IGVをソケット通信をつかって操作する方法、および、その方法を利用してRubyのGemを作った話

はじめに

IGVはゲノムブラウザと呼ばれるソフトウェアです。アライメントされたリードのbamファイルや、ゲノム上の位置情報にアノテーションを加えたbedファイル、遺伝子情報の書かれたgff3ファイルなどさまざまなファイルを閲覧することができます。bioinformaticsに関わったことがある方は、このソフトをご存知の方が多いのではないでしょうか。

GithubのIGVのリポジトリ

※画像はIGVのホームページより

そんなIGVですが、マウスでクリックしながら操作すると少し手間がかかることがあります。

• リファレンスゲノムを指定して
• 必要なファイルを読み込んで
• 注目している場所を一つずつみてまわって
• スクリーンショットをとって画像として保存する

目視で結果を確認することは楽しいことでもあり、とても大事な作業だと思いますが、一方で定型的な作業はなるべく自動化していきたいという気持ちもあると思います。そこでIGVの操作をプログラミング言語から行うことを考えます。

※　最近はJavaScriptで作られたigv.jsというものが活発に開発されて広く使われるようになっているようです。これに関しては調査が不十分なのでこの記事では触れません。（しかしいずれはQiita記事にしてきたいと思います。）

ソケット通信を利用してIGVを操作する

実はIGVはソケット通信を利用してport 60151番から操作できるようになっています。

メニューバーの View > Preference の中に advanced というタブがあります。Enable portにチェックが付いていない時は、ここをチェックします。

するとport 60151番を使って、ソケット通信を利用してIGVを操縦することができるようになります。

IGVの操作に使えるコマンドの一覧

公式リファレンスをDeepL翻訳を使いながら日本語に翻訳してみました。

• Controlling IGV through a Port

IGVをプログラミング言語から操る

Java

IGVはJavaで開発されているソフトウェアなので、公式のexampleもJavaで書かれています。

  Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 60151);
  PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
  BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));

  out.println("load na12788.bam,n12788.tdf");
  String response = in.readLine();
  System.out.println(response);

  out.println("genome hg18");
  response = in.readLine();
  System.out.println(response);

  out.println("goto chr1:65,827,301");
  //out.println("goto chr1:65,839,697");
  response = in.readLine();
  System.out.println(response);

  out.println("snapshotDirectory /screenshots");
  response = in.readLine();
  System.out.println(response);

  out.println("snapshot");
  response = in.readLine();
  System.out.println(response);

R

さて、Java以外のプログラミング言語ではどうでしょうか。Rを使っている場合は、あまり詳しくないですが、bioconductorあたりからIGVを操作するライブラリが提供されているでしょうから、それを使えばよいでしょう。少し検索するだけでも igvRというソフトウェアがヒットします。これは igv.jsを活用するものらしいので、デスクトップのIGVを自動操作するものではないかも知れませんが…。

Python

少し古いスクリプトですが、最近精力的にNim言語を使用してバイオインフォマティックスのツールを開発されているBrent Pedersenさんが作成した igv.pyというツールがあります。これは上記のソケット通信をラップした小さなライブラリです。

Ruby

私はRubyが好きです。ナニナニ？ ツールが少ない？ それなら自分で作ってしまえばいいでしょうが!
ということで、上記のBrent Pedersenさんのスクリプトをまるっと参考にして、Ruby言語からIGVを操作できる ruby-igv というツールを作成しました。これでRuby言語からも簡単にIGVを操作できるようになります。

使い方はこんな感じです。

igv = IGV.new

igv.load 'na12788.bam'
igv.genome 'hg18'
igv.go 'goto chr1:65,827,301'
igv.save 'image.png'

まだ出来たてホヤホヤのツールです。
粗削りのところとか、バグとかに遭遇した場合、あるいは要望を見つけましたらぜひGithubのissueに報告してください。もちろんプルリクエストも歓迎します。

おわりに

　bioinformaticsに限らずですが、どうしても、どうすれば既存の道具を組み合わせて目的が達成できるか、どうすればツールを使いこなせるかという点に注目が集まりがちです。そして、せこせこと道具を作っていると、目的と手段が逆転しているなどという風にとらえられることもありえます。
　でもそれは、ある意味では、とてもセルフィッシュな視野の狭い考え方だと思うんですよね。もっと道具を作って公開する人がいれば、それだけ世界は便利になって広がって豊かになっていきます。みんなもっと自由に道具を作って公開しよう。（別にRubyじゃなくてもいいので）