细胞识别装置以及程序的制作方法

细胞识别装置以及程序的制作方法
【专利摘要】在基于对被检细胞进行质量分析而得到的结果来识别该被检细胞的种类的装置中，设为以下结构：设置上位DB(21)和下位DB(22)，其中，该上位DB(21)收录了记载有已知细胞的构成成分的离子质量的质量列表，该下位DB(22)收录了仅记载有上述离子质量中的各菌株特有的质量的部分质量列表，首先，使用根据被检细胞的质量分析结果制作出的被检质量列表来检索上位DB(21)，在基于该检索确定了在之后的检索中作为对象的生物种后，从上述被检细胞的质量列表删除上述生物种共有的质量，使用删除后的质量列表对下位DB(22)进行检索。由此，能够从遗传上亲缘相近的多个已知细胞中高精度地提取更加接近被检细胞的细胞。
【专利说明】细胞识别装置以及程序
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于基于对源自细胞的成分进行质量分析而得到的结果来识别该细胞的种类的装置以及程序。
【背景技术】
[0002]以往，作为识别细胞的种类的方法之一，已知一种基于DNA碱基序列的相同性解析，该方法被广泛应用于微生物的分类和鉴定等(例如，参照专利文献I)。在该方法中，首先，从被检细胞提取DNA并确定rRNA基因等在整个生物中以高保存性存在的区域的DNA碱基序列。接着，使用该DNA碱基序列来检索收录有多个已知细胞的DNA碱基序列数据的数据库，选出表示与上述被检细胞的DNA碱基序列相似性高的碱基序列。然后，将该碱基序列所源自的生物种判断为与上述被检细胞是同一菌种或者亲缘相近菌种。
[0003]然而，在利用了这种DNA碱基序列的方法中，存在以下问题:从被检细胞提取DNA、确定DNA碱基序列等需要比较长的时间，因此难以迅速地进行细胞识别。
[0004]因此，近年来正在使用一种基于对被检细胞进行质量分析而得到的质谱图来进行细胞识别的方法(例如，参照专利文献2)。在该方法中，首先，通过使用了 MALD1-MS (基质辅助激光解吸电离质量分析)等温和的离子化法的质量分析装置对包含从被检细胞提取出的蛋白质的溶液、被检细胞的悬浮液等进 行分析。然后，将得到的质谱图与数据库中收录的已知细胞的质谱图进行对照，由此进行被检细胞的鉴定。在质量分析中，能够使用极为微量的细胞样品短时间内获得分析结果，并且也易于进行多个检体的连续分析。因此，根据这种使用了质量分析的细胞识别方法，能够简便且迅速地进行细胞识别。
[0005]专利文献1:日本特开2006-191922号公报
[0006]专利文献2:日本特开2007-316063号公报

【发明内容】

[0007] 发明要解决的问题
[0008]在上述利用了质量分析的细胞识别方法中，一般着眼于核糖体蛋白质群的质量信息来进行细胞的识别。然而，核糖体蛋白质群的氨基酸序列的保存性高，因此在属于同一生物种的细胞之间，质谱上出现的峰值大部分为同一质量。因此，在这种利用了质量分析的细胞识别方法中，即使能够识别细胞的菌种(species)级的差异，有时也难以识别作为其下位的分类的菌株(strain)级的差异。
[0009]本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够高精度且迅速地进行菌株级的细胞识别的细胞识别装置。
[0010]用于解决问题的方案
[0011]为了解决上述问题而完成的本发明的第一方式所涉及的细胞识别装置具有存储装置和运算装置，基于对被检细胞进行质量分析而得到的结果来识别该被检细胞的种类，
[0012]上述存储装置存储有第一数据库和第二数据库，其中，该第一数据库针对多个已知细胞收录了记载有已知细胞的构成成分的离子质量或者分子量的质量列表，该第二数据库针对多个已知细胞收录了部分质量列表，该部分质量列表中记载有已知细胞的构成成分的离子质量或者分子量中的、除该已知细胞所属的预定等级的分类群共有的离子质量或者分子量以外的尚子质量或者分子量，
[0013]上述运算装置具备:
[0014]a)第一检索单元，其使用基于上述质量分析的结果制作出的记载有上述被检细胞的构成成分的离子质量或者分子量的被检质量列表，来检索上述第一数据库；
[0015]b)分类群确定单元，其基于由上述第一检索单元得到的检索结果，将位于上述等级的分类群中的某一个确定为在之后的检索中作为对象的分类群；
[0016]c)被检部分质量列表制作单元，其制作从上述被检质量列表删除由上述分类群确定单元确定的分类群共有的离子质量或者分子量所得的被检部分质量列表；以及
[0017]d)第二检索单元，其使用由上述被检部分质量列表制作单元制作出的被检部分质量列表来检索上述第二数据库。
[0018]此外，上述分类群确定单元例如既可以将由第一检索单元得到的检索结果、与被检质量列表一致度高的分类群自动确定为在之后的检索中作为对象的分类群，或者也可以使由第一检索单元得到的检索结果显示于监视器等显示装置，并且接受来自用户的分类群的指定，基于上述检索结果将用户用键盘等输入装置指定的分类群确定为在之后的检索中作为对象的分类群。
[0019]使用图6、7来说明由本申请发明所涉及的细胞识别装置进行的细胞识别的原理。本发明的细胞识别装置具备第一数据库(第一DB)和第二数据库(第二DB)，例如分别登记有如图6所示的与多个已知细胞有关的质量列表和如图7所示的与多个已知细胞有关的部分质量列表。在此，所谓质量 列表，是记载有某个细胞的构成成分的离子质量或者分子量的列表，例如，能够通过对某个细胞进行质量分析并将得到的质谱上的各峰值的质量(严格地说是m/z)列表化来进行制作。另一方面，所谓部分质量列表，记载有某个细胞的构成成分的离子质量或者分子量中的、除该细胞所属的规定的分类等级(生物分类的层级)的分类群共有的离子质量或者分子量以外的离子质量或者分子量，例如能够通过从针对某个细胞制作出的上述质量列表删除在该细胞所属的菌种中共同包含的离子质量或者分子量来进行制作。此外，在图6、7中，将各质量列表和部分质量列表设为包含质谱上出现的峰值的质量和高度的信息，但本发明的质量列表中未必包含峰值的高度(即，各构成成分的存在量比)的信息。
[0020]在本发明的细胞识别装置中，首先，使用根据对被检细胞进行质量分析而得到的结果制作出的质量列表(被检质量列表)来检索第一数据库。此时，如图6所示，在上述被检质量列表和第一数据库中的各质量列表中，均列举出多个质量，但在遗传上亲缘相近的细胞(例如，属于同一菌种的生物的细胞)之间，其大部分一致。例如，在图6的例子的情况下，在已知细胞A的质量列表中包含被检质量列表中列举的20个质量中的19个，在已知细胞B的质量列表中包含上述20个中的18个，在已知细胞C的质量列表中包含17个。因此，在被检质量列表中列举出的质量中，各已知细胞的质量列表中包含的质量的比例是如在已知细胞A中为19/20=0.95、在已知细胞B中为18/20=0.9、在已知细胞C中为17/20=0.85那样互相接近的值(此外，在图6中为了简化，减少各质量列表中包含的质量的数量，但在实际的质量列表中会列举更多的质量，因此遗传上亲缘相近的细胞间的上述比例的差异进
一步变小)。
[0021]这样，在第一数据库的检索中，在遗传上亲缘相近的已知细胞之间，与被检细胞的对照结果的差变小。但是，在以往的细胞识别装置中，仅进行了相当于这种第一数据库的检索的检索，因此，即使能够进行菌种级的细胞识别，但一般难以进行菌株级的高精度的细胞识别。
[0022]与此相对地，在本发明的细胞识别装置中，在基于检索第一数据库的结果确定被检细胞所属的分类群(例如菌种)之后，从上述被检质量列表删除该分类群共同存在的质量。由此，例如制作如图7的上部所示的被检细胞的部分质量列表(被检部分质量列表)。然后，使用该被检部分质量列表来进行将第二数据库作为对象的检索。如上所述，在收录于第二数据库的部分质量列表中，去除了各已知细胞的构成成分的离子质量(或者分子量)中的、该已知细胞所属的规定等级的分类群共有的离子质量(或者分子量)。因此，在第二数据库中的各部分质量列表中，仅记载了该细胞所属的分类群(由分类群确定单元确定的分类群的下一个等级的分类群，例如菌株)特有的质量，与上述质量列表相比，所记载的质量的总数也大幅减少。因此，在将第二数据库作为对象的检索中，即使在遗传上亲缘相近的细胞之间，与被检细胞的对照结果的差异也变大。例如，在图7的例子中，在被检部分质量列表所记载的质量中，各已知细胞的部分质量列表中包含的质量的比例是在已知细胞A中为2/2=1，在已知细胞B中为1/2=0.5，在已知细胞C中为0/2=0，与图6的例子相比，已知细胞间的结果的差异变大。因此，在将第二数据库作为对象的检索中，能够从遗传上亲缘相近的多个已知细胞中高精度地提取与被检细胞更接近的细胞，其结果，能够进行原本困难的菌株级的高精度的细胞识别。
[0023]此外，本发明所涉及的细胞识别装置除了如上述那样构成为将第一数据库和第二数据库作为对象进行两个阶段的检索之外，还能够构成为将一个数据库作为对象进行两个阶段的检索。
[0024]即，为了解决上述问题而完成的本发明的第二方式所涉及的细胞识别装置，具有存储装置和运算装置，基于对被检细胞进行质量分析而得到的结果来识别该被检细胞的种类，其特征在于，
[0025]上述存储装置存储有数据库，该数据库针对多个已知细胞收录了记载有已知细胞的构成成分的尚子质量或者分子量的质量列表，
[0026]上述运算装置具备:
[0027]a)第一检索单元，其使用基于上述质量分析的结果制作出的记载有上述被检细胞的构成成分的离子质量或者分子量的被检质量列表，来检索上述数据库；
[0028]b)分类群确定单元，其基于由上述第一检索单元得到的检索结果来确定在之后的检索中作为对象的分类群；
[0029]c)被检部分质量列表制作单元，其制作从上述被检质量列表删除由上述分类群确定单元确定的分类群共有的离子质量或者分子量所得的被检部分质量列表；以及
[0030]d)第二检索单元，其将收录于上述数据库的质量列表中的、属于由上述分类群确定单元确定的分类群的已知细胞的 质量列表作为检索对象，来进行使用了上述被检部分质量列表的检索，[0031]其中，上述第二检索单元从作为检索对象的质量列表删除由上述分类群确定单元确定的分类群共有的离子质量或者分子量，对该删除后的质量列表进行使用了上述被检部分质量列表的检索。
[0032]发明的效果
[0033]如以上说明那样，根据本发明所涉及的细胞识别装置，能够从遗传上亲缘相近的多个已知细胞中高精度地提取更加接近被检细胞的细胞。因此，根据本发明所涉及的细胞识别装置，能够简便且迅速地进行原本困难的菌株级的高精度的细胞识别。
【专利附图】

【附图说明】
[0034]图1是表示本发明的实施例1所涉及的细胞识别系统的主要部分的结构图。
[0035]图2是表示该系统的动作的流程图。
[0036]图3是表示本发明的实施例2所涉及的细胞识别系统的主要部分的结构图。
[0037]图4是表示该系统的动作的流程图。
[0038]图5是表示本发明的实施例3所涉及的细胞识别系统的主要部分的结构图。
[0039]图6是用于说明针对第一数据库的检索的概念图。
[0040]图7是用于说明针对第二数据库的检索的概念图。
【具体实施方式】
[0041]下面，列举实施例来说明用于实施本发明所涉及的细胞识别装置的方式。
[0042]实施例1
[0043]图1是具备本实施例所涉及的细胞识别装置的细胞识别系统的整体图，图2是表示使用了本系统的细胞识别的过程的流程图。
[0044]本实施例的细胞识别装置大致包括质量分析部I和细胞识别部2。质量分析部I具备:离子化部11，其通过基质辅助激光解吸电离法(MALDI)将样品中的分子、原子离子化；以及飞行时间型质量分离器(TOF) 12，其使从离子化部11射出的各种离子与质量相应地分离。
[0045]T0F12具备:引出电极13，其用于将离子从离子化部11引出并导入T0F12内的离子飞行空间；以及检测器14，其检测在离子飞行空间中进行质量分离后的离子。
[0046]细胞识别部2具备:存储部20，其存储有检索用的数据库；接口部30，其经由通信线与上述质量分析部I进行信息的交换；运算部40，其基于从质量分析部I的检测器14输出的检测信号来进行上述数据库的检索；以及分析控制部50，其控制质量分析部I的动作。
[0047]存储部20由 硬盘装置等大容量存储装置构成，存储有上位数据库21和下位数据库22这两种数据库。这些上位数据库21和下位数据库22分别相当于本发明中的第一数据库和第二数据库。
[0048]在上位数据库21中登记了多个与已知微生物有关的质量列表。本实施例的质量列表列举了对某个微生物细胞进行质量分析时所检测出的离子的质量，除了包含该离子质量的信息以外，还至少包含上述微生物细胞所属的分类群(菌属、菌种以及菌株)的信息(分类信息)。期望基于预先利用与上述质量分析部I所使用的方法相同的电离法和质量分离法对各种微生物细胞实际进行质量分析而得到的数据(实测数据)，来制作这种质量列表。
[0049]当根据上述实测数据来制作质量列表时，首先，从作为上述实测数据而获取到的质谱提取规定的质量范围内出现的峰值。此时，通过将上述质量范围设为4，000~15，000左右，能够提取主要源自蛋白质的峰值。另外，通过仅提取峰值的高度(相对强度)为规定的阈值以上的峰值，能够排除不期望的峰值(噪声)。此外，在细胞内发现了大量核糖体蛋白质群，因此通过恰当地设定上述阈值，能够将质量列表中记载的质量的大部分设为源自核糖体蛋白质的质量。而且，按每个细胞将通过以上动作提取出的峰值的质量(m/z)列表化，在附加了上述分类信息等之后登记到上位数据库21。此外，为了抑制由培养条件不同导致的基因发现的偏差，期望预先将用于获取实测数据的各微生物细胞的培养环境标准化。
[0050]此外，难以针对庞大的已知微生物全部获取上述那样的实测数据。因此，可以至少针对一部分微生物，将基于通过计算求出的分子量(计算分子量)的质量列表代替基于上述那样的实测数据的质量列表来登记到上位数据库21。在该情况下，期望事先在各质量列表中附加表示该列表是基于实测数据和计算分子量中的哪一个制作出的列表的信息。
[0051]例如如下那样制作基于上述计算分子量的质量列表。
[0052](I)从现有的数据库(例如DDBJ、EMBUGenBank等公共数据库)获得已知微生物的基因(例如，核糖体蛋白质群的基因)的DNA碱基序列，通过将其翻译为氨基酸序列来导出该微生物的细胞中含有的各种蛋白质的计算分子量。此时，还可以对上述计算分子量实施加入了 N-末端开始甲硫氨酸残基的切断、翻译后修饰或者基于生物信息工程学的相同性解析进行的氨基酸序列的修正的校正，在校正前的计算分子量中添加该校正后的计算分子量或者将该校正后的计算分子量取代校正前的计算分子量来用于制作质量列表。此外，上述“基于生物信息工程学的相同性解析进行的氨基酸序列的修正”如下。首先，利用BLAST等的相同性解析在现有的数据库等中检索与对象微生物的基因排列相同性闻的基因序列。接着，参照在它们中被注释的基因序列来推测正确的翻译区域。接着，基于该翻译区域来修正氨基酸序列，根据校正后的氨基酸序列`来计算出计算分子量。
[0053]另外，也可以在上述现有的数据库中收录有各种微生物细胞中含有的蛋白质的计算分子量的情况下，获取该计算分子量来用于制作质量列表。在该情况下，也进行根据需要加入了如下操作的计算分子量的校正:N-末端开始甲硫氨酸残基的切断、翻译后修饰或者基于生物信息工程学的相同性解析进行的氨基酸序列的修正。
[0054]此外，如上所述，期望在基于实测数据制作了质量列表的情况下，也利用上述相同的方法计算出计算分子量，在将质量列表上的各质量与上述计算分子量进行比较从而验证了其妥当性之后登记到上位数据库。由此,能够提高上位数据库21中的数据的可靠性。此外，对于被判断为与计算分子量的比较结果为不妥当的质量列表，期望基于计算分子量来修正质量，或者重新进行质量分析并再次制作质量列表。
[0055](2)将在上述(I)的步骤中求出的计算分子量变换为离子质量，将该离子质量列表化，由此制作质量列表。此外，已知在用MALD1-T0FMS分析了生物体样品时，主要检测出[M+H] + (M是分子，H是氢原子)、[M-H]-或者[M+Na] + (Na是钠原子)等与分子量有关的离子。因而，如果质量分析条件明确，则能够容易地进行从上述计算分子量向离子质量的变换。例如，当用MALD1-T0FMS对将芥子酸作为结合剂进行调制而得到的生物体样品进行分析时，主要观测质子化分子([M+H]+)的峰值。因而，在该情况下，通过将在上述(I)的步骤中求出的计算分子量与质子的质量相加，能够变换为尚子质量。
[0056]下位数据库22包含按微生物的每个菌种(species)划分出的多个子数据库22a、22b、22c...。子数据库22a、22b、22c…中分别收录有与属于一个菌种的一个或者多个微生物细胞有关的部分质量列表。所谓本实施例中的部分质量列表，是从列举了对某个微生物细胞进行质量分析时检测出的离子的质量的列表去除在该微生物所属的菌种中共同检测出的质量而得到的列表。能够通过从用上述方法制作出的与已知微生物有关的多个质量列表提取属于同一菌种的微生物的质量列表，并从各质量列表删除这些质量列表中共同包含的质量，来制作这种部分质量列表。因而，假如在上位数据库中仅登记了一个属于某一菌种的微生物的质量列表的情况下，对于该微生物，上位数据库21中登记的质量列表与下位数据库22中登记的部分质量列表为同一内容。
[0057]运算部40基于用质量分析部I对含有被检细胞的构成成分的样品进行分析而得到的结果来执行将上述上位数据库21和下位数据库22作为对象的检索，包括被检质量列表制作部41、上位DB检索部42、分类群确定部43、被检部分质量列表制作部44以及下位DB检索部45来作为功能模块(各部的功能后述)。此外，上述上位DB检索部42相当于本发明中的第一检索单元，下位DB检索部45相当于本发明中的第二检索单元。本实施例中的细胞识别部2的实体是包括CPU、存储器等的计算机，CPU通过执行安装于该计算机的规定的控制和处理程序，来以软件形式实现上述各功能模块的功能。运算部40经由接口部30与质量分析部I相连接，并且，还与操作部62和液晶显示器等显示部61相连接，该操作部62是键盘、鼠标等指设备等。
[0058]接着，利用图2对使用本实施例的细胞识别系统识别微生物的菌种和菌株时的过程进行说明。
[0059]首先，用户调制含有被检细胞的构成成分的样品，放置于质量分析部I来执行质量分析。此时，作为上述样品，除了 能够使用细胞提取物、或者根据细胞提取物精制核糖体蛋白质等细胞构成成分而得到的物质以外，还能够直接使用菌体、细胞悬浮液，但期望与基于上位数据库21中的实测数据制作质量列表时的条件相同。
[0060]被检质量列表制作部41经由接口部30获取从质量分析部I的检测器14得到的检测信号(步骤Sll)。然后，基于该检测信号制作质谱，提取在该质谱中出现的峰值来制作包含各峰值的质量(严格地说是m/z)的信息的质量列表(以下将其称为“被检质量列表”)(步骤S12)。此外，关于此时的峰值提取条件(要提取的质量范围以及峰值强度的阈值等)，期望与基于上位数据库21中的实测数据制作质量列表时的条件相同。
[0061]接着，上位DB检索部42使用上述被检质量列表来检索上位数据库21，提取具有与该被检质量列表相似的质量图案的已知微生物的质量列表，例如提取包含大量在规定的误差范围内与被检质量列表中的各质量一致的质量的质量列表(步骤S13)。
[0062]接着，分类群确定部43通 过参照在步骤S13中提取出的质量列表所记载的分类群的信息来确定与该质量列表对应的已知微生物所属的生物种。然后，将该生物种估计为上述被检细胞所属的生物种，并将其确定为之后作为检索对象的分类群(步骤S14)。
[0063]当基于以上方法确定被检细胞所属的生物种时，被检部分质量列表制作部44从上述被检质量列表删除在上述生物种中共同检测出的质量(菌种共有质量)(步骤S15)。将由此获得的质量列表称为“被检部分质量列表”。此外，期望预先按每个生物种导出上述菌种共有质量并存储到存储部20。或者，也可以在确定了被检细胞所属的生物种的时间点，被检部分质量列表制作部44从上位数据库获取属于该生物种的已知微生物的质量列表，并将它们进行比较，由此确定菌种共有质量并用于制作上述被检部分质量列表。
[0064]之后，下位DB检索部45选择与由上述分类群确定部43确定的生物种对应的子数据库(例如子数据库22a)来作为检索对象。然后，以该子数据库22a为对象来执行使用了上述被检部分质量列表的检索(步骤S16)，从该子数据库提取与上述被检部分质量列表一致度高的部分质量列表。此时，可以仅提取一个上述一致度最高的部分质量列表，但也可以提取一致度超过预定的阈值的部分质量列表、或者按上述一致度从高到低的顺序提取预定数量的部分质量列表。
[0065]接着，下位DB检索部45将通过上述检索提取出的部分质量列表的信息作为检索结果而显示于显示部61 (步骤S17)。在此所显示的信息中至少包含上述部分质量列表中记载的已知微生物的菌株名以及与被检部分质量列表的一致度。由此，用户能够获知产生与被检细胞相似的质量图案的已知微生物的菌株名，能够将被检细胞估计为与该已知微生物的菌株相同或者遗传上亲缘相近的菌株。
[0066]此外，期望在步骤S17中显示的部分质量列表的信息中还包含表示该部分质量列表是基于实测数据制作出的还是基于计算分子量制作出的信息。一般地，基于实测数据制作出的质量列表更加准确，因此在作为检索结果显示了多个部分质量列表的情况下，用户通过参照上述信息，能够判断哪个部分质量列表作为检索结果更加恰当。
[0067]实施例2
[0068]在上述实施例1中示出了具备上位数据库21和下位数据库22两个数据库的细胞识别装置，但本发明所涉及的细胞识别装置也能够构成为仅具备一个数据库。下面，参照图
3、图4对具备这种结构的细胞识别装置的实施例进行说明。图3是具备本实施例所涉及的细胞识别装置的细胞识别系统的整体图，图4是表示使用了本系统的细胞识别的过程的流程图。`
[0069]本实施例所涉及的细胞识别系统除了以下两点以外其余具有与实施例1相同的结构:具有一个数据库23来代替上位数据库21和下位数据库22 ;具有第一检索部46和第二检索部47来代替上位DB检索部42和下位DB检索部45。
[0070]本实施例的数据库23相当于实施例1的上位数据库21，与上述上位数据库21同样地收录有多个与已知微生物有关的质量列表。
[0071]第一检索部46发挥与实施例1的上位DB检索部42相同的作用，使用由被检质量列表制作部41制作出的被检质量列表来检索数据库23。第二检索部47使用由被检部分质量列表制作部44制作出的被检部分质量列表来检索数据库23，此时，仅将与属于由分类群确定部43确定的分类群的微生物有关的质量列表作为检索对象。并且，将数据库23内的各质量列表所记载的质量中的、除上述分类群共有的质量以外的质量用于与被检部分质量列表进行对照。
[0072]利用图4对使用本实施例的细胞识别系统识别微生物的菌种和菌株时的过程进行说明。
[0073]首先，用户在将含有被检细胞的构成成分的样品放置于质量分析部I来进行质量分析之后，被检质量列表制作部41获取该质量分析的结果(步骤S21)，进行被检质量列表的制作(步骤S22)。此外，这些步骤与图2的步骤Sll和S12相同，因此省略详细的说明。
[0074]接着，第一检索部46使用上述被检质量列表检索数据库23，提取具有与该被检质量列表相似的质量图案的已知微生物的质量列表(步骤S23)。
[0075]接着，分类群确定部43通过参照在步骤S23中提取出的质量列表中记载的分类信息，来确定与该质量列表对应的已知微生物所属的生物种。然后，将该生物种估计为上述被检细胞所属的生物种，并将该生物种确定为在之后的检索中作为对象的分类群(步骤
524)。
[0076]当根据上述方法确定了被检细胞所属的生物种时，被检部分质量列表制作部44从上述被检质量列表删除上述生物种共有的质量，由此制作被检部分质量列表(步骤
525)。该步骤与图2的步骤S15相同，因此省略详细的说明。
[0077]之后，第二检索部47使用在步骤S25中制作出的被检部分质量列表来检索数据库23 (步骤S26)。此时，第二检索部47选择收录于数据库23的多个质量列表中的、与属于在步骤S24中确定的生物种的微生物有关的质量列表来作为检索对象。并且，仅将所选择出的各质量列表中记载的质量中的、各菌株特有的质量用于与被检部分质量列表进行对照。具体地说，首先，第二检索部47确定作为检索对象而选择出的各质量列表中共同包含的质量(菌种共有质量)，将从各质量列表去除菌种共有质量而得到的质量与上述被检部分质量列表中的各质量进行对照，来计算一致度。其结果，从数据库23提取与被检部分质量列表的一致度高的质量列表。此外，也可以预先按每个微生物种确定菌种共有质量并存储到存储部20，来代替第二检索部47如上所述那样确定菌种共有质量。
[0078]接着，第二检索部47将通过上述检索提取出的部分质量列表的信息作为检索结果而显示于显示部61 (步骤S27)。在此时显示的信息中至少包含该质量列表中记载的已知微生物的菌株名以及与该被检部分质量列表的一致度。根据以上内容，用户能够获知产生与被检细胞相似的质量图案的已知微生物的菌株名，能够将被检细胞估计为与上述菌株相同或者遗传上亲缘相近的菌株。
[0079]实施例3
[0080]使用图5对本发明所涉及的细胞识别装置的第三实施例进行说明。本实施例的系统构成为还具备变异数据库24，在下位DB检索部45中进行考虑了上述变异的检索，该变异数据库24收录有与在碱基序列或者氨基酸序列中可能产生的变异有关的信息(以下，称为“变异信息”)。
[0081]在变异数据库24中预先登记有上述变异信息，即变异的名称、变化的氨基酸或者碱基的种类、变化的部位、由该变异导致的离子质量的变化量(m/z)等。
[0082]在本系统中，在登记于下位数据库22的部分质量列表中除了包含上述质量信息和分类信息以外，还包含与该列表中的各质量对应的蛋白质的氨基酸序列和/或对上述蛋白质进行编号而得到的基因的碱基序列的相关信息(以下，称为“序列信息”)。
[0083]使用了本实施例的细胞识别系统的细胞识别的过程与在图2的流程图中示出的过程大致相同。但是，在步骤S16中，在下位DB检索部45中除了执行与上述实施例1相同的检索(不考虑变异的检索)以外，还执行考虑了在氣基酸序列或者喊基序列中可能发生的变异的检索。
[0084]在考虑了上述变异的检索中，首先，下位DB检索部45从上述变异数据库24获取变异信息。此外，在变异数据库24中登记了与各种变异有关的信息，但在此，首先获取与一种变异有关的信息。然后，基于上述变异信息来改变作为检索对象的子数据库(例如子数据库22a)中的部分质量列表，由此制作应用了该变异的部分质量列表(以下，将其称为“改变质量列表”)。具体地说，通过参照各部分质量列表中的上述序列信息来判断在与该部分质量列表中列举出的各质量对应的蛋白质的氨基酸序列(或者对该蛋白质进行编号而得到的基因的碱基序列)中是否包含可能发生上述变异的区域，在包含可能发生上述变异的区域的情况下，将该质量变更为发生了上述变异的情况下的质量。
[0085]接着，将通过以上方法得到的改变质量列表与上述被检部分质量列表进行对照，来计算出质量图案的一致度并暂时存储到存储部20。然后，针对变异数据库24中登记的所有变异，反复进行如上所述的改变质量列表的制作以及一致度的计算。当考虑了所有变异的检索结束后，下位DB检索部45从存储部20读出所有检索结果，参考一致度等评价结果的妥当性。例如提取具有固定以上的一致度的结果，或者按一致度从高到低的顺序提取规定数量的结果。然后，将提取出的结果显示在显示部61的画面上(步骤S17)。
[0086]这样，通过进行考虑了变异的检索，即使在被检细胞是由于基于已知的微生物菌株的变异而产生的情况下，也能够获得高精度的检索结果。
[0087]此外，在上述实施例中，设为进行考虑了变异数据库24中登记的所有变异的检索，但在登记于变异数据库24的变异中实际还包含大量只会以非常低的概率发生的变异。因此，针对各变异，事先将基于发生的可能性的高低的优先级、重要度等登记到变异数据库24，例如，也可以按该优先级从高到低的顺序选择用户预先指定的规定个数的变异并应用于检索。或者，还可以在下位数据库22的检索之前，在显示部61中显示变异数据库24所登记的变异的一览，使用户从该一览中选择应用于检索的变异。另外，如果在下位数据库22的检索中选中了一致度相当高的质量列表，则也可以在该时间点结束检索。在该情况下，设为下位DB检索部45在检索出与被检部分质量列表的一致度为预定的阈值以上的部分质量列表或者改变质量列表的时间点，停止数据库的反复检索。由此估计会大幅缩短检索时间。
[0088]并且，在本实施例中，说明了在如实施例1那样的进行针对上位数据库21的检索和针对下位数据库22的检索的装置 中进行考虑了变异的检索的情况，但在如实施例2的装置那样对一个数据库23进行两个阶段的检索的装置中也能够通过在存储部20中设置与上述相同的变异数据库来进行考虑了变异的检索。在该情况下，事先与上述数据库23中的质量列表所记载的质量中的至少菌株特有的质量相关地记载如上所述的序列信息。而且，在利用第二检索部47执行检索时，进行考虑了上述变异数据库中登记的变异的检索。
[0089]以上，列举实施例对用于实施本发明的方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施例，允许在本发明的宗旨的范围内进行适当变更。例如，在上述实施例中，例示了具备质量分析部的细胞识别系统，该质量分析部是由使用基质辅助激光解吸电离法(MALDI)的离子化部与飞行时间型的质量分离器(TOF)组合而成的，质量分析部只要是能够将1，000~25，000左右的质量范围的分子进行离子化并检测的部件，则并不限定于上述构成。例如，作为离子化部，还能够利用使用了电喷雾电离法(ESI)、激光解吸电喷雾电离(LDESI)、基质辅助激光解吸电喷雾电离(MALDESI)、短针喷雾电离(PSI)、大气压化学电离(APCI)或者电碰撞电离(EI)的部件等。
[0090]另外，在上述实施例中， 设为在由上位DB检索部42或者第一检索部46进行的第一次检索中进行菌种级的细胞识别，在由下位DB检索部45或者第二检索部47进行的第二次检索中进行菌株级的细胞识别，但并不限于此，例如，也可以设为在第一次检索中进行菌属级的细胞识别，在第二次检索中进行菌种级的识别。
[0091]另外，在上述实施例中，设为在登记于各数据库的质量列表或者部分质量列表中记载细胞构成成分的离子质量，但并不限于此，也可以记载细胞构成成分的分子量。在该情况下，设为以下结构:当在被检质量列表制作部41中制作被检质量列表时，将在质量分析中检测出的各离子的质量换算为分子量，或者在利用上位DB检索部42、下位DB检索部45、第一检索部46以及第二检索部47进行数据库检索时，将数据库中的各质量列表(或者部分质量列表)中记载的分子量换算为离子质量，之后与被检质量列表(或者被检部分质量列表)进行对照。
[0092]附图标记说明
[0093]1:质量分析部；11:离子化部；12 =TOF ；2:细胞识别部；20:存储部；21:上位数据库；22:下位数据库；22a、22b、22c:子数据库；23:数据库；24:变异数据库；30:接口部；40:运算部；41:被检质量列表制作部；42:上位DB检索部；43:分类群确定部；44:被检部分质量列表制作部；45:下位DB检索部；46:第一检索部；47:第二检索部；50:分析控制部；61:显示部；62:操作部。`
【权利要求】
1.一种细胞识别装置，具有存储装置和运算装置，该细胞识别装置基于对被检细胞进行质量分析而得到的结果来识别该被检细胞的种类，该细胞识别装置的特征在于， 上述存储装置存储有第一数据库和第二数据库，其中，该第一数据库针对多个已知细胞收录了记载有已知细胞的构成成分的离子质量或者分子量的质量列表，该第二数据库针对多个已知细胞收录了部分质量列表，该部分质量列表中记载有已知细胞的构成成分的离子质量或者分子量中的、除该已知细胞所属的预定等级的分类群共有的离子质量或者分子量以外的尚子质量或者分子量， 上述运算装置具备: a)第一检索单元，其使用基于上述质量分析的结果制作出的记载有上述被检细胞的构成成分的离子质量或者分子量的被检质量列表，来检索上述第一数据库； b)分类群确定单元，其基于由上述第一检索单元得到的检索结果，将位于上述等级的分类群中的某一个确定为在之后的检索中作为对象的分类群； c)被检部分质量列表制作单元，其制作从上述被检质量列表删除由上述分类群确定单元确定的分类群共有的离子质量或者分子量所得的被检部分质量列表；以及 d)第二检索单元，其使用由上述被检部分质量列表制作单元制作出的被检部分质量列表来检索上述第二数据库。
2.一种细胞识别装置，具有存储装置和运算装置，该细胞识别装置基于对被检细胞进行质量分析而得到的结果来识别该被检细胞的种类，该细胞识别装置的特征在于， 上述存储装置存储有数据库，该数据库针对多个已知细胞收录了记载有已知细胞的构成成分的尚子质量或者分子量的质量列表， 上述运算装置具备: a)第一检索单元，其使用基于上述质量分析的结果制作出的记载有上述被检细胞的构成成分的离子质量或者分子量的被检质量列表，来检索上述数据库； b)分类群确定单元，其基于由上述第一检索单元得到的检索结果来确定在之后的检索中作为对象的分类群； c)被检部分质量列表制作单元，其制作从上述被检质量列表删除由上述分类群确定单元确定的分类群共有的离子质量或者分子量所得的被检部分质量列表；以及 d)第二检索单元，其将收录于上述数据库的质量列表中的、属于由上述分类群确定单元确定的分类群的已知细胞的质量列表作为检索对象，来进行使用了上述被检部分质量列表的检索， 其中，上述第二检索单元从作为检索对象的质量列表删除由上述分类群确定单元确定的分类群共有的离子质量或者分子量，针对该删除后的质量列表进行使用了上述被检部分质量列表的检索。
3.根据权利要求1所述的细胞识别装置，其特征在于， 还具备变异数据库，该变异数据库收录了与在碱基序列或者氨基酸序列中可能发生的变异有关的信息， 上述第二检索单元从上述变异数据库获取与变异有关的信息，基于该信息将上述第二数据库中的部分质量列表中包含的离子质量或者分子量变更为发生上述变异时的离子质量或者分子量，以该变更后的部分质量列表为对象来进行使用了上述被检部分质量列表的检索。
4.根据权利要求2所述的细胞识别装置，其特征在于， 还具备变异数据库，该变异数据库收录了与在碱基序列或者氨基酸序列中可能发生的变异有关的信息， 上述第二检索单元从上述变异数据库获取与变异有关的信息，基于该信息将上述删除后的质量列表中包含的离子质量或者分子量变更为发生上述变异时的离子质量或者分子量，以该变更后的质量列表为对象来进行使用了上述被检部分质量列表的检索。
5.—种程序， 用于使计算机作为权利要求1所述的第一检索单元、分类群确定单元、被检部分质量列表制作单元以及第二检索单元而发挥功能。
6.一种程序， 用于使计算机作为权利要求2所述的第一检索单元、分类群确定单元、被检部分质量列表制作单元以及第二检索单元而 发挥功能。
【文档编号】G01N33/48GK103890164SQ201280051541
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年10月17日 优先权日:2011年10月18日
【发明者】尾岛典行, 绪方是嗣, 岛圭介, 田村广人, 细田晃文, 堀田雄大 申请人:株式会社岛津制作所