JPH0259953B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、オートラジオグラフイーにおける信
号処理方法に関するものである。

支持媒体上において少なくとも一次元的方向に
分布して分布列を形成している放射性標識物質の
位置情報を得るための方法としてオートラジオグ
ラフイーが既に知られている。

たとえば、蛋白質、核酸などのような生物体由
来の高分子物質に放射性標識を付与し、その放射
性標識高分子物質、その誘導体、あるいはその分
解物などをゲル電気泳動などの分離操作にかけて
ゲル状支持媒体において展開分離し、そのゲル状
支持媒体と高感度Ｘ線フイルムとを一定時間重ね
合わせることにより、該フイルムを感光させ、そ
の感光位置から得られる該ゲル状支持媒体上にお
ける放射性標識物質の位置情報を基にして、その
高分子物質の分離、同定、あるいは高分子物質の
分子量、特性の評価などを行なう方法も開発さ
れ、実際に利用されている。

上記のオートラジオグラフイーは、上述のよう
に従来の放射線写真法を利用することにより、放
射性標識物質の細胞単位、あるいは分子単位の位
置情報を視覚的に観測することができるという大
きな利点を持つている。しかしながら、換言すれ
ば、従来の放射線写真法を利用するオートラジオ
グラフイーにおいては、放射性標識物質の位置情
報を得るためにはこの位置情報を有するオートラ
ジオグラフを放射線写真フイルム上に可視化する
ことが必須要件となつている。

従つて、研究者は、その可視化されたオートラ
ジオグラフを自分自身の目で判断することによ
り、試料中の放射性標識物質の分布を測定し、放
射性標識が付与された特定物質についての位置情
報の知見を得ている。

また、上記のようにして得られた放射性標識物
質の位置情報を基にさらに種々の解析を加えるこ
とにより、その放射性標識を付与された物質の分
離、同定、あるいは特定物質の分子量、特性の評
価も行なわれている。たとえば、上記オートラジ
オグラフイーは、特に近年においてDNAなどの
核酸の塩基配列の決定にも有効に利用されてお
り、従つて生物体に由来する高分子物質の構造決
定において非常に有用な手段となつているが、そ
のような物質の構造決定も人間の視覚的な判断を
経由して行なわれている。

すなわち、オートラジオグラフイーは生物体の
組織および／または生物体由来の物質についての
構造、機能などを解明する上で有用な方法である
が、得られたオートラジオグラフの解析は、通常
は、人間の視覚を通して行なわれており、そのた
めに多大な時間と労力が費されている。

また、人間の目に依存しているため、そのオー
トラジオグラフを解析して得られる位置情報が研
究者によつて異なるなど得られる情報の精度には
限界がある。特に、試料の量が少ない、放射性標
識物質から放射される放射線エネルギーが弱い、
好適な露光条件が得られないなどのために、放射
線フイルム上に可視化されたオートラジオグラフ
が良好な画質（鮮鋭度、コントラスト）を有して
いない場合には、満足できる情報が得られがた
く、またその精度は低下しがちであるという問題
がある。

従来より、位置情報の精度を向上させるために
は、たとえば、その可視化されたオートラジオグ
ラフをスキヤニングデンシトメーターなどの測定
器具を用いて測定することが行なわれている。し
かしながら、このことは、オートラジオグラフの
解析に要する時間をふやし、その操作を煩雑にす
るものである。

本発明者は、従来のオートラジオグラフイーに
おいて利用されている放射線フイルムを用いる放
射線写真法の代りに、蓄積性蛍光体シートを用い
る放射線像変換方法を利用することにより、放射
性標識物質の位置情報を有するオートラジオグラ
フを画像化することなく、その位置情報をデジタ
ル信号として得、そして得られたデジタル信号に
好適な信号処理を施すことにより放射性標識物質
の一次元的な位置情報を記号および／または数値
で表示することを実現し、本発明に到達した。

すなわち、本発明は、支持媒体上において少な
くとも一次元的方向に分布している放射性標識物
質から放出される放射線エネルギーを蓄積性蛍光
体シートに吸収させることによつて、この蓄積性
蛍光体シートに該放射性標識物質の位置情報を有
するオートラジオグラフを蓄積記録したのち、該
蓄積性蛍光体シートを電磁波で走査して該オート
ラジオグラフを輝尽光として放出させ、そしてこ
の輝尽光を光電的に読み出すことにより得られる
該オートラジオグラフに対応するデジタル信号に
ついて、 ） 信号処理のための一次元的走査方向を決定
する工程、 ） 該走査方向上のサンプリング点を検出する
工程、 を含む信号処理を行なうことにより、該オートラ
ジオグラフ上の放射性標識物質の一次元的な位置
情報を記号および／または数値として得ることを
特徴とするオートラジオグラフイーにおける信号
処理方法からなるものである。

ここにおいて、従来の放射線写真法に代る放射
線像変換方法とは、たとえば、特開昭55−12145
号公報等に記載されているように、輝尽光蛍光体
を有する蓄積性蛍光体シートを用いるもので、被
写体を透過した、あるいは被検体から放出される
放射線エネルギーをこの蓄積性蛍光体シートの輝
尽性蛍光体に吸収させ、そののちに輝尽性蛍光体
を可視光線および赤外線などの電磁波（励起光）
で走査することにより、輝尽性蛍光体中に蓄積さ
れている放射線エネルギーを蛍光（輝尽発光）と
して放出させ、この蛍光を光電的に読み取つて電
気信号を得、この電気信号を可視画像として再生
するか、あるいはＡ／Ｄ変換してデジタル信号と
して得るものである。

また、蓄積性蛍光体シートは、たとえば、二価
のユーロピウム賦活アルカリ土類金属弗化ハロゲ
ン化物系蛍光体などの輝尽性蛍光体を含有するも
のである。この輝尽性蛍光体は、Ｘ線、α線、β
線、γ線、紫外線などの放射線の照射を受けてそ
の放射線エネルギーの一部を蓄積したのち、可視
光線および赤外線などの電磁波（励起光）の照射
を受けるとその蓄積エネルギーに応じて輝尽発光
を示す性質を有している。

すなわち、本発明は、オートラジオグラフイー
において上記放射線像変換方法を利用することに
より、支持媒体上において一次元的方向に分布し
ている放射性標識物質の位置情報を、特に画像化
を経由することなく直接にデジタル信号として得
るものである。

上記放射線像変換方法は、従来の放射線写真法
と比較して極めて広い放射線露出域（ラチチユー
ド）にわたつて放射線像を記録しうるという非常
に実用的な利点を有している。すなわち、この方
法において用いられる輝尽性蛍光体は、放射線露
光量に対し、その放射線エネルギーを蓄積したの
ち励起光の照射によつて放射される輝尽光の光量
が極めて広い範囲にわたつて比例することが認め
られている。従つて、上記の方法によれば、被検
体のオートラジオグラフに対応する高精度のデジ
タル信号を直接に得ることができる。

また、被検体のオートラジオグラフを有する輝
尽光を光電的に読み取つて電気信号として得る段
階で読み取りゲインを適当な値に設定することに
より、被検体の条件による露光量の変化、輝尽性
蛍光体の感度のバラツキ、光検出器の感度のバラ
ツキなどの原因によつて蓄積性蛍光体シートに蓄
積される放射線エネルギーのレベルが異なつて
も、これらの因子の変動に影響されないデジタル
信号を得ることができる。さらには被検体から放
出される放射線量を従来より低減させることが可
能となり、これにより、研究者の健康に有害な試
料中の放射性標識物質の量を減少させることを可
能にするものである。

さらに、上記の蓄積性蛍光体シートを用いる放
射線像変換方法により得られる放射性標識物質の
位置情報を有するデジタル信号を、信号処理機能
を有する適当な信号処理回路を通すことによつ
て、放射性標識物質の位置情報を人間の視覚に頼
ることなく自動的に所望の記号および／または数
値で表示することができる。そして、上記信号処
理回路において、この記号および／または数値で
表示される位置情報にさらに適当な演算処理およ
び他の関連情報を与えることにより、人間の手を
経ることなく所望の情報、たとえば、物質の構
造、機能などに関する情報を得ることが可能であ
る。

従つて、本発明は、放射性標識物質の位置情報
を有するオートラジオグラフに対応するデジタル
信号を、デジタル信号処理することによりオート
ラジオグラフの解析を自動化して、従来の方法に
おいて要する時間、労力の大幅な短縮を可能とす
るものである。また、高精度の位置情報を得るこ
とを可能とするものである。

また、上記放射線像変換方法において蓄積性蛍
光体シートから放出される輝尽光の発光量に基づ
いて、放射性標識物質の一次元的な位置について
の情報と同時に、各位置における放射性標識物質
の相対量についての情報をも得ることができる。
すなわち、従来のオートラジオグラフイーにおけ
るように可視化されたオートラジオグラフに別の
測定手段を用いることなく、放射性標識物質の濃
度分布などの量的情報を得ることが可能となる。

よつて、本発明において「位置情報」とは、試
料中における放射性標識物質もしくはその集合体
の位置を中心とする各種の情報、たとえば、支持
媒体中に存在する放射性物質の集合体の存在位置
と形状、その位置における放射性物質の濃度、分
布などからなる情報の一つもしくは任意の組合わ
せとして得られる各種の情報を意味する。

本発明において用いられる試料の例としては、
放射性標識物質が一次元的方向に分離展開されて
分離展開列を形成した支持媒体を挙げることがで
きる。放射性標識物質の例としては、放射性標識
が付与された生体高分子物質、その誘導体もしく
はそれらの分解物を挙げることができる。

たとえば、本発明は、放射性標識が付与された
生体高分子物質が、蛋白質、核酸、それらの誘導
体、それらの分解物のような高分子物質である場
合には、これらの生体高分子物質の分離、同定な
どに有用なものである。さらに、これらの生体高
分子物質の全体的あるいは部分的な分子量、また
は、それらの分子構造あるいはそれらの基本単位
構成などの解析に本発明は有効に利用することが
できる。

また、放射性標識物質を支持媒体を用いて分離
展開するための方法としては、たとえば、ゲル状
支持媒体（形状は層状、柱状など任意）、アセテ
ートなどのポリマー成形体、あるいは濾紙などの
各種の支持媒体を用いる電気泳動、そしてシリカ
ゲルなどの支持媒体を用いる薄層クロマトグラフ
イーがその代表的な方法として挙げられるが、分
離展開方法はこれらの方法に限定されるものでは
ない。

ただし、本発明に用いることのできる試料は上
記の試料に限られるものではなく、少なくとも一
次元的方向に分布している放射性標識物質を含有
する支持媒体であつて、かつ蓄積性蛍光体シート
にその放射性標識物質の位置情報を有するオート
ラジオグラフを蓄積記録することのできるもので
あればいかなるものであつてもよい。

本発明に用いられる蓄積性蛍光体シートは、基
体構造として、支持体、蛍光体層および透明保護
膜とからなるものである。蛍光体層は、輝尽性蛍
光体を分散状態で含有支持する結合剤からなり、
たとえば、二価のユーロピウム賦活弗化臭化バリ
ウム（BaFBr：Eu²⁺）蛍光体粒子をニトロセル
ロースと線状ポリエステルとの混合物中に分散含
有させて得られる。蓄積性蛍光体シートは、たと
えば、支持体としてポリエチレンテレフタレート
などのシートを用い、このシート上に上記蛍光体
層を設け、さらに蛍光体層上に保護膜としてポリ
エチレンテレフタレートシートなどを設けたもの
である。

本発明において、放射性標識物質を含有する支
持媒体から放出される放射線エネルギーの蓄積性
蛍光体シートへの転写蓄積操作（露光操作）は、
支持媒体と蓄積性蛍光体シートとを一定時間重ね
合わせることにより、その支持媒体上の放射性標
識物質から放出される放射線の少なくとも一部を
蓄積性蛍光体シートに吸収させて実施する。この
露光操作は、支持媒体と蓄積性蛍光体シートとが
近接した状態で配置されていればよく、たとえ
ば、常温もしくは低温で少なくとも数秒間この状
態に置くことにより行なうことができる。

なお、蓄積性蛍光体シートおよび露光操作の詳
細については、本出願人による特願昭57−193418
号明細書（特開昭59−83057号公報参照）に記載
されている。

次に、本発明において、蓄積性蛍光体シートに
転写蓄積された支持媒体上の放射性標識物質の一
次元的な位置情報を読み出してデジタル信号に変
換するための方法について、添付図面の第１図に
示した読出装置（あるいは読取装置）の例を参照
しながら略述する。

第１図は、蓄積性蛍光体シート（以下において
は、蛍光体シートと略記することもある）１に蓄
積記録されている放射性標識物質の一次元的な位
置情報を仮に読み出すための先読み用読出部２
と、放射性標識物質の位置情報を出力するために
蛍光体シート１に蓄積記録されているオートラジ
オグラフを読み出す機能を有する本読み用読出部
３から構成される読出装置の例の概略図を示して
いる。

先読み用読出部２においては次のような先読み
操作が行なわれる。

レーザー光源４から発生したレーザー光５はフ
イルター６を通過することにより、このレーザー
光５による励起に応じて蛍光体シート１から発生
する輝尽発光の波長領域に該当する波長領域の部
分がカツトされる。次いでレーザー光は、ガルバ
ノミラー等の光偏向器７により偏向処理され、平
面反射鏡８により反射されたのち蛍光体シート１
上に一次元的に偏向して入射する。ここで用いる
レーザー光源４は、そのレーザー光５の波長領域
が、蛍光体シート１から発する輝尽発光の主要波
長領域と重複しないように選択される。

蛍光体シート１は、上記の偏向レーザー光の照
射下において、矢印９の方向に移送される。従つ
て、蛍光体シート１の全面にわたつて偏向レーザ
ー光が照射されるようになる。なお、レーザー光
源４の出力、レーザー光５のビーム径、レーザー
光５の走査速度、蛍光体シート１の移送速度につ
いては、先読み操作のレーザー光５のエネルギー
が本読み操作に用いられるエネルギーよりも小さ
くなるように調整される。

蛍光体シート１は、上記のようなレーザー光の
照射を受けると、蓄積記録されている放射線エネ
ルギーに比例する光量の輝尽発光を示し、この光
は先読み用導光性シート１０に入射する。この導
光性シート１０はその入射面が直線状で、蛍光体
シート１上の走査線に対向するように近接して配
置されており、その射出面は円環を形成し、フオ
トマルなどの光検出器１１の受光面に連絡してい
る。この導光性シート１０は、たとえばアクリル
系合成樹脂などの透明な熱可塑性樹脂シートを加
工してつくられたもので、入射面より入射した光
がその内部において全反射しながら射出面へ伝達
されるように構成されている。蛍光体シート１か
らの輝尽発光はこの導光性シート１０内を導かれ
て射出面に到達し、その射出面から射出されて光
検出器１１に受光される。

光検出器１１の受光面には、輝尽発光の波長領
域の光のみを透過し、励起光（レーザー光）の波
長領域の光をカツトするフイルターが貼着され、
輝尽発光のみを検出しうるようにされている。光
検出器１１により検出された輝尽発光は電気信号
に変換され、さらに増幅器１２により増幅され出
力される。増幅器１２から出力された蓄積記録情
報は、本読み用読出部３の制御回路１３に入力さ
れる。制御回路１３は、得られた蓄積記録情報に
応じて適正レベルの信号が得られるように、増幅
率設定値ａおよび収録スケールフアクターｂを出
力する。

以上のようにして先読み操作が終了した蛍光体
シート１は本読み用読出部３へ移送される。

本読み用読出部３においては次のような本読み
操作が行なわれる。

本読み用レーザー光源１４から発せられたレー
ザー光１５は、前述のフイルター６と同様な機能
を有するフイルター１６を通過したのちビーム・
エクスパンダー１７によりビーム径の大きさが厳
密に調整される。次いでレーザー光は、ガルバノ
ミラー等の光偏向器１８により偏向処理され、平
面反射鏡１９により反射されたのち蛍光体シート
１上に一次元的に偏向して入射する。なお、光偏
向器１８と平面反射鏡１９との間にはfθレンズ２
０等が配置され、蛍光体シート１の上を偏向レー
ザー光が走査した場合に、常に均一なビーム速度
を維持するようにされている。

蛍光体シート１は、上記の偏向レーザー光の照
射下において、矢印２１の方向に移送される。従
つて、先読み操作におけると同様に蛍光体シート
１の全面にわたつて偏向レーザー光が照射される
ようになる。

蛍光体シート１は、上記のようにしてレーザー
光の照射を受けると、先読み操作におけると同様
に、蓄積記録されている放射線エネルギーに比例
する光量の輝尽発光を発し、この光は本読み用導
光性シート２２に入射する。この本読み用導光性
シート２２は先読み用導光性シート１０と同様の
材質、構造を有しており、本読み用導光性シート
２２の内部を全反射を繰返しつつ導かれた輝尽発
光はその射出面から射出されて、光検出器２３に
受光される。なお、光検出器２３の受光面には輝
尽発光の波長領域のみを選択的に透過するフイル
ターが貼着され、光検出器２３が輝尽発光のみを
検出するようにされている。

光検出器２３により検出された輝尽発光は電気
信号に変換され、前記の増幅率設定値ａに従つて
感度設定された増幅器２４において適正レベルの
電気信号に増幅されたのち、Ａ／Ｄ変換器２５に
入力される。Ａ／Ｄ変換器２５は、収録スケール
フアクター設定値ｂに従い信号変動幅に適したス
ケールフアクターでデジタル信号に変換される。

なお、本発明における蓄積性蛍光体シートに転
写蓄積された支持媒体上の放射性標識物質の位置
情報を読み出すための方法について、上記におい
ては先読み操作と本読み操作とからなる読出し操
作を説明したが、本発明において利用することが
できる読出し操作は、上記の例に限られるもので
はない。たとえば、支持媒体上の放射性標識物質
の量、およびその支持媒体についての蓄積性蛍光
体シートの露光時間が予めわかつていれば、上記
の例において先読み操作を省略することも可能で
ある。

また、本発明における蓄積性蛍光体シートに転
写蓄積された支持媒体上の放射性標識物質の位置
情報を読み出すための方法は、上記に例示した方
法に限られるものではない。

このようにして得られた放射性標識物質のオー
トラジオグラフに対応するデジタル信号は、次
に、第１図に示される信号処理回路２６に入力さ
れる。信号処理回路２６では、信号処理のための
走査方向を決定し、次いでサンプリング点の検出
が行なわれる。

以下、放射性標識物質の混合物を支持媒体上で
電気泳動などにより分離展開して得られた分離展
開列のオートラジオグラフを例にとつて、本発明
のデジタル信号処理について説明する。

第２図は、複数種の放射性標識物質が支持媒体
上でその長さ方向に直線状に分離展開された試料
のオートラジオグラフの例を示している。この試
料に上述のようにして放射線像変換方法を適用す
ることにより、信号処理回路２６に入力されたデ
ジタル信号は、蓄積性蛍光体シートに固定された
座標系で表わされた番地（ｘ，ｙ）とその番地に
おける信号のレベル（ｚ）とを有しており、その
信号のレベルは輝尽光の光量に対応している。す
なわち、そのデジタル信号は第２図のオートラジ
オグラフに対応していることになる。従つて、信
号処理回路２６には、上記放射性標識物質の位置
情報を有するデジタル画像データが入力されるこ
とになる。本発明において、デジタル画像データ
とは、放射性標識物質のオートラジオグラフに対
応するデジタル信号の集合体を意味する。

まず、上記デジタル信号に対してデジタル信号
処理のための走査方向の決定を行なう。ここで、
第２図において垂直方向（分離展開方向）をｙ軸
方向、そして水平方向をｘ軸方向とすると、走査
方向は、たとえば次のようにして決定することが
できる。すなわち、得られたデジタル画像データ
についてｘ軸方向に数値的に走査して、信号レベ
ルが最大となるｘ座標（x_a）を検出する。このｘ
軸方向の走査は、ｙ軸方向に任意の位置（たとえ
ば、ｙ＝y_aの位置）で行なうことができる。ただ
し、少なくとも一つの放射性標識物質の分離展開
部位にかかるような走査位置を中心とした幅をも
つて走査する必要がある。

なお、本発明の信号処理方法において、蓄積性
蛍光体シートを読み出して得られたデジタル信号
は、信号処理回路２６において一旦メモリーに記
憶される（すなわち、バツフアーメモリー、ある
いは磁気デイスク等の不揮発性メモリーに記憶さ
れる）。信号処理において、デジタル画像データ
上を走査するとは、この走査箇所のデジタル信号
のみをメモリーから選択的に取り出すことを意味
する。

従つて、ｘ座標（x_a）は、たとえば、上記の走
査幅内のデジタル信号をｙ軸方向に繰り返し取り
出して各ｘ座標ごとにその信号レベルを加算した
ときに、得られた信号のレベルが最大となるｘ座
標（x_a）とすることができる。あるいは、上記の
走査幅内のデジタル信号をｘ軸方向に繰り返し取
り出して各ｙ座標ごとに信号のレベルが最大とな
るｘ座標を見出したのち、各ｘ座標の平均座標を
算出して得られたｘ座標（x_a）とすることができ
る。なお、このような走査の際に混入してくる雑
音のピークを取らないようにするために、信号の
レベルを予め設定した閾値で二値化しておいても
よい。

このようにして検出されたｘ座標（x_a）を通
り、ｙ軸方向に平行な直線を以下の信号処理のた
めの走査方向とする。

次に、この走査方向上のサンプリング点の検出
を行なう。放射性標識物質の分離展開部位を検出
するためのサンプリング点は、走査方向上のデジ
タル信号のみを取り出したときに、その信号のレ
ベルが極大となる全ての点とすることができる。
上記の走査においても、一定の幅をもつて走査す
ることが望ましい。従つて、信号のレベルの極大
点とは、たとえば横軸に走査方向上の位置（ｙ）
をとり、縦軸にその走査幅内の信号のレベルの平
均値（ｚ）をとつたグラフで表わしたときに、こ
のグラフに現われる全てのピーク点を意味する。
以下、走査方向上の各位置における信号のレベル
の平均値を、単にその位置における信号のレベル
と略す。

第３図は、上記のようにして横軸に走査方向上
の位置（ｙ）をとり、縦軸に信号のレベル（ｚ）
をとつたグラフを示している。

このようにして、座標点およびこの座標点にお
ける信号のレベル（x_a，y_o，z_o）を有するサンプ
リング点S_oが決定される。ここで、ｎは、正の整
数であり、サンプリング点の番号を表わす。

上述のようにしてデジタル信号に信号処理を施
すことにより、放射性標識物質の一次元的な位置
情報を一次元的方向の位置とその位置における信
号のレベル（y_o，z_o）で表わすことができる。こ
こで、各位置における信号のレベル（z_o）は、放
射性標識物質の相対量（濃度）を表わすとみなす
ことができる。

あるいはさらに、たとえば、放射性標識物質を
分離展開するための開始位置を放射性標識物質を
含むマーカーによつて蓄積性蛍光体シートに記録
させておくことにより、デジタル画像データ上で
この開始位置（y_p）を上記と同様にして検出する
ことができる。また、開始位置（y_p）は、たとえ
ば、蓄積性蛍光体シート自体をパンチで孔を設け
るなどの物理的手段を用いて加工しておくことに
より、露光操作においてその開始位置を設定する
ことによつて検出が可能である。そしてこのy_pを
用いて｛y_o−y_p＝y_o′｝の減算を行なうことによ
り、上記位置情報を分離展開開始位置からの移動
距離とその位置における信号のレベル（y_o′，z_o）
で表わすことができる。

また、放射性標識物質の相対量の評価について
は、上記のサンプリング点における信号のレベル
のほかに、たとえば、各極大点近傍の積分値など
各種の算定が可能である。

放射性標識物質の一次元的な位置情報を有する
オートラジオグラフは、上記のような数値として
信号処理回路２６から出力することができる。な
お、サンプリング点S_oの座標点およびこの座標点
における信号のレベル（x_a，y_o，z_o）として得ら
れる放射性標識物質の一次元的な位置情報は、上
記の表示形態に限られるものではなく、任意の表
示形態が可能である。このようにして、放射性標
識物質の一次元的な位置情報を記号および／また
は数値として得ることができる。

得られた記号および／または数値は、次いで直
接的に、もしくは必要により、磁気テープなどの
保存手段を介して記録装置（図示なし）へ伝送さ
れる。

記録装置としては、たとえば、感光材料上をレ
ーザー光等で走査して光学的に記録するもの、
CRT等に電子的に表示するもの、CRT等に表示
された記号・数値をビデオ・プリンター等に記録
するもの、熱線を用いて感熱記録材料上に記録す
るものなど種々の原理に基づいた記録装置を用い
ることができる。

本発明は、また、放射性標識物質群が複数列を
もつて一次元的方向に分布している試料のオート
ラジオグラフイーにおける信号処理方法をも提供
するものである。

すなわち、支持媒体上においてそれぞれが少な
くとも一次元的方向に分布している複数列の放射
性標識物質群から放出される放射線エネルギーを
蓄積性蛍光体シートに吸収させることによつて、
この蓄積性蛍光体シートに該放射性標識物質群の
位置情報を有するオートラジオグラフを蓄積記録
したのち、該蓄積性蛍光体シートを電磁波で走査
して該オートラジオグラフを輝尽光として放出さ
せ、そしてこの輝尽光を光電的に読み出すことに
より得られる該オートラジオグラフに対応するデ
ジタル信号について、 ） 該複数列のそれぞれについて信号処理のた
めの一次元的走査方向を決定する工程、 ） 該走査方向上のサンプリング点を該複数列
のそれぞれについて検出する工程、 ） 該複数列で検出されたでサンプリング点の
比較同定を行なう工程、 を含む信号処理を行なうことにより、該オートラ
ジオグラフ上の複数列の放射性標識物質群の一次
元的な位置情報を信号および／または数値として
得ることを特徴とするオートラジオグラフイーに
おける信号処理方法をも提供するものである。

上記の方法において用いられる試料は、一般に
複数列の放射性標識物質群が互いに平行関係を以
つて一次元的方向に分布している支持媒体からな
るものである。ここで、平行関係とは、必ずしも
上記複数列が相互に完全な平行位置にあることを
意味するものではなく、局部的にあるいは大略と
して平行とみなしうる位置関係にあることを意味
する。

上記オートラジオグラフイーにおける信号処理
方法は、たとえば、蛋白質、核酸、それらの誘導
体、それらの分解物のような高分子物質の分子
量、それらの分子構造、あるいはそれらの基本単
位構成などの解析に特に有効な方法である。

従つて、本発明はさらに、DNAもしくはDNA
部分分解物の塩基配列を決定するためのオートラ
ジオグラフイーにおける信号処理方法であつて、
放射性標識が付与されたDNAもしくはDNA部分
分解物の塩基特異的切断分解により得られた １） 少なくともグアニン特異的切断分解物を含
む塩基特異的切断分解物、 ２） 少なくともアデニン特異的切断分解物を含
む塩基特異的切断分解物、 ３） 少なくともチミン特異的切断分解物を含む
塩基特異的切断分解物 ４） 少なくともシトシン特異的切断分解物を含
む塩基特異的切断分解物、 を含む少なくとも四群の塩基特異的切断分解物の
それぞれが、支持媒体上に平行関係を以つて一次
元的に分離展開されて形成された分離展開列の放
射性標識物質群から放出される放射線エネルギー
を蓄積性蛍光体シートに吸収させることによつ
て、この蓄積性蛍光体シートに該放射性標識物質
群の位置情報を有するオートラジオグラフを蓄積
記録したのち、該蓄積性蛍光体シートを電磁波で
走査して該オートラジオグラフを輝尽光として放
出させ、そしてこの輝尽光を光電的に読み出すこ
とにより得られるそれぞれの分離展開列のオート
ラジオグラフに対応するデジタル信号について、 ） 該分離展開列のそれぞれについて信号処理
のための走査方向を決定する工程、 ） 該分離展開列の走査方向上のサンプリング
点を該分離展開列のそれぞれについて検出する
工程、 ） 少なくとも該四群の分離展開列のそれぞれ
について、走査方向上の対応する位置間でサン
プリング点の照合を行なうことにより、グアニ
ン、アデニン、チミン、シトシンのそれぞれの
位置情報を得る工程、 を含む信号処理を行なうことを特徴とするDNA
もしくはDNA部分分解物の塩基配列を得るため
のオートラジオグラフイーにおける信号処理方法
をも提供するものである。

次に、本発明の信号処理方法を用いたオートラ
ジオグラフイーにおける信号処理の実施態様を、
DNAの塩基配列決定法を例にして記載する。

DNAは、二本の鎖状分子からなる二重ラセン
構造を有し、かつその二本の鎖状分子は、各々四
種類の塩基、すなわちアデニン(A)、グアニン(G)、
シトシン(C)、チミン（Ｔ）なる塩基を有する構成
単位から構成されている。この二本の鎖状分子の
間はこれら四種類の塩基間の水素結合によつて架
橋されており、しかも各構成単位間の水素結合
は、Ｇ−ＣおよびＡ−Ｔの二種類の組合わせのみ
において実現しているため、一方の鎖状分子の塩
基配列が決定されれば、自動的に他方の鎖状分子
の塩基配列も決定することができる。

オートラジオグラフイーを利用したDNAの塩
基配列決定法の代表的な例としては、マキサム・
ギルバート（Maxam−Gilbert）法が知られてい
る。この方法は、塩基配列を決定しようとしてい
るDNAあるいはDNAの分解物の鎖状分子の一方
の側の端部に燐（Ｐ）の放射性同位元素を含む基
を結合させることにより、その対象物を放射性標
識物質としたのち化学的な手段を利用して鎖状分
子の各構成単位間の結合を塩基特異的に切断す
る。次に、この操作により得られるDNAあるい
はDNAの分解物の多数の塩基特異的切断分解物
の混合物をゲル電気泳動法により分離展開し、多
数の切断分解物がそれぞれ分離展開されて形成さ
れた分離展開列（ただし、視覚的には見ることが
できない）を得る。

従来においては、この分離展開列をＸ線フイル
ム上に可視化してオートラジオグラフを得、得ら
れたオートラジオグラフと各々の塩基特異的切断
手段とから、放射性同位元素が結合された鎖状分
子の端部から一定の位置関係にある塩基を順次決
定することができ、このようにして対象物のすべ
ての塩基の配列を決定することができる。

上記のマキサム・ギルバート法を利用した
DNAの塩基配列決定法を例にとり、その塩基配
列決定のための典型的な塩基特異的切断分解物の
組合わせとして次の四種類の切断分解物を用いた
場合について説明する。

１） グアニン(G)特異的切断分解物、 ２） グアニン(G)特異的切断分解物 ＋アデニン(A)特異的切断分解物、 ３） チミン（Ｔ）特異的切断分解物 ＋シトシン(C)特異的切断分解物、 ４） シトシン(C)特異的切断分解物、 まず、試料は常法により、 ³²Pによる放射性標
識が付与された上記四群の塩基特異的切断分解物
の混合物をゲル支持体上で電気泳動により分離展
開させて得ることができる。次に、この試料（ゲ
ル）と蓄積性蛍光体シートとを室温で数分間重ね
合わせることにより露光操作を行ない、試料のオ
ートラジオグラフを蓄積性蛍光体シートに転写蓄
積する。上記の露光操作の詳細については、前記
の特願昭57−193418号明細書に記載されている。

第４図は、放射性標識の付与された上記四種類
の塩基特異的切断分解物が分離展開されて形成さ
れた分離展開列（泳動列）のオートラジオグラフ
を示す。

すなわち、第４図の第１列から第４列は順に、 (1)−(G)特異的切断分解物 (2)−(G)特異的切断分解物 ＋(A)特異的切断分解物 (3)−（Ｔ）特異的切断分解物 ＋(C)特異的切断分解物 (4)−(C)特異的切断分解物 の各泳動列を示す。

蓄積性蛍光体シートに転写蓄積されたオートラ
ジオグラフを第１図に示した読出装置に装填して
読み出すことにより、上記オートラジオグラフに
対応するデジタル信号を得る。

得られたデジタル信号に、前述のように信号処
理回路２６においてデジタル信号処理を行なう。
まず、第４図のオートラジオグラフに示された四
列それぞれについて、前述の方法と同様にして信
号処理のための走査方向を決定する。各列の走査
方向は、たとえば、ｘ座標（x_a）を通り、ｙ軸方
向に平行な直線とすることができる。ただし、ａ
は正の整数であり、各列の番号を表わす。

次いで、各走査方向について、前述の方法と同
様にして信号のレベルが極大となる全ての点を検
知対象のサンプリング点とする。このようにし
て、各列について座標点およびこの座標点におけ
る信号のレベル（x_a，y_ao，z_ao）を有するサンプ
リング点S_aoが決定される。ただし、ｎは正の整
数であり、サンプリング点の番号を表わす。

次に、上記四列の再編成を行なう。すなわち、
（x₁，y_1o，z_1o）で表わされるサンプリング点S_1o
を有する第１列と、（x₂，y_2o，z_2o）で表わされ
るサンプリング点S_2oを有する第２列とを用いて、
第１例のサンプリング点のｙ座標の集合｛y_1o｝
は、第２列のサンプリング点の集合｛y_2o｝に含
まれるので、 ｛_1o｝∩｛y_2o｝＝｛y_5o｝ なる演算で表わされる新たな集合｛y_5o｝を作り、
これに対応する信号のレベルとともに（y_5o，
z_5o）で表わされるサンプリング点S_5oを有する第
５列を得る。得られた第５列は、アデニン(A)のみ
の位置情報を有するものである。同様の演算処理
を（x₃，y_3o，z_3o）で表わされるサンプリング点
S_3oを有する第３列と、（x₄，y_4o，z_4o）で表わさ
れるサンプリング点S_4oを有する第４列との間に
おいても行なうことにより、（y_6o，z_6o）で表わ
されるサンプリング点S_6oを有する第６列を得る。
この第６列は、チミン（Ｔ）のみの位置情報を有
するものである。このようにして、新しく次の四
列からなる一次元の位置情報（y_ao，z_ao）を得
る。

(1)−(G)特異的切断分解物 (5)−(A)特異的切断分解物 (6)−（Ｔ）特異的切断分解物 (4)−(C)特異的切断分解物 第５図は、上記の演算処理による再編成して得
られた上記四列の位置情報を図表的に示したもの
である。

これら四列について、相互に位置（y_ao）を比
較してy_aoの大きい順に並べる。たとえば、次の
ように表わされる図式を得ることができる。

S₁₁，S₄₁，S₁₂，S₄₂，S₅₁，S₅₂，S₆₁，S₁₃，S₄₃，
…… 上記の図式において、S_1o＝Ｇ、S_4o＝Ｃ、S_5o
＝Ａ、S_6o＝Ｔと置き換えることにより、次のよ
うな図式を得る。

Ｇ−Ｃ−Ｇ−Ｃ−Ａ−Ａ−Ｔ−Ｇ−Ｃ−…… このようにして、DNAの片方の鎖状分子につ
いての塩基配列を決定することができる。なお、
得られたDNAの塩基配列についての情報は、上
記の表示形態に限られるものではなく、任意の表
示形態が可能である。たとえば、所望により、同
時に上述の信号処理におけるサンプリング点の信
号のレベル（z_ao）を、分離展開された各塩基特
異的切断分解物の相対量として表示することも可
能である。あるいは、第５図に示されるような図
表化も可能である。

あるいはさらに、DNAの二本の鎖状分子両方
についての塩基配列を表示することもできる。す
なわち、上記の記号で表わされた図式において各
塩基に対応する組合わせとして、Ａ→Ｔ、Ｇ→
Ｃ、Ｃ→Ｇ、Ｔ→Ａなる情報を与えることによ
り、次のような図式で表わされるDNAの塩基配
列を得る。

Ｇ−Ｃ−Ｇ−Ｃ−Ａ−Ａ−Ｔ−Ｇ−Ｃ−…… Ｃ−Ｇ−Ｃ−Ｇ−Ｔ−Ｔ−Ａ−Ｃ−Ｇ−…… なお、上記の（Ｇ、Ｇ＋Ａ、Ｔ＋Ｃ、Ｃ）の組
合わせを利用したDNAの塩基配列決定法は、
DNAの塩基配列決定法の一例であつて、本発明
の信号処理方法は、上記の組合わせに限定されも
のではなく、種々の組合わせが可能であり、また
その組合わせを利用し、上記の方法に準じる方法
により同様にして塩基配列を決定することが可能
である。たとえば、（Ｇ、Ａ、Ｔ、Ｃ）の組合わ
せを利用しても、DNAの塩基配列を決定するこ
とができる。あるいは、少なくとも一群の塩基特
異的切断分解物と適当な参照物質（たとえば、各
塩基特異的切断分解物の混合物）との組合わせか
ら、特定の塩基についての配列を決定することも
可能である。

また、上記の例においては、支持媒体上で一次
元的方向に分離展開している四列の放射性標識物
質群を用いて説明したが、分離展開列は四列に限
定されるものではなく、四列以上であつてもよい
し、またそれ以下であつてもよい。あるいは、一
つの支持媒体を用いて同時に二種類以上のDNA
もしくはDNA部分分解物の塩基配列を決定する
ことも可能である。

上記のような信号処理方法により決定された
DNAの塩基配列についての情報は、信号処理回
路２６から出力されたのち、たとえば、前述の記
録装置を用いて記録させることができる。

なお上記のようにして得られた情報は、このほ
かにも、たとえば、既に記録保存されている他の
DNAの塩基配列と照合するなどの遺伝言語学的
情報処理を行なうことも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明において蓄積性蛍光体シート
に転写蓄積された試料中の放射性標識物質の位置
情報を読み出すための読出装置（あるいは読取装
置）の例を示すものである。 １：蓄積性蛍光体シート、２：先読み用読出
部、３：本読み用読出部、４：レーザー光源、
５：レーザー光、６：フイルター、７：光偏向
器、８：平面反射鏡、９：移送方向、１０：先読
み用導光性シート、１１：光検出器、１２：増幅
器、１３：制御回路、１４：レーザー光源、１
５：レーザー光、１６：フイルター、１７：ビー
ム・エクスパンダー、１８：光偏向器、１９：平
面反射鏡、２０：fθレンズ、２１：移送方向、２
２：本読み用導光性シート、２３：光検出器、２
４：増幅器、２５：Ａ／Ｄ変換器、２６：信号処
理回路。 第２図は、放射性標識物質が支持媒体上で一次
元的方向に分離展開された試料のオートラジオグ
ラフの例を示す図である。第３図は、信号処理の
ための走査方向上の位置とデジタル信号のレベル
との関係の例を表わすグラフである。第４図は、
DNAの塩基特異的切断分解物がゲル支持体上で
分離展開された試料のオートラジオグラフの例を
示す図である。第５図は、本発明の信号処理方法
により決定されたDNAの塩基配列の例を模式的
に示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 支持媒体上において少なくとも一次元的方向
   に分布している放射性標識物質から放出される放
   射線エネルギーを蓄積性蛍光体シートに吸収させ
   ることによつて、この蓄積性蛍光体シートに該放
   射性標識物質の位置情報を有するオートラジオグ
   ラフを蓄積記録したのち、該蓄積性蛍光体シート
   を電磁波で走査して該オートラジオグラフを輝尽
   光として放出させ、そしてこの輝尽光を光電的に
   読み出すことにより得られる該オートラジオグラ
   フに対応するデジタル信号について、 ） 信号処理のための一次元的走査方向を決定
   する工程、 ） 該走査方向上のサンプリング点を検出する
   工程、 を含む信号処理を行なうことにより、該オートラ
   ジオグラフ上の放射性標識物質の一次元的な位置
   情報を記号および／または数値として得ることを
   特徴とするオートラジオグラフイーにおける信号
   処理方法。 ２ 該走査方向において信号レベルが極大となる
   全ての点を走査方向上のサンプリング点とするこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のオー
   トラジオグラフイーにおける信号処理方法。 ３ 支持媒体上に分布している放射性標識物質
   が、支持媒体上において一次元的方向に分離展開
   された放射性標識の付与されている生体高分子物
   質、その誘導体もしくはそれらの分解物であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項もしくは第
   ２項記載のオートラジオグラフイーにおける信号
   処理方法。 ４ 生体高分子物質が、核酸、その誘導体もしく
   はそれらの分解物であり、信号処理により得られ
   る記号および／または数値がその塩基配列を表わ
   すものであることを特徴とする特許請求の範囲第
   ３項記載のオートラジオグラフイーにおける信号
   処理方法。 ５ 支持媒体上においてそれぞれが少なくとも一
   次元的方向に分布している複数列の放射性標識物
   質群から放出される放射線エネルギーを蓄積性蛍
   光体シートに吸収させることによつて、この蓄積
   性蛍光体シートに該放射性標識物質群の位置情報
   を有するオートラジオグラフを蓄積記録したの
   ち、該蓄積性蛍光体シートを電磁波で走査して該
   オートラジオグラフを輝尽光として放出させ、そ
   してこの輝尽光を光電的に読み出すことにより得
   られる該オートラジオグラフに対応するデジタル
   信号について、 ） 該複数列のそれぞれについて信号処理のた
   めの一次元的走査方向を決定する工程、 ） 該走査方向上のサンプリング点を該複数列
   のそれぞれについて検出する工程、 ） 該複数列で検出されたサンプリング点の比
   較同定を行なう工程、 を含む信号処理を行なうことにより、該オートラ
   ジオグラフ上の複数列の放射性標識物質群の一次
   元的な位置情報を記号および／または数値として
   得ることを特徴とするオートラジオグラフイーに
   おける信号処理方法。 ６ 該走査方向において信号レベルが極大となる
   全ての点を走査方向上のサンプリング点とするこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第５項記載のオー
   トラジオグラフイーにおける信号処理方法。 ７ サンプリング点の比較同定を、複数列のそれ
   ぞれの走査方向上の対応する位置間におけるサン
   プリング点の数値演算により行なうことを特徴と
   する特許請求の範囲第５項もしくは第６項記載の
   オートラジオグラフイーにおける信号処理方法。 ８ 支持媒体上に分布している放射性標識物質群
   が、支持媒体上において一次元的方向に分離展開
   された放射性標識の付与されている生体高分子物
   質群、その誘導体もしくはそれらの分解物である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第５項乃至第７
   項のいずれかの項記載のオートラジオグラフイー
   における信号処理方法。 ９ 生体高分子物質群が、核酸、その誘導体もし
   くはそれらの分解物であり、信号処理により得ら
   れる記号および／または数値がそれらの塩基配列
   を表わすものであることを特徴とする特許請求の
   範囲第８項記載のオートラジオグラフイーにおけ
   る信号処理方法。 １０ DNAもしくはDNA部分分解物の塩基配列
   を決定するためのオートラジオグラフイーにおけ
   る信号処理方法であつて、放射性標識が付与され
   たDNAもしくはDNA部分分解物の塩基特異的切
   断分解により得られた、 １） 少なくともグアニン特異的切断分解物を含
   む塩基特異的切断分解物、 ２） 少なくともアデニン特異的切断分解物を含
   む塩基特異的切断分解物、 ３） 少なくともチミン特異的切断分解物を含む
   塩基特異的切断分解物、 ４） 少なくともシトシン特異的切断分解物を含
   む塩基特異的切断分解物、 を含む少なくとも四群の塩基特異的切断分解物の
   それぞれが、支持媒体上に平行関係を以つて一次
   元的に分離展開されて形成された分離展開列の放
   射性標識物質群から放出される放射線エネルギー
   を蓄積性蛍光体シートに吸収させることによつ
   て、この蓄積性蛍光体シートに該放射性標識物質
   群の位置情報を有するオートラジオグラフを蓄積
   記録したのち、該蓄積性蛍光体シートを電磁波で
   走査して該オートラジオグラフを輝尽光として放
   出させ、そしてこの輝尽光を光電的に読み出すこ
   とにより得られるそれぞれの分離展開列のオート
   ラジオグラフに対応するデジタル信号について、 ） 該分離展開列のそれぞれについて信号処理
   のための走査方向を決定する工程、 ） 該分離展開列の走査方向上のサンプリング
   点を該分離展開列のそれぞれについて検出する
   工程、 ） 少なくとも該四群の分離展開列のそれぞれ
   について、走査方向上の対応する位置間でサン
   プリング点の照合を行なうことにより、グアニ
   ン、アデニン、チミン、シトシンのそれぞれの
   位置情報を得る工程、 を含む信号処理を行なうことを特徴とするDNA
   もしくはDNA部分分解物の塩基配列を得るため
   のオートラジオグラフイーにおける信号処理方
   法。 １１ DNAもしくはDNA部分分解物の塩基特異
   的切断分解物が、 １） グアニン特異的切断分解物、 ２） グアニン特異的切断分解物＋アデニン特異
   的切断分解物、 ３） チミン特異的切断分解物＋シトシン特異的
   切断分解物、 ４） シトシン特異的切断分解物、 からなる少なくとも四群の塩基特異的切断分解物
   を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１０項
   記載のオートラジオグラフイーにおける信号処理
   方法。