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APIで生物学データベースを照会する

requestsライブラリでNCBI、UniProt REST APIを呼び出し、遺伝子/タンパク質情報を取得する方法。

中級
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75分
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検証済み (2026-06)
APIRESTNCBIUniProtrequestsJSON
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APIで生物学データベースを照会する

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Python requestsライブラリでNCBIとUniProt APIを呼び出し、JSON応答から必要なデータを抽出し、複数の遺伝子をループで照会できるようになります。

APIとは

NCBIのウェブサイトで遺伝子を検索したことがあるでしょう。検索窓に「EGFR」と入力すると遺伝子情報ページが表示されます。この時ブラウザはNCBIサーバーに**リクエスト（request）を送り、サーバーがレスポンス（response）**を返しています。

API（Application Programming Interface）はこのプロセスをコードで行うことです。ブラウザの代わりにPythonがリクエストを送り、HTMLの代わりに構造化されたデータ（JSON）でレスポンスを受け取ります。

実験機器で例えると — 試料を入れてボタンを押すと結果が出るように、APIに遺伝子名を入れると情報が出てきます。ただし人がボタンを押す代わりにコードが自動で押します。

requestsライブラリ

bash
pip install requests
python
import requests


response = requests.get("https://api.github.com")
print(f"ステータスコード: {response.status_code}")
print(f"レスポンスデータ: {response.json()}")

requests.get(URL) — そのURLにGETリクエストを送ります。ウェブブラウザでURLを入力するのと同じです。

ステータスコード：

  • 200 — 成功
  • 404 — 存在しないURL
  • 429 — リクエストが多すぎる（rate limit）
  • 500 — サーバー内部エラー

JSON：API応答形式

APIはほとんどJSON形式でレスポンスします。Pythonのディクショナリとほぼ同じ構造です：

json
{
  "gene": "EGFR",
  "organism": "Homo sapiens",
  "chromosome": "7",
  "aliases": ["ERBB1", "HER1"]
}

PythonでJSON応答を扱う方法：

python
import requests


response = requests.get("https://rest.uniprot.org/uniprotkb/P04637.json")
data = response.json()


print(f"Protein: {data['proteinDescription']['recommendedName']['fullName']['value']}")
print(f"Organism: {data['organism']['scientificName']}")
print(f"Sequence length: {data['sequence']['length']}")

response.json() — JSON応答をPythonディクショナリに変換します。その後data["key"]で欲しい値を取り出します。

実践：UniProt APIでタンパク質情報を取得

python
import requests


def get_protein_info(uniprot_id: str) -> dict:
    url = f"https://rest.uniprot.org/uniprotkb/{uniprot_id}.json"
    response = requests.get(url)


    if response.status_code != 200:
        print(f"エラー: {uniprot_id} — ステータスコード {response.status_code}")
        return {}


    data = response.json()
    return {
        "id": uniprot_id,
        "name": data["proteinDescription"]["recommendedName"]["fullName"]["value"],
        "organism": data["organism"]["scientificName"],
        "length": data["sequence"]["length"],
    }


info = get_protein_info("P04637")
print(info)

関数にすれば複数のタンパク質をループで照会できます：

python
ids = ["P04637", "P00533", "P38398"]
results = []


for uid in ids:
    info = get_protein_info(uid)
    if info:
        results.append(info)
        print(f"  ✓ {info['name']} ({info['length']} aa)")


print(f"\n合計 {len(results)}件照会完了")

実践：NCBI E-utilities

NCBIはE-utilitiesというAPIを提供しています。遺伝子検索、配列ダウンロード、論文検索などをコードで行えます。

python
import requests


gene_name = "BRCA1"
url = "https://eutils.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/eutils/esearch.fcgi"
params = {
    "db": "gene",
    "term": f"{gene_name}[Gene Name] AND Homo sapiens[Organism]",
    "retmode": "json",
}


response = requests.get(url, params=params)
data = response.json()


gene_ids = data["esearchresult"]["idlist"]
print(f"{gene_name} 検索結果: {gene_ids}")

params — URLパラメータをディクショナリで渡します。requestsが自動で?db=gene&term=...をURLに付けてくれます。

API呼び出しのマナー：Rate Limiting

APIは無限に呼び出すことはできません。サーバーに負荷をかけないようリクエスト間隔を空ける必要があります：

python
import time
import requests


ids = ["P04637", "P00533", "P38398", "Q13315", "P42336"]


for uid in ids:
    info = get_protein_info(uid)
    if info:
        print(f"  {info['name']}")
    time.sleep(0.5)

time.sleep(0.5) — 0.5秒待機。NCBIは秒間3回、UniProtは秒間10回程度を推奨しています。これは研究室で共用機器を使うマナーと同じです — 一人で独占すると他の人が使えません。

APIキー

一部のAPIはAPIキーを要求します。NCBI E-utilitiesはAPIキーなしでも使えますが、キーを登録するとレート制限が秒間3回から10回に増えます。

python
params = {
    "db": "gene",
    "term": "TP53[Gene Name]",
    "retmode": "json",
    "api_key": "YOUR_API_KEY_HERE",
}

APIキーは絶対にコードに直接書かないでください。 環境変数や別の設定ファイルに保存し、Gitにアップロードしないでください。

エラー処理

ネットワークの問題や不正なIDでAPI呼び出しが失敗することがあります：

python
import requests


def safe_api_call(url: str, params: dict = None) -> dict:
    try:
        response = requests.get(url, params=params, timeout=10)
        response.raise_for_status()
        return response.json()
    except requests.exceptions.Timeout:
        print("リクエストがタイムアウトしました — 後でもう一度お試しください")
        return {}
    except requests.exceptions.HTTPError as e:
        print(f"HTTPエラー: {e}")
        return {}

timeout=10 — 10秒以内に応答がなければ諦めます。サーバーが遅い時にプログラムが永遠に止まるのを防ぎます。

やってみよう（Faded Example）

空欄を埋めて、UniProt APIからタンパク質配列の長さを取得するコードを完成させてください。

穴埋め問題python
import 
url = "https://rest.uniprot.org/uniprotkb/P04637.json"
response = requests.(url)
if response.status_code == :
  data = response.()
  length = data["sequence"]["length"]
  print(f"配列の長さ: {length} aa")

よくあるエラーと解決法

Q: ConnectionErrorまたはTimeoutエラーが出ます

インターネット接続を確認してください。サーバーが一時的にダウンしている可能性もあります。time.sleep(5)後にリトライするか、後で再実行してください。

Q: KeyError — JSONから値を取得できません

API応答の構造が予想と異なる可能性があります。print(json.dumps(data, indent=2))で全体の応答を出力して実際のキー構造を確認してください。またはdata.get("key", "なし")でキーがない時にデフォルト値を返すようにしてください。

Q: API応答がHTMLで返ってきます

URLがウェブページアドレス（ブラウザ用）でAPIアドレスではない可能性があります。APIドキュメントで正確なエンドポイントを確認してください。通常/api/や.jsonが含まれたURLがAPI用です。

Q: 429 Too Many Requestsエラーが出ます

リクエストを速すぎる頻度で送っています。time.sleep(1)などでリクエスト間隔を広げてください。NCBIはAPIキーの登録を推奨しています。

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