マイクロアレイ解析のフローチャート2: Next step

発現変動遺伝子の抽出後、まず、必要なことは、増加減少した遺伝子(発現変動遺伝子)が、どのような遺伝子であるかを分析することです。この方法は、大きく分けて、次の2通りの方法のいずれかを用います。

A. (生物学的な)機能で見る。

B. 発現変動のパターンで見る。

 

マイクロアレイ解析のフローチャート2: Next step
マイクロアレイ解析のフローチャート2: Next step

A. (生物学的な)機能で見る

何系の遺伝子が多いのかを見ます。(膜タンパク?転写因子?EMT関連遺伝子?薬剤耐性遺伝子?脂質代謝?) これに該当する解析が、GO解析DAVIDなどを使用)です。

B. 発現変動のパターンで見る

特定の注目する遺伝子に似た変動パターンの遺伝子を探します。また、どのサンプルの変動パターンが似ているかを見ます。(MDM4といっしょに増減した遺伝子はどれ?健常者に近いサンプルはどれ?) これに該当する解析が、クラスタリング(k-means, SOM)、ヒートマップです。

 

このA., B. の2通りの解析は、独立したものではなく、また、それだけでは終わりません。GO解析の結果をさらにヒートマップで表示して、発現変動変動のパターンを確認するケース(A. –> B.)や、特定の発現変動パターンの遺伝子を選択して、その機能をGO解析で確認するケース(B. –> A.) が通常です。それぞれの解析を単独で行っても効果的ではありません。(セルイノベーターの解析サービスでは、初めからこれらの解析サービスを含めて提供しています。)

解析はさらに続きます

 

さらに続く解析。A. から B. や、B. の後に A. を行って遺伝子群を絞り込む。
さらに続く解析。A. から B. や、B. の後に A. を行って遺伝子群を絞り込む。

最終的にマイクロアレイ解析の結果として、「特定の(生物学的な)機能を持ち、かつ、特定の発現変動パターンを示した遺伝子群」が得られます。(数十個から数 百個の遺伝子)

最終的に得られる遺伝子群。
最終的に得られる遺伝子群。
 

マイクロアレイ解析のフローチャート1: 発現変動遺伝子の抽出

これまでを振り返り、再度、マイクロアレイ解析の流れについて解説します。

下図にマイクロアレイ解析のフローチャートを示します。まずは、発現変動遺伝子の抽出までの流れです。左側にフローチャートの各ステップで得られるデータの形式を表記しています。右側に各ステップで行われる処理を示しています。

  • (1) ラベリング、ハイブリダイゼーション。
  • (2) スキャン、数値化。
  • (3) 正規化(コントロールを合わせる処理。全体の分布を統計的に合わせるもの (global normalization) が主流。
  • (4) シグナル値の比較。 ratio (fold-change), Z-score, p-value などを算出する。
  • (5) 発現変動遺伝子の抽出。算出された ratio, Z-score, p-value をもとに遺伝子発現が増加減少)した遺伝子をピックアップ。

 

マイクロアレイ解析のフローチャート1: 発現変動遺伝子の抽出
マイクロアレイ解析のフローチャート1: 発現変動遺伝子の抽出

 

ここまでの解析ステップが、マイクロアレイの最も基礎的な解析ステップとなります。このステップで、遺伝子発現が増加減少)した遺伝子群のリストが得られます。しかしながら、変動している遺伝子(発現に差のある遺伝子)が、どれか分かっただけであり、その後の解析が必要です。通常、数百個から数千個の遺伝子が発現変動しています。

解析のステップとして、次に何をすべきでしょうか?