JP6386031B2 - 核酸増幅信号収集及び信号分析 - Google Patents
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Description
本願は、2013年5月15日に出願された米国特許仮出願第61/823,564号の権益及び優先権主張出願であり、この米国特許仮出願を参照により引用し、その記載内容全体を本明細書の一部とする。
Claims (16)
- 試料の初期状態を表す値を算定するコンピュータ実行方法であって、
少なくとも1つの非一過性コンピュータ可読媒体上に記憶された命令を実行するよう構成された少なくとも1つのマイクロプロセッサを含む少なくとも1つの中央処理装置を有するコンピュータによって、核酸配列、前記核酸配列の部分配列、又は前記核酸配列の相補配列を増幅する生化学的増幅手法から得られた(信号、時間)データを受け取るステップを含み、前記(信号、時間)データは、前記生化学的増幅手法で作製され、統計的に有意な生化学的反応レート算定に十分な頻度で繰り返し記録された蓄積増幅生成物に比例する信号を含み、
前記コンピュータによって、前記(信号、時間)データの第1の処理を実行して増幅が起こったかどうかを判定するステップを含み、
増幅が起こらなかったと判定された場合、前記方法を終了させ、
増幅が起こったと判定されると、前記コンピュータによって、前記(信号、時間)データの第2の処理を実行して初期点を識別するステップを含み、前記第2の処理は、スムージングスプラインを前記(信号、時間)データにフィッティングするステップを含み、前記初期点は、前記フィッティングされたスプラインから得られた一次微分最大値であり、
前記コンピュータによって、前記(信号、時間)データの第3の処理を実行し、前記初期点の周りの現在の領域を選択し、そしてモデルを前記現在の領域にフィッティングするステップを含み、
前記コンピュータによって、前記(信号、時間)データの第4の処理を実行し、前記現在の領域について第1の相関係数を決定し、前記現在の領域を所定のステップサイズだけ拡張し、前記拡張された領域について第2の相関係数を決定し、そして第1の相関係数と前記第2の相関係数を比較するステップを含み、
前記第1の相関係数と前記第2の相関係数の差が所定の適合基準内に収まっている場合、前記コンピュータによって、前記拡張領域を前記現在の領域として定めて、前記拡張を繰り返すステップを含み、
前記第1の相関係数と前記第2の相関係数の差が前記所定の適合基準内に収まっていない場合、前記コンピュータによって、前記拡張領域を選択されたデータサブセットとして定めるステップを含み、
前記コンピュータによって、前記データサブセットのための既定の統計的尺度の値を算定するステップを含み、前記値は、前記データサブセットを区切る初期及び最終の時点、前記データサブセットに含まれるデータ点の数、及び前記モデルの既定のパラメータに関する値を含み、
前記コンピュータによって、少なくとも1つの非一過性コンピュータ可読媒体を含むデータベースに前記データサブセット及び前記統計的尺度を記憶させるステップを含み、
前記コンピュータによって、前記モデルの前記パラメータに関する前記値に基づいて前記試料の前記初期状態を表す前記値を算定するステップを含み、
前記コンピュータによって、前記試料の前記初期状態を表す前記値をユーザに表示するステップを含む、方法。 - 前記モデルは、線形モデルであり、前記統計的尺度は、前記線の勾配及びY切片を含む、請求項1記載の方法。
- 前記第1の処理は、
前記コンピュータによって、前記(信号、時間)データを所定サイズの多数のサブセグメントに分割するステップと、
前記コンピュータによって、各サブセグメントを、早い時期のデータ点を含む近位信号データ及び遅い時期のデータ点を含む遠位信号データに均等に分割するステップと、
前記コンピュータによって、前記遠位信号データの和及び前記近位信号データの和を求め、前記遠位信号データの前記和を前記近位信号データの前記和で除算することによって各サブセグメントについてセグメント比を算定するステップと、
前記コンピュータによって、最大セグメント比を算定し、前記(信号、時間)データを前記最大セグメント比の位置のところで分離されたベースラインセグメントとプラトーセグメントに分割するステップと、
前記コンピュータによって、前記ベースラインセグメント及び前記プラトーセグメントを近位及び遠位半部に分割し、前記ベースラインセグメントの前記近位半部の前記統計的モードを含む第1のモード及び前記プラトーセグメントの前記遠位半部の前記統計的モードを含む第2のモードを決定するステップと、
前記第1のモードと前記第2のモードの差を含む反応の大きさを算定するステップと、
前記大きさが所定のしきい値を超えていないと判定された場合、前記コンピュータによって、増幅が起こっていないと判定するステップと、
前記大きさが前記所定のしきい値を超えていると判定された場合、前記コンピュータによって、増幅が起こったと判定するステップとを含む、請求項1記載の方法。 - 前記所定のセグメントサイズは、前記データ点の数及びデータ分散のうちの少なくとも一方に基づいている、請求項3記載の方法。
- 前記試料の前記初期状態を表す前記値は、前記試料中の前記核酸配列の量を表す値である、請求項1記載の方法。
- 前記方法は、前記試料の複数のアリコートについて反復して実施され、前記方法は、増幅が少なくとも1つのアリコートで起こり、少なくとも1つの別のアリコートでは起こらなかったと判定された場合、前記コンピュータによって、増幅が行われなかったアリコートの数と増幅が行われたアリコートの数の比を算定するステップと、
前記コンピュータによって、前記比の統計的分析に基づいて前記試料中の前記核酸配列の前記量を表す前記値を算定するステップとを更に含む、請求項5記載の方法。 - 前記方法は、前記試料の複数のアリコートについて反復して実施され、前記方法は、
増幅が少なくとも2つのアリコートで起こったと判定された場合、前記コンピュータによって、前記少なくとも2つのアリコートの各々について前記モデルの前記パラメータに関する前記値の表形式のコンパイルを作成するステップと、
前記コンピュータによって、前記表形式コンパイル中の値の統計的分析に基づいて前記少なくとも2つのアリコートの各々中の前記核酸配列の前記量を表す前記値を算定するステップとを更に含む、請求項5記載の方法。 - 前記方法は、前記試料の複数のアリコートについて反復して実施され、前記方法は、
前記コンピュータによって、前記反復全てから求められた値を用いて前記試料中の前記核酸配列の前記量を表す前記値を算定するステップを更に含む、請求項5記載の方法。 - 前記核酸配列は、非核酸分子に結びつけられ、前記方法は、
前記コンピュータによって、前記試料中の前記核酸配列の前記量を表す前記値に基づいて前記試料中の前記非核酸分子の量を表す値を算定するステップを更に含む、請求項5記載の方法。 - 前記生化学的増幅手法は、変性、アニーリング、及び拡張ステップを有するポリメナーゼ連鎖反応(PCR)を含み、前記信号は、前記拡張ステップで記録される、請求項1記載の方法。
- 前記生化学的増幅手法は、2プライマー分枝ローリングサイクル増幅(RAM)を含む、請求項1記載の方法。
- 前記生化学的増幅手法は、らせん不安定化増幅(HDA)、リコンビナーゼ媒介増幅(RPA)、ローリングサイクル増幅(RCA)、ループ媒介等温増幅(LAMP)、ニッキング酵素増幅反応(NEAR)、又は持続性配列複製(3SSR)を含む、請求項1記載の方法。
- 前記生化学的増幅手法は、数学的に特徴付けられておらず、前記第3の処理は、前記信号の実験的分析から成る、請求項1記載の方法。
- 前記方法は、複数の試料の各々について実施され、前記生化学的増幅手法は、同一であり、前記生化学的増幅手法の1つ及び/又は2つ以上の実験ファクターがプロセス最適化のために体系的に変えられる、請求項1記載の方法。
- 請求項1記載の方法を実施するための手段を含むリアルタイム信号分析システム。
- 試料の核酸配列の量を表す値を算定するコンピュータ実行方法であって、
リアルタイム増幅検出システムによって、核酸配列、核酸配列の部分配列、又は核酸配列の相補配列と、蛍光染料と、を有する試料の等温増幅を実行するステップを含み、
前記リアルタイム増幅検出システムによって、前記蛍光染料から放射される光を含む信号を繰り返し測定するステップを含み、
前記リアルタイム増幅検出システムによって、各々が、(i)測定信号、及び(ii)前記信号が測定された時間を含む複数のデータ点を有する等温増幅データを記録するステップを含み、前記記録は、統計的に有意な生化学的反応レート算定に十分な頻度で実行され、
少なくとも1つの非一過性コンピュータ可読媒体上に記憶された命令を実行するよう構成された少なくとも1つのマイクロプロセッサを含む少なくとも1つの中央処理装置を有するコンピュータによって、前記リアルタイム増幅検出システムによって記録された前記等温増幅データを受け取るステップを含み、
前記コンピュータによって、前記等温増幅データの第1の処理を実行して増幅が起こったかどうかを判定するステップを含み、
増幅が起こらなかったと判定された場合、前記方法を終了させ、
増幅が起こったと判定されると、前記コンピュータによって、前記等温増幅データの第2の処理を実行して初期点を識別するステップを含み、
前記コンピュータによって、前記等温増幅データの第3の処理を実行し、前記初期点の周りの現在の領域を選択し、そしてモデルを前記現在の領域にフィッティングするステップを含み、
前記コンピュータによって、前記等温増幅データの第4の処理を実行し、前記現在の領域について第1の相関係数を決定し、前記現在の領域を規定のステップサイズだけ拡張し、前記拡張された領域について第2の相関係数を決定し、そして第1の相関係数と前記第2の相関係数を比較するステップを含み、
前記第1の相関係数と前記第2の相関係数の差が設定された最大値を超えていない場合、前記コンピュータによって、前記拡張領域を前記現在の領域として定めて、前記拡張を繰り返すステップを含み、
前記第1の相関係数と前記第2の相関係数の差が前記設定された最大値を超えている場合、前記コンピュータによって、前記拡張領域を選択されたデータサブセットとして定めるステップを含み、
前記コンピュータによって、前記データサブセットのための既定の統計的尺度の値を算定するステップを含み、前記値は、前記データサブセットを区切る初期及び最終の時点、前記データサブセットに含まれるデータ点の数、及び前記モデルの既定のパラメータに関する値を含み、
前記コンピュータによって、少なくとも1つの非一過性コンピュータ可読媒体を含むデータベースに前記データサブセット及び前記統計的尺度を記憶させるステップを含み、
前記コンピュータによって、前記モデルの前記パラメータに関する前記値に基づいて前記試料の前記核酸配列の前記量を表す前記値を算定するステップを含み、
前記コンピュータによって、前記試料の前記核酸配列の前記量を表す前記値をユーザに表示するステップを含む、方法。
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