JP6643815B2 - Intestinal condition determination method and intestinal condition determination device - Google Patents
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Description
本発明は、腸内状態の判定方法、および腸内状態の判定装置に関する。 The present invention relates to a method for determining an intestinal condition and a device for determining an intestinal condition.
近年、健康への関心が高まるなか、腸年齢に注目が集まっている。なお、腸年齢とは、腸内の状態に基づいて決定された年齢(または年代)である。ヒトや動物の腸管には、多数の細菌が存在し腸内細菌叢を形成している。腸内細菌叢を構成している細菌の種類は、生理、疾病、薬物、食物、生活習慣、ストレス、老化、腸内菌の相互作用等によって変動する。 In recent years, with increasing interest in health, attention has been focused on intestinal age. The intestinal age is an age (or age) determined based on intestinal conditions. Many bacteria are present in the intestinal tract of humans and animals, forming intestinal flora. The types of bacteria constituting the intestinal flora vary depending on physiology, diseases, drugs, food, lifestyle, stress, aging, interaction of intestinal bacteria, and the like.
このような腸内状態を調べるため、平均30歳の若年者群と、70歳の高齢者群、および100歳以上の高齢者群それぞれの糞便のサンプルに対して、系統発生マイクロアレイ(phylogenetic microarray=16S rRNA gene ampliconを調べるHuman Intestinal Tract Chip, HITChip)を用いて主因子分析(Principal Component Analysis:PCA)を行い、腸内細菌叢について分析する。そして、100歳以上の高齢者群と、その子孫の腸内細菌叢との組成分布を比較する。また、被験者の炎症性状態と腸内細菌叢について組成の関連についての分析が行われている(例えば、非特許文献1参照)。 To examine such an intestinal condition, phylogenetic microarrays (phylogenetic microarray = Principal Component Analysis (PCA) is performed using a Human Intestinal Tract Chip (HITChip) for examining 16S rRNA gene amplicon to analyze the intestinal flora. Then, the composition distribution of the elderly group over 100 years old and the intestinal flora of their offspring is compared. In addition, analysis has been performed on the relationship between the inflammatory state of the subject and the composition of the intestinal microflora (for example, see Non-Patent Document 1).
また、若年者と、高齢者それぞれの糞便に含まれる細菌の塩基配列を解析し、若年者と、高齢者それぞれの腸内細菌叢について組成分布を分析することが行われている(例えば、非特許文献2参照)。 In addition, analysis of the base sequences of bacteria contained in feces of each of the young and the elderly, and analysis of the composition distribution of the intestinal flora of each of the young and the elderly (for example, non- See Patent Document 2).
しかしながら、非特許文献1および非特許文献2に記載の技術では、対象者の腸内状態を判定することができなかった。 However, the techniques described in Non-Patent Literature 1 and Non-Patent Literature 2 cannot determine the intestinal condition of the subject.
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、腸内状態を判定または推定することができる腸内状態の判定方法、および腸内状態の判定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an intestinal state determination method and an intestinal state determination device capable of determining or estimating an intestinal state.
(1)上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る腸内状態の判定方法は、複数の被験者の各々を識別する識別子と、前記複数の被験者から抽出された全ての種類を含む細菌分類レベルにおける複数の腸内細菌の各々について、前記複数の被験者の各々毎に抽出された細菌分類レベルにおける全ての腸内細菌に対する比率を表す値と、前記複数の被験者の各々の属性を表す情報と、が対応付けられている腸内細菌叢データベースを用いて、クラスタ数を算出するクラスタ数算出工程と、前記腸内細菌叢データベースが多次元尺度法によって分析された結果を、前記クラスタ数算出工程によって算出された前記クラスタ数のクラスタに分類し、前記クラスタ毎に含まれる腸内細菌叢の情報を有する被験者の年齢に基づいて、各クラスタに対してラベルを付与するラベル付与工程と、前記複数の被験者から抽出された全ての種類を含む細菌分類レベルにおける複数の腸内細菌の各々について、対象者から抽出された細菌分類レベルにおける全ての腸内細菌に対する比率を表す値と、前記腸内細菌叢データベースと、を多次元尺度法によって分析することで、前記対象者の腸内状態を年齢に基づく2つ以上のタイプのいずれに属しているか判定する判定工程と、を含み、前記判定工程における前記2つ以上のタイプは、前記ラベル付与工程によって付与された前記ラベルである。 (1) In order to achieve the above object, a method for determining an intestinal condition according to one embodiment of the present invention provides a method for determining an intestinal condition, comprising: an identifier for identifying each of a plurality of subjects; and a bacterium including all types extracted from the plurality of subjects. For each of the plurality of intestinal bacteria at the classification level, a value representing the ratio to all the intestinal bacteria at the bacterial classification level extracted for each of the plurality of subjects, and information representing the attribute of each of the plurality of subjects. Using the intestinal microflora database associated with, the cluster number calculating step of calculating the number of clusters, and the result of analyzing the intestinal microflora database by a multidimensional scaling method, the cluster number calculation Classified into clusters of the number of clusters calculated by the step, and based on the age of the subject having information on the intestinal microflora included in each of the clusters, A labeling step of applying a label Te, for each of a plurality of enteric bacteria in the bacterial classification level including all types extracted from the plurality of subjects, in all intestinal in bacteria classification level extracted from the subject By analyzing the value representing the ratio to bacteria and the gut microbiota database by multidimensional scaling, it is determined whether the intestinal condition of the subject belongs to any of two or more types based on age. includes a determination step of, the, the two or more types in the determining step is the label that has been applied by the labeling process.
(2)また、本発明の一態様に係る腸内状態の判定方法において、前記対象者の糞便から抽出した腸内細菌叢の情報に、前記複数の被験者から抽出されかつ前記複数の被験者からのみ抽出された前記腸内細菌叢の情報を付加し、前記付加した前記腸内細菌叢の情報に0%の構成割合を挿入する対象者情報更新工程と、をさらに含み、前記判定工程では、前記腸内細菌叢データベースに格納されている複数の前記被験者の前記腸内細菌叢の情報と、更新された前記対象者の前記腸内細菌叢の情報が統合され、前記統合された腸内細菌叢の情報が、多次元尺度法によって分析されることで、前記対象者の腸内状態が前記年齢に基づく2つ以上のタイプのいずれかに属しているか判定されるようにしてもよい。 ( 2 ) In the method for determining an intestinal condition according to one embodiment of the present invention, information on intestinal bacterial flora extracted from stool of the subject is extracted from the plurality of subjects and only from the plurality of subjects. A subject information updating step of adding information on the extracted intestinal flora, and inserting a composition ratio of 0% into the added information of the intestinal flora, wherein the determining step includes: The information on the intestinal flora of the plurality of subjects stored in the intestinal flora database and the updated information on the intestinal flora of the subject are integrated, and the integrated intestinal flora is integrated. May be analyzed by a multidimensional scaling method to determine whether the intestinal condition of the subject belongs to any of the two or more types based on the age .
(3)また、本発明の一態様に係る腸内状態の判定方法において、前記腸内細菌叢データベースに含まれる前記複数の被験者の年齢を、複数の年齢グループに分類する年齢分類工程、をさらに含み、前記ラベル付与工程は、前記クラスタ毎に含まれる腸内細菌叢の情報を有する被験者の前記年齢グループに基づいて、各クラスタに対してラベルを予め付与するようにしてもよい。 (3) Further, in the determination method of the intestinal state according to one aspect of the present invention, the age of the plurality of subjects included before Kichonai flora database, age classification step of classifying a plurality of age groups, the Further, the labeling step may be such that a label is preliminarily provided to each cluster based on the age group of the subject having information on the intestinal microflora included in each cluster.
(4)また、本発明の一態様に係る腸内状態の判定方法において、前記多次元尺度法は主座標分析または主成分分析であるようにしてもよい。
(5)また、本発明の一態様に係る腸内状態の判定方法において、前記複数の被験者は、離乳前から104歳までの年齢グループの各々について複数の被験者を含むようにしてもよい。
( 4 ) In the method for determining an intestinal condition according to one embodiment of the present invention, the multidimensional scaling method may be principal coordinate analysis or principal component analysis.
( 5 ) Further, in the method for determining an intestinal condition according to one aspect of the present invention, the plurality of subjects may include a plurality of subjects in each of age groups from before weaning to 104 years of age.
(6)また、本発明の一態様に係る腸内状態の判定方法において、前記腸内細菌叢データベースは、前記被験者から抽出された全ての腸内細菌に対する前記被験者から抽出された腸内細菌の各々の比率を前記被験者毎に取得する取得工程と、前記取得工程によって取得された前記被験者毎の腸内細菌の各々の比率を用いて、前記被験者の総数m(mは2以上の整数)と、前記複数の被験者から抽出された全ての種類を含む細菌分類レベルにおける複数の腸内細菌の種類の総数n(nは2以上の整数)とを抽出する抽出工程と、前記抽出工程によって抽出された前記被験者の総数mと、前記複数の腸内細菌の種類の総数nと、前記複数の被験者の各々毎に抽出された細菌分類レベルにおける全ての腸内細菌に対する比率を表す値と、を用いて、m行×n行の構成データを構築する構成データ構築工程と、前記複数の被験者の各々の年齢を示す情報を取得し、取得した前記被験者毎の年齢を示す情報を、前記構成データ構築工程で構築された前記構成データに対応付けて腸内細菌叢データベースを構築するデータベース構築工程、によって構築されたものであるようにしてもよい。 ( 7 ) Also, in the method for determining an intestinal condition according to one embodiment of the present invention, the intestinal bacterial flora database includes information on intestinal bacteria extracted from the subject with respect to all intestinal bacteria extracted from the subject. An acquisition step of acquiring each ratio for each subject, and a total number m of the subjects (m is an integer of 2 or more) using each ratio of intestinal bacteria for each subject acquired in the acquisition step; An extraction step of extracting a total number n (n is an integer of 2 or more) of a plurality of types of intestinal bacteria at a bacterial classification level including all types extracted from the plurality of subjects, and Using the total number m of the subjects, the total number n of the types of the plurality of intestinal bacteria, and a value representing the ratio to all the intestinal bacteria at the bacterial classification level extracted for each of the plurality of subjects. hand a configuration data construction step of constructing configuration data of m rows × n rows, acquiring information indicating the age of each of the plurality of subjects, and acquiring the information indicating the age of each subject, in the configuration data construction step The database may be constructed by a database construction step of constructing an intestinal flora database in association with the constructed configuration data.
(7)上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る腸内状態の判定装置は、複数の被験者の各々を識別する識別子と、前記複数の被験者から抽出された全ての種類を含む細菌分類レベルにおける複数の腸内細菌の各々について、前記複数の被験者の各々毎に抽出された細菌分類レベルにおける全ての腸内細菌に対する比率を表す値と、前記複数の被験者の各々の属性を表す情報と、が対応付けられている腸内細菌叢データベースと、前記腸内細菌叢データベースを用いて、クラスタ数を算出し、前記腸内細菌叢データベースが多次元尺度法によって分析された結果を、算出した前記クラスタ数のクラスタに分類し、前記クラスタ毎に含まれる腸内細菌叢の情報を有する被験者の年齢に基づいて、各クラスタに対してラベルを付与し、前記複数の被験者から抽出された全ての種類を含む細菌分類レベルにおける複数の腸内細菌の各々について、対象者から抽出された細菌分類レベルにおける全ての腸内細菌に対する比率を表す値と、前記腸内細菌叢データベースと、を多次元尺度法によって分析する解析部と、前記解析部によって解析された結果に基づいて、前記対象者の腸内状態を年齢に基づく2つ以上のタイプのいずれかに分類する判定部と、を備える。 ( 7 ) In order to achieve the above object, the intestinal condition determining apparatus according to one aspect of the present invention provides an intestinal condition identification device that identifies each of a plurality of subjects and a bacterium including all types extracted from the plurality of subjects. For each of the plurality of intestinal bacteria at the classification level, a value representing the ratio to all the intestinal bacteria at the bacterial classification level extracted for each of the plurality of subjects, and information representing the attribute of each of the plurality of subjects. And the intestinal flora database associated with the intestinal flora database, using the intestinal flora database to calculate the number of clusters, the intestinal flora database was analyzed by multidimensional scaling, the result was calculated. and wherein classifying the cluster number of clusters, based on the age of the subjects with information of the intestinal flora contained in each of the clusters, the label assigned to each cluster, before For each of a plurality of enteric bacteria in the bacterial classification level including all types extracted from the plurality of subjects, and a value representing the ratio of all the intestinal bacteria in bacterial classification level extracted from the subject, the intestine A bacterial flora database, an analysis unit that analyzes the multidimensional scaling method, and, based on the result analyzed by the analysis unit, classifies the intestinal condition of the subject into one of two or more types based on age. And a determination unit that performs the determination.
(1)および(7)によれば、腸内細菌叢データベースに格納されている複数の腸内細菌によって構成される腸内細菌叢情報を多次元尺度法によって分析した結果を用いて、対象者の腸内細菌叢の情報を、属性に基づくタイプに分類する。この結果、(1)によれば、対象者の腸内状態を2つ以上のタイプに分類することができる。なお、細菌の各分類レベルとは、門、綱、目、科、属、種等の分類レベルである。 According to (1) and ( 7 ), the subject was analyzed using multi-dimensional scaling analysis of intestinal flora information composed of a plurality of intestinal bacteria stored in the intestinal flora database. Information of the intestinal flora of the cats is classified into types based on attributes. As a result, according to (1), the intestinal condition of the subject can be classified into two or more types. The classification levels of bacteria are classification levels of phylum, class, order, family, genus, species, and the like.
(1)および(7)によれば、予め算出したクラスタのいずれかのタイプに対象者の腸内状態を分類
することができる。
(2)によれば、複数の被験者の腸内細菌叢の構成割合によって構成される構成データと、対象者の腸内細菌叢の構成割合によって構成される構成データと、の列を揃えることができるので、2つの構成データを統合して多次元尺度法を行うことができる。この結果、(2)によれば、対象者の腸内細菌叢の構成割合である腸内状態を、複数の被験者の腸内細菌叢の構成割合に基づいて判定または推定することができる。
According to (1) and (7) , the intestinal condition of the subject can be classified into any of the types of clusters calculated in advance.
According to ( 2 ), it is possible to align the columns of the configuration data composed of the composition ratios of the intestinal flora of a plurality of subjects and the configuration data composed of the composition ratios of the intestinal flora of the subjects. Therefore, the two configuration data can be integrated to perform the multidimensional scaling. As a result, according to ( 2 ), the intestinal condition, which is the composition ratio of the intestinal flora of the subject, can be determined or estimated based on the composition ratio of the intestinal flora of a plurality of subjects.
(3)によれば、年齢グループに基づいて付与されたラベルを有するクラスタに、対象
者の腸内状態を分類することができる。これにより、(3)によれば、判定結果が年齢グ
ループに基づいた名称であるため、判定結果を受け取る対象者が判定結果を理解しやすく
なる。
According to ( 3 ), the intestinal condition of the subject can be classified into clusters having labels assigned based on age groups. Thereby, according to ( 3 ), since the determination result is a name based on the age group, the person receiving the determination result can easily understand the determination result.
(4)または(5)によれば、対象者の腸内状態を、腸内細菌叢データベースに格納されている腸内細菌叢情報を主座標分析、主成分分析によって分析し、クラスタリングされたクラスタに含まれる年齢に基づいて、2つ以上のタイプのいずれかに分類することができる。この結果、(4)または(5)では、年齢に応じてラベルが付与されたいずれかのタイプに対象者の腸内状態を分類することができる。
(6)によれば、被験者または対象者以外から抽出された腸内細菌を用いて、腸内細菌叢データベースを構築することができる。この結果、本実施形態では、このように構築された腸内細菌叢データベースと、対象者の腸内細菌叢情報とを、多次元尺度法で分析することで、対象者の腸内状態を精度良く推定することができる。
According to ( 4 ) or ( 5 ), the intestinal state of the subject is analyzed by analyzing the intestinal flora information stored in the intestinal flora database by principal coordinate analysis and principal component analysis, and the clustered cluster is obtained. Can be classified into any one of two or more types based on the age included in. As a result, in ( 4 ) or ( 5 ), the intestinal condition of the subject can be classified into one of the types that are labeled according to the age.
According to ( 7 ), an intestinal flora database can be constructed using intestinal bacteria extracted from a subject or a person other than the subject. As a result, in the present embodiment, the intestinal flora database constructed in this way and the intestinal flora information of the subject are analyzed by a multidimensional scaling method, so that the intestinal state of the subject can be accurately determined. Can be estimated well.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、本明細書、特許請求の範囲に記載される「判定」および「推定」の語句は、本開示においてほぼ同義のものであるとして用いられるものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the terms “determination” and “estimation” described in the specification and the claims are used as being substantially equivalent in the present disclosure.
<腸内状態の判定装置1の構成>
まず、腸内状態の判定装置1の構成について説明する。
図1は、本実施形態に係る腸内状態の判定装置1のブロック図である。図1に示すように、腸内状態の判定装置1は、腸内細菌抽出装置11、データベース生成部12、データベース13、解析部14、および判定部15を備える。
<Configuration of intestinal state determination device 1>
First, the configuration of the intestinal state determination device 1 will be described.
FIG. 1 is a block diagram of an intestinal state determination device 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the intestinal state determination device 1 includes an intestinal bacteria extraction device 11, a database generation unit 12, a database 13, an analysis unit 14, and a determination unit 15.
腸内細菌抽出装置11は、被験者および対象者(subject)の試料から腸内細菌を抽出する。ここで、被験者とは、腸内細菌叢のデータベースを構築するために試料を提供した人である。また、対象者とは、腸内状態の推定が行われる人である。なお、データベース構築後、被験者が対象者であってもよい。抽出された抽出結果には、被験者または対象者を識別するための識別子と、抽出された細菌名と、各細菌の構成割合を示す情報とが含まれている。腸内細菌抽出装置11は、抽出した被験者または対象者の抽出結果を、データベース生成部12と解析部14に出力する。なお、腸内細菌の抽出方法については後述する。また、腸内細菌抽出装置11は、後述するように、複数の装置、および複数のアプリケーション等によって構成されていてもよい。 The intestinal bacteria extraction device 11 extracts intestinal bacteria from samples of a subject and a subject. Here, the subject is a person who has provided a sample in order to construct a database of intestinal flora. The target person is a person whose intestinal condition is estimated. After the database is constructed, the subject may be the subject. The extracted result includes an identifier for identifying the subject or the subject, the name of the extracted bacterium, and information indicating the composition ratio of each bacterium. The intestinal bacteria extraction device 11 outputs the extracted subject or subject extraction results to the database generation unit 12 and the analysis unit 14. The method for extracting intestinal bacteria will be described later. Further, as described later, the intestinal bacteria extraction device 11 may include a plurality of devices, a plurality of applications, and the like.
データベース生成部12は、腸内細菌抽出装置11が出力した抽出結果に、入力された被験者の属性を対応付けて腸内細菌叢データベースを構築し、構築した腸内細菌叢データベースをデータベース13に格納する。ここで被験者の属性とは、被験者の年齢、性別、体重、身長、居住地、出身地、国籍等である。なお、以下の例では、被験者の属性として年齢の場合を説明する。また、属性は、被験者の年齢層であってもよい。ここで、年齢層とは、例えば0〜10歳、10〜19歳、・・・、90〜99歳、100歳以上等、所定の年齢の集合のうちの1つであってもよい。例えば、被験者の年齢が42歳の場合、属性は40〜49歳であってもよい。 The database generation unit 12 constructs an intestinal flora database by associating the extraction result output by the intestinal bacterial extraction device 11 with the input attribute of the subject, and stores the constructed intestinal flora database in the database 13. I do. Here, the subject's attributes include the subject's age, gender, weight, height, place of residence, place of origin, nationality, and the like. In the following example, the case of the age as the attribute of the subject will be described. The attribute may be the age group of the subject. Here, the age group may be one of a set of predetermined ages, for example, 0 to 10 years, 10 to 19 years, ..., 90 to 99 years, 100 years or more. For example, if the subject's age is 42, the attribute may be 40-49.
データベース13には、表1に示すように、被験者の識別子に、年齢(属性)と、腸内細菌叢の構成割合とが関連付けられて格納されている。なお、腸内細菌叢の構成割合とは、m(mは2以上の整数)人の被験者から抽出された全ての細菌の種類n(nは2以上の整数)において、被験者それぞれから抽出された腸内細菌それぞれの保有数の占有割合である。このため、他の被験者からのみ抽出された腸内細菌に対する割合は、0%となる。 As shown in Table 1, the database 13 stores the identifiers of the subjects in association with the age (attribute) and the composition ratio of the intestinal microflora. In addition, the composition ratio of the intestinal microflora was extracted from each of all the bacterial types n (n is an integer of 2 or more) extracted from m (m is an integer of 2 or more) subjects. This is the occupation ratio of each intestinal bacterium. For this reason, the ratio to the intestinal bacteria extracted only from other subjects is 0%.
なお、表1における細菌の分類レベルは、門、綱、目、科、属、種等のうちの少なくとも1つのレベルである。例えば、識別子が“1”には、年齢(属性)が“離乳中”、第1細菌の構成比率が“0.057(%)”、第2細菌の構成比率が“1.23(%)”、・・・、第n細菌の構成比率が“0(%)”が関連付けられている。なお、データベース13に格納される被験者の年齢は、例えば離乳中(0歳)〜104歳において、年齢層毎に複数名の腸内細菌叢の情報(以下、腸内細菌叢情報という)が格納されている。なお、データベース13には、細菌の分類レベル毎の腸内細菌叢情報に基づく腸内細菌叢データベースが格納されていてもよい。
また、データベース13には、表2に示すように、クラスタ数としてPが格納され、表3に示すように、クラスタ毎のラベル名として第1ラベル名、・・・、第Pラベル名が格納されている。
The classification level of bacteria in Table 1 is at least one of phylum, class, order, family, genus, and species. For example, when the identifier is “1”, the age (attribute) is “weaning”, the composition ratio of the first bacterium is “0.057 (%)”, and the composition ratio of the second bacterium is “1.23 (%)”. ,..., And the composition ratio of the nth bacterium is associated with “0 (%)”. The age of the subject stored in the database 13 is, for example, information on a plurality of intestinal flora (hereinafter referred to as intestinal flora information) for each age group during weaning (0 years old) to 104 years old. Have been. The database 13 may store an intestinal flora database based on intestinal flora information for each bacterial classification level.
The database 13 stores P as the number of clusters as shown in Table 2, and stores the first label name,..., P-th label name as the label name for each cluster as shown in Table 3. Have been.
また、各年齢層の被験者の腸内細菌叢情報が、例えば30人分ずつデータベース13に格納されている。なお、クラスタ数、ラベル名については、後述する。 In addition, intestinal flora information of subjects of each age group is stored in the database 13 for, for example, 30 persons. The number of clusters and the label name will be described later.
解析部14は、データベース13に格納されているm人分の腸内細菌叢情報を読み出し、読み出した腸内細菌叢情報に対して、最適なクラスタ数を算出する。解析部14は、例えばCalinski−Harabasz基準を使用してCalinski−Harabasz (CH) Indexを算出する。解析部14は、算出した値のうち最も高い値をクラスタ数Pとして、データベース13に格納する。なお、解析部14は、Cubic Clustering Criterion、Dunn’s Index、DB’s Index、Pseudo T−square等の他の手法を用いて、最適なクラスタ数を算出するようにしてもよい。 The analysis unit 14 reads the intestinal flora information for m persons stored in the database 13 and calculates the optimal number of clusters for the read intestinal flora information. The analysis unit 14 calculates the Calinski-Harabasz (CH) Index using, for example, the Calinski-Harabasz criterion. The analysis unit 14 stores the highest value among the calculated values as the number of clusters P in the database 13. Note that the analysis unit 14 may calculate the optimum number of clusters by using another method such as Cubic Clustering Criterion, Dunn's Index, DB's Index, and Pseudo T-square.
解析部14は、読み出した腸内細菌叢情報に対して、例えばR(version3.0.3)softwareのクラスターパッケージを用いて、主座標分析による分析処理を行う。なお、解析部14は、腸内細菌叢情報に対して、主成分分析、計量多次元尺度法、非計量多次元尺度法等の他の多次元尺度法によって分析を行うようにしてもよい。解析部14は、主座標分析を行った結果に基づいて、算出したクラスタ数Pのいずれかにm人を、最短距離法、最長距離法群平均法、ウォード法、K−means法等を用いて分類する。解析部14は、分類したクラスタ毎に含まれる年齢の構成に基づいて、クラスタ毎にクラスタ名を付与する。
解析部14は、腸内細菌抽出装置11が出力した対象者の腸内細菌叢情報と、データベース13に格納されているm人の腸内細菌叢情報とを統合し、統合した(m+1)人の腸内細菌叢情報に対して主座標分析を行う。解析部14は、解析した解析結果を判定部15に出力する。
The analysis unit 14 performs an analysis process on the read intestinal microflora information by, for example, a main coordinate analysis using a cluster package of R (version 3.0.3) software. The analysis unit 14 may perform analysis on the intestinal flora information by other multidimensional scaling methods such as principal component analysis, metric multidimensional scaling, and non-metric multidimensional scaling. Based on the result of the principal coordinate analysis, the analysis unit 14 assigns m persons to any of the calculated number of clusters P using the shortest distance method, the longest distance method group averaging method, the Ward method, the K-means method, or the like. Classify. The analysis unit 14 assigns a cluster name to each cluster based on the configuration of the age included in each classified cluster.
The analysis unit 14 integrates the intestinal flora information of the subject output by the intestinal bacteria extraction device 11 with the intestinal flora information of m persons stored in the database 13 and integrates (m + 1) persons Coordinate analysis is performed on the intestinal microflora information of. The analysis unit 14 outputs the analyzed result to the determination unit 15.
判定部15は、解析部14が出力した解析結果において、対象者の腸内細菌叢情報が、分類されたクラスタのいずれに属しているか判定する。判定部15は、判定した判定結果を、プリンタ、表示部(不図示)等に出力する。なお、腸内状態の判定装置1または外部装置は、判定結果に基づいて、対象者への健康に関するアドバイスや食事に関するアドバイス等を生成するようにしてもよい。この場合、腸内状態の判定装置1または外部装置には、実年齢と推定された年齢毎に、健康に関するアドバイスや食事に関するアドバイス等が対応付けられたデータベースが接続されていてもよい。 The determining unit 15 determines which of the classified clusters the intestinal flora information of the subject belongs to in the analysis result output by the analyzing unit 14. The determination unit 15 outputs a result of the determination to a printer, a display unit (not shown), or the like. The intestinal condition determination device 1 or the external device may generate an advice on health or a meal on the subject based on the determination result. In this case, the intestinal condition determination device 1 or the external device may be connected to a database in which advice on health, advice on meals, and the like are associated with each other for each age estimated to be the actual age.
<腸内状態の判定装置1が行う処理手順の概略>
次に、腸内状態の判定装置1が行う処理手順の概略について説明する。
図2は、本実施形態に係る腸内状態の判定装置1が行う処理のフローチャートである。
(ステップS1)腸内細菌抽出装置11は、複数の年齢層の被験者の試料それぞれから、腸内細菌の抽出処理を行う。
(ステップS2)データベース生成部12は、腸内細菌抽出装置11が抽出した抽出結果に、入力された被験者の属性を対応付けてデータベースの構築処理を行う。
<Outline of the processing procedure performed by the intestinal state determination device 1>
Next, an outline of a processing procedure performed by the intestinal state determination device 1 will be described.
FIG. 2 is a flowchart of a process performed by the intestinal state determination device 1 according to the present embodiment.
(Step S1) The intestinal bacteria extraction device 11 performs an intestinal bacteria extraction process from each of the samples of the subjects in a plurality of age groups.
(Step S2) The database generation unit 12 performs a database construction process by associating the extraction result extracted by the intestinal bacteria extraction apparatus 11 with the attribute of the input subject.
(ステップS3)解析部14は、データベース13から読み出したm人分の腸内細菌叢情報に対して最適なクラスタ数Pを算出し、算出したクラスタ数Pをデータベース13に格納する。 (Step S3) The analysis unit 14 calculates the optimal number of clusters P for the intestinal bacterial flora information for m persons read from the database 13, and stores the calculated number of clusters P in the database 13.
(ステップS4)解析部14は、ステップS3で読み出したm人分の腸内細菌叢情報に対して等の多次元尺度法分析による分析処理を行って、クラスタ数Pのいずれかにm人を分類する。続けて、解析部14は、分類したクラスタ毎に含まれる年齢の構成または後述する年齢グループの割合に基づいて、クラスタ毎にクラスタ名を付与するラベリング処理を行う。続けて、解析部14は、付与したラベル名を、データベース13に格納する。 (Step S4) The analysis unit 14 performs an analysis process by multidimensional scaling analysis on the intestinal flora information of the m persons read out in step S3, etc., and assigns m persons to any of the cluster numbers P. Classify. Subsequently, the analysis unit 14 performs a labeling process of assigning a cluster name to each cluster based on the configuration of the age included in each of the classified clusters or the percentage of an age group described later. Subsequently, the analysis unit 14 stores the assigned label name in the database 13.
(ステップS5)腸内細菌抽出装置11は、対象者の腸内細菌の抽出処理を行う。
(ステップS6)解析部14は、データベース13から読み出したm人分の腸内細菌叢情報に、腸内細菌抽出装置11が出力した対象者の細菌叢情報を統合する。続けて、解析部14は、(m+1)人分の腸内細菌叢情報に対して、主座標分析等の多次元尺度法分析による分析処理を行う。
(Step S5) The intestinal bacteria extraction device 11 performs an intestinal bacteria extraction process on the subject.
(Step S6) The analysis unit 14 integrates the intestinal flora information of the subject output by the intestinal bacteria extraction device 11 with the intestinal flora information of m persons read from the database 13. Subsequently, the analysis unit 14 performs an analysis process on the intestinal microflora information of (m + 1) persons by multidimensional scaling analysis such as main coordinate analysis.
(ステップS7)判定部15は、解析部14によって解析された結果に基づいて、対象者の腸内細菌叢情報が、分類されたクラスタのいずれに属しているか判定することで、腸内状態の判定処理を行う。
なお、腸内状態の判定装置1は、対象者毎に、ステップS5〜S7の処理を繰り返す。
(Step S7) The determination unit 15 determines which of the classified clusters the intestinal microflora information of the subject belongs to based on the result analyzed by the analysis unit 14, thereby determining the intestinal state. Perform determination processing.
The intestinal condition determining apparatus 1 repeats the processing of steps S5 to S7 for each subject.
以上のように、本実施形態では、特定の腸内細菌のみによって対象者の腸内状態を推定するのではなく、抽出された腸内細菌叢の構成割合に基づいて、対象者の腸内状態がいずれのクラスタに分類されるかを判定する。なお、本実施形態では、データベース13の構築後、対象者の腸内状態の判定毎に、最適なクラスタ数の再計算を行わないことが好ましい。さらに、本実施形態では、データベース13の構築後、対象者の腸内状態の判定毎に、各クラスタのラベル名を再付与しないことが好ましい。 As described above, in the present embodiment, the intestinal state of the subject is not estimated based on only the specific intestinal bacteria, but based on the composition ratio of the extracted intestinal bacterial flora, the intestinal state of the subject. Is classified into which cluster. In this embodiment, after the database 13 is constructed, it is preferable not to recalculate the optimal number of clusters each time the intestinal state of the subject is determined. Furthermore, in the present embodiment, after the database 13 is constructed, it is preferable that the label name of each cluster is not reassigned every time the intestinal state of the subject is determined.
<腸内細菌叢データベースの構築>
次に、データベース生成部12が図2のステップS2で行う腸内細菌叢データベースの構築方法の例について説明する。なお、データベース生成部12は、門、綱、目、科、属等のうちの少なくとも1つのレベルについて腸内細菌叢データベースを構築する。
図3は、本実施形態に係る腸内細菌叢データベースの構築手順の一例を表す図である。
(ステップS11)データベース生成部12は、全ての被験者の腸内細菌叢の構成割合を取得する。図3の表h101は、第1の被験者の腸内細菌叢の構成割合であり、図3の表h102は、第2の被験者の腸内細菌叢の構成割合であり、図3の表h103は、第mの被験者の腸内細菌叢の構成割合である。ここで、腸内細菌叢の構成割合とは、1人の被験者において、腸内細菌の全てに対する腸内細菌それぞれの割合である。なお、抽出される腸内細菌、および腸内細菌の種類数は、被験者間で異なる場合がある。例えば、第1の被験者から第1〜第100の腸内細菌が検出され、第2の被験者から第1、3、・・、100、101、102の腸内細菌が抽出される場合がある。
<Building the intestinal flora database>
Next, an example of a method of constructing an intestinal flora database performed by the database generation unit 12 in step S2 of FIG. 2 will be described. The database generation unit 12 constructs an intestinal flora database for at least one of the phylum, class, order, family, genus, and the like.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a procedure for constructing the intestinal flora database according to the present embodiment.
(Step S11) The database generation unit 12 acquires the composition ratio of the intestinal flora of all subjects. Table h101 in FIG. 3 shows the composition ratio of the intestinal flora of the first subject, table h102 in FIG. 3 shows the composition ratio of the intestinal flora of the second subject, and table h103 in FIG. , The composition ratio of the intestinal flora of the m-th subject. Here, the composition ratio of the intestinal flora is the ratio of each of the intestinal bacteria to all of the intestinal bacteria in one subject. In addition, the extracted intestinal bacteria and the number of types of intestinal bacteria may differ between subjects. For example, first to 100th intestinal bacteria may be detected from a first subject, and first, third,..., 100, 101, and 102 intestinal bacteria may be extracted from a second subject.
(ステップS12)データベース生成部12は、ステップS11で取得した全ての被験者の腸内細菌叢の構成割合の情報を用いて、被験者の総数mと、腸内細菌の種類の総数nとを抽出する。なお、抽出する細菌の種類の総数nは、細菌の各分類レベル(門、綱、目、科、属、種等)のうち少なくとも1つである。例えば、第1の被験者から抽出された腸内細菌の種類が、100種類であり、他の被験者から当該100種類とは異なる腸内細菌が80種類抽出された場合、腸内細菌の種類の総数nは、180種類となる。データベース生成部12は、抽出した被験者の総数mと、腸内細菌の種類の総数nとをデータベース13に格納する。 (Step S12) The database generation unit 12 extracts the total number m of subjects and the total number n of types of intestinal bacteria using the information on the composition ratio of the intestinal bacterial flora of all subjects acquired in step S11. . Note that the total number n of the types of bacteria to be extracted is at least one of the classification levels of bacteria (phylum, class, order, family, genus, species, etc.). For example, if the number of types of intestinal bacteria extracted from the first subject is 100, and if 80 types of intestinal bacteria different from the 100 types are extracted from other subjects, the total number of types of intestinal bacteria is calculated. n is 180 types. The database generation unit 12 stores the total number m of the extracted subjects and the total number n of the types of intestinal bacteria in the database 13.
(ステップS13)データベース生成部12は、ステップS12で抽出した被験者の総数、腸内細菌の種類の総数、およびステップS11で取得した全ての被験者の腸内細菌叢の構成割合の情報を用いて、図3の表h111に示すようにm×nの構成データを構築する。m×nの構成データでは、図3の表h111に示すように、他の被験者から抽出された腸内細菌の構成割合に0%をデータベース生成部12が挿入する。 (Step S13) The database generation unit 12 uses the information on the total number of subjects, the total number of types of intestinal bacteria, and the composition ratio of the intestinal bacterial flora of all subjects acquired in step S11, extracted in step S12. As shown in a table h111 in FIG. 3, m × n configuration data is constructed. In the mxn configuration data, as shown in Table h111 in FIG. 3, the database generation unit 12 inserts 0% into the composition ratio of the intestinal bacteria extracted from other subjects.
(ステップS14)データベース生成部12は、各被験者の年齢(属性)情報を取得する。
(ステップS15)データベース生成部12は、ステップS14で取得した年齢情報を、ステップS13で構築したm×nの構成データに対応付けて、図3の表h121に示すようにm行×(n+1)列の腸内細菌叢データベースを構築する。
(Step S14) The database generation unit 12 acquires the age (attribute) information of each subject.
(Step S15) The database generation unit 12 associates the age information acquired in Step S14 with the m × n configuration data constructed in Step S13, and as shown in Table h121 of FIG. 3, m rows × (n + 1). Build a gut microbiota database of rows.
<クラスタリング処理、ラベル処理>
次に、解析部14が、図2のステップS3、S4で行うクラスタリング処理およびラベル処理の例について説明する。
図4は、本実施形態に係る解析部14が行うクラスタリング処理およびラベル処理手順の一例を表す図である。なお、データベース13には、m人分の腸内細菌叢情報(腸内細菌叢の細菌分類レベル(門、綱、目、科、属等のうちの少なくとも1つのレベル)での構成データ)が格納されているとする。
<Clustering processing, label processing>
Next, an example of clustering processing and label processing performed by the analysis unit 14 in steps S3 and S4 of FIG. 2 will be described.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a clustering process and a label processing procedure performed by the analysis unit 14 according to the present embodiment. The database 13 contains intestinal flora information (structure data at the bacterial classification level (at least one of phylum, class, order, family, genus, etc.) of the intestinal flora) for m persons. It is assumed that it is stored.
(ステップS21)解析部14は、データベース13からm人分の腸内細菌叢情報を読み出す。
(ステップS22)解析部14は、読み出したm人分の腸内細菌叢情報に対して、最適なクラスタ数を算出するために、例えばCalinski−Harabasz基準を使用してCH Indexを算出する。続けて、解析部14は、算出した値のうち、最も高い値をクラスタ数Pとして、データベース13に格納する。なお、図4は、最適なクラスタ数Pが3として算出された例である。
(Step S21) The analysis unit 14 reads intestinal flora information for m persons from the database 13.
(Step S22) The analysis unit 14 calculates the CH Index using the Calinski-Harabasz criterion, for example, in order to calculate the optimal number of clusters for the read intestinal microflora information for m persons. Subsequently, the analysis unit 14 stores the highest value among the calculated values as the number of clusters P in the database 13. FIG. 4 is an example in which the optimum number of clusters P is calculated as 3.
(ステップS23)解析部14は、読み出した腸内細菌叢情報に対して、例えばR(version3.0.3)softwareのクラスターパッケージを用いて、主座標分析等の多次元尺度法で分析を行う。符号g1が示す図は、主座標分析を行った結果の図である。主座標分析を行う場合は、まず第1主座標と第2主座標を求め、求めた第1主座標と第2主座標を用いて分析を行う。また、主成分分析を行う場合は、まず第1主成分と第2主成分を求め、求めた第1主成分と第2主成分を用いて分析を行う。 (Step S23) The analysis unit 14 analyzes the read intestinal bacterial flora information by a multidimensional scaling method such as principal coordinate analysis using, for example, a cluster package of R (version 3.0.3) software. . The diagram indicated by the symbol g1 is a diagram of the result of performing the main coordinate analysis. When performing the main coordinate analysis, first, the first main coordinate and the second main coordinate are obtained, and the analysis is performed using the obtained first main coordinate and the second main coordinate. When performing the principal component analysis, first, the first principal component and the second principal component are obtained, and the analysis is performed using the obtained first principal component and the second principal component.
(ステップS24)解析部14は、多次元尺度法分析を行った結果を、ステップS22で算出したクラスタ数Pに、例えばウォード法によって分類する。符号g2が示す図は、主座標分析を行った結果に対して、3つのクラスタに分類した図である。
(ステップS25)解析部14は、腸内細菌叢情報データベースに含まれる被験者それぞれの年齢を示す情報を読み出す。解析部14は、読み出した年齢情報を、例えば表4に示したように、複数の年齢グループに分類する。続けて、解析部14は、ステップS24で分類されたクラスタ毎に含まれる被験者の年齢グループの割合を確認する。
(Step S24) The analysis unit 14 classifies the result of the multidimensional scaling analysis into the number of clusters P calculated in step S22, for example, by the Ward method. The diagram indicated by the symbol g2 is a diagram in which the result of the main coordinate analysis is classified into three clusters.
(Step S25) The analysis unit 14 reads information indicating the age of each subject included in the intestinal flora information database. The analysis unit 14 classifies the read age information into a plurality of age groups as shown in Table 4, for example. Subsequently, the analysis unit 14 checks the ratio of the age group of the subject included in each cluster classified in step S24.
(ステップS26)解析部14は、クラスタ毎に含まれる年齢グループの割合に基づいて、クラスタ毎に、例えば表5(図4の符号g6)に示すように、クラスタ名を付与する。なお、円グラフg3は、第1クラスタに分類された年齢グループぞれぞれの割合を表し、円グラフg4は、第2クラスタに分類された年齢グループぞれぞれの割合を表し、円グラフg5は、第3クラスタに分類された年齢グループぞれぞれの割合を表す。続けて、解析部14は、付与したクラスタ名をデータベース13に格納する。 (Step S26) The analysis unit 14 assigns a cluster name to each cluster based on the ratio of the age group included in each cluster, for example, as shown in Table 5 (reference numeral g6 in FIG. 4). Note that a pie chart g3 represents the ratio of each of the age groups classified into the first cluster, and a pie chart g4 represents a ratio of each of the age groups classified into the second cluster. g5 represents the ratio of each age group classified into the third cluster. Subsequently, the analysis unit 14 stores the assigned cluster name in the database 13.
以上で、解析部14が行うクラスタリング処理およびラベル処理を終了する。
すなわち、本実施形態では、多次元尺度法で分析された結果を、最適なクラスタ数Pに分類し、分類したクラスタ毎に含まれている被験者の年齢(属性)の割合に基づいて、クラスタにラベルを付与している。このラベルは、対象者の腸内状態の判定結果にも用いられる。
Thus, the clustering process and the label process performed by the analysis unit 14 are completed.
That is, in the present embodiment, the results analyzed by the multidimensional scaling method are classified into the optimal number of clusters P, and the clusters are classified into the clusters based on the ratio of the age (attribute) of the subject included in each classified cluster. Labels are given. This label is also used for the determination result of the intestinal state of the subject.
<主座標分析を行いクラスタに分類した結果の例>
次に、主座標分析を行いクラスタに分類した結果の一例を説明する。
図5は、本実施形態に係る主座標分析を行い3つのクラスタに分類した結果を示す図である。図5において、横軸は、第1主座標、縦軸は、第2主座標である。また、図5に示す例は、m=379人、年齢0歳〜104歳、細菌数が187種類の腸内細菌叢情報を主座標分析した結果である。また、図5に示す例は、表4に示したように、離乳前、離乳中、離乳後〜9歳、10−19歳、20−29歳、30−39歳、40−49歳、50−59歳、60−69歳、70−79歳、80−89歳、90−99歳、および100歳以上の13の年齢グループに分けた例である。さらに、算出されたCH Indexの値のうち、最も高い値が3の例である。
<Example of the result of the main coordinate analysis and classification into clusters>
Next, an example of the result of performing the main coordinate analysis and classifying the data into clusters will be described.
FIG. 5 is a diagram illustrating a result of performing the main coordinate analysis according to the present embodiment and classifying the cluster into three clusters. In FIG. 5, the horizontal axis is the first main coordinate, and the vertical axis is the second main coordinate. The example shown in FIG. 5 is a result of main coordinate analysis of intestinal flora information of m = 379 people, ages 0 to 104, and 187 kinds of bacteria. In addition, as shown in Table 4, the examples shown in FIG. 5 are before weaning, during weaning, and after weaning to 9 years old, 10-19 years old, 20-29 years old, 30-39 years old, 40-49 years old, 50 years old. These are examples divided into 13 age groups of -59, 60-69, 70-79, 80-89, 90-99, and 100 years or older. Further, the highest value of the calculated CH Index values is an example of 3.
図5において円g101で囲んだ範囲は、第1クラスタに分類される被験者による腸内細菌叢情報を示し、円g102で囲んだ範囲は、第2クラスタに分類される被験者による腸内細菌叢情報を示し、円g103で囲んだ範囲は、第3クラスタに分類される被験者による腸内細菌叢情報を示している。また、白抜きの四角1〜四角3それぞれは、各クラスタの重心を表している。また、重心から各被験者の腸内細菌叢情報に接続されている線分は、各腸内細菌叢情報が、第1クラスタ〜第3クラスタのいずれのクラスタに属しているかを示している。 In FIG. 5, a range surrounded by a circle g101 indicates intestinal flora information by the subject classified into the first cluster, and a range surrounded by a circle g102 indicates intestinal flora information by the subject classified into the second cluster. And a range surrounded by a circle g103 indicates intestinal flora information by the subject classified into the third cluster. Each of the white squares 1 to 3 represents the center of gravity of each cluster. A line segment connected from the center of gravity to the intestinal flora information of each subject indicates which of the first to third clusters each intestinal flora information belongs to.
<主成分分析結果の例>
次に、主成分分析を行いクラスタに分類した結果の一例を説明する。
図6は、本実施形態に係る主成分分析を行い3つのクラスタに分類した結果を示す図である。図6において、横軸は、第1主成分、縦軸は、第2主成分である。分析に用いた腸内細菌叢情報は、図5に示した主座標分析と同じである。
<Example of principal component analysis result>
Next, an example of a result of performing principal component analysis and classifying into clusters will be described.
FIG. 6 is a diagram illustrating a result of performing principal component analysis according to the present embodiment and classifying the cluster into three clusters. In FIG. 6, the horizontal axis is the first principal component, and the vertical axis is the second principal component. The intestinal flora information used for the analysis is the same as the main coordinate analysis shown in FIG.
図6において円g201で囲んだ範囲は、第1クラスタに分類される被験者による腸内細菌叢情報を示し、円g202で囲んだ範囲は、第2クラスタに分類される被験者による腸内細菌叢情報を示し、円g203で囲んだ範囲は、第3クラスタに分類される被験者による腸内細菌叢情報を示している。また、重心1〜重心3から各被験者の腸内細菌叢情報に接続されている線分は、図5と同様である。 In FIG. 6, a range surrounded by a circle g201 indicates intestinal flora information by the subject classified into the first cluster, and a range surrounded by a circle g202 indicates intestinal flora information by the subject classified into the second cluster. And a range surrounded by a circle g203 indicates intestinal flora information by the subject classified into the third cluster. Lines connected from the centroids 1 to 3 to the intestinal flora information of each subject are the same as those in FIG.
<各クラスタに含まれる年齢層の例>
次に、図5および図6における各クラスタの年齢層の例について説明する。
図7は、図5および図6における各クラスタの年齢層の例を示す図である。
図7の円グラフg301は、第1クラスタの年齢層の割合を示し、円グラフg302は、第2クラスタの年齢層の割合を示し、円グラフg303は、第3クラスタの年齢層の割合を示す。
<Example of age group included in each cluster>
Next, an example of the age group of each cluster in FIGS. 5 and 6 will be described.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the age group of each cluster in FIGS. 5 and 6.
7, a pie chart g301 shows the proportion of the age group of the first cluster, a pie chart g302 shows a proportion of the age group of the second cluster, and a pie chart g303 shows the proportion of the age group of the third cluster. .
円グラフg301が示すように、第1クラスタは、離乳前と離乳中と離乳後〜9歳の年齢の被験者の割合の合計が50%程度である。このため、解析部14は、第1クラスタに対して、エンテロタイプ(enterotype)として、“乳児”のラベル名を付与する。なお、エンテロタイプとは、ヒト腸内共生細菌叢のパターンであり、本実施形態では、ヒト腸内共生細菌叢のパターンに基づいて分類された年齢のタイプである。 As shown by the circle graph g301, in the first cluster, the total of the proportion of the subjects of the age of 9 years old before, during and after weaning is about 50%. For this reason, the analysis unit 14 assigns a label name of “infant” to the first cluster as an enterotype (enterotype). The enterotype is a pattern of a human intestinal symbiotic bacterial flora, and in the present embodiment, is an age type that is classified based on a human intestinal symbiotic bacterial flora pattern.
また、円グラフg302が示すように、第2クラスタは、10−19歳と20−29歳と30−39歳の年齢の被験者の割合の合計が50%程度である。このため、解析部14は、第2クラスタに対して“成人”のラベル名を付与する。
また、円グラフg303が示すように、第3クラスタは、80−89歳と90−99歳と100歳以上の年齢の被験者の割合の合計が2/3以上である。このため、解析部14は、第2クラスタに対して“高齢者”のラベル名を付与する。
なお、上述したラベル名は一例であり、これに限られない。各クラスタに含まれる年齢層に応じた名前であればよい。
Further, as indicated by the pie chart g302, in the second cluster, the total ratio of the subjects of the ages of 10-19, 20-29 and 30-39 is about 50%. Therefore, the analysis unit 14 assigns a label name of “adult” to the second cluster.
Further, as indicated by the pie chart g303, in the third cluster, the total ratio of subjects aged 80-89, 90-99, and 100 years or older is 2/3 or more. Therefore, the analysis unit 14 assigns a label name of “elderly person” to the second cluster.
Note that the above-described label name is an example, and the present invention is not limited to this. Any name may be used according to the age group included in each cluster.
<年齢層における各クラスタの割合>
次に、図5および図6に示した分析結果における、年齢層における各クラスタの割合を説明する。
図8は、図5および図6に示した分析結果における、年齢層における各クラスタの割合を示す図である。
図8において、横軸は年齢層、縦軸は割合を表している。また、図8において、長方形g401は“乳児”(第1クラスタ)を表し、長方形g402は“成人”(第2クラスタ)を表し、長方形g403は“高齢者”(第3クラスタ)を表す。
<Ratio of each cluster in age group>
Next, the ratio of each cluster in the age group in the analysis results shown in FIGS. 5 and 6 will be described.
FIG. 8 is a diagram showing the ratio of each cluster in the age group in the analysis results shown in FIG. 5 and FIG.
In FIG. 8, the horizontal axis represents the age group, and the vertical axis represents the ratio. In FIG. 8, a rectangle g401 represents “infant” (first cluster), a rectangle g402 represents “adult” (second cluster), and a rectangle g403 represents “elderly person” (third cluster).
図8において、例えば離乳中の年齢層の被験者では、約70%が“乳児”に分類され、約30%が高齢者”に分類される。
また、例えば80−89歳の年齢層の被験者では、約80%が“高齢者”に分類され、約16%が“成人”に分類され、約4%が“乳児”に分類される。
このように、多くの被験者は年齢相応のエンテロタイプに属しているが、離乳前にも関わらず成人エンテロタイプに属していたり、80歳代にも関わらず乳児エンテロタイプに属していたりする被験者がおり、必ずしも実年齢と腸内細菌叢の構成年齢が一致するわけではない。
In FIG. 8, for example, about 70% of subjects in the weaning age group are classified as “baby” and about 30% are classified as “elderly”.
In addition, for example, among subjects in the age group of 80-89, about 80% are classified as "elderly", about 16% are classified as "adult", and about 4% are classified as "infant".
As described above, many subjects belong to the age-appropriate enterotype, but some subjects belong to the adult enterotype even before weaning, or belong to the infant enterotype even in their 80s. Therefore, the actual age does not always match the age of the intestinal flora.
<対象者の腸内状態の判定>
次に、対象者の腸内状態の判定処理手順の例を説明する。
図9は、本実施形態に係る対象者の腸内状態の判定処理のフローチャートである。
(ステップS51)解析部14は、データベース13からm人分の腸内細菌叢情報を読み出す。
(ステップS52)解析部14は、データベース13からクラスタ数、クラスタ毎のラベル名を読み出す。
<Determination of the intestinal condition of the subject>
Next, an example of the procedure for determining the intestinal state of the subject will be described.
FIG. 9 is a flowchart of a process of determining the intestinal state of the subject according to the present embodiment.
(Step S51) The analysis unit 14 reads intestinal microflora information for m persons from the database 13.
(Step S52) The analysis unit 14 reads the number of clusters and the label name for each cluster from the database 13.
(ステップS53)腸内細菌抽出装置11は、後述する処理(図10のステップS101〜S116)によって対象者の糞便を解析して、対象者の腸内細菌叢情報を抽出する。続けて、解析部14は、腸内細菌抽出装置11が出力した対象者の腸内細菌叢情報を取得する。 (Step S53) The intestinal bacteria extraction apparatus 11 analyzes the subject's feces by the processing described below (steps S101 to S116 in FIG. 10) and extracts the subject's intestinal flora information. Subsequently, the analysis unit 14 acquires the intestinal bacterial flora information of the subject output by the intestinal bacterial extractor 11.
(ステップS54)解析部14は、取得した対象者の腸内細菌叢情報に対して、対象者から抽出されずに被験者からのみ抽出された腸内細菌の情報を追加し、対象者の腸内細菌叢情報を更新する。例えば、対象者から抽出された腸内細菌の種類数が、100種類の場合、腸内細菌抽出装置11が出力する対象者の腸内細菌叢情報は、図9の符号g451のように、1行×100列の情報である。解析部14は、図9の符号g452および符号g453に示すように、列情報へ87(=187−100)種類の腸内細菌の情報を追加する。さらに、解析部14は、符号g453に示すように、追加した腸内細菌の情報の構成割合(構成比率)それぞれに0%を挿入する。なお、解析部14は、腸内細菌叢データベースに格納されている細菌の分類レベルと同じ分類レベルで、対象者の腸内細菌叢情報を更新する。 (Step S54) The analysis unit 14 adds the information of the intestinal bacteria extracted only from the subject without being extracted from the subject to the obtained intestinal flora information of the subject, and Update bacterial flora information. For example, when the number of types of intestinal bacteria extracted from the subject is 100, the intestinal bacterial flora information of the subject output by the intestinal bacteria extraction device 11 is 1 as indicated by reference numeral g451 in FIG. It is information of a row × 100 columns. The analysis unit 14 adds 87 (= 187-100) types of information on intestinal bacteria to the column information, as indicated by reference numerals g452 and g453 in FIG. Further, the analysis unit 14 inserts 0% into each of the composition ratios (composition ratios) of the information on the added intestinal bacteria, as indicated by reference numeral g453. The analysis unit 14 updates the subject's intestinal flora information at the same classification level as that of the bacteria stored in the intestinal flora database.
(ステップS55)解析部14は、読み出したm人分の腸内細菌叢情報と、ステップS54で更新した対象者の腸内細菌叢情報とを統合する。続けて、解析部14は、統合した(m+1)人分の腸内細菌叢情報に対して、例えばR softwareのクラスターパッケージを用いて、主座標分析等の多次元尺度法分析を行う。続けて、解析部14は、読み出したクラスタ数に腸内細菌叢情報を、例えばウォード法によって分類する。 (Step S55) The analysis unit 14 integrates the read intestinal flora information for m persons and the subject's intestinal flora information updated in step S54. Subsequently, the analysis unit 14 performs multidimensional scaling analysis such as principal coordinate analysis on the integrated intestinal flora information of the (m + 1) persons using, for example, a cluster package of R software. Subsequently, the analysis unit 14 classifies the intestinal flora information into the read cluster number by, for example, the Ward method.
(ステップS56)判定部15は、対象者の腸内細菌叢の構成割合が、分類されたクラスのうち、いずれのクラスタに属するかを判定する。
(ステップS57)判定部15は、対象者の腸内細菌叢の構成割合が、どのクラスタに属しているかを判別する。判定部15は、対象者の腸内細菌叢の構成割合が、第1クラスタに属していると判別した場合(ステップS57;第1クラスタ)ステップS58に処理を進め、第2クラスタに属していると判別した場合(ステップS57;第2クラスタ)ステップS59に処理を進め、第3クラスタに属していると判別した場合(ステップS57;第3クラスタ)ステップS60に処理を進める。
(Step S56) The determining unit 15 determines to which cluster among the classified classes the composition ratio of the intestinal flora of the subject belongs.
(Step S57) The determining unit 15 determines to which cluster the constituent ratio of the intestinal flora of the subject belongs. When the determining unit 15 determines that the composition ratio of the intestinal microflora of the subject belongs to the first cluster (step S57; first cluster), the process proceeds to step S58, and the determination unit 15 belongs to the second cluster. (Step S57; second cluster), the process proceeds to step S59, and if it is determined that the pixel belongs to the third cluster (step S57; third cluster), the process proceeds to step S60.
(ステップS58)判定部15は、対象者の腸内状態を、第1のラベル名、例えば“乳児”であると判定し、判定した判定結果を外部装置に出力する。判定部15は、判定結果を出力後、処理を終了する。
(ステップS59)判定部15は、対象者の腸内状態を、第2のラベル名、例えば“成人”であると判定し、判定した判定結果を外部装置に出力する。判定部15は、判定結果を出力後、処理を終了する。
(ステップS60)判定部15は、対象者の腸内状態を、第3のラベル名、例えば“高齢者”であると判定し、判定した判定結果を外部装置に出力する。判定部15は、判定結果を出力後、処理を終了する。なお、ステップS58〜S60に基づいて、外部装置は、例えば『あなたの腸内状態は“成人の腸内細菌の構成割合”に分類されました』等を、対象者に報知する。
以上で、対象者の被験者における腸内状態の判定処理を終了する。
(Step S58) The determining unit 15 determines that the intestinal condition of the subject is the first label name, for example, “infant”, and outputs the determined result to the external device. After outputting the determination result, the determination unit 15 ends the process.
(Step S59) The determining unit 15 determines that the intestinal condition of the subject is the second label name, for example, “adult”, and outputs the determined result to the external device. After outputting the determination result, the determination unit 15 ends the process.
(Step S60) The determining unit 15 determines that the intestinal condition of the subject is a third label name, for example, “elderly person”, and outputs the determined result to the external device. After outputting the determination result, the determination unit 15 ends the process. In addition, based on steps S58 to S60, the external device notifies the subject, for example, "Your intestinal condition has been classified as" the composition ratio of intestinal bacteria in adults "".
Thus, the determination processing of the intestinal state in the subject is completed.
なお、上述した例では、対象者について、腸内状態を判定する例を説明したが、これに限られない。データベース構築後に、m人のうちの1人の被験者の腸内細菌叢情報を抽出し、抽出した被験者について腸内状態の判定を行ってもよい。 In the example described above, an example in which the intestinal state is determined for the subject is described, but the present invention is not limited to this. After constructing the database, the intestinal flora information of one of the m subjects may be extracted, and the intestinal state of the extracted subject may be determined.
また、データベース生成部12は、データベース13の構築後も対象者の腸内細菌叢情報と年齢とを対応付けてデータベース13に逐次格納していく。そして、解析部14は、データベース13の格納されている被験者および対象者の腸内細菌叢情報が、所定の人数を超えたときに、最適なクラスタ数の再計算し、各クラスタのラベル名を再付与するようにしてもよい。 Further, even after the database 13 is constructed, the database generating unit 12 sequentially stores the intestinal microflora information of the subject and the age in the database 13 in association with each other. Then, when the intestinal flora information of the subject and the subject stored in the database 13 exceeds a predetermined number, the analysis unit 14 recalculates the optimal number of clusters and changes the label name of each cluster. You may make it give again.
<腸内細菌の抽出方法>
次に、腸内細菌抽出装置11が行う腸内細菌の抽出方法の一例について説明する。
図10は、本実施形態に係る腸内細菌抽出装置11が行う腸内細菌の抽出処理のフローチャートである。
<Method of extracting intestinal bacteria>
Next, an example of a method for extracting intestinal bacteria performed by the intestinal bacteria extraction device 11 will be described.
FIG. 10 is a flowchart of the intestinal bacteria extraction process performed by the intestinal bacteria extraction device 11 according to the present embodiment.
(ステップS101)腸内細菌抽出装置11は、被験者毎または対象者毎に、糞便20mg程度を測りとり、450ulの抽出液(100mM Tris/HCl、4mM EDTA、pH9.0)に懸濁する。
(ステップS102)腸内細菌抽出装置11は、ステップS101で懸濁した抽出液に、10%SDS溶液50ul、0.1mm径のガラスビーズ300mg、500ulのTE飽和フェノール(例えば和光純薬)を混合し、例えばFastPrep FP 100A(フナコシ社製)にてパワーレベル5、30秒の破砕処理を行う。
(Step S101) The intestinal bacteria extraction device 11 measures about 20 mg of feces for each subject or each subject, and suspends them in 450 ul of an extract (100 mM Tris / HCl, 4 mM EDTA, pH 9.0).
(Step S102) The intestinal bacteria extraction apparatus 11 mixes the extract suspended in step S101 with 50ul of 10% SDS solution, 300mg of 0.1mm diameter glass beads, and 500ul of TE-saturated phenol (for example, Wako Pure Chemical Industries). Then, for example, crushing is performed at a power level of 5, 30 seconds using FastPrep FP 100A (manufactured by Funakoshi).
(ステップS103)腸内細菌抽出装置11は、ステップS102で破砕処理を行った溶液に対して、14,000gで5分間遠心後400ulの上清を取得する。続けて、腸内細菌抽出装置11は、取得した上清に、250ulのフェノール・クロロホルム溶液(例えば和光純薬)を加えて混合し、14,000gで5分間遠心後250ulの上清を取得した。 (Step S103) The intestinal bacteria extraction apparatus 11 obtains 400 ul of supernatant after centrifuging the solution subjected to the crushing treatment in step S102 at 14,000 g for 5 minutes. Subsequently, the intestinal bacterial extraction device 11 added and mixed 250 ul of a phenol / chloroform solution (for example, Wako Pure Chemical Industries) to the obtained supernatant, and centrifuged at 14,000 g for 5 minutes to obtain 250 ul of the supernatant. .
(ステップS104)腸内細菌抽出装置11は、ステップS103で取得した上清に、2−プロパノールを250ul加え、イソプロパノール沈殿させたものを200ulのTris−EDTAバッファー(pH8.0)で溶解し、DNA溶液を生成する。 (Step S104) The intestinal bacteria extraction apparatus 11 adds 250 ul of 2-propanol to the supernatant obtained in step S103, dissolves the precipitate in isopropanol with 200 ul of Tris-EDTA buffer (pH 8.0), Form a solution.
(ステップS105)腸内細菌抽出装置11は、細菌の16S rRNA遺伝子の第3〜4可変領域を増幅させるための1stプライマーセットであるTru357F[(5’−CGCTCTTCCGATCTCTGTACGGRAGGCAGCAG−3’(配列番号1))とTru806R[5’−CGCTCTTCCGATCTGACGGACTACHVGGGTWTCTAAT−3’(配列番号2)]と、例えば次世代シーケンサーMiseq(イルミナ社製)にて解析するために必要な2ndプライマーセットであるFwd [5’−X1NNNNNNNN−X2−3’]およびRev [5’−X3−NNNNNNNN−X4−3’]を設計し、例えばLife Technologies社のオリゴプライマー作成サービスによりプライマーを合成する。
なお、X1、X2、X3、X4、Nは以下の配列を表す。
X1: AATGATACGGCGACCACCGAGATCTACAC(配列番号3)
X2:ACACTCTTTCCCTACACGACGCTCTTCCGATCTCTG(配列番号4)
X3:CAAGCAGAAGACGGCATACGAGAT(配列番号5)
X4:GTGACTGGAGTTCAGACGTGTGCTCTTCCGATCTGAC(配列番号6)
Nは、任意の塩基からなるn人の被験者を識別するための塩基配列
(Step S105) The intestinal bacteria extraction device 11 uses the first primer set for amplifying the third to fourth variable regions of the bacterial 16S rRNA gene, Tru357F [(5′-CGCTCTTCCCGATCTCTGTACGGRAGGCAGCAG-3 ′ (SEQ ID NO: 1)). And Tru806R [5'-CGCTCTCCGATCTGGACGACTACHVGGTWTTCTAAT-3 '(SEQ ID NO: 2)], and Fwd [5'-X1NNNNNNNN-X2-, which is a 2nd primer set required for analysis by, for example, a next-generation sequencer Miseq (manufactured by Illumina). 3 '] and Rev [5'-X3-NNNNNNNNNN-X4-3'], and combine the primers using, for example, an oligo primer production service of Life Technologies. To.
In addition, X1, X2, X3, X4, and N represent the following sequences.
X1: AATGATACGGCGACCACCGAGATCTACAC (SEQ ID NO: 3)
X2: ACACTCTTTTCCTACACGACGCTCTTCCGATCCTCTG (SEQ ID NO: 4)
X3: CAAGCAGAAGACGGCATACGAGAT (SEQ ID NO: 5)
X4: GTGACTGGAGTTCAGACGTGTGCCTTCCCGATCTGAC (SEQ ID NO: 6)
N is a base sequence for identifying n subjects consisting of arbitrary bases
(ステップS106)腸内細菌抽出装置11は、鋳型DNA溶液および1stプライマーセットを含む総液量を25μlとした反応液を、例えばTaKaRa Ex Taq HS kit (タカラバイオ社製)を用いて調製する。続けて、腸内細菌抽出装置11は、例えばVeriti 200(Life Technologies社製)により、例えば94℃3分の後、94℃30秒、50℃30秒、72℃30秒を20回、72℃10分のPCR(Polymerase Chain Reaction)反応処理を行う。 (Step S106) The intestinal bacteria extraction device 11 prepares a reaction solution having a total volume of 25 μl including the template DNA solution and the first primer set, using, for example, TaKaRa Ex Taq HS kit (manufactured by Takara Bio Inc.). Subsequently, the intestinal bacteria extraction device 11 is, for example, Verity 200 (manufactured by Life Technologies), for example, after 94 ° C. for 3 minutes, 94 ° C. for 30 seconds, 50 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 30 seconds 20 times at 72 ° C. Perform a PCR (Polymerase Chain Reaction) reaction for 10 minutes.
(ステップS107)腸内細菌抽出装置11は、ステップS106によって得られたPCR産物を1%アガロースゲルにて電気泳動し、バンドパターンを確認する。
(ステップS108)腸内細菌抽出装置11は、ステップS106によって得られたPCR産物1ulを鋳型とし、2ndプライマーセットを用いて上述した条件と同様にPCR反応処理を行う。ただし、PCRのサイクル数は、20回ではなく8回である。
(Step S107) The intestinal bacteria extraction device 11 electrophoreses the PCR product obtained in step S106 on a 1% agarose gel, and confirms a band pattern.
(Step S108) The intestinal bacteria extraction apparatus 11 performs a PCR reaction process using 1 ul of the PCR product obtained in step S106 as a template and a 2nd primer set under the same conditions as described above. However, the number of PCR cycles is eight instead of twenty.
(ステップS109)腸内細菌抽出装置11は、ステップS108によって得られたPCR産物を1%アガロースゲルにて電気泳動し、バンドパターンを確認する。
(ステップS110)腸内細菌抽出装置11は、ステップS109の処理後、例えばQIAquick 96 PCR Purification Kit(キアゲン社製)にて精製を行い、例えばQuant−iT PicoGreen dsDNA Assay kit(Life Technologies社製)にて濃度を測定する。続けて、腸内細菌抽出装置11は、同濃度のDNA溶液を混合したものを、例えばMiseq v3 Reagent kit(イルミナ社製)に供し、Miseqにてシークエンス解析を実施する。
(Step S109) The intestinal bacteria extraction apparatus 11 electrophoreses the PCR product obtained in step S108 on a 1% agarose gel, and confirms a band pattern.
(Step S110) After the treatment in step S109, the intestinal bacteria extraction device 11 performs purification using, for example, a QIAquick 96 PCR Purification Kit (manufactured by Qiagen), and, for example, Quant-iT PicoGreen dsDNA Assay kit (manufactured by Life Technologies). And measure the concentration. Subsequently, the intestinal bacteria extraction device 11 supplies the mixed DNA solution having the same concentration to, for example, a Miseq v3 Reagent kit (manufactured by Illumina), and performs a sequence analysis using Miseq.
(ステップS111)腸内細菌抽出装置11は、ステップS110によって得られたfastqファイルからPhix(シークエンス時のコントロール配列)およびヒトゲノム配列を除去する。
(ステップS112)腸内細菌抽出装置11は、ステップS111の処理後、塩基配列3’側からQ17以下の塩基を除去する。
(Step S111) The intestinal bacteria extraction apparatus 11 removes Pix (control sequence at the time of the sequence) and the human genome sequence from the fastq file obtained in step S110.
(Step S112) After the processing of step S111, the intestinal bacteria extraction apparatus 11 removes bases of Q17 or less from the base sequence 3 'side.
(ステップS113)腸内細菌抽出装置11は、ステップS112の処理後、150bp以下になったリードを除去する。続けて、腸内細菌抽出装置11は、全体でQ25以下のリード、ペアになっていないリードを除去する。
(ステップS114)腸内細菌抽出装置11は、ステップS113の処理後、得られたペアエンド配列を、例えばfastq−join(version.1.1.2−301)(http://code.google.com/p/ea−utils/wiki/FastqJoin)によって接続する。
(Step S113) After the processing of step S112, the intestinal bacteria extraction device 11 removes the lead that has become 150 bp or less. Subsequently, the intestinal bacteria extraction apparatus 11 removes the leads of Q25 or less as a whole and the unpaired leads.
(Step S114) After the processing of step S113, the intestinal bacteria extraction apparatus 11 compares the obtained paired end sequence with, for example, fastq-join (version 1.1.1.2-301) (http://code.google.com). / P / ea-utils / wiki / FastqJoin).
(ステップS115)腸内細菌抽出装置11は、ステップS114の処理後、例えばUCHIMEにてキメラ配列を除去する。
(ステップS116)最終的に、例えばサンプル当たり4,979±1,800の配列が得られ、腸内細菌抽出装置11は、これらを例えばQIIME software(version 1.8.0)(http://qiime.org/)にて97%の相同性を有する配列ごとをOTU(Operational Taxonomy Unit)とする。続けて、腸内細菌抽出装置11は、各OTUの代表配列を例えばGreengenes database 12_10(http://greengenes.secondgenome.com/downloads/database/12_10)に対して、例えばブラスト(BLAST;Basic Local Alignment Search Tool)を用いて検索することで腸内細菌叢の細菌分類レベル(門、綱、目、科、属、種等)での構成データを生成する。なお、構成データは、m人から検出された腸内細菌の種類がoの場合、m行×o列のテーブルとなる。また、BLASTとは、例えば所定の閾値以上のスコアで類似するシークエンス群を見つけるためのアルゴリズム、またそのアルゴリズムを実装したプログラムである。続けて、データベース生成部12は、腸内細菌抽出装置11によって生成された腸内細菌叢の細菌分類レベルでの構成データに、被験者の年齢を対応付けてデータベース13に格納する。
(Step S115) After the processing of step S114, the intestinal bacteria extraction apparatus 11 removes the chimeric sequence by, for example, UCHIME.
(Step S116) Finally, for example, 4,979 ± 1,800 sequences are obtained per sample, and the intestinal bacteria extraction apparatus 11 converts these into, for example, QIIME software (version 1.8.0) (http: // Each sequence having 97% homology in qime.org/) is defined as OTU (Operational Taxonomy Unit). Subsequently, the intestinal bacteria extraction device 11 compares the representative sequence of each OTU with, for example, Greengenes database 12_10 (http://greengenes.secondgenome.com/downloads/database/12_10), for example, by blasting (BLAST; basicAnalysisLast). By using a search tool (Search Tool), constituent data at the bacterial classification level (phylum, class, order, family, genus, species, etc.) of the intestinal flora is generated. The configuration data is a table of m rows × o columns when the type of intestinal bacteria detected from m persons is o. BLAST is, for example, an algorithm for finding a similar sequence group with a score equal to or higher than a predetermined threshold, and a program in which the algorithm is implemented. Subsequently, the database generation unit 12 stores the configuration data of the intestinal flora generated by the intestinal bacteria extraction device 11 at the bacterial classification level in the database 13 in association with the age of the subject.
以上で、腸内細菌の抽出処理手順を終了する。なお、上述した腸内細菌の抽出処理の手順、用いる溶液、用いる溶液の容量、用いるアプリケーション等は一例であり、これに限られない。 This is the end of the intestinal bacteria extraction processing procedure. The procedure of the intestinal bacteria extraction process described above, the solution to be used, the volume of the solution to be used, the application to be used, and the like are merely examples, and are not limited thereto.
[第1の試験例]
次に、第1の試験例について説明する。
(手順1)腸内細菌抽出装置11は、データベース用の379人の被験者の糞便を用いて、図10に示したステップS101〜S116の処理によって腸内細菌叢の細菌分類レベルでの構成データを生成する。続けて、データベース生成部12は、腸内細菌抽出装置11によって生成された腸内細菌叢の細菌分類レベルでの構成データに、379人の被験者それぞれの年齢を対応付けてデータベース13に格納する。すなわち、データベース13には、379(被験者数)行×187(細菌の種類数)列の構成データに、識別子と年齢とが対応つけられて格納されている。なお、379人の被験者から抽出された腸内細菌は、表6〜表15の第1列に示す細菌であった。表6〜表15に示すように、抽出された腸内細菌のレベルは、属レベルである。なお、表6〜表15において、“[…]”は、現在は分類が不明瞭のため、かつて使われていた名称を表している。また、“gen.”は、属レベルの分類が不明または未同定であることを表し、“fan.”は、科レベルの分類が不明または未同定であることを表し、“ord.”は、目レベルの分類が不明または未同定であることを表している。
[First test example]
Next, a first test example will be described.
(Procedure 1) The intestinal bacteria extraction device 11 uses the feces of the 379 subjects for the database to perform processing in steps S101 to S116 shown in FIG. Generate. Subsequently, the database generation unit 12 stores the data of the intestinal flora at the bacterial classification level generated by the intestinal bacteria extraction device 11 in the database 13 in association with the age of each of the 379 subjects. That is, the database 13 stores configuration data of 379 (number of subjects) rows × 187 (number of types of bacteria) columns in association with identifiers and ages. The intestinal bacteria extracted from the 379 subjects were the bacteria shown in the first columns of Tables 6 to 15. As shown in Tables 6 to 15, the levels of the intestinal bacteria extracted are at the genus level. In Tables 6 to 15, "[...]" represents a name that was used once because the classification is currently unclear. “Gen.” Indicates that the classification at the genus level is unknown or unidentified, “fan.” Indicates that the classification at the family level is unknown or unidentified, and “ord.” Indicates that the eye-level classification is unknown or unidentified.
(手順2)解析部14は、手順1によって構築された腸内細菌叢データベースに対して、CH Indexを算出することで最適なクラスタ数が3であると算出する。続けて、解析部14は、手順1によって構築された腸内細菌叢データベースに対して、R softwareのクラスターパッケージを用いて主座標分析を行い、3つのクラスタに分類する。続けて、解析部14は、3つのクラスタに含まれる被験者の年齢に基づいて、3つのクラスタそれぞれに、“乳児”、“成人”、および“高齢者”のラベル名を付与する。 (Procedure 2) The analysis unit 14 calculates that the optimal number of clusters is 3 by calculating the CH Index for the intestinal flora database constructed in Procedure 1. Subsequently, the analysis unit 14 performs a main coordinate analysis on the intestinal microflora database constructed in the procedure 1 using a cluster package of R software, and classifies the data into three clusters. Subsequently, the analysis unit 14 assigns the label names “infant”, “adult”, and “elderly” to each of the three clusters based on the ages of the subjects included in the three clusters.
(手順3)腸内細菌抽出装置11は、40歳男性の対象者の糞便を用いて、図10に示したステップS101〜S116の処理によって腸内細菌叢を抽出する。次に、解析部14は、取得した対象者の腸内細菌叢情報に対して、対象者から抽出されずに被験者からのみ抽出された腸内細菌の情報を追加し、対象者の腸内細菌叢情報を更新する。さらに、解析部14は、図9の符号g453に示すように、追加した腸内細菌の情報の構成割合(構成比率)それぞれに0%を挿入する。表6〜表15の第2列に、抽出された腸内細菌および被験者のみから抽出された腸内細菌の構成割合を示す。更新後に得られるデータは、1行×187列の構築データである。 (Procedure 3) The intestinal bacteria extraction device 11 extracts the intestinal bacterial flora by using the feces of a 40-year-old male subject through the processing of steps S101 to S116 shown in FIG. Next, the analysis unit 14 adds information of the intestinal bacteria extracted only from the subject without being extracted from the subject to the acquired intestinal flora information of the subject, and Update the plexus information. Further, the analysis unit 14 inserts 0% into each of the composition ratios (composition ratios) of the information on the added intestinal bacteria, as indicated by reference numeral g453 in FIG. The second column of Tables 6 to 15 shows the composition ratio of the extracted enterobacteria and the enterobacteria extracted only from the subject. The data obtained after the update is the construction data of 1 row × 187 columns.
(手順4)解析部14は、手順3によって得られた1行×187列の構築データと、手順1によって構築された379行×187列の構成データとを統合して、380行×187列の構成データを生成する。続けて、解析部14は、生成した380行×187列の構成データに対して、R softwareのクラスターパッケージを用いて主座標分析を行う。このとき、解析部14は、最適なクラスタ数の再計算を行わないことが好ましい。すなわち、クラスタ数は3のままで良いものである。 (Procedure 4) The analysis unit 14 integrates the 1-row × 187-column construction data obtained in the procedure 3 and the 379-row × 187-column configuration data constructed in the procedure 1 to obtain 380 rows × 187 columns. Generate configuration data for Subsequently, the analysis unit 14 performs a main coordinate analysis on the generated configuration data of 380 rows × 187 columns using a cluster package of R software. At this time, it is preferable that the analysis unit 14 does not recalculate the optimum number of clusters. That is, the number of clusters may be kept at three.
(手順5)判定部15は、手順4によって解析された結果、40歳男性の対象者が、図11に示すように、“成人”のエンテロタイプに属していると判定する。なお、どのクラスタに属しているかの判定は、解析部14による主座標分析後、クラスタ分類への処理によって行われる。図11は、第1の試験例における40歳男性の対象者を含む380人分の腸内細菌叢を主座標分析した結果を示す図である。図11において、横軸と縦軸は、図5と同じである。また、円g501は“乳児”のクラスタ(エンテロタイプ)であり、円g502は“成人”のクラスタ(エンテロタイプ)であり、円g503は“高齢者”のクラスタ(エンテロタイプ)である。また、×印g511は、40歳男性の対象者の腸内細菌叢を表している。 (Procedure 5) As a result of the analysis performed in Procedure 4, the determination unit 15 determines that the 40-year-old male subject belongs to the “adult” enterotype, as shown in FIG. It is to be noted that the determination of which cluster belongs to is performed by a process for cluster classification after the main coordinate analysis by the analysis unit 14. FIG. 11 is a diagram showing the results of main coordinate analysis of intestinal flora of 380 persons including a 40-year-old male subject in the first test example. 11, the horizontal axis and the vertical axis are the same as in FIG. A circle g501 is a cluster of “infant” (enterotype), a circle g502 is a cluster of “adult” (enterotype), and a circle g503 is a cluster of “elderly person” (enterotype). In addition, x g511 represents the intestinal flora of a 40-year-old male subject.
[第2の試験例]
次に、第2の試験例について説明する。
なお、第1の試験例の手順1によって、データベースの構築が終了、すなわち、379行×187列の構成データに、識別子と年齢とが対応つけられてデータベース13に格納されている。また、第1の試験例の手順2によって、最適なクラスタ数が3として算出されている。
[Second test example]
Next, a second test example will be described.
By the procedure 1 of the first test example, the construction of the database is completed, that is, the configuration data of 379 rows × 187 columns are stored in the database 13 in association with the identifier and the age. Further, the optimal number of clusters is calculated as 3 by the procedure 2 of the first test example.
(手順2’)解析部14は、手順1によって構築されたデータベースに対して、R softwareのクラスターパッケージを用いて主成分分析を行い、3つのクラスタに分類する。続けて、解析部14は、3つのクラスタに含まれる被験者の年齢に基づいて、3つのクラスタそれぞれに、“乳児”、“成人”、および“高齢者”のラベル名を付与する。 (Procedure 2 ') The analysis unit 14 performs principal component analysis on the database constructed in Procedure 1 using an R software cluster package, and classifies the database into three clusters. Subsequently, the analysis unit 14 assigns the label names “infant”, “adult”, and “elderly” to each of the three clusters based on the ages of the subjects included in the three clusters.
(手順3’)腸内細菌抽出装置11は、第1の試験例の手順3と同様の処理を行い、対象者の1行×187列の構成データを生成する。 (Procedure 3 ′) The intestinal bacteria extraction device 11 performs the same processing as the procedure 3 of the first test example, and generates 1 row × 187 columns of configuration data of the subject.
(手順4’)解析部14は、手順3’によって得られた対象者の1行×187列の構築データと、第1の試験例の手順1によって構築された被験者の379行×187列の構成データとを統合して、380行×187列の構成データを生成する。続けて、解析部14は、生成した380行×187列の構成データに対して、R softwareのクラスターパッケージを用いて主成分分析を行う。このとき、解析部14は、最適なクラスタ数の再計算を行わないことが好ましい。すなわち、クラスタ数は3のままで良いものである。 (Procedure 4 ′) The analysis unit 14 constructs the subject's 1-row × 187-column construction data obtained in Procedure 3 ′ and the subject's 379-row × 187-column constructed by Procedure 1 of the first test example. The configuration data is integrated with the configuration data to generate 380 rows × 187 columns of configuration data. Subsequently, the analysis unit 14 performs a principal component analysis on the generated configuration data of 380 rows × 187 columns by using an R software cluster package. At this time, it is preferable that the analysis unit 14 does not recalculate the optimum number of clusters. That is, the number of clusters may be kept at three.
(手順5’)判定部15は、手順4’によって解析された結果、40歳男性の対象者が、図12に示すように、“成人”のエンテロタイプに属していると判定する。図12は、第2の試験例における40歳男性の対象者を含む380人分の腸内細菌叢を主成分分析した結果を示す図である。図12において、横軸と縦軸は、図6と同じである。また、円g601は“乳児”のクラスタ(エンテロタイプ)であり、円g602は“成人”のクラスタ(エンテロタイプ)であり、円g603は“高齢者”のクラスタ(エンテロタイプ)である。また、星印g611は、40歳男性の対象者の腸内細菌叢を表している。 (Step 5 ′) As a result of the analysis performed in Step 4 ′, the determination unit 15 determines that the 40-year-old male belongs to the “adult” enterotype, as shown in FIG. FIG. 12 is a diagram showing the results of a principal component analysis of intestinal flora of 380 persons including a 40-year-old male subject in the second test example. 12, the horizontal axis and the vertical axis are the same as in FIG. Circle g601 is a cluster of "infant" (enterotype), circle g602 is a cluster of "adult" (enterotype), and circle g603 is a cluster of "elderly" (enterotype). The star g611 represents the intestinal flora of a 40-year-old male subject.
図11および図12に示したように、40歳男性の被験者の腸内状態は、主座標分析であっても主成分分析であっても、“成人”のエンテロタイプに属していると判定された。 As shown in FIGS. 11 and 12, the intestinal condition of a 40-year-old male subject was determined to belong to the “adult” enterotype, regardless of the principal coordinate analysis or the principal component analysis. Was.
なお、上述した例において、属性として年齢の例を用いた例を説明したが、これに限られない。属性は、性別、体重、身長、居住地、出身地、国籍等であってもよい。また、腸内細菌叢に対応付けられている属性は、複数(例えば、年齢と国籍)であってもよい。例えば、属性が体重の場合、体重をいくつかのグループ(例えば10kg未満、10−19kg、20−29kg、・・・、90−99kg、100kg以上)に分類し、クラスタリングした結果に含まれる体重のグループに基づいてラベリングを行うようにしてもよい。
また、データベース13に格納される情報は、例えば国籍毎、地域毎等の複数のデータであってもよい。
Note that, in the above-described example, an example is described in which an example of age is used as the attribute, but the present invention is not limited to this. Attributes may be gender, weight, height, place of residence, place of origin, nationality, and the like. The attributes associated with the intestinal flora may be plural (for example, age and nationality). For example, when the attribute is weight, the weight is classified into several groups (for example, less than 10 kg, 10-19 kg, 20-29 kg, ..., 90-99 kg, 100 kg or more), and the weight included in the clustering result is included. Labeling may be performed based on groups.
Further, the information stored in the database 13 may be a plurality of data for each nationality, each region, or the like.
以上のように、本実施形態の腸内状態の判定方法は、腸内状態の判定装置1が、複数の被験者の各々を識別する識別子と、複数の被験者から抽出された全ての種類を含む細菌分類レベル(例えば、門、綱、目、科、属、種等)における複数の腸内細菌の各々について、複数の被験者の各々毎に抽出された細菌分類レベルにおける全ての腸内細菌(分類レベルが属レベルの場合、例えば、メタノブレウィバクテル属、アクチノマイセス属、・・・)に対する比率を表す値と、複数の被験者の各々の属性(例えば、年齢、性別、体重、身長、居住地、出身地、国籍等)を表す情報と、が対応付けられている腸内細菌叢データベース(データベース13)と、複数の被験者から抽出された全ての種類を含む細菌分類レベルにおける複数の腸内細菌の各々について、対象者から抽出された細菌分類レベルにおける全ての腸内細菌に対する比率を表す値(例えば、1行×187列の構成データ)と、を多次元尺度法(例えば、主座標分析、主成分分析)によって分析する(図2のステップS6)ことで、対象者の腸内状態を属性に基づく2つ以上のタイプ(例えば、乳児、成人、高齢者)のいずれに属しているか判定する判定工程(図2のステップS7)、を含む。 As described above, in the method for determining an intestinal condition according to the present embodiment, the intestinal condition determination device 1 uses the bacterium including the identifier for identifying each of the plurality of subjects and all the types extracted from the plurality of subjects. For each of the plurality of enterobacteria at the classification level (eg, phylum, class, order, family, genus, species, etc.), all the enterobacteria at the bacterial classification level extracted for each of the plurality of subjects (the classification level) Is a genus level, for example, a value representing a ratio to the genus Metanoblewibacter, Actinomyces,..., And attributes (eg, age, gender, weight, height, residence, And the intestinal flora database (database 13), which is associated with information indicating the location, hometown, nationality, etc., and a plurality of intestinal microbiota at the bacterial classification level including all types extracted from a plurality of subjects. Bacterial For each case, a value representing the ratio of all the intestinal bacteria at the bacterial classification level extracted from the subject (for example, 1-row × 187-column configuration data) and a multidimensional scaling method (for example, principal coordinate analysis, principal coordinate analysis, By performing component analysis (step S6 in FIG. 2), it is determined whether the intestinal condition of the subject belongs to any of two or more types (for example, infants, adults, and the elderly) based on attributes. Step (Step S7 in FIG. 2).
これにより、本実施形態では、データベース13に格納されている複数の腸内細菌によって構成される腸内細菌叢情報を多次元尺度法によって分析した結果を用いて、対象者の腸内細菌叢の情報を、属性に基づくタイプに分類する。この結果、本実施形態によれば、対象者の腸内状態を2つ以上のタイプに分類することができる。 Thus, in the present embodiment, the intestinal flora information of the subject is analyzed using the result of analyzing the intestinal flora information composed of a plurality of intestinal bacteria stored in the database 13 by the multidimensional scaling method. Classify information into types based on attributes. As a result, according to the present embodiment, the intestinal condition of the subject can be classified into two or more types.
また、本実施形態の腸内状態の判定方法において、腸内状態の判定装置1が、腸内細菌叢データベース(データベース13)を用いて、クラスタ数を算出するクラスタ数算出工程(図2のステップS3)と、腸内細菌叢データベースが多次元尺度法(例えば、主座標分析、主成分分析)によって分析された結果を、クラスタ数算出工程によって算出されたクラスタ数のクラスタに分類し、クラスタ毎に含まれる腸内細菌叢の情報を有する被験者の属性(例えば、年齢、性別、体重、身長、居住地、出身地、国籍等)に基づいて、各クラスタに対してラベル(例えば、乳児、成人、高齢者)を付与するラベル付与工程(図2のステップS4)と、をさらに含み、判定工程における2つ以上のタイプは、ラベル付与工程によって付与されたラベルである。
なお、腸内細菌叢とは、細菌分類レベルにおける腸内細菌(例えば、メタノブレウィバクテル属、アクチノマイセス属、・・・)の集合である。
Further, in the intestinal state determination method of the present embodiment, the intestinal state determination device 1 uses the intestinal microflora database (database 13) to calculate the number of clusters (step of FIG. 2). S3) and classifying the result of analyzing the intestinal microflora database by multidimensional scaling (for example, principal coordinate analysis, principal component analysis) into clusters of the number of clusters calculated in the cluster number calculation step, and Labels (eg, infants, adults) for each cluster based on the attributes of subjects (eg, age, gender, weight, height, place of residence, hometown, nationality, etc.) that have information on intestinal flora contained in (A step S4 in FIG. 2) for giving a label for the elderly. A.
Note that the intestinal flora is a set of intestinal bacteria (for example, genus Methanoblewibacter, Actinomyces,...) At the bacterial classification level.
これにより、本実施形態では、予め算出したクラスタのいずれかのタイプに対象者の腸内状態を分類することができる。 As a result, in the present embodiment, the intestinal condition of the subject can be classified into any of the types of clusters calculated in advance.
また、本実施形態の腸内状態の判定方法において、対象者の糞便から抽出した腸内細菌叢の情報に、前記複数の被験者から抽出されかつ前記複数の被験者からのみ抽出された前記腸内細菌叢の情報を付加し、前記付加した前記腸内細菌叢の情報に0%の構成割合を挿入する対象者情報更新工程(図9のステップS54)と、をさらに含み、判定工程では、腸内細菌叢データベース(データベース13)に格納されている複数の被験者の腸内細菌叢の情報と、更新された対象者の腸内細菌叢の情報が統合され、統合された腸内細菌叢の情報が、多次元尺度法(例えば、主座標分析、主成分分析)によって分析されることで、対象者の腸内状態が属性に基づく2つ以上のタイプ(例えば、乳児、成人、高齢者)のいずれかに属しているか判定される。 In the intestinal state determination method of the present embodiment, the information on the intestinal bacterial flora extracted from the stool of the subject, the intestinal bacteria extracted from the plurality of subjects and extracted only from the plurality of subjects A subject information updating step (step S54 in FIG. 9) of adding flora information and inserting a 0% composition ratio into the added intestinal bacterial flora information. The information on the intestinal flora of a plurality of subjects stored in the flora database (database 13) and the updated information on the intestinal flora of the subject are integrated, and the integrated information on the intestinal flora is obtained. Analyzed by multidimensional scaling (eg, principal coordinate analysis, principal component analysis), the intestinal condition of the subject can be attributed to any of two or more types based on attributes (eg, infant, adult, elderly) Is determined to belong to .
これにより、本実施形態では、複数の被験者の腸内細菌叢の構成割合によって構成される構成データと、対象者の腸内細菌叢の構成割合によって構成される構成データと、の列を揃えることができるので、2つの構成データを統合して多次元尺度法を行うことができる。この結果、本実施形態によれば、対象者の腸内細菌叢の構成割合である腸内状態を、複数の被験者の腸内細菌叢の構成割合に基づいて判定することができる。 Thereby, in the present embodiment, the columns of the configuration data composed of the composition ratio of the intestinal flora of a plurality of subjects and the configuration data composed of the composition ratio of the intestinal flora of the subject are aligned. Therefore, the two configuration data can be integrated to perform the multidimensional scaling. As a result, according to the present embodiment, the intestinal condition, which is the composition ratio of the intestinal flora of the subject, can be determined based on the composition ratio of the intestinal flora of a plurality of subjects.
また、本実施形態の腸内状態の判定方法において、属性は年齢であり、腸内細菌叢データベース(データベース13)に含まれる複数(m人)の被験者の年齢を、複数の年齢グループに分類する年齢分類工程(図4のステップS25)、をさらに含み、ラベル付与工程は、クラスタ毎に含まれる腸内細菌叢の情報を有する被験者の年齢グループに基づいて、各クラスタに対してラベルを予め付与する。 In the intestinal condition determination method of the present embodiment, the attribute is age, and the ages of a plurality (m) of subjects included in the intestinal microflora database (database 13) are classified into a plurality of age groups. The labeling step further includes an age classification step (step S25 in FIG. 4), and the labeling step preliminarily assigns a label to each cluster based on the age group of the subject having information on the intestinal microflora included in each cluster. I do.
これにより、本実施形態では、年齢グループに基づいて付与されたラベルを有するクラスタに、対象者の腸内状態を分類することができる。これにより、判定結果が年齢グループに基づいた名称であるため、判定結果を受け取る対象者が判定結果を理解しやすくなる。 As a result, in the present embodiment, the intestinal condition of the subject can be classified into clusters having a label assigned based on the age group. Accordingly, since the determination result is a name based on the age group, the person receiving the determination result can easily understand the determination result.
また、本実施形態の腸内状態の判定方法において、多次元尺度法は、主座標分析または主成分分析である。
また、本実施形態の腸内状態の判定方法において、複数の被験者は、離乳前から104歳までの年齢グループの各々について複数の被験者を含む。
In the method for determining an intestinal state according to the present embodiment, the multidimensional scaling method is principal coordinate analysis or principal component analysis.
In the method for determining an intestinal condition according to the present embodiment, the plurality of subjects include a plurality of subjects in each of age groups from before weaning to 104 years of age.
これにより、本実施形態では、対象者の腸内状態を、データベース13に格納されている腸内細菌叢情報を主座標分析、主成分分析によって分析し、クラスタリングされたクラスタに含まれる年齢に基づいて、2つ以上のタイプのいずれかに分類することができる。この結果、本実施形態では、年齢に応じてラベルが付与されたいずれかのタイプに対象者の腸内状態を分類することができる。 Thus, in the present embodiment, the intestinal condition of the subject is analyzed by analyzing the intestinal microflora information stored in the database 13 by principal coordinate analysis and principal component analysis, and based on the age included in the clustered cluster. Can be classified into any of two or more types. As a result, in the present embodiment, the intestinal condition of the subject can be classified into one of the types that are labeled according to the age.
また、本実施形態の腸内状態の判定方法において、腸内細菌叢データベースは、被験者から抽出された全ての腸内細菌に対する被験者から抽出された腸内細菌の各々の比率を被験者毎に取得する取得工程と、取得工程によって取得された被験者毎の腸内細菌の各々の比率を用いて、被験者の総数m(mは2以上の整数)と、複数の被験者から抽出された全ての種類を含む細菌分類レベルにおける複数の腸内細菌の種類の総数n(nは2以上の整数)とを抽出する抽出工程と、抽出工程によって抽出された被験者の総数mと、複数の腸内細菌の種類の総数nと、複数の被験者の各々毎に抽出された細菌分類レベルにおける全ての腸内細菌に対する比率を表す値と、を用いて、m行×n行の構成データを構築する構成データ構築工程と、複数の被験者の各々の年齢を示す情報を取得し、取得した被験者毎の年齢を示す情報を、構成データ構築工程で構築された構成データに対応付けて腸内細菌叢データベースを構築するデータベース構築工程、によって構築されたものである。 In the intestinal condition determination method of the present embodiment, the intestinal flora database acquires, for each subject, a ratio of each of the intestinal bacteria extracted from the subject to all the intestinal bacteria extracted from the subject. Includes the total number m of subjects (m is an integer of 2 or more) and all types extracted from a plurality of subjects by using the ratio of the intestinal bacteria for each subject acquired in the acquiring process and the acquiring process An extraction step of extracting a total number n (n is an integer of 2 or more) of a plurality of types of intestinal bacteria at a bacterial classification level; a total number m of subjects extracted by the extraction step; A configuration data construction step of constructing m rows × n rows of configuration data using the total number n and a value representing the ratio of all the intestinal bacteria at the bacterial classification level extracted for each of the plurality of subjects; , Multiple Acquisition information indicating the age of each person, the acquired information indicating the age of each subject, the database construction step of building the intestinal flora database in association with the configuration data constructed in the configuration data construction step, It was built.
これにより、本実施形態では、被験者または対象者以外から抽出された腸内細菌を用いて、腸内細菌叢データベースを構築することができる。この結果、本実施形態では、このように構築された腸内細菌叢データベースと、対象者の腸内細菌叢情報とを、多次元尺度法で分析することで、対象者の腸内状態を精度良く推定することができる。 Thus, in the present embodiment, an intestinal flora database can be constructed using intestinal bacteria extracted from a subject or a person other than the subject. As a result, in the present embodiment, the intestinal flora database constructed in this way and the intestinal flora information of the subject are analyzed by a multidimensional scaling method, so that the intestinal state of the subject can be accurately determined. Can be estimated well.
なお、上述した例では、腸内状態の判定装置1が、ヒトの腸内状態を腸内年齢として推定する例を説明するがこれに限られない。腸内状態の判定装置1は、動物の腸内状態を腸内年齢として推定するようにしてもよい。 In the above-described example, an example in which the intestinal state determination device 1 estimates the intestinal state of a human as the intestinal age will be described, but the present invention is not limited to this. The intestinal condition determination device 1 may estimate the intestinal condition of the animal as the intestinal age.
また、本実施形態の腸内状態の判定装置1の一部または全てを、CPU(中央演算装置)、DSP(デジタルシグナルプロセッサ)、コンピュータが、インストールされたアプリケーションによって行うようにしてもよい。 In addition, the CPU (Central Processing Unit), the DSP (Digital Signal Processor), and the computer may perform some or all of the intestinal condition determination device 1 of the present embodiment using an installed application.
1…腸内状態の判定装置、11…腸内細菌抽出装置、12…データベース生成部、13…データベース、14…解析部、15…判定部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Intestinal state determination apparatus, 11 ... Intestinal bacteria extraction apparatus, 12 ... Database generation part, 13 ... Database, 14 ... Analysis part, 15 ... Determination part
Claims (7)
前記腸内細菌叢データベースが多次元尺度法によって分析された結果を、前記クラスタ数算出工程によって算出された前記クラスタ数のクラスタに分類し、前記クラスタ毎に含まれる腸内細菌叢の情報を有する被験者の年齢に基づいて、各クラスタに対してラベルを付与するラベル付与工程と、
前記複数の被験者から抽出された全ての種類を含む細菌分類レベルにおける複数の腸内細菌の各々について、対象者から抽出された細菌分類レベルにおける全ての腸内細菌に対する比率を表す値と、前記腸内細菌叢データベースと、を多次元尺度法によって分析することで、前記対象者の腸内状態を年齢に基づく2つ以上のタイプのいずれに属しているか判定する判定工程と、
を含み、
前記判定工程における前記2つ以上のタイプは、前記ラベル付与工程によって付与された前記ラベルである腸内状態の判定方法。 An identifier for identifying each of the plurality of subjects, and a bacterial classification extracted for each of the plurality of subjects, for each of the plurality of intestinal bacteria at the bacterial classification level including all types extracted from the plurality of subjects. Cluster number calculation for calculating the number of clusters using an intestinal flora database in which a value representing a ratio to all intestinal bacteria at the level and information representing the attributes of each of the plurality of subjects are associated. Process and
The results obtained by analyzing the intestinal flora database by a multidimensional scaling method are classified into clusters of the number of clusters calculated in the cluster number calculation step, and have information on intestinal flora included in each cluster. A labeling step of labeling each cluster based on the age of the subject;
For each of a plurality of enteric bacteria in the bacterial classification level including all types extracted from the plurality of subjects, and a value representing the ratio of all the intestinal bacteria in bacterial classification level extracted from the subject, the intestine An internal flora database, by analyzing the multidimensional scaling method , to determine whether the subject's intestinal status belongs to any of two or more types based on age ;
It includes,
The method for determining an intestinal condition, wherein the two or more types in the determining step are the labels provided in the label providing step .
前記判定工程では、
前記腸内細菌叢データベースに格納されている複数の前記被験者の前記腸内細菌叢の情報と、更新された前記対象者の前記腸内細菌叢の情報が統合され、前記統合された腸内細菌叢の情報が、多次元尺度法によって分析されることで、前記対象者の腸内状態が前記年齢に基づく2つ以上のタイプのいずれかに属しているか判定される、請求項1に記載の腸内状態の判定方法。 The information on the intestinal flora extracted from the subject's feces is added to the information on the intestinal flora extracted from the plurality of subjects and extracted only from the plurality of subjects, and the added intestinal flora is added. A subject information updating step of inserting a composition ratio of 0% into the information of the bacterial flora,
In the determining step,
The information on the intestinal flora of the plurality of subjects stored in the intestinal flora database and the updated information on the intestinal flora of the subject are integrated, and the integrated intestinal bacteria information flora, that is analyzed by a multidimensional scaling, intestinal states of the subject is determined whether they belong to one of two or more types based on the age, according to claim 1 Method for determining intestinal condition.
前記ラベル付与工程は、前記クラスタ毎に含まれる腸内細菌叢の情報を有する被験者の前記年齢グループに基づいて、各クラスタに対してラベルを予め付与する、請求項1または請求項2に記載の腸内状態の判定方法。 The age of the plurality of subjects included in the prior Kichonai flora database, including age classification step of classifying a plurality of age groups, a further,
3. The labeling method according to claim 1 , wherein the labeling step applies a label to each cluster in advance based on the age group of a subject having information on intestinal microflora included in each cluster. 4. Method for determining intestinal condition.
前記被験者から抽出された全ての腸内細菌に対する前記被験者から抽出された腸内細菌の各々の比率を前記被験者毎に取得する取得工程と、
前記取得工程によって取得された前記被験者毎の腸内細菌の各々の比率を用いて、前記被験者の総数m(mは2以上の整数)と、前記複数の被験者から抽出された全ての種類を含む細菌分類レベルにおける複数の腸内細菌の種類の総数n(nは2以上の整数)とを抽出する抽出工程と、
前記抽出工程によって抽出された前記被験者の総数mと、前記複数の腸内細菌の種類の総数nと、前記複数の被験者の各々毎に抽出された細菌分類レベルにおける全ての腸内細菌に対する比率を表す値と、を用いて、m行×n行の構成データを構築する構成データ構築工程と、
前記複数の被験者の各々の年齢を示す情報を取得し、取得した前記被験者毎の年齢を示す情報を、前記構成データ構築工程で構築された前記構成データに対応付けて腸内細菌叢データベースを構築するデータベース構築工程、
によって構築されたデータベースである、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の腸内状態の判定方法。 The intestinal flora database,
An acquisition step of acquiring, for each subject, a ratio of each of the intestinal bacteria extracted from the subject to all intestinal bacteria extracted from the subject,
Using the ratio of each intestinal bacterium for each subject obtained in the obtaining step, includes the total number m of the subjects (m is an integer of 2 or more) and all types extracted from the plurality of subjects. An extraction step of extracting a total number n (n is an integer of 2 or more) of a plurality of types of intestinal bacteria at a bacterial classification level;
The total number m of the subjects extracted in the extraction step, the total number n of the types of the plurality of intestinal bacteria, and the ratio of all the intestinal bacteria at the bacterial classification level extracted for each of the plurality of subjects, A configuration data constructing step of constructing m rows × n rows of configuration data using
The information indicating the age of each of the plurality of subjects is acquired, and the acquired information indicating the age of each subject is associated with the configuration data constructed in the configuration data construction step to construct an intestinal flora database. Database construction process,
The method for judging an intestinal condition according to any one of claims 1 to 5 , wherein the method is a database constructed by:
前記腸内細菌叢データベースを用いて、クラスタ数を算出し、前記腸内細菌叢データベースが多次元尺度法によって分析された結果を、算出した前記クラスタ数のクラスタに分類し、前記クラスタ毎に含まれる腸内細菌叢の情報を有する被験者の年齢に基づいて、各クラスタに対してラベルを付与し、前記複数の被験者から抽出された全ての種類を含む細菌分類レベルにおける複数の腸内細菌の各々について、対象者から抽出された細菌分類レベルにおける全ての腸内細菌に対する比率を表す値と、前記腸内細菌叢データベースと、を多次元尺度法によって分析する解析部と、
前記解析部によって解析された結果に基づいて、前記対象者の腸内状態を年齢に基づく2つ以上のタイプのいずれかに分類する判定部と、
を備える腸内状態の判定装置。 An identifier for identifying each of the plurality of subjects, and a bacterial classification extracted for each of the plurality of subjects, for each of the plurality of intestinal bacteria at the bacterial classification level including all types extracted from the plurality of subjects. A value representing the ratio to all intestinal bacteria at the level, and information representing the attributes of each of the plurality of subjects, the intestinal flora database is associated,
Using the intestinal flora database, calculate the number of clusters, the intestinal flora database is analyzed by multidimensional scaling, the results are classified into clusters of the calculated number of clusters, and included for each cluster A label is assigned to each cluster based on the age of the subject having information on the intestinal flora to be obtained, and each of the plurality of enterobacteria at the bacterial classification level including all types extracted from the plurality of subjects is provided. For, a value representing the ratio to all intestinal bacteria at the bacterial classification level extracted from the subject, and the intestinal flora database, an analysis unit that analyzes by multidimensional scaling,
A determination unit that classifies the intestinal condition of the subject into one of two or more types based on age , based on a result analyzed by the analysis unit;
An intestinal condition determination device comprising:
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