JPH0462340B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の分野］ 本発明は、核酸の塩基配列決定のための信号処
理方法に関するものである。

［発明の背景］ 近年、急速に発達して来た分子生物学の分野に
おいては、生物体の機能や複製のメカニズムを解
明するために生物体のもつ遺伝情報を明らかにす
ることが必須のこととなつている。とりわけ、特
定の遺伝情報を担うDNA（もしくはDNA断片物、
以下同様）などの核酸の塩基配列を決定すること
が必要不可欠なこととなつている。

DNA、RNAなどの核酸の塩基配列を決定する
ための代表的な方法として、オートラジオグラフ
イーを利用するマキサム・ギルバート（Maxam
−Gilbert）法およびサンガー・クールソン
（Sanger−Coulson）法が知られている。前者の
マキサム・ギルバート法は、まず、塩基配列を決
定しようとしているDNAあるいはDNA断片物の
鎖状分子の一方に端部の³²P等の放射性同位元素
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た塩基
特異的DNA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パターン
（ただし、視覚的には見ることができない）を得
る。この分離展開パターンをたとえばＸ線フイル
ム上に可視化してその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
定し、これにより対象物全ての塩基配列を決定す
ることができる。

また後者のサンガー・クールソン法はDNAあ
るいはDNA断片物の鎖状分子と相補的であつて、
かつ放射性標識が付与されたDNA合成物を化学
的な手段を利用して塩基特異的に合成し、この塩
基特異的DNA合成物を混合物を用いて上記と同
様にしてそのオートラジオグラフから塩基配列を
決定する方法である。

本出願人は、上記核酸の塩基配列決定を簡易か
つ高精度で行なうことを目的として、それに利用
されるオートラジオグラフ測定操作において、上
記Ｘ線フイルム等の写真感光材料を用いる従来の
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方法について既
に特許出願している（特開昭45−83057号、特願
昭58−201231号）。ここで、蓄積性蛍光体シート
は輝尽性蛍光体からなるものであり、放射線エネ
ルギーを該蛍光体シートの輝尽性蛍光体に吸収さ
せたのち、可視乃至赤外領域の電磁波（励起光）
で励起することにより、放射線エネルギーを蛍光
として放出させることができるものである。この
方法によれば、露光時間を大幅に短縮化すること
ができ、また従来より問題となつていた化学カブ
リ等が発生することがない。さらに、放射性標識
物質のオートラジオグラフは、一旦放射線エネル
ギーとして蛍光体シートに蓄積されたのち輝尽光
として時系列的に読み出されるから、画像のほか
に記号、数値など任意の形で表示記録することが
可能である。

従来より、核酸の塩基配列決定をしようとする
者は、可視化されたオートラジオグラフについ
て、放射性標識が付与された核酸の塩基特異的切
断分解物もしくは塩基特異的合成物（以下、単に
核酸の塩基特異的断片物と称する）のそれぞれの
分離展開位置を視覚的に判断し、分離展開列間で
相互に比較することにより核酸の塩基配列を決定
している。よつて、得られたオートラジオグラフ
の解析は通常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、オートラ
ジオグラフを解析して決定された核酸の塩基配列
が解析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。

そこで、本出願人は、上記オートラジオグラフ
をデジタル信号として得た後、このデジタル信号
に適当な信号処理を施すことにより、DNAの塩
基配列を自動的に決定する方法についても既に特
許出願している（特開昭59−126527号、特開昭59
−126278号、特願昭59−89615号、特願昭59−
140908号等）。オートラジオグラフに対応するデ
ジタル信号は、従来の放射線フイルムを利用する
場合には一旦オートラジオグラフを該フイルム上
に可視画像化したのち、反射光または透過光を利
用して光電的に読み取ることにより得られる。ま
た、蓄積性蛍光体シートを用いる場合には、オー
トラジオグラフが蓄積記録された蛍光体シートを
直接に読み出すことにより得られる。

しかしながら、実際に放射性標識物質を電気泳
動法などにより支持媒体上に分離展開させて得ら
れた分離展開パターンには種々の歪みおよびノイ
ズが生じがちである。たとえば、支持媒体中に混
入した放射性不純物から放出される放射能または
自然放射能によつて写真感光材料が感光されるこ
のとにより、あるいは蓄積性蛍光体シートにその
エネルギーが吸収蓄積されることにより、ノイズ
が発生する。このようなノイズが発生した場合に
も、そのオートラジオグラフに対応するデシタル
信号を効率良く信号処理して核酸の塩基配列を高
精度で自動決定することが望まれている。

また、分離展開パターンは一般に、下部領域
（すなわち分離展開距離が大きい領域）において
は分離展開バンドの間隔が疎であり、一方、上部
の分離展開の開始位置に近づくにつれてバンドの
間隔が密になつている。ここで、下部とは一般に
支持媒体の中央付近より下側の領域を意味し、ま
た上部とは中央付近より上側の領域を意味する。
従つて、上部領域においてはバンドの分離が充分
でないために、二乃至三個のバンドが連結して一
個の幅広なバンドを形成しがちである。

このような連結（融合）したバンドについても
信号処理により解析を可能にすることにより、一
回のオートラジオグラフ測定でより多くの塩基配
列情報を高精度で得ることが望まれている。

［発明の要旨］ 本発明者は、オートラジオグラフイーを利用し
て核酸の塩基配列を自動決定する方法において、
バンドの融合が生じている分離展開パターンであ
つてもそのオートラジオグラフに対応するデシタ
ル信号を好適に信号処理することにより、核酸の
塩基配列を簡易かつ高精度で自動決定することを
実現した。

すなわち、本発明は、放射性標識が付与された
塩基特異的DNA断片物もしくは塩基特異的RNA
断片物の混合物が支持媒体上に一次元的方向に分
離展開されて形成された複数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
信号処理を行なうことにより、核酸の塩基配列を
決定する方法において、 (1) 各分離展開列の下部領域において少なくとも
二つの連続するバンドを検出し、下端から順に
バンドに通し番号を付する工程、 (2) 検出されたバンドについて、バンド間の分離
展開方向についての距離と該バンドの番号との
相関関係を得、この相関関係から未検出のバン
ドの分離展開方向についての位置を予測する工
程、および (3) 予測位置に基づいて各分離展開列上の全ての
バンドを検出する工程、 を含むことを特徴とする核酸の塩基配列決定のた
めの信号処理方法を提供するものである。

本発明によれば、核酸の塩基特異的断片物の混
合物を支持媒体上で分離展開して得られた分離展
開パターンにおいて部分的にバンドの分離が充分
でなく融合バンドが生じている場合でも、そのオ
ートラジオグラフに対応するデシタル信号を融合
バンドの分離のための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り、核酸の塩基配
列を簡易かつ高精度で得ることができる。また、
従来においては非常に困難であつた融合バンドの
分離を行なうことができるから、一回のオートラ
ジオグラフ測定で得られる塩基配列情報の量が増
加し、このことによつても目的とする核酸の塩基
配列決定が容易となるものである。

本発明者は、バンドの間隔が分離展開パターン
の上部と下部とで異なり、下部領域においては一
つ一つのバンドが充分に分離しているためバンド
の序列を決定することが容易であることに注目し
て、融合バンドの分離を適性かつ簡単に行なう方
法を見い出した。すなわち、下部領域においては
バンドの序列が容易に決定されるのみならず、局
所的にバンドの間隔とバンドの通し番号との相関
関係が直線的であることから、この関係に基づい
てそれより上部領域のバンド間隔を予測して、バ
ンドが存在するべき位置を予め割り出すことがで
き、これによりバンドが融合していても個々のバ
ンドに分離することができる。

このようにして、融合バンドの分離を行ないな
がら同時にバンドに序列を付すことができること
により、核酸の塩基配列決定を簡易かつ高精度で
行なうことができるものである。

［発明の構成］ 本発明において用いられる試料の例としては、
放射性標識が付与されたDNA、RNA等の核酸の
塩基特異的断片物の混合物を挙げることができ
る。ここで、核酸の断片物とは長鎖状の分子の一
部分を意味する。たとえば、塩基特異的DNA断
片物混合物の一種である塩基特異的DNA切断分
解物混合物は、前述のマキサム・ギルバート法に
従つて、放射性標識が付与されたDNAを塩基特
異的に切断分解することにより得られる。

また、塩基特異的DNA合成物混合物は前述の
サンガー・クールソン法に従つて、DNAをテン
プレート（鋳型）として、放射性標識が付与され
たデオキシヌクレオシドトリフオスフエートと
DNA合成酵素とを用いて合成することにより得
られる。

さらに、塩基特異的RNA断片物の混合物も上
記と同様の方法により、切断分解物混合物として
または合成物混合物として得ることができる。な
お、DNAはその構成単位としてアデニン、グア
ニン、チミン、シトシンの四種類の塩基からなる
が、一方RNAはアデニン、グアニン、ウラシル、
シトシンの四種類の塩基からなる。

放射性標識は、これらの物質に適当な方法で
³²P、¹⁴C、³⁵S、³H、¹²⁵Iなどの放射性同位元素を保
持させることによつて付与される。

試料である放射性標識が付与された塩基特異的
DNA断片物の混合物はゲル状支持媒体など公知
の各種の支持媒体を用いて、電気泳動法、薄層ク
ロマトグラフイー、カラムクロマトグラフイーな
ど種々の分離展開方法により支持媒体上に分離展
開される。

次に、放射性標識物質が分離展開された支持媒
体について、従来の写真感光材料を用いる放射線
写真法により、あるいは蓄積性蛍光体シートを用
いる放射線像変換方法によりそのオートラジオグ
ラフが得られ、次いで適当な読取り（読出し）系
を介して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が得られる。

前者の放射線写真法を利用する場合には、まず
支持媒体とＸ線フイルム等の写真感光材料とを低
温（−90〜−70℃）で長時間（数十時間）重ね合
わせて放射線フイルムを感光させたのち、現像し
て放射性標識物質のオートラジオグラフを放射線
フイルム上に可視画像化する。次いで、画像読取
装置を用いて放射線フイルム上に可視化されたオ
ートラジオグラフを読み取る。たとえば、放射線
フイルムに光ビームを照射してその透過光または
反射光を光電的に検出することにより、オートラ
ジオグラフは電気信号として得られる。さらに、
この電気信号をＡ／Ｄ変換することにより、オー
トラジオグラフに対応するデジタル信号を得るこ
とができる。

後者の放射線像変換方法を利用する場合には、
まず、支持媒体と蓄積性蛍光体シートとを常温で
短時間（数秒〜数十分間）重ね合わせて蛍光体シ
ートに放射性標識物質から放出される放射線エネ
ルギーを蓄積させることにより、そのオートラジ
オグラフを蛍光体シートに一種の潜像として記録
する。ここで、蓄積性蛍光体シートは、たとえば
プラスチツクフイルムからなる支持体、二価ユー
ロピウム賦活弗化臭化バリウム（BaFBr：Eu²⁺）
等の輝尽性蛍光体からなる蛍光体層、および透明
な保護膜がこの順に積層されたものである。蓄積
性蛍光体シートに含有されている輝尽性蛍光体
は、Ｘ線等の放射線が照射されるとその放射線エ
ネルギーを吸収して蓄積し、そののち可視乃至赤
外領域の光で励起すると蓄積していた放射線エネ
ルギーを輝尽光として放出するという特性を有す
る。

次いで、読出装置を用いて蓄積性蛍光体シート
に蓄積記録されたオートラジオグラフを読み出
す。具体的には、たとえば蛍光体シートをレーザ
ー光で走査して放射線エネルギーを輝尽光として
放出させ、この輝尽光を光電的に検出することに
より、放射性標識物質のオートラジオグラフは可
視画像化することなく直接に電気信号として得ら
れる。さらに、この電気信号をＡ／Ｄ変換するこ
とにより、オートラジオグラフに対応するデジタ
ル信号を得ることができる。

上述のオートラジオグラフ測定操作およびオー
トラジオグラフに対応するデジタル信号を得る方
法の詳細については、前記特開昭59−83057号、
特開昭59−126527号、特開昭59−126278号などの
各明細書に記載されている。

なお、上記においては、支持媒体上に分離展開
さ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を得る方法として、従来の放
射線写真法および放射線像変換方法を利用する方
法について述べたが、これらの方法に限定される
ものではなく、それ以外の如何なる方法により得
られたデジタル信号であつても放射性標識物質の
オートラジオグラフと対応関係がある限り、本発
明の信号処理方法を適用することが可能である。

また、上記いずれの方法においてもオートラジ
オグラフの読取り（または読出し）は、放射線フ
イルム（または蓄積性蛍光体シート）の全面に亘
つて行なう必要はなく、画像領域のみについて行
なうことも勿論可能である。

さらに、本発明においては、予め各分離展開列
の位置およびバンドの幅等についての情報を入力
して読取り（読出し）条件を設定しておき、読取
り（読出し）操作においては各バンド上を走査線
が通過するような走査線密度で光ビームによる走
査を行なうことにより、読取（読出）時間を短縮
化して必要な情報を効率良く得ることができる。
なお、本発明においてオートラジオグラフに対応
するデジタル信号とは、このようにして得られた
デジタル信号をも包含する。

得られたデジタル信号D_xyは、放射線フイルム
（または蛍光体シート）に固定された座標系で表
わされた座標（ｘ，ｙ）とその座標における信号
のレベル（ｚ）とからなる。信号のレベルはその
座標における画像濃度、すなわち放射性標識物質
の量を表わしている。従つて、一連のデジタル信
号（すなわち、デジタル画像データ）は放射性標
識物質の二次元的な位置情報を有している。

このようにして得られた支持媒体上に分離展開
さ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には、以下に述べるような本
発明の方法により信号処理が施されて、目的の核
酸の塩基配列決定が行なわれる。

本発明の信号処理方法の実施の態様を、次の四
種類の放射性標識が付与された塩基特異的DNA
断片物の組合せにより形成された泳動列（分離展
開列）からなる場合について説明する。

(1) グアニン(G)特異的DNA断片物 (2) アデニン(A)特異的DNA断片物 (3) チミン(T)特異的DNA断片物 (4) シトシン(C)特異的DNA断片物 ここで、各塩基特異的DNA断片物は、塩基特
異的に切断分解もしくは合成された、すなわち末
端の塩基を同じくする種々の長さのDNA断片物
からなる。

第１図は、上記四種類の塩基特異的DNA断片
物をそれぞれ四個のスロツトに電気泳動してなる
泳動パターンのオートラジオグラフを示す。第１
図に示すように、泳動パターンは下部領域におい
てはバンドの間隔が疎であるが、上部になるにつ
れてその間隔が密となつている。

このオートラジオグラフに対応するデジタル信
号は、信号処理回路において一旦メモリ（バツフ
アーメモリ、または磁気デイスク等の不揮発性メ
モリ）に記憶される。

まず、各泳動列（レーン）の下部領域において
二つ以上のバンドを連続的に検出し、その序列を
決定する。

たとえば、各レーンの泳動方向に沿つた一定領
域内のデジタル信号を抽出したのち、各レーンに
ついて抽出された信号の位置(y)とその信号のレベ
ル(z)とからなる一次元波形を作成する。なお、デ
ジタル信号の検出を、前記のように各バンドにつ
いて走査線がかかるような走査線密度で泳動方向
に走査することにより行なつた場合には、得られ
たデジタル信号から直接に各レーンについて一次
元波形を作成することができる。

第２図は、各レーンについて信号の位置(y)と信
号のレベル(z)とからなる一次元波形を示す。な
お、第２図において、縦軸の位置（ｙ＝y_p）はデ
ジタル画像データ上の基準原点を示し、(1)〜(4)の
一次元波形はそれぞれ第１図の各スロツトに対応
する。基準原点はたとえばスロツトの位置とする
ことができる。

第２図の各一次元波形の右側部分（ｙが大であ
る領域）において、たとえば信号のレベルの差分
値の符号が反転する（＋から−に変化する）点を
求めることにより、信号レベルが極大となる位置
を探し出す。極大値は各一次元波形において少な
くとも二箇所で連続して探し出す必要がある。こ
れにより、泳動パターンについて少なくとも一つ
の基本的なバンド間隔を得ることができる。この
極大値をとる位置をバンドの位置とする。検出す
べきバンドの数は、泳動パターン上の総バンド数
およびパターンの状態などによつても異なるが、
たとえば総バンド数が150〜200の範囲にある場合
には合計で十数個〜数十個程度のバンドを検出す
るのが好ましい。

得られたバンド全部について、泳動位置(y)が基
準原点から遠い順に通し番号（ｎ）を付す。泳動
パターンの下部領域においては、第１図から明ら
かなようにバンドの間隔が疎であり、各バンドが
充分に分離しているために、バンドの序列を容易
に決定することができる。

次に、上記バンドについて、各バンド間の泳動
方向についての距離、すなわちバンドとバンドの
間隔（ピツチ）と、、バンドの番号との相関関係
を求め、この相関関係に基づいて残りの未検出の
バンドの位置を予測する。

第２図のａは、検出されたバンドの序列を示
す。ここで、たとえば一番目と二番目のバンド間
のピツチはy′₁，₂で表わされる。

連続する各バンド間のピツチを算出し、バンド
番号との相関関係を得る。たとえば、一般式： y′n，n₊₁＝ｆ（ｎ＋１） なる関数で表わすことができる。具体的には、直
線方程式または高次の曲線方程式が得られる。

得られた相関関係から次に検出されるべきバン
ドの位置を予測することができる。たとえば、七
番目のバンドの位置（y₇）はy₆−y′₆，₇と予測する
ことができる。

次いで、この予測位置に基づいて、泳動パター
ン上の全てのバンドを検出する。

各レーンの一次元波形について信号レベルが一
定の値（閾値）を越える点もしくは領域を探し出
し、抽出する。この抽出された領域と次に検出さ
れるべきバンドの予測位置とが一致した場合に
は、該領域を有するレーン上に次のバンドが存在
するとみなす。たとえば、第２図に示すように、
七番目のバンドは第三スロツトのレーン上に存在
すると決定される。

すなわち、二つ以上のバンドが分離されずに融
合しているために、一次元波形上で極大値が正確
に見い出されない場合であつても、信号レベルが
閾値以上である場合にはその予測位置にバンドが
存在すると仮想することができる。このとき、各
スロツトに注入される試料の量が異なることなど
に起因して、レーンごとに信号レベルが相当に異
なる場合には予めレーン間で一次元波形の強度
（信号レベル）を信号処理により調整しておくの
が好ましい。あるいは、レーンごとに閾値を設定
してもよい。

また、予測位置に閾値以上の信号レベルを有す
るレーンが二つ以上存在する場合には、上記塩基
特異的DNA断片物の組合せが排他的であること
から一つのバンドが二つ以上のレーンに同時に存
在することはないので、それらのレーンを比較し
て信号レベルがより高いレーンを選び出せばよ
い。

このようにして、位置の予測に基づいて順次下
端からバンドを検出し、その序列を決定すること
ができる。

バンドの検出順序が即ち、目的とするDNAの
塩基配列を意味している。上記(1)〜(4)のスロツト
はそれぞれ(G)、(A)、(T)、(C)からなる末端塩基につ
いての情報を有するから、各バンドの属するスロ
ツトに対応する塩基で置換することにより、
DNAの塩基配列（例えばＡ−Ｇ−Ｔ−Ｃ−Ａ−
Ｇ−Ｔ−…）を得ることができる。

なお、本発明において泳動パターンにスマイリ
ング現象が発生している場合には、デジタル信号
に上述の信号処理を施す前に、スマイリングの補
正を行なつてもよい。

スマイリング現象は、支持媒体の中央部のスロ
ツトの泳動距離に比べて両端部のスロツトの泳動
距離が短くなる現象であり、泳動過程における放
熱効果（いわゆるエツジ効果）などが原因となつ
て生じるものである。

スマイリングの補正は、たとえば、以下のよう
にして行なうことができる。

スマイリング現象の発生している泳動パターン
においては通常、バンド（支持媒体の幅方向に長
い帯状である）が、スマイリング効果の程度に応
じて泳動方向に対して直角ではなく傾きを有して
いることから、まず各レーンについて少なくとも
一つのバンドの傾きを検出する。傾きはたとえば
デジタル画像データ上を、各バンドに少なくとも
二本の走査線がかかるようにして走査してデジタ
ル信号を抽出したのち、各走査線について一次元
波形を作成し、その極大値の位置を結んで得られ
る回帰直線から求めることができる。あるいは、
オートラジオグラフの読取（読出）過程において
予め上記のようなデジタル信号を検出しておいて
もよい。

次に、スマイリング効果の程度の最も小さな一
つのレーン（基準レーンとする）上の一つのバン
ド（基準バンド）を求め、このバンドの傾きと他
のレーンの最寄りのバンドの傾きとから、基準バ
ンドを当該他のレーンに外挿し、他のレーンにお
ける基準バンドの相対位置を決定する。次いで、
この相対位置と基準レーン上の位置とから、各レ
ーンについて泳動距離の比率を求める。得られた
比率は各レーンのスマイリング効果の程度を表わ
しており、この比率に基づいて各レーンの泳動距
離（すなわち、レーンの一次元波形）を一括して
伸縮させる。このようにして、全てのレーンにつ
いてスマイリングの補正を行なうことができる。

また、本発明において泳動パターンにオフセツ
ト歪みが発生している場合には、デジタル信号に
上述の信号処理を施す前に、オフセツト歪みの補
正を行なつてもよい。

ここで、オフセツト歪みとは、試料の電気泳動
の開始位置または開始時点が各スロツトで異なる
ことによるレーン間相互の全体的な位置ズレを意
味する。オフセツト歪みはたとえば、ゲル媒体の
上端部に設けられた多数のスロツト（試料の注入
口）の形状（凹みの大きさ）が完全に同一ではな
く個々に異なつていたり、試料をゲル媒体に付着
させる際に付着位置が相互にずれたり、試料注入
直前におけるゲル媒体の尿素の洗い出しが不充分
であるためにゲル媒体への試料の浸入速度が異な
ることなどが原因となつて生じるものである。

オフセツト歪みの補正は、たとえば、以下のよ
うにして行なうことができる。

泳動パターンの下部領域においては第１図に示
したように、一般にバンドの間隔が疎であること
から、まず各レーンについて少なくとも二つのバ
ンドを検出し、下端から順にバンドに通し番号を
付ける。この操作は、上記の融合バンドを分離す
るための信号処理における初期のバンド検出操作
を利用することができる。

次いで、バンドの番号とその泳動距離との相関
関係（例えば、回帰直線）を得たのち、この相関
関係に基づいてレーン間における泳動距離の差を
求め、レーン間の位置ズレとして各レーンの泳動
位置（すなわちレーンの一次元波形）を全体にず
らす。このようにして、全てのレーンについてオ
フセツト歪みの補正を一括して行なうことができ
る。

なお、デジタル信号処理によるスマイリング補
正およびオフセツト歪みの補正の詳細について
は、本出願人による特願昭60−74899号明細書お
よび特願昭60−85275号明細書にそれぞれ記載さ
れている。

本発明の方法において、上記スマイリング補正
およびオフセツト歪みの補正の両方を行なつても
よく、その場合にはどちらを先に行なつてもよ
い。

以上に述べた方法により、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、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、たとえ
ば所望により同時に各バンドの強度（z′）を放射
性標識物質の相対量として表示することも可能で
ある。また同時に、オートラジオグラフの可視画
像とともに画像として表示することも可能であ
る。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。

また、上記においては、試料である塩基特異的
DNA断片物の混合物として（Ｇ、Ａ、Ｔ、Ｃ）
の排他的組合せを利用した場合について説明した
が、本発明の信号処理方法はこの組合せに限定さ
れるものではなく、例えば（Ｇ、Ｇ＋Ａ、Ｔ＋
Ｃ、Ｃ）などの種々の組合せに適用することがで
きる。また同様に、塩基特異的RNA断片物の混
合物（例えば、Ｇ、Ａ、Ｕ、Ｃの組合せ）につい
ても本発明の信号処理方法を適用することができ
る。さらに、スマイリング効果の補正は、一組の
核酸の塩基特異的断片物の分離展開列に限定され
るものではなく、支持媒体上に同時に分離展開さ
れた全ての分離展開列について行なうことが可能
である。

このようにして得られた塩基配列情報について
はこのほかにも、たとえば、既に記録保存されて
いる他の核酸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うことも可能である。

上述の信号処理により決定された核酸の塩基配
列についての情報は、信号処理回路から出力され
たのち、次いで直接的に、もしくは必要により磁
気デイスクや磁気テープなどの記憶保存手段を介
して記録装置に伝送される。

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。

【図面の簡単な説明】

第１図は、バンドの融合が生じている泳動パタ
ーンの例を示す図である。第２図は、各レーンに
ついて信号の位置(y)と信号のレベル(z)とからなる
一次元波形(1)〜(4)、および模式的なバンドの序列
付け(a)を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 放射性標識が付与された塩基特異的DNA断
   片物もしくは塩基特異的RNA断片物の混合物が
   支持媒体上に一次元的方向に分離展開されて形成
   された複数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信号処理を行なう
   ことにより、核酸の塩基配列を決定する方法にお
   いて、 (1) 各分離展開列の下部領域において少なくとも
   二つの連続するバンドを検出し、下端から順に
   バンドに通し番号を付する工程、 (2) 検出されたバンドについて、バンド間の分離
   展開方向についての距離と該バンドの番号との
   相関関係を得、この相関関係から未検出のバン
   ドの分離展開方向についての位置を予測する工
   程、および (3) 予測位置に基づいて各分離展開列上の全ての
   バンドを検出する工程、 を含むことを特徴とする核酸の塩基配列決定のた
   めの信号処理方法。 ２ 上記第一工程において、各列の分離展開方向
   に沿つてデジタル信号を抽出したのち、各列にお
   ける抽出信号のレベルが極大となる位置を求める
   ことにより、バンドを検出することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の核酸の塩基配列決定
   のための信号処理方法。 ３ 上記第二工程において、バンド間の距離とバ
   ンドの番号との相関関係を回帰直線もしくは回帰
   曲線として得、この回帰直線もしくは回帰曲線を
   外挿することにより未検出のバンドの位置を予測
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の核酸の塩基配列決定のための信号処理方法。 ４ 上記第三工程において、各分離展開列につい
   て信号のレベルが閾値を越える点もしくは領域を
   探索抽出し、この抽出された点もしくは領域が未
   検出のバンドの予測位置に一致する場合に該点も
   しくは領域上に未検出のバンドが存在するとみな
   すことにより、バンドを検出することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の核酸の塩基配列決
   定のための信号処理方法。 ５ 上記第一工程の前に、各分離展開列について
   少なくとも一つのバンドの分離展開方向に対する
   傾きを検出したのち、この傾きに基づいて各列の
   分離展開距離の比率を求め、そしてこの比率に基
   づいて各列の分離展開距離を補正することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の核酸の塩基配
   列決定のための信号処理方法。 ６ 上記第一工程の前に、各分離展開列の下部領
   域において少なくとも二つのバンドを検出し、下
   端から順にバンドに通し番号を付したのち、各分
   離展開列ごとにバンドの番号とその分離展開距離
   との相関関係を得、そしてこの相関関係から求め
   られた列間の分離展開距離の差に基づいて各列の
   分離展開位置を補正することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の核酸の塩基配列決定のため
   の信号処理方法。 ７ 上記塩基特異的DNA断片物の混合物が、 (1) グアニン特異的DNA断片物、 (2) アデニン特異的DNA断片物、 (3) チミン特異的DNA断片物、 (4) シトシン特異的DNA断片物、 の四種類からなり、分離展開列が、これら四種類
   の塩基特異的DNA断片物がそれぞれ支持媒体上
   に分離展開されて形成された四列の分離展開列か
   らなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の核酸の塩基配列決定のための信号処理方法。 ８ 上記オートラジオグラフに対応するデシタル
   信号が、支持媒体と輝尽性蛍光体を含有する蓄積
   性蛍光体シートとを重ね合わせて、支持媒体上の
   放射性標識物質のオートラジオグラフを該蛍光体
   シートに蓄積記録したのち、該蛍光体シートに励
   起光を照射して該オートラジオグラフを輝尽光と
   して光電的に読み出すことにより得られたもので
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の核酸の塩基配列決定のための信号処理方法。 ９ 上記オートラジオグラフに対応するデジタル
   信号が、支持媒体と写真感光材料とを重ね合わせ
   て、支持媒体上の放射性標識物質のオートラジオ
   グラフを該感光材料に感光記録したのち、該感光
   材料上に可視化されたオートラジオグラフを光電
   的に読み取ることにより得られたものであること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の核酸の
   塩基配列決定のための信号処理方法。