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【発明の名称】 遺伝子ネットワーク研究支援システム及び方法
【発明者】 【氏名】吉田 美寸夫

【氏名】深川 浩志

【氏名】柴垣 ゆかり

【氏名】島野 英明

【氏名】高木 利久

【氏名】伊藤 隆司
【要約】 【課題】遺伝子に関する多種、多様なデータに基づいて遺伝子ネットワークを構築するのを支援すること。

【解決手段】遺伝子情報データベース２に蓄積した要素情報及び関係情報を用いて遺伝子ネットワークを再構成し、ディスプレイ装置６上にネットワーク図を表示しておき、ユーザが入力デバイス１１から編集コマンドを入力することにより、グラフ編集手段１４によって、表示されているネットワーク図の点または辺を変更、削除、追加し、あるいは付随情報を表示させる等の遺伝子ネットワークの編集を行うことができるようにした。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 コンピュータを用い遺伝子に関する情報を統合して遺伝子ネットワークとして視覚的に表示することにより遺伝子研究を支援するシステムであって、遺伝子、ＲＮＡ、タンパク質、タンパク質複合体、低分子、環境条件、細胞周期、細胞タイプ、表現型などの要素情報と要素間の結合や制御などの関係情報とを蓄積したデータベースと、データベースに蓄積される要素情報をノード、関係情報をエッジとして表現される連結成分を生成するグラフ再構成手段と、前記連結成分をグラフィカル表示する表示手段と、前記表示手段によって表示されているグラフのトポロジーを変更するグラフ編集手段とを備えたことを特徴とする遺伝子ネットワーク研究支援システム。
【請求項２】 前記グラフ再構成手段によって生成された複数の連結成分から特定の連結成分だけを選択的に表示できるようにした請求項１記載の遺伝子ネットワーク研究支援システム。
【請求項３】 前記グラフ再構成手段に対して、連結成分を生成する過程で関係同士を結び付けるか否かの条件・制約を指定することができるようにした請求項１記載の遺伝子ネットワーク研究支援システム。
【請求項４】 既存の文献あるいはデータベースから情報を抽出する情報抽出手段と、該情報抽出手段によって得られた情報を前記データベースに蓄積する情報保存手段とをさらに含む請求項１記載の遺伝子ネットワーク研究支援システム。
【請求項５】 遺伝子情報を統合してグラフとして視覚的に表示する遺伝子ネットワーク研究支援方法であって、（ａ）関係情報を追加・削除するユーザ入力を受け取るステップと、（ｂ）追加・削除された関係情報を加味してグラフを再構成するステップと、（ｃ）再構成されたグラフを視覚的に表示するステップとを備えたことを特徴とする遺伝子ネットワーク研究支援方法。
【請求項６】 前記ステップ（ａ）から（ｃ）が複数回反復される請求項５記載の遺伝子ネットワーク研究支援方法。
【請求項７】 遺伝子情報を統合してグラフとして視覚的に表示する遺伝子ネットワーク研究支援方法であって、（ａ）ノードあるいはエッジを指定するためのユーザ入力を受け取るステップと、（ｂ）指定されたノードあるいはエッジに対応する要素に付随する情報を前記データベースから取得するステップと、（ｃ）取得された付随情報を前記グラフに関連させて表示するステップとを備えたことを特徴とする遺伝子ネットワーク研究支援方法。
【請求項８】 前記付随情報が、タンパク質局在性、発現プロファイル、タンパク質機能、タンパク質機能ドメイン情報を有している請求項７記載の遺伝子ネットワーク研究支援方法。
【請求項９】 付随する情報に応じて、点・辺に対応する表示プリミティブの視覚的特徴を変更する手段を備えた請求項１記載の遺伝子ネットワーク研究支援システム。
【請求項１０】 演繹推論により、要素間の関係に介在する要素、関係を取り除く要素間関係推論を行う演繹推論部を備えた請求項１記載の遺伝子ネットワーク研究支援システム。
【請求項１１】 前記要素間関係推論の結果が表示されている場合に、要素間関係に対応するエッジを指定することにより、指定されたエッジに対応する要素間関係に介在する関係情報に対応するエッジを表示するようにした請求項１０記載の遺伝子ネットワーク研究支援システム。
【請求項１２】 前記データベースに蓄積された要素情報および関係情報に付随する情報に応じて、それらに対応する点、辺の色の濃度を変更するようにした請求項９記載の遺伝子ネットワーク研究支援システム。
【請求項１３】 複数のグラフを重ね合わせてレイヤー表示するレイヤー表示手段を備えた請求項１記載の遺伝子ネットワーク研究支援システム。
【請求項１４】 前記レイヤー表示手段によって表示される、複数のレイヤー間で重複する又は重複しない点・辺を強調表示するようにした請求項１３記載の遺伝子ネットワーク研究支援方法。
【請求項１５】 遺伝子、タンパク質が出現する文献情報を取得するステップと、関係を構成する遺伝子、タンパク質間で重複する文献情報を求めるステップと、得られた結果を表示するステップとを備えたことを特徴とする遺伝子ネットワーク研究支援方法。
【請求項１６】 複数の遺伝子ネットワーク図を保存し、それを連続的に表示するようにした請求項１記載の遺伝子ネットワーク研究支援システム。
【請求項１７】 ユーザからの問合せパターンであるグラフ及び該グラフに関する付随情報とを入力する手段と、前記グラフと同型なグラフを前記グラフ再構成手段によって生成されたグラフ中から検索するための検索手段と、該検索手段による検索結果に対して付随情報についての照合を行う照合手段とをさらに備えた請求項１記載の遺伝子ネットワーク研究支援システム。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、データベースに蓄積された遺伝子に関する情報から遺伝子ネットワークを構築するのを支援するための遺伝子ネットワーク研究支援システム及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年における各種生物のゲノム情報の研究作業において遺伝子の機能や発現制御などの相互関係の解明が急務となっている。そこで、この相互関係の解明のために遺伝子制御ネットワークの同定作業が行われているが、従来では、個々の遺伝子に対する機能解析実験と網羅的解析実験とは独立に行われており、これらの実験結果を統合して遺伝子ネットワーク情報を図ることができるようにしたシステムは未だ存在していない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、今後研究が進むにつれて網羅的解析実験が多数行われ、その結果を示すデータの蓄積が増大することが予想される。すなわち、遺伝子制御関係やタンパク間相互作用等の機能解析実験結果、転写因子予測や遺伝子機能解析等の配列情報解析結果、及び遺伝子の振る舞いや発現プロファイル実験等の網羅的解析実験結果などの、多種、多様の大量の実験データ及び膨大な情報解析結果などのデータの蓄積が予想されている。
【０００４】したがって、研究者は、これらのデータを基にある刺激などに対する反応系において、それに関連する遺伝子群および最も重要な遺伝子は何か等の重要な遺伝子の同定及び着目する遺伝子を制御するネットワークを知ることで、刺激に対する反応などの生物学的現象を転写レベルで理解するため着目する遺伝子近傍のネットワークの同定等の作業を行うことが要請されるが、このような作業は膨大な時間を必要とするものである。
【０００５】本発明の目的は、データベースに蓄積された遺伝子に関する多種、多様なデータに基づいて遺伝子ネットワークを構築することを支援するための、遺伝子ネットワーク研究支援システム及び方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため、本発明は、ユーザが容易に所望の遺伝子情報を重ねて導入して遺伝子ネットワークを再構築できる遺伝子ネットワーク編集手段を設けたものである。
【０００７】発明によれば、コンピュータを用い遺伝子に関する情報を統合して遺伝子ネットワークとして視覚的に表示することにより遺伝子研究を支援するシステムであって、遺伝子、ＲＮＡ、タンパク質、タンパク質複合体、低分子、環境条件、細胞周期、細胞タイプ、表現型などの要素情報と要素間の結合や制御などの関係情報とを蓄積したデータベースと、前記データベースに蓄積される前記要素情報をノード、前記関係情報をエッジとして表現される連結成分を生成するグラフ再構成手段と、前記グラフ再構成手段によって生成された連結成分をグラフィカルに表示する表示手段と、前記表示手段によって表示されているグラフのトポロジーを変更するグラフ編集手段とを備えたことを特徴とする遺伝子ネットワーク研究支援システムが提案される。
【０００８】この構成によれば、例えば、細胞内あるいは細胞間の生体物質間の相互作用に関する要素情報及び関係情報を蓄積したデータベースを構築しておき、ユーザの要求に応じて動的にそのデータベースを参照して遺伝子ネットワークを再構成して、ユーザがそれをグラフィカルな画像として確認したり、インタラクティブに編集できるようにすることによって、遺伝子ネットワークに関する研究を支援することができる。
【０００９】ここで、前記グラフ再構成手段によって生成された複数の連結成分から特定の連結成分だけを選択するユーザ入力を受け取る手段をさらに備え、これにより、特定の連結成分だけを選択的に表示できるように構成することもできる。
【００１０】また、グラフ再構成手段に対して、連結成分を生成する過程で関係同士を結び付けるか否かの条件・制約を指定することができるように構成することもできる。
【００１１】さらに、演繹推論により、要素間の関係に介在する要素、関係を取り除く要素間関係推論を行う演繹推論部を含むように構成することもできる。ここで、前記要素間関係推論の結果が表示されている場合に、要素間関係に対応するエッジを指定することにより、指定されたエッジに対応する要素間関係に介在する関係情報に対応するエッジを表示するようにすることもできる。
【００１２】また、既存の文献あるいはデータベースから情報を抽出する情報抽出手段と該情報抽出手段によって得られた情報を前記データベースに蓄積する情報保存手段とをさらに含むように構成することもできる。
【００１３】また、複数のグラフを重ね合わせてレイヤー表示するレイヤー表示手段を備えるように構成することもできる。
【００１４】ここで、前記レイヤー表示手段によって表示される複数のレイヤー間で重複する又は重複しない点・辺を強調表示するようにすることもできる。
【００１５】また、ユーザからの問合せパターンであるグラフ及び該グラフに関する付随情報とを入力する手段と、前記グラフと同型なグラフを前記グラフ再構成手段によって生成されたグラフの中から検索するための検索手段と、該検索手段による検索結果に対して付随情報についての照合を行う照合手段とをさらに設ける構成とすることもできる。
【００１６】前記データベースに蓄積された要素情報および関係情報に付随する情報に応じて、それらに対応する点、辺の色の濃度を変更するようにすることもできる。
【００１７】付随する情報に応じて、点、辺に対応する表示プリミティブの視覚的特徴を変更する手段をさらに備えるようにすることもできる。
【００１８】遺伝子、タンパク質が出現する文献情報を取得するステップと、関係を構成する遺伝子、タンパク質間で重複する文献情報を求めるステップと、得られた結果を表示するステップを備えるようにすることもできる。
【００１９】前記データベースに各要素に付随する情報を予め付随遺伝子情報として蓄積しておくと共に、点あるいは辺を指定するステップを設けておき、指定された点あるいは辺に対応する要素の付随遺伝子情報を前記データベースから取得し、取得された付随遺伝子情報を表示するようにすることもできる。
【００２０】関係情報を追加、削除するステップを設けておき、追加、削除された関係情報を加味してグラフを再構成し、再構成されたグラフを表示するようにすることもできる。
【００２１】本発明によれば、また、複数の遺伝子ネットワーク図を保存し、それを連続的に表示する機構を備えた遺伝子ネットワーク研究支援システムが提案される。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
【００２３】図１は、本発明による遺伝子ネットワーク研究支援システムの実施の形態の一例を示すシステム構成図である。遺伝子ネットワーク研究支援システム１は、外部記憶装置Ａ、入力装置Ｂ、中央演算処理装置Ｃ及び表示装置Ｄを備えて成るコンピュータを用いて構成されているもので、細胞内あるいは細胞間の生体物質間の相互作用に関する情報を蓄積したデータベースを外部記憶装置Ａに構築しておき、中央演算処理装置Ｃにおいてユーザの要求に応じて動的にそのデータベースを参照して遺伝子ネットワークを再構成して、ユーザがそれを表示装置Ｄによってグラフィカルな画像として確認したり、入力装置Ｂと表示装置Ｄとを用いてインタラクティブに編集できるようにすることによって、遺伝子ネットワークに関する研究を支援することができる構成となっている。
【００２４】遺伝子ネットワーク研究支援システム１は、コンピュータの外部記憶装置Ａ内に、遺伝子、タンパク質、タンパク質複合体、低分子などの細胞を構成する基本的要素に関する要素情報と、遺伝子間の制御関係、遺伝子間の類似関係、タンパク質間の相互作用などの要素間の関係を表す関係情報と、各要素に付随する情報である付随遺伝子情報とが予め蓄積されている遺伝子情報データベース（遺伝子情報ＤＢ）２が設けられている。なお、温度などの環境からの刺激あるいは細胞周期などの条件等を要素情報として加えることもできる。
【００２５】遺伝子情報データベース２には、遺伝子やタンパク質などの要素の名前や機能、細胞内における局在、生物種、シノニム、発現情報、変異体などの情報が蓄積されている。また、関係情報についても、その関係の意味、関係が得られた実験とその条件などの有用な情報がデータベースに蓄積されている。これらの情報は、要素や関係の意味を理解する上で不可欠な情報であり、付随遺伝子情報として遺伝子情報データベース２内に格納されている。
【００２６】遺伝子ネットワーク研究支援システム１は、遺伝子情報データベース２内に蓄積されている情報を繋ぎ合わせることにより要素間の関係をグラフとして再構成することができるようにするため、必要な情報が遺伝子情報取得手段３によって遺伝子情報データベース２から取り出され、遺伝子情報取得手段３によって取り出された情報はグラフ再構成手段４に送られる構成となっている。
【００２７】遺伝子情報取得手段３及びグラフ再構成手段４によって実施されるグラフ再構成について図２及び図３を参照して説明する。図２には遺伝子情報データベース２内に蓄積されている要素情報と関係情報との一例が示されており、ここでは、要素であるタンパク質ＡからＧまでの７つの要素情報と、これらの要素間の関係を示す関係情報とが格納されている例が示されている。要素間の関係としては、結合、活性化、不活性化の３つを例示しているが、これらに限定する趣旨ではない。
【００２８】遺伝子情報取得手段３によって遺伝子情報データベース２から取り出された図２に示される情報に基づき、連結成分を生成するためのグラフ再構成手段４では図３に示されるように、連結成分を生成する。本実施の形態では、２つの連結成分が生成されている。このように、グラフ再構成手段４は遺伝子情報取得手段３によって取り出された情報に基づいて連結成分を生成し、グラフ再構成手段４はその生成結果を示すグラフ再構成データＤＡを再構成グラフメモリ５に出力し、再構成グラフメモリ５にこのグラフ再構成データＤＡが格納される。
【００２９】再構成グラフメモリ５に格納されるグラフ再構成データＤＡの例が図５に示されている。図５に示す例では、一方の連結成分の連結成分ＩＤが１で、他方が２となっている。そして、要素情報に関しては、７つの要素に対して要素ＩＤ１〜７が付され、それぞれの要素について、ラベル、機能、細胞内局在、生物種、シノニムの各情報が付されている。一方、関係情報に関しては、連結成分ＩＤが１の場合について関係ＩＤが００００１〜００００４まで設定されており、連結成分ＩＤが２の場合については関係ＩＤが００００５〜００００６まで設定されている。そして、関係ＩＤで特定される６つの関係のそれぞれについて、始点、終点を要素ＩＤとラベルとで特定し、その関係タイプが示されている。さらに、各関係について信頼度、情報の由来を示すデータが付加されている。ここで、要素情報、機能、細胞内局在、生物種、シノニムは各要素に対する付随遺伝子情報である。一方、関係情報中、信頼度及び情報の由来は各関係に対する付随遺伝子情報である。
【００３０】このように、グラフ再構成手段４において、グラフ再構成データＤＡには各連結成分に対して連結成分ＩＤが識別子として付与されているので、再構成グラフメモリ５において複数個の連結成分のデータの保存が可能である。グラフ再構成データＤＡは後述するように処理され、遺伝子ネットワークとしてディスプレイ装置６によってグラフィカルに表示されることになる。図５に示されるような形態で再構成グラフメモリ５に保存されているグラフ再構成データＤＡは、人間にとって理解しやすいように、図４に示すような形態でグラフィカル表示される。
【００３１】図４に示されているグラフィカル表示では、各要素を点（ノード）に対応させ、各要素間の関係を辺（エッジ又はアーク）に対応させているが、ディスプレイ装置６においてこれらの点及び辺をどのように配置するのかは一通りには決まらない。遺伝子ネットワーク研究支援システム１では、人間にとって理解しやすいよう点・辺の配置を所定の基準に基づいて決定するため、点と辺の自動配置処理を行うグラフ配置手段７が設けられており、再構成グラフメモリ５内に格納されているグラフ再構成データＤＡはグラフ配置手段７に送られる。
【００３２】この種の自動配置の手法としては、従来から様々なものが既に提案されている。人間にとって理解しやすい、あるいは見やすいネットワークのレイアウト（配置）は、各ユーザの好みや目的によって異なる。本実施の形態では、これら既存の複数個の手法をグラフ配置手段７内に予め備えておくこととし、ユーザが例えば入力デバイス１１を用いてそれらの手法の中から適宜選択して使用することで、ユーザにとって理解しやすいネットワークレイアウトを得ることができるように構成されている。
【００３３】グラフ配置手段７において決定されたネットワークの配置状態を示すグラフ配置データＤＢは配置グラフメモリ８内に一担格納される。配置グラフメモリ８に格納されたグラフ配置データＤＢは、図６に示されているように、再構成グラフメモリ５に格納されているグラフ再構成データＤＡの各要素（すなわち点）を２次元上に配置する場合の位置情報と、それらの間の関係に対応する辺を配置する場合の線の位置情報（始点と終点の位置、あるいは始点とその向きと長さ）である。辺の両端の位置は点の位置に対応するので、辺の位置情報を点の位置情報とは別々に記憶しなくても構わない。このようにする理由は、その点の位置と辺の位置が意図的に異なる位置に配置される場合に対応するためである。配置グラフメモリ８に格納されるグラフ配置データＤＢはグラフ表示手段９を介して表示メモリ１０に出力され、ディスプレイ装置６でグラフィカル表示される。このときの表示形態は図４に示した如くなる。
【００３４】本発明による遺伝子ネットワーク研究支援システム１は、このようにしてディスプレイ装置６に表示された遺伝子ネットワーク図のトポロジーを変更して編集処理を施す機能を有している。ここで、編集とは、表示された遺伝子ネットワーク図に対してユーザが行う点・辺の移動、削除および追加を意味すると共に、このときそれらに付随する付随遺伝子情報の編集を行うことを意味する。
【００３５】次に、上述した編集機能を実現するための構成について説明する。符号１１で示されるのはユーザからの編集コマンドの入力に使用される入力デバイスで、マウス、キーボード、ポインティングデバイス等から成っている。ユーザがマウス、キーボード等を操作することによって入力デバイス１１から入力された編集コマンドは、入力デバイス処理手段１２によって検知され、検知された編集コマンドは入力コマンド処理手段１３によって編集コマンドとして解釈され、グラフ編集手段１４に送られる。
【００３６】グラフ編集手段１４は、配置グラフメモリ８に格納されているレイアウト処理されたグラフ配置データＤＢを参照し、現在ディスプレイ装置６に表示されている遺伝子ネットワーク図を構成する点・辺の配置情報を取得する。そして、点・辺の配置情報と編集コマンドとからネットワークの内容の変更に関する第１更新データＤＡ１を作成し、このようにして作成された第１更新データＤＡ１は再構成グラフメモリ５に送られる。一方、ネットワークの配置変更に関する第２更新データＤＡ２は配置グラフメモリ８に送られる。
【００３７】第１及び第２更新データＤＡ１、ＤＡ２により再構成グラフメモリ５及び配置グラフメモリ８の内容が変更され、この結果、グラフ編集手段１４で編集された遺伝子ネットワークがディスプレイ装置６においてグラフィカル表示されることになる。
【００３８】ここで、編集処理は、グラフのレイアウト（点・辺の位置や向き）を変更する処理をも含んでいる。この場合には、グラフ編集手段１４における編集結果は配置グラフメモリ８に出力され、再構成グラフメモリ５の内容には変更が加えられず、配置グラフメモリ８の出力に従う配置状態の遺伝子ネットワーク図がディスプレイ装置６において表示されることになることは前述の通りである。
【００３９】次に、図７を参照して、グラフ編集手段１４の構成をより詳細に説明する。
【００４０】本実施の形態においては、グラフ編集手段１４は編集のための以下の５つの機能を達成することができるように構成されている。（１）点あるいは辺の選択。（２）選択された点あるいは辺の位置や向きの変更。（３）選択された点あるいは辺の削除。（４）点あるいは辺の新たな追加。（５）選択された点あるいは辺の付随情報の編集（追加、削除、変更）。
【００４１】このため、上記に対応した５種類の編集用コマンドが用意され、ユーザは入力デバイス１１から所要のコマンドを入力することができ、入力されたコマンドは入力デバイス処理手段１２、入力コマンド処理手段１３を介してグラフ編集手段１４に入力される。
【００４２】これら５種類の編集用コマンドは以下の通りである。
１．編集対象となる点あるいは辺を選択するための点・辺選択コマンド（第１コマンド）
２．選択された点あるいは辺の位置や向きを変更するための点・辺移動コマンド（第２コマンド）
３．選択された点あるいは辺を削除するための点・辺削除コマンド（第３コマンド）
４．点あるいは辺を新たに追加するための点・辺追加コマンド（第４コマンド）
５．選択された点あるいは辺の付随情報を編集（追加、削除、変更）するための付随遺伝子情報編集コマンド（第５コマンド）
【００４３】入力コマンド処理手段１３を介してグラフ編集手段１４に送られた編集用コマンドは、コマンド処理選択手段５００に入力され、ここで入力された編集用コマンドの種別が識別され、そのとき入力された編集用コマンドは、この識別の結果に基づいて対応したコマンド処理部に送られる。すなわち、第１コマンドは点・辺選択コマンド処理部５１１に送られ、第２コマンドは点・辺移動コマンド処理部５１２に送られ、第３コマンドは点・辺削除コマンド処理部５１３に送られ、第４コマンドは点・辺追加コマンド処理部５１４に送られ、第５コマンドは付随遺伝子情報編集コマンド処理部５１５に送られる。ここで、第２、第３及び第５コマンドによる編集の処理のためには、予め第１コマンドによって編集の対象となる点あるいは辺が選択されていなければならず、したがって、第２、第３及び第５コマンドに対しては、常に第１コマンドの入力が必要となる。
【００４４】先ず、第１コマンドの処理について説明すると、入力デバイス処理手段１２は、ディスプレイ装置６上の任意の位置を指定するためのデバイスである２次元ポインティングデバイス（図示せず）からの入力を検知し、その信号を２次元位置算出部５０１に常時出力している。２次元位置算出部５０１は２次元ポインティングデバイスが指定する２次元位置指定データＤＰを２次元位置メモリ５０２に出力し、２次元位置指定データＤＰは２次元位置メモリ５０２に一担格納される。点・辺選択コマンド処理部５１１は、第１コマンドがコマンド処理選択手段５００から入力されたことに応答して２次元位置メモリ５０２から２次元位置指定データＤＰを読み取る。一方、点・辺配置情報取得手段５０３は、配置グラフメモリ８に格納されているグラフ配置データＤＢからディスプレイ装置６に表示されている遺伝子制御ネットワークの構成要素の位置情報を読み取り、点・辺選択コマンド処理部５１１では点・辺配置情報取得手段５０３による読み取り情報と２次元位置メモリ５０２からの２次元位置指定データＤＰとからポインティングデバイスで指定される点・辺を検索し、その結果を被選択点・辺メモリ５０４に出力する。
【００４５】このようにして、ディスプレイ装置６上にグラフィカル表示されている遺伝子制御ネットワークを構成する所望の点又は辺をポインティングデバイスで選択し、このようにして選択された点又は辺を特定するための被選択データＤＱが第１コマンドの入力に応答して、被選択点・辺メモリ５０４に格納される。
【００４６】次に、上述の如くして選択された点又は辺を第２コマンドに従って移動させるための編集処理について説明する。点・辺移動コマンド処理部５１２は、点・辺の移動指令情報を含む第２コマンドをコマンド処理選択手段５００から受け取る一方、現在選択されている点あるいは辺を特定するための被選択データＤＱを被選択点・辺メモリ５０４から読み取り、現在選択されている点あるいは辺を第２コマンドの内容に従って移動するよう点・辺配置情報を変更するための処理を行う。この処理結果は点・辺配置情報更新手段５１６に出力され、点・辺配置情報更新手段５１６は配置グラフメモリ８内に格納されている点あるいは辺の位置・向きの情報を変更するための第２更新データＤＡ２を出力する。配置グラフメモリ８においては、第２更新データＤＡ２に応答して配置グラフデータの点・辺配置情報が変更される。
【００４７】この結果、ディスプレイ装置６上にグラフィカル表示されている遺伝子制御ネットワークの所望の点又は辺の位置や向きを変更する移動処理が実行される。この編集機能を用いることにより、ディスプレイ装置６上に表示されているネットワーク図を着目した要素や関係を中心とするユーザにとって見やすい表示状態に変更することができるので、ネットワークの解析等の作業効率を著しく向上させるのに役立つ。
【００４８】次に、第１コマンドに従って選択された点又は辺を第３コマンドに従って削除するための編集処理について説明する。点・辺削除コマンド処理部５１３は第３コマンドの入力に応答し、現在選択されている点あるいは辺の情報を示す被選択データＤＱを被選択点・辺メモリ５０４から読み取り、その削除処理を行う。点・辺削除コマンド処理部５１３からの処理結果は再構成グラフ更新手段５１７に送られ、ここで、ポインティングデバイスにより指定された点・辺のデータの削除のための第１更新データＤＡ１が出力される。再構成グラフメモリ５においては、第１更新データＤＡ１に応答し、被選択データＤＱによって示される辺または点のデータが削除される。この結果、再構成グラフメモリ５からの出力に基づいてグラフ配置手段７によって再びグラフ配置処理が実行されることにより、指定された点又は辺が表示されないことになる。この編集機能を使うことにより、表示されたネットワーク内においてユーザの研究に重要でない又は必要でない要素や関係を簡単に削除することができるので、必要なものだけを見やすく表示させることができる。
【００４９】点・辺追加コマンド処理部５１４は、追加するものが点か辺かの情報をコマンド処理選択手段５００から受け取った第４コマンドの内容に基づいて判断し、点又は辺の追加を処理する。この追加処理もまた、点・辺追加コマンド処理部５１４での処理結果を再構成グラフ更新手段５１７に送り、再構成グラフメモリ５内のデータに追加すべき点又は辺のデータを加えるという更新処理によって達成される。この処理の結果、追加された点又は辺がディスプレイ装置６上に表示されるようになる。この編集機能を使うことにより、例えば遺伝子情報データベース２内には蓄積されていない自分の研究成果による情報を付加して遺伝子制御ネットワークを再構成することができるなど、外部情報を簡単に取り入れることができるようになる。
【００５０】最後に、第１コマンドによって選択された点又は辺について付随する情報の追加、削除、変更等の編集のための第５コマンドに対する処理について説明する。付随遺伝子情報編集コマンド処理部５１５は第５コマンドの入力に応答し、現在選択されている点あるいは辺を示す被選択データＤＱを被選択点・辺メモリ５０４から読み取り、その点あるいは辺に付随する情報の編集（追加、削除、変更）を処理する。付随遺伝子情報の編集処理は、被選択データＤＱによって示される点又は辺について、第５コマンドによって示される付随遺伝子情報を表示させるようにするための処理である。図５に示したように、再構成グラフメモリ５に格納されているグラフ再構成データＤＡには付随遺伝子情報が含まれており、その内容は要素ＩＤ及び関係ＩＤを用いて特定できる。したがって、本実施の形態では、付随遺伝子情報編集コマンド５１５から再構成グラフ更新手段５１７にどの要素又は関係について付随遺伝子情報を表示させるかの情報が送られ、再構成グラフ更新手段５１７はこれに従って再構成グラフメモリ５内のデータのうち所要の付随遺伝子情報がグラフ配置手段７に送られるようにするための処理を実行する。この機能によれば、グラフィカル表示したネットワーク図中に要素及び又は関係について適宜に必要な文字情報を付加したりすることができるので、ネットワークが説明的となり、理解しやすいものとすることができる。
【００５１】図８には、本発明の他の実施の形態が示されている。図８に示されている遺伝子ネットワーク研究支援システム１Ａの基本構成は図１に示した遺伝子ネットワーク研究支援システム１の基本構成と同一である。したがって、図８の各部のうち図１の各部に対応する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００５２】遺伝子ネットワーク研究支援システム１Ａは、下記の（１）〜（８）の点で遺伝子ネットワーク研究支援システム１と異なっている。
【００５３】（１）遺伝子情報データベース２から取得された複数の連結成分のリストを表示し、ユーザがそのリストから表示・編集したい連結成分を選択できるようにするため、連結成分選択部２０が設けられている。連結成分選択部２０は、図９に詳細に示されるように、再構成グラフ選択指定手段２１と、選択再構成グラフメモリ２２とから成っている。
【００５４】遺伝子ネットワーク研究支援システム１Ａにおいては、グラフ再構成手段４において遺伝子情報データベース２内に格納されている複数個の関係情報から連結成分を生成する処理が実行されており、生成された連結成分はグラフ再構成データＤＡとして再構成グラフメモリ５を介して再構成グラフ選択指定手段２１に送られ、例えば図１０に示されるようにリスト表示される。この結果、ユーザは入力デバイス１１から表示、編集したい連結成分を選択できる。
【００５５】マウス、キーボード等の入力デバイス１１から所望の連結成分を選択するための選択コマンドが入力されると、この選択コマンドは入力デバイス処理手段１２、入力コマンド処理手段１３を介して再構成グラフ選択指定手段２１に入力され、所望の連結成分が選択され、選択された連結成分のみが選択再構成グラフメモリ２２に送られる（図９参照）。
【００５６】この選択された連結成分のデータがグラフ再構成データＤＡとしてグラフ配置手段７に送られ、以後、図１に示した構成の場合と同様にして、この選択された連結成分に従う選択再構成グラフが得られ、これがディスプレイ装置６においてグラフィック表示される。連結成分選択部２０を設けることにより、上述の如く、遺伝子情報データベース２に基づいて生成された複数の連結成分のリストを表示し、ユーザがそのリストから表示・編集したい連結成分のみを選択することができる。図１１には、上述した連結成分選択の構成の概念が示されている。
【００５７】（２）連結成分を生成する過程で、関係同士を結び付けるかどうかを判断するための条件・制約をユーザが指定できるようにすることで、生成される連結成分の個数の絞りこみを行えるようにするため、条件・制約指定部３０が設けられている。
【００５８】連結成分選択の構成では、複数個の連結成分が選択、生成される構成であったが、遺伝子情報はその数が厖大であり、関係情報の個数はさらに厖大になることが予想される。したがって、（１）で説明した連結成分生成の結果も厖大な数になる可能性が大きい。ところが、ユーザが着目しようとする連結成分はそれらの一部にすぎず、厖大な個数の連結成分の中から、所望の連結成分だけをユーザが選択することは実際上困難な場合が多いと考えられる。
【００５９】条件・制約指定部３０はこの問題を解決することができるもので、図１２に示すように、入力コマンド処理手段１３とグラフ再構成手段４との間に再構成条件指定手段３１と再構成条件メモリ３２とを図示の如く設けた構成となっている。再構成条件指定手段３１は、ユーザによって入力デバイス１１から入力されるグラフ再構成の条件・制約に関するデータを受け取ってコンピュータ内で処理できる形式に変換する処理を行い、変換処理されたグラフ再構成の条件・制約に関する指定データＤＣを再構成条件メモリ３２に出力するものである。再構成条件メモリ３２に一担格納された指定データＤＣはグラフ再構成手段４に入力される。グラフ再構成手段４では再構成条件メモリ３２からの指定データＤＣを考慮して連結成分のためのグラフ再構成処理が実行される。条件・制約の例としては、「グラフを再構成するために始点と終点となる遺伝子の指定」、さらにそれに加えて「再構成処理において探索する深さのレベルの制限」、あるいは「つなぎ合わせる２つの関係が満たすべき条件の指定」など様々なものが考えられる。上述の如く条件・制約指定部３０を設けることにより、連結成分を生成する過程で、関係同士を結び付けるかどうかを判断するための条件・制約をユーザが指定できるようにすることで、生成される連結成分の個数が多い場合、ユーザに大きな負担を掛けることなしに連結成分の絞りこみが行えるようにする。
【００６０】（３）演繹推論を適用して遺伝子ネットワークを単純化すると共に、この演繹推論によって直接関係のない要素間の関係を生成することを可能にするため、演繹推論部４０が設けられている。
【００６１】遺伝子情報データベース２に蓄積されている情報の量は厖大である。また、グラフ再構成手段４によって再構成される遺伝子ネットワークもまた、厖大な要素情報と関係情報とから構成される複雑なものになる可能性がある。今後、遺伝子情報データベース２に蓄積される情報は増加するため、この傾向は強くなるはずである。ネットワークが複雑になると、たとえグラフィカルに表示したとしても、人間が理解することは困難である。
【００６２】演繹推論は、既知の知識の組から関連する別の表現を導き出すものである。図１３を使って具体的に説明する。各記号の意味は凡例に示した通り、四角が遺伝子、円形がタンパク質、辺（矢印等）が関係を表している。今、図１３のような遺伝子情報があるとする。図１３では、分かりやすさのために遺伝子情報を模式的に表現している。それらの関係を言葉で表すと、「遺伝子Ａがタンパク質Ａをコードする」、「遺伝子Ｂがタンパク質Ｂをコードする」、「遺伝子Ｃがタンパク質Ｃをコードする」、「タンパク質Ｂがタンパク質Ａを活性化する」、「タンパク質Ｃがタンパク質Ａを不活性化する」、「タンパク質Ａが遺伝子Ｃの転写を促進する」となる。いま、推論規則として次の２つ、すなわち（１）「タンパク質１がタンパク質２を活性化し、かつタンパク質２が遺伝子３の転写を促進するならば、タンパク質１が遺伝子３の転写を促進する」、（２）「遺伝子１がタンパク質１をコードし、かつタンパク質１が遺伝子２の転写を促進するならば、遺伝子１が遺伝子２の転写を促進する」を適用することにより、「遺伝子Ｂが遺伝子Ｃの転写を促進する」なる関係が新たに得られる。この演繹推論により得られた関係は、介在している他の遺伝子やタンパク質を含んでいない。そのため、記述が簡潔であり、理解が容易である。
【００６３】また、図１４に示したように、グラフ再構成により得られたグラフに対してタンパク質間の類似関係を考慮することによって、例えば新たなタンパク質間の活性化の関係を演繹推論によって得ることが可能である。
【００６４】演繹推論部４０は上述の如く演繹推論を適用して遺伝子ネットワークを単純化すると共に、この演繹推論によって直接関係のない要素間の関係を生成することを可能にするもので、図１５に詳細に示されるように、上記演繹推論のための推論規則が蓄積されている推論規則データベース（推論規則ＤＢ）４１と、入力デバイス１１からユーザが入力した選択コマンドが入力コマンド処理手段１３を介して入力されている推論規則選択手段４２とを備えている。推論規則選択手段４２は選択コマンドに従って推論規則データベース４１からユーザによって選択された推論規則データＤＤを取り出して推論規則メモリ４３に一担格納し、その後推論規則データＤＤは推論規則メモリ４３から推論手段４４に送られる。
【００６５】推論手段４４では、再構成グラフメモリ５に格納されているグラフ再構成データＤＡに対して推論規則メモリ４３に格納されている推論規則データＤＤに基づく推論処理を施し、図１３及び図１４に基づいて説明したような所要の推論処理を施された推論結果データＤＥが推論結果メモリ４５に格納される。推論結果メモリ４５に格納された推論結果データＤＥはグラフ配置手段７及びグラフ編集手段１４に送られる。グラフ配置手段７では、再構成グラフメモリ５のグラフ再構成データＤＡと推論結果メモリ４５の推論結果データＤＥとを合わせることによりグラフの単純化等の目的とする処理を行い、グラフの配置処理を行う。以後のグラフィカル表示のための処理は、図１に示した遺伝子ネットワーク研究支援システム１の場合と同様である。
【００６６】上述の如く演繹推論部４０を設けると、厖大な要素情報と関係情報とから構成される複雑な遺伝子ネットワークを単純化すると共に、直接関係のない要素間の関係を生成することを可能にし、理解しやすいグラフ表示をすることができる。
【００６７】（４）遺伝子ネットワーク研究支援システム１Ａにおいては、上記（３）の構成による多段推論（本明細書では、複数回の推論が組み合わされるような推論をこう呼ぶことにする）によって得られた最終的なグラフの配置処理が行われたグラフだけが表示されているディスプレイ装置６をマウスでクリックすると、その推論の段数が辺の側に表示される。さらに、その推論結果の基になった関係に対応する辺が太く表示される。それと同時に、その推論の基になった推論結果に対応する関係の辺がその段数と共に表示される。そこで、その基になった推論結果に対応する辺をクリックすると、さらにその推論の基になった関係に対応する辺が太く表示される。
【００６８】異なる推論を繰返し適用することによって、遺伝子ネットワークをより単純化することができるが、このように推論結果によって求められた関係が、実は他の推論結果に基づいて求められている場合が起こり得る。例えば、図１６には２つの推論を適用することによって、遺伝子間の制御関係を新たに推論する例が示されている。図１６では、「タンパク質Ａがタンパク質Ｃを活性化する」、「タンパク質Ｅがタンパク質Ｄを活性化する」、「タンパク質Ｅが遺伝子Ｂの転写を促進する」という関係があるが、遺伝子Ａと遺伝子Ｂの間に制御関係を推論することはできない。そこで、タンパク質間の類似関係に着目し、類似しているタンパク質同士の機能が類似するという仮説を設け、それに基づいて推論を行う。すなわち、「タンパク質Ｃとタンパク質Ｅが類似する」という関係に着目し、「タンパク質Ｅがタンパク質Ｄを活性化すること」から、「タンパク質Ｃがタンパク質Ｄを活性化する」という関係を推論する。次に、新たに推論された「タンパク質Ｃがタンパク質Ｄを活性化する」という関係から、結局「遺伝子Ａが遺伝子Ｂの転写を促進する」という関係が得られる。
【００６９】このような場合、得られた推論結果がどのような推論のプロセスに基づいた結果であるのかが分からない。また、推論規則として信憑性の乏しいものが使われていることも考えられる。この場合は、推論結果が予測的であるため、推論結果を得るプロセスを知ることが不可欠である。例えば、上記のタンパク質の類似性に基づいた推論によって得られる新たな関係は、予測的な関係である。したがって、得られた推論結果が、他の推論結果に基づいているかどうかを把握できるような遺伝子ネットワーク表示方法が必要である。
【００７０】この問題を解決できるようにするため、図１５に示した演繹推論部４０の構成においては、推論結果メモリ４５に格納されている推論結果データＤＥをグラフ編集手段１４に送り、グラフ編集手段１４においてこの推論結果データＤＥを参照してグラフ編集を行うように構成されている。この場合、推論規則選択手段４２では、複数の推論規則を選択し、その適用順序を決定し、その決定結果である推論規則データＤＤを推論規則メモリ４３を介して推論手段４４に出力する。
【００７１】推論手段４４は、推論規則メモリ４３から推論規則データＤＤを受け取ると、再構成グラフメモリ５からのグラフ再構成データＤＡに対してこの推論規則データＤＤを適用する。推論結果メモリ４５内に格納されている推論結果データＤＥは、他のどの推論結果に基づいているのかを表す情報と、その推論結果の段数の情報を持つ。これによって、全ての推論結果の段数と他のどの推論結果に基づいているかが分かる。
【００７２】次に、表示方法について説明する。推論結果メモリ４５内に格納されている推論結果データＤＥは、図１に基づいて説明したように、配置グラフメモリ８、グラフ表示手段９を介してディスプレイ装置６に表示される。次に、ユーザが、入力デバイス１１を使って、推論結果であるエッジを選択する。すると、その選択コマンドが、入力コマンド処理手段１３によって解釈され、グラフ編集手段１４に出力される。グラフ編集手段１４は、配置グラフメモリ８を参照して、何が選択されたかを検知する。また、選択された辺が推論に基づいているかどうかを推論結果メモリ４５に格納されている推論結果データＤＥを参照して判定する。もし、その辺が推論に基づいているのであれば、推論の段数とその基になった他の関係に対応する辺の表示形態を変更し、その結果を配置グラフメモリ８に反映させる。図１７には多段推論の結果の表示例が示されている。
【００７３】演繹推論部４０を以上のように構成したので、得られた推論結果がどのような推論のプロセスに基づいた結果であるかを表示することができる。
【００７４】（５）再構成したグラフの構成要素に付随する情報に基づいて、点・辺の濃度を変更できるようにすることで、ユーザの信頼性の判定基準を反映した遺伝子ネットワークの表示を行えるようにするため、表示形態変更部５０が設けられている。
【００７５】表示形態変更部５０は、図１９に示されているように、図８に示した入力コマンド処理手段１３とグラフ表示手段９との間に、表示形態条件指定手段５１と表示形態条件メモリ５２とを設けた構成によって実現することができる。表示形態条件指定手段５１は、入力デバイス１１からユーザが入力する表示形態条件指定コマンドを入力コマンド処理手段１３を介して受け取り、表示形態条件指定コマンドに従って属性値とそれに対応する色の濃度、あるいは全体のコントラストを設定する。このような方式に基づく遺伝子ネットワーク表示例を図１８に示す。前方にあるウィンドウで、属性値の対応を選択し、その属性値に対応する濃度を指定する。また、ネットワーク構成要素の信頼度が低いために、全体的に濃度が薄くなってしまう場合に備えて、全体のコントラストを変更できるようにした。表示形態条件指定手段５１ではこのようなグラフ設定データＤＦが設定され、グラフ設定データＤＦは表示形態条件メモリ５２に送られ一担格納された後、グラフ表示手段９に送られる。そして、グラフ設定データＤＦに従ってネットワーク図が表示されることになる。この方法によれば、一度再構成したグラフの各構成要素の表示濃度を変更するだけであるので、ユーザの判断基準の変更を、高速に反映させることが可能である。
【００７６】遺伝子情報データベースに蓄積される情報は公開データベース、文献、実験結果やバイオインフォマティクスを駆使した情報技術に基づく予測解析結果など多様な情報源から取得されることが考えられる。それらの情報の中には、信頼できる情報やそうでない情報が含まれている。また、信頼するかどうかの判定基準には必ずしも絶対的ではなく、ユーザや使用目的により多様である。したがって、一律にそれらの情報からグラフを再構成して遺伝子ネットワークとして表示することは、信頼できる情報とそうでない情報のユーザによる区別を難しくしてしまうことになる。ユーザのデータに対する信頼の度合いを反映したグラフの再構成や表示手段が必要である。
【００７７】このような問題に対して、連結成分の絞り込みにより、再構成条件を指定して、一定の信頼できる情報だけを選別してグラフを再構成することが考えられる。しかしながら、それでは、グラフ再構成に使用するデータを絞り込んでしまうことになり、結果的に重要な関係を見逃してしまうことになりかねない。その場合は、絞込みを緩めて、グラフの再構成を再試行しなければならない。この方式は、グラフの再構成には比較的処理に時間を要するため、ユーザにとって効率的ではない。
【００７８】最良の解決策は、ユーザの情報の判定基準を考慮したグラフ再構成と、その結果を表示する一連の処理を高速に処理できるようにして、ユーザの判断基準の変更に対して即時に結果を表示できるようにすることである。しかしながら、先述したように、遺伝子ネットワークのように膨大なデータに基づくグラフ再構成処理の高速化は困難である。
【００７９】表示形態変更部５０を設けることにより、再構成したグラフの構成要素に付随する情報に基づいて、点・辺の濃度を変更できるので、ユーザの信頼性の判定基準を反映した遺伝子ネットワークの表示が行えるようになる。
【００８０】（６）多様な条件で構築された遺伝子ネットワーク図を蓄積しておき、それらを要素間の類似性や関連性などを基準にして重ね合わせて表示することができるようにするためレイヤー表示部６０が設けられている。
【００８１】本機構に類似した既存の報告事例として、Peter Uetz, Loic Giot, Gerand Cangney, Traci A. Mansfield, Richard S. Jundson, James R. Knight, Daniel Lockshon, Vaibhav Narayan, Maithreyan Srinivasan, Pascale Pochart, Alia Qureshi-Emili, Ying Li, Brian Godwin, Diana Conover, Theodore Kalbfleisch, Govindan Vijayadamodar, Meijia Yang, Mark Johnston, Stanley Fields, Jonatha M. Rothberg, "A comprehensive analysis of protein-protein interactions in Saccharomyces cerevisiae", NATURE, Vol.403, 10 Feb 2000がある。この中で紹介された機能は、タンパク質間相互作用関係についてタンパク質の生物種間相同性に基づいて重ね合わせて表示することができるものである。本発明においては、環境条件やグラフ再構成に適用した条件・制約の違いによる遺伝子ネットワークの変化を理解しやすく提示するための表示方式に関するものであり、図２０は実現するレイヤー表示の一例であり、Ｌ１０１とＬ１０２とはそれぞれ異なるレイヤーである。図２０では、レイヤーが３次元的に表示されているが、これを垂直方向に正射投影することによって、２次元の図として表示することも可能である。レイヤーＬ１０１とＬ１０２は、それぞれＳ１０１〜Ｓ１０７とＳ２０１〜Ｓ２０９の遺伝子およびタンパク質から構成される遺伝子ネットワークが配置されている。この２つのレイヤーは、それぞれ異なる環境条件に限定して再構成された遺伝子ネットワークであり、両レイヤーのＳ１０１とＳ２０１、Ｓ１０２とＳ２０２、Ｓ１０４とＳ２０４は同一の遺伝子とタンパク質に対応している。これらのことから、異なる環境条件においても、類似した遺伝子ネットワークがＳ１０１（Ｓ２０１）を基点として存在することが分かる。更に、Ｓ１０１（Ｓ２０１）を基点とした全く異なる遺伝子ネットワーク（Ｓ１０１→Ｓ１０５→Ｓ１０６７→Ｓ１０７）、（Ｓ２０１→Ｓ２０８→Ｓ２０９）が存在することも分かる。
【００８２】図８を参照すると、レイヤー表示部６０は、再構成グラフ情報と配置グラフ情報を併せ持ったグラフ情報を保存する機能を有している。入力デバイス１１を用いてユーザによって指定されたグラフ情報保存読取コマンドは、保存コマンドと読取コマンドとの２種類を有しており、いずれもグラフ情報保存読取手段６１に入力される。保存コマンドの場合、グラフ情報保存読取手段６１では、再構成グラフメモリ５からのグラフ再構成データＤＡと配置グラフメモリ８からのグラフ配置データＤＢとを受け取り、それらを処理してグラフ情報データＤＧとしてグラフ情報６２に送り、格納する。また、読取コマンドの場合は、グラフ情報保存読取手段６１がグラフ情報６２からグラフ情報データＤＧを読み込み、読み込んだグラフ情報データＤＧをグラフ再構成データＤＡとグラフ配置データＤＢとに分割して、それぞれを再構成グラフメモリ５、及び配置グラフメモリ８に出力する。
【００８３】レイヤー表示コマンドには、既存のグラフをどのレイヤーに対応付けるかを設定するコマンド（レイヤー設定コマンド）と、どのレイヤーを表示・非表示するかを指定するコマンド（レイヤー表示コマンド）と、レイヤー間の再構成グラフの要素を指定された関係（先の例では、同一の遺伝子、タンパク質であるという関係）で対応付け、人間にとって見やすく配置するコマンド（レイヤー配置コマンド）がある。ユーザによって与えられたレイヤー設定コマンドはレイヤー表示手段６３に入力される。レイヤー表示手段６３では、再構成グラフメモリ５に属するグラフ再構成データＤＡの所望の再構成グラフデータに対してそれが対応するレイヤーを設定する。それと同時に、その再構成グラフメモリ５に対応する配置グラフメモリ８のレイヤーを同じレイヤーに設定する。
【００８４】レイヤー表示コマンドの場合、レイヤー表示手段６３は表示・非表示するレイヤーを受け取り、それをグラフ表示手段９に出力する。グラフ表示手段９は、入力された表示レイヤーに属するグラフだけを表示メモリ１０に出力する。
【００８５】レイヤー配置コマンドの場合、レイヤー表示手段６３は、レイヤー間で対応付けに使用する関係を入力として受け取り、それをグラフ配置手段７に出力する。グラフ配置手段７は、再構成グラフメモリ５からグラフ再構成データＤＡを受け取り、異なるレイヤーに属するグラフ間で、指定された関係に基づいて対応付けて見やすく配置し、その結果は配置グラフメモリ８に格納される。
【００８６】上述した構成によれば、多様な条件に基づいて再構成された遺伝子ネットワークをレイヤー表示機構により表示することによって、それらの違いや類似性の把握を容易にすることができる。
【００８７】（７）多様な条件下における遺伝子ネットワークを比較する上で有効な方式の一つとして、上述したレイヤー表示がある。しかし、レイヤー表示される遺伝子ネットワークが複雑になってくると、それらの違いや共通点を把握することは困難である。そこで、レイヤー表示部６０の上述の機能を用いることにより複数レイヤーで表示される遺伝子ネットワークの共通部分と差分とをそれぞれ強調表示することができるようにするため、上述したレイヤー表示部６０のレイヤー表示手段６３には所要の強調表示のための処理機能が付加されている。この強調表示のための処理機能は、既にレイヤー表示が為されている状態で、レイヤー間の差分強調表示あるいは共通部分強調表示をするためのものである。ユーザにより入力デバイス１１から入力された差分強調表示コマンド、共通部分強調表示コマンドが入力コマンド処理手段１３を介してレイヤー表示手段６３に入力される。
【００８８】共通部分強調表示コマンドの場合、レイヤー表示手段６３は、再構成グラフメモリ５のグラフ再構成データＤＡと配置グラフメモリ８のグラフ配置データＤＢとを参照して共通部分を求める。得られたレイヤー間の共通部分の情報は、再構成グラフメモリ５と配置グラフメモリ８とに分けられ、そして新たなレイヤーに対応付けられ、それぞれ再構成グラフメモリ５と配置グラフメモリ８とに出力される。
【００８９】次に、グラフ表示手段９に対して、共通部分に対応付けられたレイヤーを出力し、グラフ表示手段９がそのレイヤーを表示メモリ１０に出力する。
【００９０】差分強調表示コマンドの場合、レイヤー表示手段６３は、再構成グラフメモリ５内に格納されているグラフ再構成データＤＡと配置グラフメモリ８内に格納されているグラフ配置データＤＢとを参照してレイヤー間の差分を求める。得られたレイヤー間の差分の情報は、再構成グラフデータと配置グラフデータとに分けられ、そして新たなレイヤーに対応付けられ、それぞれ再構成グラフメモリ５と配置グラフメモリ８とに出力される。
【００９１】次に、グラフ表示手段９に対して、差分グラフに対応付けられたレイヤーを出力し、グラフ表示手段９がそのレイヤーを表示メモリ１０に出力する。
【００９２】ここで図２１は、レイヤー間の共通部分と差分の強調表示機能が模式的に示されている。図２１では、レイヤーが３次元的に表示されているが、前項と同様に、レイヤー面を垂直な方向から正射投影することによって、２次元的に表示することも可能である。
【００９３】レイヤーＬ１０１、Ｌ１０２はそれぞれ環境条件をＡ、Ｂに限定して得られた遺伝子ネットワークである。２つの遺伝子ネットワークの要素に着目すると、同一の要素（Ｓ１０１とＳ２０１、Ｓ１０２とＳ２０２、Ｓ１０３とＳ２０３、Ｓ１０４とＳ２０４、Ｓ１０６とＳ２０６、Ｓ１０７とＳ２０７、Ｓ１０８とＳ２０８）が含まれていることが分かる。これらは、２つの異なる条件下でも、共通して反応が確認されている部分である。一方、Ｓ１０５、Ｓ２０９はそれぞれのレイヤーにのみ存在している。これは、２つの条件下において、異なる反応経路が存在していることを表している。レイヤーＬ１０３はレイヤーＬ１０１とＬ１０２の差分を強調表示したレイヤーである。レイヤーＬ１０４はレイヤーＬ１０１とＬ１０２の共通部分を強調表示したレイヤーである。
【００９４】レイヤー表示手段６３に上述した処理機能を付加したので、多様な条件下に対応してレイヤー表示された複雑な遺伝子ネットワークを比較し、それらの違いや共通点を容易に把握することができ、非常に有効である。
【００９５】（８）遺伝子ネットワークには、類似するパターンが存在する場合がある。例えば、図２２で示すように、（１）ある遺伝子Ａが別の遺伝子Ｂおよび遺伝子Ｃの転写を促進する場合、（２）ある遺伝子Ａが別の遺伝子Ｂの転写を促進し、その遺伝子Ｂが遺伝子Ａの転写を抑制するなどである。ここで示した例は、遺伝子間の単純なパターンであるが、これにタンパク質間の相互作用も含めたり、環境条件や特定の遺伝子やタンパク質を介在させるなどのパターンに基づいて検索する場合も考えられる。そこで指定されたグラフのパターンを部分グラフとして持つグラフを検索することができるようにするため、検索部７０が設けられている。
【００９６】あるグラフＧαが別のグラフＧβの部分グラフに同型であるかどうかを見つける問題は、グラフ理論の分野において部分グラフ同型問題と呼ばれている。２つのグラフＧα＝（Ｖα，Ｅα）、Ｇβ＝（Ｖβ，Ｅβ）について、Ｇβの部分グラフとＧαが同型とは、両グラフの全ての頂点と全ての辺に対して完全な１対１対応がある場合のことである。Ｖ⊆Ｖβ、Ｅ⊆Ｅβとすると、部分グラフ同型の条件は下式（１）のようになる。

写像ｆの選び方は、（Ｇαの点の個数）Ｐ（Ｇβの点の個数）通り存在するので、グラフを構成する点の個数が増加すると実用時間では計算不可能となってしまう。本発明は、この問題を解くアルゴリズムではないので、その実装方法としては、既存のアルゴリズムを使用するものとする。アルゴリズムとしては、Ullmannのアルゴリズム（J. R. Ullmann. An algorithm for subgraph isomorphism.Journal of the ACM, 23(1):31-42, January 1976）が知られている。
【００９７】図２３には検索部７０の詳細構成が示されている。従来の部分グラフ同型問題では点や辺に付随する情報まで考慮していないが、ここでは、まず、指定されたパターンを部分グラフとして持つグラフの検索結果（グラフと写像の組）を記憶しておき、それからグラフに対して付随情報が合っているかどうかについて詳細な検証を行うことで対応する構成となっている。
【００９８】検索部７０は、同型グラフ検索手段７１と、問い合わせパターンメモリ７２と、検索結果メモリ７３とから成り、同型グラフ検索コマンドには、問合せグラフ指定コマンドと同型グラフ検索コマンドの２つのコマンドがある。問合せグラフ指定コマンドは、問合せしたいグラフのパターンで構成される。一方、同型グラフ検索コマンドは、再構成グラフメモリ５に蓄積されているグラフ再構成データＤＡに対して、問合せパターンメモリ７２に同型なサブグラフを含むグラフの探索を行う。
【００９９】まず、問合せグラフ指定コマンドについて説明する。ユーザによって入力デバイス１１から入力された問合せグラフ指定コマンドは入力コマンド処理手段１３を介して同型グラフ検索手段７１に入力される。同型グラフ検索手段７１は入力されたグラフ指定コマンドを解析し、そこに含まれている問合せパターンを抽出し、抽出された問合せパターンを示す問合せパターンデータＤＩを問合せパターンメモリ７２に退避させる。
【０１００】次に、同型グラフ検索コマンドについて説明する。ユーザによって入力デバイス１１から入力された同型グラフ検索コマンドもまた入力コマンド処理手段１３を介して同型グラフ検索手段７１に入力される。これに応答して同型グラフ検索手段７１は、問合せパターンメモリ７２に退避されている問合せパターンデータＤＩを読み出す。また、再構成グラフメモリ５に保存されているグラフ再構成データＤＡを読み出し、先の問合せパターンに同型な部分グラフを持つグラフとその写像の組みを検索結果メモリ７３に出力する。部分グラフ同型の探索が全てのグラフ再構成データＤＡに対して完了したら、次に、問合せパターンに含まれている要素・関係の付随情報の検証を検索結果メモリ７３に保存されている全ての検索結果に対して行う。それが完了したら、検索結果をグラフ表示手段９に出力することにより、ディスプレイ装置６に検索結果が表示される。
【０１０１】また、上述したレイヤー表示機能を用いて、検索結果を問合せパターンとともにレイヤー表示することも可能である。さらに、検索結果が複数個存在する場合は、それら全てをやはりレイヤー表示機能を用いてレイヤー表示することが可能である。
【０１０２】この検索の機能は、例えば、モデル生物で観察された遺伝子ネットワークのパターンがより高等な生物にも存在するかどうかを確認する場合に有効である。
【０１０３】図２４には、本発明の他の実施の形態が示されている。図２４に示されている遺伝子ネットワーク研究支援システム１Ｂの基本構成は図１に示した遺伝子ネットワーク研究支援システム１の基本構成と同一である。したがって、図２４の各部のうち図１の各部に対応する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【０１０４】遺伝子ネットワーク研究支援システム１Ｂは、下記の（９）〜（１１）の点で遺伝子ネットワーク研究支援システム１と異なっている。
【０１０５】（９）遺伝子ネットワーク研究支援システム１Ｂにあっては、付随遺伝子情報表示手段８１を設け、これにより、グラフィカルに表示された再構成グラフ（遺伝子ネットワーク）の点・辺のそれぞれ対応する要素、関係に付随する情報を遺伝子情報データベース２から取得し、ディスプレイ装置６に表示できるように構成されている。
【０１０６】図２５は、模式的に、遺伝子ネットワークと、それを構成する要素、関係に付随する情報（Ａ１０１、Ａ１０２、Ａ１０３、Ａ１０４）を並べて記載したものである。
【０１０７】図２４を参照して上述した付随情報表示のための動作について説明すると、ユーザによって入力デバイス１１から入力された付随遺伝子情報表示コマンドは、入力コマンド処理手段１３によって付随遺伝子情報表示コマンドであると解釈されて、付随遺伝子情報表示手段８１に出力される。付随遺伝子情報表示コマンドは、付随情報の表示対象である要素あるいは関係の識別子から構成される。付随遺伝子情報表示手段８１は、入力される要素あるいは関係の識別子に対応する付随情報を遺伝子情報取得手段３から得る。得られた付随情報はグラフ表示手段９を介して表示メモリ１０に出力され、ディスプレイ装置６で表示される。
【０１０８】図２６には、その表示形態の一例が示されている。
【０１０９】遺伝子ネットワーク研究支援システム１Ｂにあっては、付随遺伝子情報表示手段８１を設けたので、グラフィカルに表示された再構成グラフ（遺伝子ネットワーク）の点・辺のそれぞれ対応する要素、関係に付随する情報をディスプレイ装置６に表示でき、ユーザは必要性に応じて要素や関係の意味を理解する上で不可欠な情報を取得できる。
【０１１０】（１０）遺伝子ネットワーク研究支援システム１Ｂにおいては、さらに、要素・関係に付随する情報に応じて、それらに対応する点・辺の色、辺種、形状等の表示形態を変えることができるようにするため、表示形態条件指定手段８２及び表示形態条件メモリ８３が設けられている。
【０１１１】グラフィカルに表示される再構成グラフは、点・辺で表される。それらの意味を理解するには、上述の如く、それらに対応する要素・関係に付随する情報を参照することが有効である。ここでは、付随する情報に応じて再構成グラフを構成する点・辺の表示形態を変更できるようにすることによって、表示された遺伝子ネットワーク図から直観的に意味を理解できるようにすることを意図している。
【０１１２】表示形態条件指定手段８２はユーザによって入力デバイス１１から入力された表示形態変更条件を示す表示形態変更条件データＤＨを表示形態条件メモリ８３に出力し、表示形態条件メモリ８３に一担格納する。表示形態変更条件データＤＨは表示形態条件メモリ８３からグラフ表示手段９に送られ、グラフ表示手段９においては表示形態条件メモリ８３から受け取った表示形態変更条件データＤＨに基づいて遺伝子ネットワーク図を作成した後、この遺伝子ネットワーク図を表示メモリ１０に送り、これにより遺伝子ネットワーク図がディスプレイ装置６において表示される。
【０１１３】図２５にはその表示例が示されている。この例では、転写因子が太縁の白抜き円形、タンパク質複合体が黒丸、それ以外のタンパク質が細縁の白抜き円形、ＤＮＡ塩基配列が模式的な画像で表されている。また、タンパク質同士の結合関係が１点鎖線、タンパク質複合体とその構成要素間の関係が破線、タンパク質がDNA塩基配列に結合する関係が実線で表されている。
【０１１４】ＤＮＡ塩基配列の例では、点に対応する図形の形状の表示形態を指定するのではなく、予め用意された画像データを表示している。すなわち、ここでは、表示プリミティブの表示形態として、画像を表示することも含めている。
【０１１５】表示形態条件指定手段８２及び表示形態条件メモリ８３を設けることにより、要素・関係に付随する情報に応じて、それらに対応する点・辺の色、辺種、形状等の表示形態を変えることができるようにし、表示された遺伝子ネットワーク図から直観的に意味を理解できるようにしている。
【０１１６】（１１）遺伝子情報データベース２を構築するには、既存の公開データベースから必要な情報を抽出してデータベースに蓄積する方法が現実的である。その既存の公開データベースには、遺伝子（あるいはそれがコードしているタンパク質）に関する様々な情報が対応付けられており、それらの情報の中には、その遺伝子（あるいはタンパク質）に関する過去の論文（一般に複数）の情報が記載されている場合が多い。遺伝子ネットワーク研究支援システム１Ｂにおいては、遺伝子やタンパク質等の要素間の関係情報が信頼できるかどうかの度合いをその関係を構成している要素（２項関係ならば２つの要素）が参照する文献情報に基づいてその信頼度を数値化して表示できるように構成されている。
【０１１７】遺伝子情報データベース２を参照して、再構築された遺伝子ネットワークには、多様な情報源に基づいた情報がモザイク状に埋め込まれている。これら遺伝子ネットワークに埋め込まれた様々な情報の中のどれを信頼するかは個々のユーザやシステムの利用目的によって異なる。この信頼度を遺伝子ネットワークの表示に即時に反映させる方式として、既に遺伝子ネットワーク研究支援システム１Ａの構成に関連して遺伝子ネットワークの構成要素に付随する情報に基づいて表示色の濃度に反映させる方法を述べた。この方式は、遺伝子情報データベース２に登録されているような既に報告されている関係情報がどの程度信頼できるかを直観的に把握したい場合には有効である。
【０１１８】それとは別に、既述の如く、ユーザが行った実験結果（例えば、タンパク質間の相互作用の抽出実験結果、遺伝子間の制御関係の抽出に関する実験）をシステムに反映させて遺伝子ネットワークとして可視化する場合、それらの関係の信頼度を遺伝子情報データベース２に蓄積されている情報を使って把握したい場合がある。既に、遺伝子情報データベース２から構築された遺伝子ネットワークと重ね合わせることにより、実験結果の検証を行うことについて説明した。しかしながら、もっとシステマティックにそれらの信頼度を数値で算出する方法があれば、大規模なデータの検証にとって有効である。
【０１１９】次に本実施の形態における関係情報の信頼度の数値化方法について説明する。関係情報が２項関係の場合について説明する。構成する要素をそれぞれＡ、Ｂとし、以下のように定義する。
ｎab：要素Ａ、Ｂが共通して参照している文献数Ｃi ：要素Ａ、Ｂが共通して参照している文献（ｉ＝１、・・・、ｎab）
もし要素Ａ、Ｂ間の関係が高いのであれば、そうでない関係よりも共通して参照している文献の個数ｎabがより大きくなると考えられる。ここでのコンセプトは、要素がデータベースにおいて共通して参照する文献情報に基づいて要素間の関係の信頼度を数値化することである。ただし、要素間で共通して参照される文献には、多くの文献で参照される文献が存在する。このような文献は多くの要素が参照するため、あまり重要度が高くない。すなわち、ある要素で特異的に参照される文献が重複している場合は、それらの要素間の関係に高い関連があるとするような数値化方法が必要である。次に、文献の特異性を考慮したスコアリングの方法について説明する。
【０１２０】いま、Ｄ：データベースに登録されている全要素数ｄCi：文献Ｃi を参照する要素の個数とし、文献の特異性のスコアＳCiを、下式（２）のように定義する。

そこで、関係情報の信頼度を全ての共通して参照されている文献の特異性に対するスコアＳCiの和をとって下式（３）のように定義する。

文献の特異性に対するスコアＳCiはあまり参照されない文献では極端に大きくなる場合があり、そのような場合、関係情報の信頼度のスコアの比較に強い影響を及ぼす恐れがある。そこで、この影響を抑制するために、下式（４）のように対数を取ると良い場合もある。

【０１２１】以上のような方法で要素がデータベースにおいて共通して参照する文献情報に基づいて要素間の関係の信頼度を数値化したので、例えばユーザが行った実験結果（例えば、タンパク質間の相互作用の抽出実験結果、遺伝子間の制御関係の抽出に関する実験）をシステムに反映させて遺伝子ネットワークとして可視化する場合、それらの関係の信頼度を遺伝子情報データベース２に蓄積されている情報を使って把握したい場合、システマティックに信頼度を数値で算出することができる。
【０１２２】図２７には本発明の第４の実施の形態が示されている。図２７に示されている遺伝子ネットワーク研究支援システム１Ｃの基本構成は図１に示した遺伝子ネットワーク研究支援システム１のそれと同一である。したがって、図２７の各部のうち図１の各部に対応する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【０１２３】遺伝子ネットワークは環境条件の変化によって変化するものであり、遺伝子ネットワークの変化を把握することは細胞内の分子機構を理解する上で極めて重要である。遺伝子ネットワーク研究支援システム１Ｃは変化している各遺伝子ネットワーク図を保存し、保存された遺伝子ネットワーク図を変化がわかるように連続的に表示するアニメーション機能を有している点で遺伝子ネットワーク研究支援システム１と異なっている。
【０１２４】上述により遺伝子情報データベースを参照して再構成される遺伝子ネットワークは、環境条件によって異なるが、このような環境条件として代表的なものに、細胞周期がある。細胞周期とは、真核生物細胞が増殖分裂する周期のことをいう。細胞周期には、Ｇ１期、Ｓ期、Ｇ２期、Ｍ期がある。Ｇ１期では、細胞はまずＤＮＡ合成の準備をする。次に、Ｓ期においてＤＮＡ合成が行われＤＮＡ量が倍加する。その後、準備期間Ｇ２期があり、それから、顕微鏡で観察されるような染色体の出現、移動、細胞分裂などが起こる。この時期がＭ期である。分裂を行った細胞はまたＧ１期に戻り、次のサイクルに入り、同じことが再度繰り返される。すなわち、Ｇ１期→Ｓ期→Ｇ２期→Ｍ期という周期で細胞が増殖するわけである。細胞によっては、増殖しないものがあるが、これはＧ１期からＳ期に行かず、Ｇ０期に入って休止してしまったものである。また、下等真核生物ではＧ２期からＧ０期に入ることもある。
【０１２５】次に、上述のような環境条件の変化に伴う遺伝子ネットワークの変化を把握するためのアニメーション機能を遂行するための各構成について説明する。
【０１２６】アニメーション機能は図２７に示すように、アニメーション表示手段１１１とアニメーションデータメモリ１１２とから成るアニメーション表示処理部１００を設けることにより実現される。
【０１２７】遺伝子ネットワーク研究支援システム１Ｃにおいて、アニメーション表示に関する設定コマンドには、アニメーション編集コマンドと、アニメーション表示コマンドがある。これら２つのコマンドは、入力デバイス１１により入力されると入力デバイス処理手段１２を介して入力コマンド処理手段１３に出力され、入力コマンド処理手段１３で解釈されアニメーション表示手段１１１に送られる。
【０１２８】アニメーション編集コマンドでは、表示対象となる遺伝子ネットワークの選択およびその順序を指定する。アニメーション表示コマンドは、アニメーション編集コマンドによって設定された順序で遺伝子ネットワークを順番に表示する。この結果、ユーザは入力デバイス１１からアニメーション表示したい遺伝子ネットワークを選択し順序を指定することにより、設定された順序でディスプレイ装置６にアニメーション表示することができる。
【０１２９】アニメーション編集コマンドについて説明する。アニメーション編集コマンドを処理するためには、あらかじめ表示対象となる全ての遺伝子ネットワークが再構成グラフデータとしてメモリ上に存在していなければならない。そのために、グラフ再構成手段４で遺伝子ネットワークを複数個生成するか、あるいは、前述したようにグラフ情報保存読取手段によって、予め保存されているグラフ情報を読み込んでおく必要がある。
【０１３０】アニメーション編集コマンドは２つの要素から構成される。１つは、対象とする遺伝子ネットワークを指す識別子であり、もう一つは、その遺伝子ネットワークを表示する順序を示す番号である。対象とする遺伝子ネットワークの識別子は、グラフ編集手段１４において対象とする遺伝子ネットワークを構成する点・辺を選択してその連結成分ＩＤを取得し、それからアニメーション表示手段１１１において現在選択されている遺伝子ネットワークの識別子をグラフ編集手段１４の被選択点・辺メモリ５０４を介して取得することによって得ることが可能である。また、遺伝子ネットワークを表示する順序を示す番号は、アニメーション編集コマンドにより、再構成グラフメモリ５にあるグラフ再構成データＤＡに、アニメーション表示対象であるフラグと共に付与される。上述の操作を繰り返すことにより、アニメーションの表示対象となる再構成グラフを設定することができる。
【０１３１】次に、アニメーション表示コマンドについて説明する。このコマンドを処理するには、再構成グラフメモリ５に存在するグラフ再構成データＤＡにおいてアニメーション表示に関する設定が為されている必要がある。アニメーション表示コマンドがアニメーション表示手段１１１に入力されると、アニメーション表示対象となっているグラフ再構成データＤＢをレイアウトするようグラフ配置手段７にアニメーション表示コマンドを出力する。
【０１３２】図８に基づいて説明したようなレイヤー表示方法で、各表示順序に対応する再構成グラフ間で同じ要素が同じ位置に表示されるようにグラフ配置手段７により整列させる。また、ユーザの操作によってグラフ再構成データＤＡのレイアウトを編集する場合も考えられる。この場合は、グラフ配置手段７により整列処理を省くことが可能である。その場合は、グラフ編集手段１４により配置グラフメモリ８に保存されているグラフ配置データＤＢの点・辺の位置や向きを変更する。アニメーション表示手段１１１はこのグラフ配置データＤＢを全てのアニメーション表示対象について配置グラフメモリ８から取得し、アニメーション表示順序に対応する番号を付してアニメーションデータメモリ１１２に一旦格納する。
【０１３３】次に、アニメーションデータメモリ１１２に一旦格納されているグラフ配置データＤＢをアニメーション表示手段１１１を介してグラフ表示手段９に表示順に出力する。この処理により、グラフ表示手段９のグラフ配置データＤＢは表示メモリ１０を介してディスプレイ装置６に送られ、配置グラフに対応する遺伝子ネットワーク図がディスプレイ装置６に表示される。
【０１３４】遺伝子ネットワーク研究支援システム１Ｃにアニメーション表示処理部１００を設けたので、細胞内の分子機構を理解する上で極めて重要である、環境条件の変化によって変化する遺伝子ネットワークの変化を容易に把握できる。
【０１３５】遺伝子ネットワーク研究支援システム１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃは以上のように構成されており、遺伝子などの要素の情報とそれら要素間の関係の情報を蓄積したデータベースは予め与えられている。しかし、遺伝子に関する情報は日々更新され、新しい情報が常に増加している。最新の遺伝子ネットワーク研究にとって、これら最新の情報にアクセスすることは不可欠なことである。遺伝子に関する情報を蓄積したデータベースとしては、ＧＥＮＢＡＮＫ、ＳＷＩＳＳ−ＰＲＯＴなどがある他、生物種を限定した詳細なデータベースや転写やスプライシングなどの特定の現象に着目したデータベースが構築、公開されている。予め決められた情報をこれらのデータベースから抽出し、抽出した情報を遺伝子情報データベース２に反映させるために、遺伝子ネットワーク研究支援システム１が常に最新の情報を遺伝子情報データベース２に反映するための情報抽出手段を有するようにすることもできる。このような目的を達成するための構成として図２８に示すような情報抽出手段２００を付加することもできる。
【０１３６】情報抽出手段２００を説明すると、情報抽出手段２００は図２８に詳細に示されるように、抽出対象情報２０１と、遺伝子情報抽出手段２０２と、遺伝子情報保存手段２０３とから成っている。
【０１３７】抽出対象情報２０１にはどのデータベースのどこから情報を抽出するかを記述した抽出対象データが必要な抽出対象の個数分だけ格納されており、抽出対象データは遺伝子情報抽出手段２０２に送られる。遺伝子情報抽出手段２０２では、取得した抽出対象データを解釈し、インターネット等のネットワークを介してローカルあるいは遠隔地にあるデータベースにアクセスし、所望の情報を取得する。その後、取得した情報を遺伝子情報保存手段２０３に出力する。遺伝子情報保存手段２０３は、入力された情報を遺伝子情報データベース２に出力して反映させるので、したがって、情報抽出手段２００を設けることにより、遺伝子情報データベース２は常に最新の情報を有することができる。
【０１３８】遺伝子ネットワーク研究支援システム１は以上のような手段を付加することができる他、遺伝子ネットワーク研究支援システム１のグラフ再構成手段４においてシステマティックに再構成された遺伝子ネットワークに対して、ユーザが持っている実験結果や仮説をシステムの編集機能を使って遺伝子ネットワークに反映させるようにすることもできる。この機構により、ユーザが持っている仮説（例えば、なんらかの要素間の関係）を追加して再構成された遺伝子ネットワークと、遺伝子情報データベース２のみからシステマティックに再構成された遺伝子ネットワークとがどのように異なっているかが確認できるようになる。遺伝子ネットワーク研究支援システム１が備えている遺伝子情報データベース２には、過去に報告された情報、すなわち既知の情報が蓄積されており、この機構を使用することにより、ユーザが持っている仮説と既知の情報を遺伝子ネットワークという要素レベルよりも広い視点で比較することができるようになる。このような目的を達成するための構成として図２９に示すような遺伝子情報追加機構３００を付加することもできる。
【０１３９】遺伝子情報追加機構３００を説明すると、遺伝子情報追加機構３００は、遺伝子情報追加手段３０１と、追加遺伝子情報メモリ３０２とから成っている。
【０１４０】ユーザにより追加される１件以上の遺伝子情報から構成される遺伝子情報コマンドは、ユーザにより入力デバイス１１から入力され、入力デバイス処理手段１２を介して入力コマンド処理手段１３に送られ、入力コマンド処理手段１３において解釈された後、遺伝子情報追加手段３０１に出力される。遺伝子情報追加手段３０１は、入力された遺伝子情報から成る遺伝子情報追加コマンドを追加遺伝子情報メモリ３０２に出力すると共に、遺伝子情報データベース２と追加遺伝子情報メモリ３０２の両情報源を参照してグラフを再構成するための命令をグラフ再構成手段４に対して出力する。グラフ再構成手段４ではこの命令により遺伝子情報取得手段３を介して遺伝子情報データベース２と追加遺伝子情報メモリ３０２との２つの情報源を参照してグラフを再構成する。以後のグラフィカル表示のための処理は、図１に示した遺伝子ネットワーク研究支援システム１と同様である。
【０１４１】したがって、ディスプレイ装置６にグラフィカル表示された遺伝子ネットワークには遺伝子情報データベース２と遺伝子情報追加機構３００とによりユーザが追加した遺伝子情報に由来する情報が含まれている。すなわち、これら２つの情報源に由来する関係情報が併記されることとなる。
【０１４２】上述の如く遺伝子情報追加機構３００を付加したので例えば以下のような効果を期待することができる。
【０１４３】まず最初に遺伝子情報データベース２に基づいた遺伝子ネットワークを再構成する。このとき再構成の条件・制約を指定しても良い。次に、再構成された遺伝子ネットワークに対して、ユーザが新たな関係情報を追加し、同じ条件・制約で遺伝子ネットワークを再構成することができる。この結果、着目しているネットワークに違いがあれば、その仮説の意味を理解する上で役に立つ。このような機能は、グラフ再構成の条件・制約が複雑（条件・制約の個数が多いなど）な場合などの理由により、再構成されるネットワークの予測が困難である場合に特に有効である。
【０１４４】上記と同様に、ユーザが追加した関係情報と遺伝子情報データベース２に基づき、遺伝子ネットワークを再構成し、この処理によって得られた遺伝子ネットワークの中に遺伝子情報データベース２に由来する関係とユーザによって追加された関係情報が含まれている場合、両者の違いを表示される色や形を異ならせることにより表示形態に反映させるようにしたので、ある関係が、遺伝子情報データベース２だけか、あるいはユーザによって追加された関係情報だけなのか、それとも両方の情報源に共通して存在するものなのかを容易に把握することができる。
【０１４５】
【発明の効果】本発明による効果は以下の通りである。
（１）要素情報及び関係情報を蓄積したデータベースを構築しておき、ユーザの要求に応じて動的にそのデータベースを参照して遺伝子ネットワークを再構成して、ユーザがそれをグラフィカルな画像として確認したり、インタラクティブに編集できるようにしたので、データベースに蓄積された遺伝子に関する多種、多様、大量な実験データ、及び厖大な情報解析結果から遺伝子ネットワークを構築するのを支援することができる。
（２）本発明によるシステムに特定の連結成分だけを指定するための手段を設けたので、所望の連結成分を選択して表示するようにすることができる。
（３）グラフ再構成手段に対して特定の連結成分だけを抽出するための条件・制約を指定することができる手段を設けたので、厖大な個数の連結成分から所望の連結成分だけをユーザが選択することができる。
（４）要素間関係推論手段を含むように構成したので、グラフィカル表示された複雑な遺伝子ネットワークを単純化することができ、ユーザが複雑な遺伝子ネットワークを容易に理解できるようになる。
（５）要素間関係推論手段の結果が表示されている場合に、要素間関係に対応するエッジを指定したり、指定されたエッジに対応する要素間関係に介在する関係情報に対応するエッジを表示したりするためのステップを設けたので、表示されている結果の推論のプロセスを視覚的に理解することができる。
（６）既存の文献あるいはデータベースから情報を抽出する情報抽出手段を設けたので、本発明によるデータベースに常に最新の情報を蓄積することができる。
（７）レイヤー表示手段を設けたので、複数のグラフを重ね合わせて表示することができ、それぞれのグラフの要素間の類似性や関連性などを容易に把握することができる。
（８）レイヤー表示機構において、複数レイヤー間で重複する又は重複しないノード、エッジを強調表示するようにしたので、遺伝子ネットワークが複雑な場合においても、複数レイヤー間のグラフの類似性及び相違部分を容易に把握することができる。
（９）ユーザから問合せパターンであるグラフとそれに関する付随情報についての条件とを入力するステップと、そのグラフに同型なグラフを有する再構成グラフを検索するステップと、検索結果に対して付随情報について照合を行うステップとを設けたので、類似するパターンを有するグラフを検索することができる。
（１０）本発明のデータベースに蓄積された要素情報および関係情報に付随する情報に応じて、それらに対応するノード、エッジの色の濃度を変更するようにしたので、ユーザの信頼性の判定基準を反映した遺伝子ネットワークの表示を行うことができる。
（１１）付随する情報に応じて、ノード、エッジに対応する表示プリミティブの視覚的特徴を変更する手段を設けたので、表示された遺伝子ネットワーク図から直観的にノード、エッジに付随する情報を理解することができる。
（１２）データベースに各要素に付随する情報を予め付随遺伝子情報として蓄積しておくと共に、ノードあるいはエッジを指定する手段を設けたので、指定されたノードあるいはエッジに対応する要素の付随遺伝子情報をデータベースから取得し、取得された付随遺伝子情報を表示することができ、要素や関係の意味を容易に理解することができる。
（１３）関係情報を追加、削除する手段を設けたので、ユーザが持っている仮説を追加して再構成された遺伝子ネットワークと、本発明によるシステムのデータベースのみから再構成された遺伝子ネットワークとがどのように異なっているかを確認することができる。
（１４）複数の遺伝子ネットワーク図を保存し、それを連続的に表示する機構を設けたので、例えば環境条件の変化に伴う遺伝子ネットワークの変化を容易に把握することができる。
【出願人】 【識別番号】５００３０９９２０
【氏名又は名称】インテック・ウェブ・アンド・ゲノム・インフォマティクス株式会社
【出願日】 平成１２年９月２０日（２０００．９．２０）
【代理人】 【識別番号】１０００７７５４０
【弁理士】
【氏名又は名称】高野 昌俊
【公開番号】 特開２００２−９１９９１（Ｐ２００２−９１９９１Ａ）
【公開日】 平成１４年３月２９日（２００２．３．２９）
【出願番号】 特願２０００−２８４６１２（Ｐ２０００−２８４６１２）