及び逆方向プライマーのセットを意味する。
−ＲＴは、マイナス逆転写酵素を意味し、ＤＮＡ汚染物質がＲＮＡ中に存在するかどうかを決定するのに使用される増幅を意味する。−ＲＴウェルにはＲＮＡ及びＦＰＲセットが含まれるが、逆転写酵素は含まれていない。マイナス逆転写酵素ウェルは、−ＲＴウェルと同じＲＮＡ及びＦＰＲセットを有する試料ウェルに関係している。

ＮＴＣは、鋳型対照がないことを意味し、ＲＮＡを含まないウェルである。
ＰＣＲは、ポリメラーゼ連鎖反応を意味する。
Ｒ_ｎは、標準化されたレポーターシグナルであり、レポーター色素のシグナル活性を受動的な判定基準色素のシグナル活性で割った値になるように求められる。
ＲＴは、逆転写酵素を意味する。
ＸＲｅｌは、遺伝子の転写変化率又は相対的発現レベルを意味する。

この明細書を通して使用される追加の用語は、以下のように定義する。
核酸に関して使用する場合の増幅は、当技術分野で知られている任意の方法によって、核酸配列の多数のコピーが生成されることを指す。増幅は、鋳型特異性に関わる核酸複製の特別なケースである。
比較又は比較群は、比較結果の判定基準として使用される試料を指す。
色素は、分子生物学の当業者に明らかなように、光が当たるとシグナルを発する任意の蛍光又は非蛍光分子を指す。レポーター色素は、試料ＲＮＡと共に使用される色素を指す。

内在対照は、各実験試料中に常に存在するＲＮＡ又はＤＮＡを指す。内在メッセンジャーＲＮＡ（ｍＲＮＡ）標的を使用することによって、各反応で添加されたトータルＲＮＡの量の差に関して標準化することができる。一般に、内在対照は、代謝酵素やリボソームＲＮＡの遺伝子など、細胞の維持に必要なハウスキーピング遺伝子である。
外来の対照は、既知の濃度で各試料に加えられた特徴的なＲＮＡ又はＤＮＡを指す。外来活性判定基準物質は、通常、真の標的の陰性とＰＣＲの阻害とを区別するために内部陽性対照（ＩＰＣ）として使用することが可能な、ｉｎ ｖｉｔｒｏ構成である。外来判定基準物質は、逆転写によって試料抽出又は相補的ＤＮＡ（ｃＤＮＡ）合成の効率の差を標準化するのに使用することもできる。
実験は、一緒に分析されるプレートの一群を意味する。

遺伝子は、機能タンパク質、ポリペプチド、又はペプチドコード化単位を指すのに使用される。当業者に理解されるように、この機能的用語には、ゲノム配列、ｃＤＮＡ配列、或いはこれらの断片又は組合せ、並びに人の手で変化させることができるものも含めた遺伝子産物が含まれる。精製した遺伝子、核酸、タンパク質、及びこれらと同様のものは、通常はこれらが結合している少なくとも１つの汚染核酸又はタンパク質から識別され且つ分離されたときに、これらの物質を指すのに使用する。
多重ＰＣＲは、１つの実験で複数の色素層を使用し、且つ／又はプレートの各ウェル内で、結合しているレポーター色素と共に複数のＦＰＲセットを使用することを意味する。１つのウェルでは、標的ＲＮＡ及び内在対照を異なるＦＰＲセットで増幅する。１つの実験で、プレート上の全てのウェルは、同じ内在ＦＰＲセットを常に含む。実験に使用される３つのＦＰＲセットがある場合、全てのウェルは、ウェルがプレート上の空のウェルではない限り、これらと同様の３つのＦＰＲセットの少なくとも１つを有することになる。各ＦＰＲセットは、結合しているレポーター色素を有する。Ｃ_Ｔ値は、各ウェルの各ＦＰＲセットごとに報告される。Ｃ_Ｔ値を、プレート上の全てのウェル内の各色素層に関して記録する。

ノートブックページは、実験及びその他の機密情報を追跡するのに使用されるノートブックのページを意味する。
核酸は、ＤＮＡ、ＲＮＡであって、１本鎖又は２本鎖であるもの、及びそれらの任意の化学修飾を指す。修飾には、追加の電荷、分極率、水素結合、及び静電的相互作用をもたらすその他の化学基を付加するものが含まれるが、これらに限定されない。

プレートの整合性の制御は、複数のプレート実験における全てのプレート上に置かれている、指定されたＲＮＡが、プレート全体を通して確実に一貫していることを意味する。
プライマーは、精製されたものでも合成により生成されたものでもよいオリゴヌクレオチドであって、核酸鎖に相補的なプライマー伸長生成物の合成が誘発される条件下（すなわち、ヌクレオチド及びＤＮＡポリメラーゼなどの誘発剤が存在し、適切な温度及びｐＨである条件下）に置かれたときに合成の開始点として働くことが可能な、オリゴヌクレオチドを指す。プライマーは、増幅効率を最大にするために１本鎖にすることができるが、代わりに２本鎖でもよい。２本鎖の場合、その鎖が分離するように最初にプライマーを処理し、その後、伸長生成物を調製するのに使用する。プライマーは、誘発剤の存在下、伸長生成物の合成が刺激されるように十分長くなければならない。プライマーの正確な長さは、温度、プライマー供給源、及び方法の使用を含めた数多くのファクタに左右される。
プローブは、所定の望ましい手法で核酸に作用することができる任意の化合物を指し、タンパク質、ペプチド、核酸、炭水化物、脂質、多糖、糖タンパク質、ホルモン、受容体、抗原、抗体、ウイルス、病原体、有毒物質、基質、代謝産物、遷移状態アナログ、補助因子、阻害剤、薬物、色素、栄養素、成長因子、細胞が含まれる。精製されたものでもよく、或いは合成、組換え、又はＰＣＲ増幅によって生成されたものでもよいヌクレオチドの配列であって、問題となっている別のヌクレオチド配列にハイブリダイズすることが可能なヌクレオチドの配列も指す。プローブは、１本鎖又は２本鎖でよい。プローブは、特定の遺伝子配列の検出、同定、及び単離に有用である。本発明で使用される任意プローブは、「レポーター分子」で標識されることが考えられ、したがって酵素（例えばＥＬＩＳＡ、並びに酵素ベースの組織化学アッセイ）、蛍光、放射線、及びルミネッセンスの各システムを含むがこれらに限定されない任意の検出システムで検出することができる。本発明は、任意の特定の検出システム又は標識に限定するものではない。

判定基準は、実験結果を標準化するのに使用される受動的又は能動的シグナルを指す。内在及び外来の対照は、能動的な判定基準の例である。能動的な判定基準は、ＰＣＲ増幅の結果としてシグナルが発生したことを意味する。能動的判定基準は、それ自体のプライマーとプローブのセットを有している。
試料ＲＮＡ又は試料は、人や動物、細胞培養などのドナーから得ることが可能な、１つ又は複数の実験で使用される１本鎖又は２本鎖ＲＮＡを指す。動物又は人から得る場合は、血液、血漿、尿、***、唾液、リンパ液、髄膜液、羊水、腺液、及び脳脊髄液を含めた様々に異なる供給源からのもの、或いは便や細胞、組織、生検試料などの均質化した固体物質を含有する溶液又は混合物からのものでよい。１つのＲＮＡ試料は、１つ又は複数の遺伝子の発現を決定するのに使用することができる。同じ遺伝子のセットは、同じ実験の全ての試料と使用することができる。
標準物質は、標準曲線を構成するのに使用される既知の濃度の試料を指す。
ビヒクルは、試験化合物用の担体として動物に注入される物質を指す。一般的なビヒクルには、水、食塩水、様々なアルコールなど生理的に適合性のある有機化合物、及び当技術分野で周知のその他の担体が含まれる。ビヒクルは、試験化合物が存在しない状態でこのような担体を注射した対照動物を指すこともできる。ビヒクル動物は、薬物投与のストレスから生じるが薬物そのものからではない模擬的な転写の変化の対照として働く。

計算
以下にさらに詳細に述べるように、以下の計算式を、主題発明に関して使用する。
Ｃ_Ｔ値に関する％ＣＶ（変動係数）＝１００^＊（標準偏差／平均）
ＸＲｅｌ（転写変化率又は相対的発現レベル）、この値は、

として計算され、ただしＥは増幅効率を表し、１と仮定する。Ｅを実験パラメータとして記憶させるが、これは所与の実験に対し必要に応じて変えることができる。ＸＲｅｌ値が１より大きい場合、ＲＮＡ試料中の遺伝子発現は、特定遺伝子の比較群よりも多いことを示す。同様に、ＸＲｅｌ値が１未満の場合、ＲＮＡ試料中の遺伝子発現は、特定遺伝子の比較群よりも少ないことを示す。
群ＸＲｅｌ平均＝平均（群におけるＦＰＲセットの各増幅のＸＲｅｌ
群ＸＲｅｌ標準偏差＝標準偏差（群におけるＦＰＲセットの各増幅のＸＲｅｌ
群ＸＲｅｌ ＳＥＭ＝標準偏差（群におけるＦＰＲセットの各増幅のＸＲｅｌ／（ｎ）^５、ただしｎは、群におけるＦＰＲセットによる増幅の数である。
％ＣＶ ＸＲＥＬ＝１００^＊ＸＲｅｌ ＳＥＭ^＊ＳＱＲＴ（ｎ）／ＸＲｅｌ平均、ただしｎは、群におけるＲＮＡの数である。

増幅プライマーを、増幅効率（すなわちＥ＝１）に関して最適化する場合、ＸＲｅｌ、内在判定基準物質に対して標準化された核酸試料の量であって比較群に対する値は、下記の数式

によって計算することができる。

この上述の式は、以下のように得た。すなわち、所与のＰＣＲ反応によって生じた指数関数的増幅は、式
Ｘ_ｎ＝Ｘ_０×（１＋Ｅ_Ｘ）^ｎ
によって表すことができ、ただしＸ_ｎはｎサイクル後の試料分子の数であり、Ｘ_０は試料分子の初期の数であり、Ｅ_Ｘは試料増幅効率であり、ｎはサイクル数である。

次いでこの式を使用して、閾値サイクルＣ_Ｔで存在する生成物の量を計算する。閾値サイクルは、試料の量が、設定された閾値を超えて上昇する点であり、典型的な場合には、指数関数的増幅を、実験のバックグラウンドノイズを超えて最初に検出することができる。この点で、生成物の量は下記の通りであり、

ただしＸ_Ｔは閾値サイクルでの試料分子の数であり、Ｃ_Ｔ，Ｘは、試料の量が閾値を超えるサイクル数であり、Ｋ_Ｘは定数である。

さらに、同様の式を使用して、内在判定基準対照反応で増幅された、閾値サイクルでの試料の量を計算することができ、

ただしＲ_Ｔは、その閾値サイクルで増幅された内在判定基準物質のコピーの数であり、Ｒ_０は、内在判定基準物質のコピーの初期の数であり、Ｅ_Ｒは内在判定基準物質の増幅効率であり、Ｃ_Ｔ，Ｒは内在判定基準物質の閾値サイクル数であって、増幅された判定基準物質が閾値を超えたときの値であり、Ｋ_Ｒは内在判定基準物質に関する定数である。

次いで試料閾値サイクルでの試料分子の数（Ｘ_Ｔ）を、判定基準閾値サイクルでの内在判定基準分子の数で割ることにより、Ｋで示される定数を得る。

定数Ｋは必ずしも１に等しくないが、その理由は、Ｘ_Ｔ及びＲ_Ｔの正確な値が、プローブに使用されるレポーター色素、プローブ配列がプローブの蛍光に及ぼす種々の影響、プローブ切断効率、プローブの純度、及び蛍光閾値の設定に応じていくつかの理由で変わる可能性があるからである。

試料及び内在判定基準物質の増幅効率が同じであると仮定すると、すなわちＥ_Ｘ＝Ｅ_Ｒ＝Ｅであると仮定すると、前述の方程式は、下記のように単純化することができ、

これは下記のように書き直すことができ、

ただしＸ_Ｎは、標準化した試料量（Ｘ_０／Ｒ_０）であり、ΔＣ_Ｔは、試料の閾値サイクルと判定基準物質の閾値サイクルの差（Ｃ_Ｔ，Ｘ−Ｃ_Ｔ，Ｒ）である。この方程式は、下記のように書き換えることができる。

次いで下記の方程式で表されるように、内在対照に対する標準化試料量を、内在対照に対する標準化比較群量で割ることによって、ＸＲｅｌが得られ、

ただしΔΔＣ_Ｔ＝ΔＣ_Ｔ，ｑ−Ｃ_Ｔ，ｃｂである。ＦＰＲセットが増幅効率に関して適正に最適化された場合、Ｅは１にほぼ等しくなるべきであり、その方程式は、下記の式

に単純化することができる。

所与の実験で、試料ＲＮＡは様々な供給源から得ることができる。特定の器官から得られた動物の組織又は動物の血液でもよく、或いは細胞培養から得られたものでもよい。それとは関係なく、通常は、同じ特徴を有する複数の試料がある。一般的な特徴は、施される処置のタイプ（ビヒクル、化合物など）、ドナーの種、性別、又は年齢、或いはいくつかのその他同様の処置である。群の標識は、同じ特徴を共有する試料の各群に割り当てられる。細胞培養プレート上の各ウェルを様々に処理し、別の細胞培養プレート上では複製しない細胞培養実験によって、群当たりわずか１種の試料が得られることになる。統計解析では、群当たり複数の試料があり、各試料は、同じ手法で処置されたその他の試料とは無関係であると仮定する。

これらの群の１つを比較群として特定しなければならない。これはしばしばビヒクル又は未処置の群である。比較群は、実験において特定の年齢又は時点のものであってもよい。比較群は、その実験で他の全ての群と比較される１つの群である。例えば比較群は、治療をし又は罹患している試料と比較される、未処置の又は正常な試料でよい。全ての相対的発現の値は、比較群に対し、その比較群と同じか又はより高く又はより低いものと定義する。

実験では、複数の比較群を使用して、相対的発現値を数回計算することが必要になることもある。例えば、１つの実験の異なる時点と比較してメッセージの相対的倍率変化を確認することが必要であり、それによって比較群を容易に変化させ、相対的発現値を迅速に再計算する必要性が生み出される。

試料中のＲＮＡを検出する実験を行うには、９６又は３８４ウェルプレートの現行技術を使用すればよい。各ウェルのＣ_Ｔ値は、一般に、ポリメラーゼ連鎖反応システム（そうでない場合、本明細書では配列検出システムと呼ぶ）の製造業者から提供される。各ウェルは、試料ＲＮＡ、又はいくつかのタイプのアッセイ対照の１つを含有することが確認される。

各プレート上には１つ又は複数のタイプの対照ウェルがあり、或いは対照ウェルが全くない。最も一般的なタイプの対照は、実験を複数のプレート上で行うときに存在し、したがってこれをプレート対照と呼ぶ。プレート対照は、全てのプレート上に同じＲＮＡ供給源を有し、これらの対照をモニタして、プレート全体にわたりその結果に整合性があるかどうかを決定する。プレート対照は、プレートの全てで繰り返すのに十分なＲＮＡが存在する試料の１つでよい。別のタイプの対照ウェルを、非鋳型対照（ｎｏ ｔｅｍｐｌａｔｅ ｃｏｎｔｒｏｌ）又はＮＴＣと呼び、ＲＮＡは存在しない。したがってこの対照は、バックグラウンドシグナルを決定するのに使用する。第３のタイプの対照ウェルは、マイナス逆転写酵素対照又は−ＲＴと呼ぶ。これらのウェルには逆転写酵素が含まれていない。したがってこの対照は、ＤＮＡ汚染物質がＲＮＡ調剤中に存在するか否かを確認するのに使用する。

複数のプレートが存在してカスタムカードを使用しない場合、各プレート上にはプレート対照があるべきである。これらのＲＮＡ対照は、通常、その遺伝子に関するＲＮＡ試料と同じ行又は同じ列に存在することにより、各遺伝子（内在するものを含む）と一致する。

全ての試料及び対照を複製するが、これは各試料又は対照ごとに２つ以上のウェルを有するものである。複製物は同じプレート上になければならず、通常は同じ行又は同じ列に存在する。

ＲＮＡ試料は、１つ又は複数の遺伝子の発現に関して試験することができる。同じセットの遺伝子は、同じ実験における全ての試料と共に使用する。内在対照ウェルを、同じプレート上の遺伝子ウェルの各セットと一致させ、それを計算に使用する。最も一般的な内在対照はシクロフィリンである。これらの内在対照は、通常、遺伝子試料と同じ行又は同じ列にある。試料を、同じプレート上に複数の遺伝子に関して実験にかける場合、全ての遺伝子に対して同じ内在対照を使用する。複数の内在対照が存在する場合、ただ１つだけを特定してこれを計算に使用する。

カスタムプレートを使用する場合には例外が生ずる。例えば１つのＲＮＡ試料は、遺伝子及び１つの内在対照の転写レベルに関して分析することができる。内在対照を遺伝子と同じウェルに入れることを、多重化（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）と呼ぶ。

各ウェルは、以下の情報によって特定することが好ましい。
１）プレート上又はカスタムカード上のウェルの位置
２）試料のタイプ（未使用、アッセイ対照、ＲＮＡ試料、又はアッセイ対照とＲＮＡ試料の両方）
３）群の標識（例えば処置群、種、性別、年齢、対照のタイプなど）
４）群内の試料ＩＤ（通常は番号）
５）遺伝子を特定するＦＰＲセットの数

試料のタイプがアッセイ対照である場合、群の標識は、対照のタイプをプレートＲＮＡ対照、ＮＴＣ、又は−ＲＴであると特定する。試料ＩＤのフィールドは、対照に対応する特定のＲＮＡ試料を示すのに使用することができる。例えば各ＲＮＡ（試料ＩＤ）は、それに対応する−ＲＴを有し、その試料調剤中のＤＮＡ汚染について調べることができる。ＦＰＲセットの番号は、プレートＲＮＡ、ＮＴＣ、又は−ＲＴ対照の結果及びグラフに関する遺伝子標識を特定する。

ＲＮＡ試料の場合、試料ＩＤは、遠隔データベースからのＲＮＡ ＩＤでよく、或いは割り当てられた名称又は番号でよい。多重化を実施する場合は、カスタムカードの場合と同様に、同じウェルに対してＦＰＲセットの２つの番号があってもよく、１つは内在対照に関するもので、もう１つは遺伝子に関するものになる。多重化は、正規の試料又はカスタムプレートで行うことができるが、必ずしもどちらかで行う必要はない。

可能な場合に群の中で統計的比較を行おうとする場合は、様々な群に関する試料を同じプレート上に有することが望ましい。しかし、このタイプのプレートのセットアップは、常に可能とは限らないことが理解される。変動係数（１００×標準偏差／平均）、すなわちＣＶは、同じ群標識、試料ＩＤ、及び遺伝子を有する複製ウェルの各セットごとに計算することができる。ＣＶが、デフォルト値（現在は２％であるがそれより低くてもよい）又はユーザによって指定された値を超える場合の、ウェルのセットのウェルの位置が示される。次いでユーザは、別の処理からこれらのウェルの１つ又は複数を削除するか否か、選択することができる。

複製値の平均を、各アッセイ対照、内在対照、及び遺伝子ごとに計算する。ΔＣ_Ｔ（デルタＣ_Ｔ）値は、その試料の、遺伝子に関する平均Ｃ_Ｔから内在対照に関する平均Ｃ_Ｔを差し引いたものとして、ＲＮＡ試料／遺伝子の組合せのそれぞれについて計算する。

これまで述べてきた計算は、プレートレベルで行うことができる。計算の残りの部分では、全てのプレートに関するデータを利用可能にする必要がある。比較群に関する試料の全てが同じプレート上にあるとは限らない。また、比較群に関する試料は、他の群の試料と同じプレート上にあってもなくてもよい。

Ｃ_Ｔ値のメジアンは、プレート位置とは無関係に、この比較群中の全ての試料に関して決定する。次いでΔΔ（デルタ・デルタＣ_Ｔ）値を、各試料に関するΔＣ_Ｔ値から比較群に関するメジアン（２つの中間値の中間又は平均）ΔＣ_Ｔ値を差し引いたものとして計算する。

上述のように、転写変化率（又は相対的発現レベル）、ＸＲｅｌは、下記の式のように計算する。

Ｅは増幅効率を表し、デフォルトで１になる。ΔΔＣ_Ｔは、比較群の場合、約０になるので、そのＸＲｅｌ値は１に近くなる。ＸＲｅｌ値が１より大きい場合は、比較群よりも発現が多いことを示すが、ＸＲｅｌ値が１未満の場合は、特定の遺伝子による比較群よりも発現が少ないことを示す。

多重化には特別な規則がある。多重化を行う場合、任意の所与のＦＰＲセットは、ＦＰＲセットの複数の組合せで存在することができない。例えば遺伝子（Ｇｅｎｅ）２が、遺伝子（Ｇｅｎｅ）１及び内在対照（「ＥｎｄｏＣ_Ｔ」）と共に１つのウェル内に存在する場合、遺伝子２は、遺伝子１及び内在対照（「ＥｎｄｏＣ_Ｔ」）を同様に含む複数のウェル内に存在することができるだけである。遺伝子２は、任意のその他の組合せのウェルに存在することができない。例えば遺伝子２は、遺伝子（Ｇｅｎｅ）３及びＥｎｄｏＣ_Ｔを含むウェル内に存在することができない。この規則に従わない任意の多重化実験では、計算が無効になることが報告される。以下に、２つのプレートの実験を示す。プレート１は、有効な多重化実験であるが、プレート２は、有効な多重化実験ではない。

様々なレベルの情報の文書化及び表示がある。ＰＣＲシステムからは、一般に、プレート上の各ウェルごとのＣ_Ｔ値の詳細を示す、プリントアウト又はその他の表示が得られる。本発明は、遺伝子によって示されるべきこれらの値から、各群の試料ごとのＣ_Ｔ、ΔＣ_Ｔ、ΔΔＣ_Ｔ、及びＸＲｅｌ値の計算を行い、表示する。

さらに、群に関する記述統計（ｎ、平均、及び平均標準誤差）を含む、各群及び遺伝子ごとのサマリが示される。各遺伝子ごとに、群平均を示す（誤差棒と共に）グラフを作成することができる。さらに、遺伝子標識、群標識、及び試料ＩＤと共に各試料ごとのＸＲｅｌ値を含む、電子出力ファイルを生成すべきである。次いでこの出力ファイルを使用して、さらに統計解析を行うことができる。

より詳細なデータベースファイルは、当初のプレートリーダ値を使用して作成することができ、その結果、望みに応じて計算を再度実行することができ、異なるオプションが実行されるようになる。アッセイの妥当性を調べるために、グラフィックを作成することができる。内在対照試料及びアッセイ対照に関して同じ試料プレート上でＣ_Ｔ値を利用することができると仮定すると、グラフは、そのＸ軸が、プレート上の遺伝子全てに関するΔＣ_Ｔを計算するのに使用された内在対照ウェルのＣ_Ｔ平均を表示できるものが作成される。次いでＹ軸は、内在するものも含めた遺伝子ごとの、様々なタイプのアッセイ対照ウェルに関するＣ_Ｔ値を表示することができる。プリントされた記号は、キャプションに示されるように、遺伝子標識を表す。各記号は、アッセイにおけるプレートと同じ数だけあると考えられる。

アッセイの対照試料を利用できない場合は、内在対照ウェルの棒グラフが提供される。各プレートに関する棒グラフの棒は平均を表すが、誤差棒は、最小及び最大のＣ_Ｔ値を表す。同様の表及びグラフは、ＮＴＣ及び−ＲＴ対照に関しても作成することができる。

主題発明の好ましい実施形態では、実験を解析するのに必要なステップを処理するためのナビゲーションツールとして、実験ブラウザを使用する。プロセスにおける各ステップは、ブラウザ上に表示する。ユーザがプロセス中の１つのステップを終了したときに、そのステップが終了したマークを付ける。このようにすると、ユーザは、計算ステップによって結果を得ることができる前に、どのステップを終了させる必要があるかを決定することが可能になる。実験ブラウザは、以下の機能ももたらす。
・既存の実験を見出すこと ・実験結果の公開
・新しい実験を生み出すこと ・実験結果を取り出すこと
・実験の削除 ・処理ステップのナビゲーション
・実験結果の計算

全てのユーザは全ての実験を閲覧できることが好ましい。例えば実験のオーナは、しばしば、実験に関するあらゆるデータを変更することが可能なユーザだけになる。現行の実験を編集し又は閲覧するように、ある特権を確立することが好ましい。

実験を進めるには、その実験を、年ごとに又は月ごとに分類する。フォルダは、探索判定基準に基づいて実験が存在する年ごとに、また月ごとに表示することができる。次いで実験は、各フォルダ内の固有の実験ＩＤによってオーダーすることが好ましい。次いでフォルダを拡張し又は折り畳むことができる。編集するには、適切なスクリーンを各ステップごとに表示する。

実験ブラウザ内で実験を実施するには、所望の実験データが利用可能でなければならず、遠隔データベースから検索することが好ましい。ユーザは、実験判定基準又は遺伝子判定基準又はこれらの任意の組合せを使用する特定の実験に関してデータベースを探索することができる。実験判定基準は、特定の実験に関する。したがって、入力された判定基準と一致する実験が検索されることになる。実験判定基準の例には、実験ＩＤ、ノートブックのページ、実施した日付、及びオーナが含まれる。判定基準と一致する実験は、探索判定基準の下に都合良く表示され閲覧することができる。

遺伝子判定基準には、実験で使用される種と、遺伝子と、順方向プライマー及びプローブ及び逆方向プライマーのセットに関する判定基準が含まれる。入力した判定基準と一致する実験が検索され、好ましくは検索判定基準の下に表示される。

図１〜９に示すように、主題発明の方法は、いくつかの特定のステップを含む。図１は、本発明の全体的な方法を示す。

図２は、第１のステップである実験情報の記録のフローチャートである。新しい実験を生み出すには、個別のスクリーンを表示し、実験ＩＤや名称、色素層、及びノートブックのページの参照や孤立値のカットオフ、増幅効率「Ｅ」を含めたその他のパラメータなどの情報を提供する。実験は、データベースから削除することもできる。しかし、特権は、この機能に付けておくことを勧める。

ステップ２では、プレートの数及びプレートのタイプを含めたプレート情報を指定する。図３は、この第２のステップのフローチャートである。実在のプレート又は仮想プレートを特定することができる。仮想プレートは、前の実験のプレートでよい。様々なサイズのプレートを選択することができる。新しい実験では、規定されたプレートは最初に存在しない。プレートは、実際の又は仮想のプレートとして、非限定的な数でその実験に加えることができる。

実在のプレートは、現行の実験に関して定義された新しいプレートである。実験のときに収集されたデータファイルは、構文解析を行い、適切なプレート下に記録しなければならない。９６ウェル又は３８４ウェルプレート、或いはカスタムカードなど、プレートのタイプを選択することもできる。

仮想プレートは、別の実験で既に存在しているプレートである。これらのプレートに関するデータは、他の実験の際に収集した。仮想プレートは任意選択である。

例えば、第１の実験は０時間であり、第２の実験は３カ月の時点であり、第３及び現行の実験は６カ月の時点である。この現行の実験に関する解析には、その前の２つの実験、すなわち０時間と３カ月の時点の実験からのプレート日付が含まれる。次いで現行の実験、６カ月の時点の実験には、それ自体のプレート（実在のプレート）が、仮想プレートとしての前の２つの実験、すなわち０時間と３カ月の時点の実験からのプレートと一緒に含まれる。仮想プレートを実験に加える場合、仮想プレート上で使用した色素は、この実験の色素と一致しなければならない。例えば、ＦＡＭ色素を使用すると定められた実験は、ＶＩＣ色素を使用する仮想プレートを有することはできない。

プレート情報を指定する場合、ウェルの数やウェルのタイプ、色素層、ＦＰＲセットなどの、特定のプレートに関する情報が含まれる。ウェル又はウェルタイプの内容は、マイナスＲＴ、プレートの整合性の制御、試料、試料とプレートとの整合性の制御でよい。各ウェルは、ＲＮＡを含有し又はＮＴＣである。空ではない全てのウェルは、ＦＰＲセットを含有する。

ステップ３では、図４に示すように、定義ＦＰＲセット及びＲＮＡであって実験のためプレート上の各ウェルに関連付けられたものを含むプレートレイアウトが提供される。この情報を生成する前に、実験情報とプレート情報の両方が完成していなければならない。ＦＰＲセットは、色素層と種により分類する。ＦＰＲセットを適用するために、問題となっているウェルを選択し、所望のＦＰＲセットを選択する。逆に言えばＦＰＲセットの除去であり、問題となっているウェルを選択し、ＦＰＲセットをその表示から削除し又は除去する。

実験を多重化する場合、各ウェル内では、各色素層当たりただ１セットのＦＰＲを使用することができる。色素層は、実験情報を介してその実験に関連付けられている。実験が多重化されない場合、１つのウェル当たり１セットのＦＰＲのみ指定することができる。ＦＰＲセットを適用するとき、選択されたウェルのいずれかが既にＦＰＲセットを含有している場合は、現在選択されているＦＰＲセットで置き換えられない。ＦＰＲセットを置換するには、既存のＦＰＲセットを最初に除去し又は削除しなければならない。

ＲＮＡはユーザごとに分類され、内部データベースの一部として記録された後は、登録したものと見なされる。ユーザが変わった場合、関係のある登録済みＲＮＡをリストアップする。登録済みＲＮＡを適用するには、問題となっているウェル及び登録済みＲＮＡを選択する。登録済みＲＮＡを除去するには、問題となっているウェルを選択し、登録済みＲＮＡを削除する。１つのウェル当たりの登録済みＲＮＡは、１つだけ指定することができる。登録済みＲＮＡを適用するとき、選択されたウェルのいずれかが既に登録済みＲＮＡを含んでいる場合は、現在選択されている登録済みＲＮＡで置き換えられない。登録済みＲＮＡを置換するには、それを除去しなければならない。登録済みＲＮＡは、ＮＴＣウェル又は空のウェルに適用することができない。

未登録のＲＮＡ又は前もって記録されていないＲＮＡを生成するには、未登録のＲＮＡの数を特定して生成する。このとき、名称、ノートブックのページ、及びコメントを、未登録のＲＮＡに関連付けることができる。この未登録のＲＮＡ情報は、必要に応じて修正することができる。次いで未登録のＲＮＡを、問題となっているウェルに関連付ける。１つのウェル当たり１つの未登録ＲＮＡしか指定することができない。未登録ＲＮＡは、既に未登録ＲＮＡを含んでいるウェルには適用されない。未登録ＲＮＡは、別の未登録ＲＮＡを選択する前にウェルから除去しなければならない。未登録ＲＮＡは、ＮＴＣウェル又は空のウェルに適用することができない。

いくつかの様々なウェルタイプが、主題発明の方法に関連する使用に対し利用可能である。ウェルのタイプには、以下のもの、すなわち試料、ＮＴＣ、ＲＴ、プレートの整合性、試料及びプレートの整合性、又は空であることが含まれるが、これらに限定されない。ＦＰＲセット、登録済みＲＮＡ、未登録ＲＮＡ、及びウェルタイプを含むプレート情報は、別のプレートからコピーすることができる。プレート情報を保存するために、以下タイプのウェルはＲＮＡ及びＦＰＲセットを含まなければならない：マイナスＲＴ、プレートの整合性の制御、試料、試料及びプレートの整合性の制御。ＮＴＣウェルは、ＦＰＲセットを含まなければならない。多重化する場合、空ではない全てのウェルは、共通のＦＰＲセットを共用しなければならない。

主題発明の方法における次のステップ（ステップ４）は、ＲＮＡ群を生成してポピュレートすることである。図５は、このステップのフローチャートである。ＲＮＡ群は、ただ１つのＲＮＡにすることができるが、多数のＲＮＡを含んでよい。登録済みＲＮＡと未登録ＲＮＡの両方を利用して、各群に割り当てることができる。試料、又は試料とプレートとの整合性に関するウェルに属するＲＮＡのみが、ここでは提供される。新しいＲＮＡ群のそれぞれには、群の名称がある。特定のＲＮＡのそれぞれは、１つの群に割り当てられ、後で必要に応じて除去することができる。全てのＲＮＡは、少なくとも１つの群に割り当てなければならない。

ステップ５では、伝達されたデータファイルを、実験における特定の実在のプレートに関連付ける。図６に示すように、実験で使用する仮想プレートのファイル情報は既に存在しており、これは書き換えることができる。いくつかのデータファイルフォーマットのいずれか１つを利用することができる。内在対照が指定されていない場合には、このときに内在対照遺伝子を選択しなければならない。

ステップ６では、Ｃ_Ｔ値を見直して、孤立値を管理することができる。孤立値は、実験が公開されている時間までの任意の点で計算することができる。図７に示すように、孤立値は、各色素層ごとにウェル段階で有効又は無効にすることができる。孤立値には、ファイル情報ステップ中に確認された自動孤立値と、ユーザによって明確に設定されたユーザ孤立値の、２つのタイプが存在する。数個の孤立値を一度に確認することができる。多重化の場合、孤立値は、種々の色素層で見られる。全ての色素層にアクセスしたら、孤立値を保存し又は再計算することができる。

孤立値は、同じＲＮＡ群内の複製Ｃｔ値の各セットごとに、変動係数、ＣＶを計算することによって決定される。複製Ｃｔ値は、同じＦＰＲセット及び同じＲＮＡを含む試料ェルと定義される。多重化の場合、試料ェルは複数のＣｔ値を含んでよい。複製Ｃｔ値に関するＣＶが所定のパーセンテージを超えた場合は、そのＣｔ値を自動孤立値としてマークする。Ｃｔ値を自動孤立値としてマークすることは、ユーザがそのＣｔ値の正確さについて見直すべきであることを示す。ユーザが、Ｃｔ値をいかなる計算にも含めるべきではないと決定した場合、ユーザは、そのＣｔ値をユーザ孤立値としてマークすることができる。Ｃｔ値をユーザ孤立値としてマークすることにより、その値が任意の計算で使用されないようにする。

ステップ７では、図８に示すように、計算を終了させる。最初に、内在対照及び比較群を選択する。内在対照及び比較群は、全ての遺伝子に関して報告された計算を裏付ける根拠である。異なる比較群を選択することは、主題発明の方法独自の特徴である。この特徴により、デルタ・デルタＣ_Ｔ及びＸＲｅｌの結果を異なる比較群と比較することが可能になる。ユーザは、マークした孤立値を必要に応じて除外することができる。

内在対照は、実験に関してデータを構文解析する時点で、ユーザにより最初に選択される（上述のステップ５）。自動孤立値プロセスは、実験解析でデータを変更する任意の時間で実施する。ユーザは、解析の計算（ステップ７）中に、異なる内在対照を選択することができる。内在対照を変更する場合、ユーザは、孤立値プロセスを再度実行して内在対照を変えることができる。

任意の所与の試料の相対的発現値を決定するために、１つの試料（ＲＮＡ）又は試料群（ＲＮＡ群）を比較（群）として選択しなければならない。比較群は、他の全ての群と比較されるものである。全ての相対的発現値は、比較群に対し、その比較群と同じであり又はより高く又はより低いものと定義する。

実験では時折、複数の比較群を使用して、相対的発現値を数回計算することが求められる場合がある。例えば、実験の種々の点と比較してメッセージの相対的倍率変化を確認することが必要になり、したがって、比較群を容易に変化させて相対的発現値を迅速に再計算する必要性が生み出される。

種々の比較群を選択できることは、主題発明の特徴であり、種々の比較群を使用してΔΔＣ_ＴとＸＲｅｌの結果を比較することが可能になる。

以下の計算、すなわち平均、％ＣＶ、及びデルタＣ_Ｔの計算を、全てのＲＮＡ全体を通した各ＦＰＲセットごとの各内在対照に関して行う。各比較群の計算には、デルタＣ_Ｔ平均及びメジアンが含まれる。比較群に関するＲＮＡ全てについて、各ＦＰＲセットごとにデルタ・デルタＣ_Ｔ及びＸＲｅｌを計算する。ＸＲｅｌ平均、ＸＲｅｌ標準偏差、ＸＲｅｌ ＳＥＭ、及びＸＲｅｌ ％ＣＶは、内在対照を除く全てのＲＭＡ全体を通して各ＦＰＲセットごとに計算する。

３つの群における４個の遺伝子の発現の実験解析
対照（グループＶ）に関連した２つの異なる実験条件（グループＡ及びＢ）が、５個の異なる遺伝子（遺伝子１〜５）の発現に及ぼす影響を解析する、遺伝子発現実験を行った。ＲＮＡを、対照の７個の複製及び実験条件の９個の複製から分離した。分離後、試料を逆転写酵素ＰＣＲ分析にかける。各試料を、内在対照ＦＰＲ、並びに５個の遺伝子のそれぞれに関するＦＰＲで増幅した。この実施例は、多重化したものではないことに留意されたい。多重化は、同じ反応ウェル内にプライマーとプローブの複数のセットを有し、各プローブは異なる蛍光レポーター色素で標識されていることに留意されたい。各試料ごとに２回分析を行うが、全ての増幅を行うのに合計４個のプレートを必要とする。

３つの個別の実験条件下で、５個の異なる遺伝子に関して分析を開始する。各実験条件は、本明細書でグループＡ、Ｂ、及びＶと符号化されるグループを表す。遺伝子は、本明細書では遺伝子１、遺伝子２、遺伝子３、遺伝子４、及び遺伝子５と符号化する。各ウェルごとのＣ_Ｔ値が伝達された。伝達されたデータを下記の表１に示す。表１には、プレート上の各Ｃ_Ｔ値の位置を表すフォーマットの、データファイルから抽出されたＣ_Ｔ値が記載されている。ＥＸＣＥＬワークシートは、実験で使用される各色素層ごとに作成することができる。ワークシートには、指定された色素層の各プレートごとのＣ_Ｔ値が記載されている。各ウェルごとのＣ_Ｔ値は、プレート上のウェルの位置に関連して示されている。同様の計算を使用して、グループＡ（表３）及びグループＢ（表４）の試料全てに関するΔＣ_Ｔ値を計算する。５個の遺伝子全ての解析から計算された結果の概要を、表５に示す。

本発明の全体的な方法を示す論理流れ図である。 ステップ１の実験情報を示す論理流れ図である。 ステップ２のプレート情報を示す論理流れ図である。 ステップ３のプレートレイアウトを示す論理流れ図である。 ステップ４の群情報を示す論理流れ図である。 ステップ５のファイル情報を示す論理流れ図である。 ステップ６の生データ及び孤立値の管理を示す論理流れ図である。 ステップ７の計算を示す論理流れ図である。 ステップ８の公開を示す論理流れ図である。

Claims (24)

1. ウェルからなるプレートに関して伝達されたサイクル閾値を受信し、
   試料に関するデルタＣ_Ｔ、デルタ・デルタＣ_Ｔ及び転写変化率を計算し、及び
   前記サイクル閾値と、前記試料のデルタＣ_Ｔ、デルタ・デルタＣ_Ｔ、及び転写変化率（ＸＲｅｌ）を表示する、
   ことによって、試料中のＲＮＡ又はＤＮＡを検出する実験の解析で、コンピュータシステムを制御するための命令を含むコンピュータ可読媒体。
2. ２次元プレート構成からＲＮＡ又はＤＮＡを検出する実験を解析するための、コンピュータシステムにおける方法であって、
   実験ＩＤを含めた実験に関する実験情報を記録するステップ、
   当該実験に対して少なくとも１つのプレートを指定するステップであって、前記プレートが実在のプレート又は仮想プレートであり、前記プレートのそれぞれが一連のウェル及び色素層を含み、前記プレートのそれぞれが少なくとも１つのＦＰＲセットを有し、前記ＦＰＲセットのそれぞれが色素層又はウェルにより分類されるものであるステップ、
   少なくとも１つのＲＮＡ群を生成し、取り込むステップであって、ＲＮＡを当該ＲＮＡ群に割り当てるステップ、
   前記ウェルのそれぞれにおける各ＦＰＲセットに関するＣ_Ｔ値を含む、前記プレートのそれぞれに関して伝達された実験サイクル結果を受信するステップ、
   前記試料ＲＮＡのそれぞれに関するデルタＣ_Ｔ、デルタ・デルタＣ_Ｔ、及びＸＲｅｌ値を計算するステップ、及び
   前記試料ＲＮＡのそれぞれに関するＣ_Ｔ、デルタＣ_Ｔ、デルタ・デルタＣ_Ｔ、及びＸＲｅｌ値を表示してＲＮＡを検出するステップ、
   を含む、方法。
3. プレートレイアウトを特徴付けるステップをさらに含む請求項２記載の方法。
4. 生データにアクセスし、孤立値を管理するステップをさらに含む請求項２記載の方法。
5. 前記孤立値を前記色素層のそれぞれに関してウェル段階で管理する請求項４記載の方法。
6. １つの試料に対して１つの実験を準備するステップであって、当該実験が新しい実験又は既存の実験であるステップをさらに含む請求項２記載の方法。
7. ファイル情報を前記実在のプレートのそれぞれにリンクさせる請求項２記載の方法。
8. プレートを前記仮想プレートのそれぞれにリンクさせる請求項２記載の方法。
9. 前記実験情報が、実験日、色素層、標識、内容、ノートブックのページ、孤立値のカットオフ、及び増幅効率の群から選択された少なくとも１つの追加情報を含む請求項２記載の方法。
10. 前記実験情報が、種、遺伝子、順方向プライマー、プローブ及び逆方向プライマーの群から選択された少なくとも１つの判定基準を有する遺伝子判定基準を含む請求項２記載の方法。
11. １つのウェル当たり１つのＦＰＲセットが指定される請求項２記載の方法。
12. 前記実験を多重化し、各色素層当たり１つのＦＰＲセットを指定する請求項２記載の方法。
13. ウェル当たり１つの登録済みＲＮＡを指定する請求項２記載の方法。
14. １つのウェル当たり１つの未登録ＲＮＡを指定する請求項２記載の方法。
15. ウェルの中身を、マイナスＲＴ、プレートの整合性の制御、試料、試料とプレートの整合性の制御の群から選択し、前記ウェルのそれぞれがＲＮＡ及びＦＰＲセットを含む請求項２記載の方法。
16. ウェルのタイプがＮＴＣであり、ウェルがＦＰＲセットを含む請求項２記載の方法。
17. 少なくとも１つのプレートを有する配列検出システムと共に使用される情報表示装置であって、各プレートが、一連のウェル及び少なくとも１つのＦＰＲセットを含み、各ウェルが少なくとも１つの色素層を有し、各色素層が、ポリメラーゼ連鎖反応中にアップレギュレーター又はダウンレギュレーターの蛍光放出を検出するために独立に作用し、
    前記配列検出システムから情報を受信する受信手段であって、受信した情報には、前記色素層のそれぞれのＲＮＡの検出を表す少なくとも計算閾値データが含まれている受信手段、
    試料に関するデルタ計算閾値、デルタ・デルタ計算閾値、及び転写変化率を計算する計算手段、及び
    受信した情報及び／又は計算した合計を表示する表示手段、
    を含む、装置。
18. 情報表示装置と併せて使用されるコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータプログラムが、
    ＲＮＡ又はＤＮＡ試料の存在を決定するために、プレートの各ウェルの各色素層に関するサイクル閾値の収集物を含む、コンピュータ使用可能媒体に実装されたコンピュータ可読プログラム手段を有する前記媒体を含み、前記コンピュータ可読プログラム手段によって、コンピュータにデルタＣ_Ｔ、デルタ・デルタＣ_Ｔ及びＸＲｅｌ値を計算及び表示させる、
    コンピュータプログラム製品。
19. プレートのウェルの色素層内に含まれる試料中のＲＮＡ又はＤＮＡの存在を決定するため、内部に実装されているコンピュータ可読プログラムコードを有するコンピュータ使用可能媒体を含む製品であって、前記製品のコンピュータ可読プロブラム手段が、
    コンピュータを実行させ、１つの色素層に関してＣ_Ｔ値を受信し、及び前記Ｃ_Ｔ値をデータ配列に格納させるためのコンピュータ可読プログラムコード、
    各色素層ごとのデルタＣ_Ｔ、デルタ・デルタＣ_Ｔ、及びＸＲｅｌ値をコンピュータに計算させるためのコンピュータ可読プログラムコード、及び
    試料に関するデルタＣ_Ｔ、デルタ・デルタＣ_Ｔ、及びＸＲｅｌ値をコンピュータに表示させるためのコンピュータ可読プログラムコード、
    を含む、製品。
20. ウェルからなるプレートに関して輸送されたサイクル閾値を受信し、
    試料に関するデルタＣ_Ｔ、デルタ・デルタＣ_Ｔ及び転写変化率を計算し、及び
    前記サイクル閾値と、前記試料のデルタＣ_Ｔ、デルタ・デルタＣ_Ｔ及びＸＲｅｌ値を表示する、
    ことによって、試料中のＲＮＡの存在を決定する方法ステップを実施するために、コンピュータにより実行可能な命令のプログラムを具体的に実装している、コンピュータで読取り可能なプログラム記憶デバイス。
21. コンピュータ上で実行されるコンピュータ可読プログラムでアクセスするためのデータを記憶するメモリであって、
    前記メモリに記憶されたデータ構造を含み、前記データ構造が、前記コンピュータ可読プログラムによって使用されるデータベース内に常駐する情報を含み、及び
    実験情報、
    生データ孤立値を含むプレート情報、
    プレートレイアウト、
    ＲＮＡ群情報、及び
    Ｃ_Ｔ値を含む伝達（ｅｘｐｏｒｔ）ファイル情報、
    を含む、メモリ。
22. 実験情報、生データ孤立値を含むプレート情報、プレートレイアウト、ＲＮＡ群情報、伝達（ｅｘｐｏｒｔ）ファイル情報、及びＣ_Ｔ値を含む、試料中のＲＮＡ又はＤＮＡの存在を決定する情報の収集物を記憶するためのデータ構造を含む、コンピュータ可読媒体。
23. コンピュータシステムで、ウェルを含む２次元プレート構成からＲＮＡ又はＤＮＡを検出する実験を解析する際に、デルタＣ_Ｔ値、デルタ・デルタＣ_Ｔ値、及びＸＲｅｌ値を計算し表示するための方法であって、
    ウェルのタイプを特定するステップ、
    実験に対してＦＰＲセットを指定するステップ、
    少なくとも１つのＲＮＡを有するＲＮＡ群を指定するステップ、
    各プレートの各ウェルごとにＣ_Ｔ値を検索するステップ、
    少なくとも１つのＲＮＡを有する少なくとも１つの比較群を選択するステップ、及び
    計算したデルタＣ_Ｔ、デルタ・デルタＣ_Ｔ、及びＸＲｅｌを示すレポートを表示するステップ、
    を含む、方法。
24. 内在対照を選択するステップをさらに含む請求項２３記載の方法。

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