JPH0467918B2 - - Google Patents

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JPH0467918B2
JPH0467918B2 JP26781685A JP26781685A JPH0467918B2 JP H0467918 B2 JPH0467918 B2 JP H0467918B2 JP 26781685 A JP26781685 A JP 26781685A JP 26781685 A JP26781685 A JP 26781685A JP H0467918 B2 JPH0467918 B2 JP H0467918B2
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JP
Japan
Prior art keywords
separation
autoradiograph
band
signal processing
base
Prior art date
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Expired
Application number
JP26781685A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS62126348A (en
Inventor
Masakazu Hashiue
Kazuyoshi Tanaka
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication of JPS62126348A publication Critical patent/JPS62126348A/en
Publication of JPH0467918B2 publication Critical patent/JPH0467918B2/ja
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  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of the Invention] The present invention relates to a signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid.

[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RNA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。
[Background of the invention] In the field of molecular biology, which has developed rapidly in recent years, it is essential to clarify the genetic information of living organisms in order to elucidate their functions and replication mechanisms. It has become commonplace. Above all,
It has become essential to determine the base sequence of nucleic acids such as DNA (or RNA fragments, hereinafter the same) that carry specific genetic information.

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
鎖状分子の一方の端部に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
被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。
Maxam Gilbert uses autoradiography as a typical method for determining the base sequence of nucleic acids such as DNA and RNA.
-Gilbert method and Sanger-Coulson method are known. The former Maxam-Gilbert method first attaches a group containing a radioactive isotope such as 32P to one end of a chain molecule of DNA or DNA fragments whose base sequence is to be determined. After making a substance into a radioactive labeling substance, chemical means are used to base-specifically cleave the bonds between each constituent unit of the chain molecule. Next, the mixture of base-specific DNA cleavage products obtained by this operation is separated and developed by gel electrophoresis, and a separated development pattern (however, visually (cannot be seen). This separated development pattern is visualized on, for example, an X-ray film to obtain its autoradiograph,
Based on the obtained autoradiograph and each base-specific cutting means, bases located in a certain positional relationship from the end of the chain molecule to which the radioactive element is bound are sequentially determined, thereby determining the base sequence of all the target objects. can be determined.

また、後者のサンガー・クールソン法は、
DNAあるいはRNA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合成物の混合物を用い
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。
In addition, the latter Sanger-Coulson method is
A radioactively labeled DNA compound that is complementary to a DNA or RNA fragment chain molecule is synthesized in a base-specific manner using chemical means, and the base-specific DNA compound is synthesized using chemical means. This method uses a mixture and determines the base sequence from its autoradiograph in the same manner as above.

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59−83057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。
In order to easily and accurately determine the base sequence of the above nucleic acids, the present applicant has proposed a conventional radiographic method using photographic materials such as the above X-ray film in the autoradiograph measurement operation used therein. Instead, a patent application has been filed for a method using a radiation image conversion method using a stimulable phosphor sheet (Japanese Patent Laid-Open No. 59-83057, Japanese Patent Application No. 58-201231). Here, the stimulable phosphor sheet is made of stimulable phosphor, and after radiation energy is absorbed by the stimulable phosphor of the phosphor sheet, electromagnetic waves (excitation light) in the visible to infrared region are emitted.
By exciting it with , radiation energy can be emitted as fluorescence. According to this method, the exposure time can be significantly shortened, and chemical fog, which has been a problem in the past, does not occur. Furthermore, an autoradiograph of a radiolabeled substance is once stored as radiation energy in a phosphor sheet and then read out in chronological order as photostimulated light, so it can be displayed and recorded in any format such as symbols and numbers in addition to images. Is possible.

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。
Conventionally, those attempting to determine the base sequence of a nucleic acid have been asked to analyze a visualized autoradiograph with a base-specific cleavage degradation product or a base-specific composite (hereinafter simply referred to simply as a base-specific synthesis product) of a radioactively labeled nucleic acid. The base sequence of the nucleic acid is determined by visually determining the separation and development position of each of the separated and development columns (referred to as specific fragments) and comparing the separated and development columns with each other. Therefore, the analysis of the obtained autoradiograph is usually done through human vision, which requires a great deal of time and effort.

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。
Additionally, because it relies on the human eye, there are limits to the accuracy of the information that can be obtained, such as the fact that the base sequence of a nucleic acid determined by analyzing an autoradiograph differs depending on the analyst.

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。
Therefore, the applicant has already filed a patent application for a method for automatically determining the base sequence of DNA by obtaining the above-mentioned autoradiograph as a digital signal and then subjecting this digital signal to appropriate signal processing. (Unexamined Japanese Patent Application No. 126527, No. 126527, Unexamined Japanese Patent Publication No. 59-
No. 126278, Patent Application No. 89615, Patent Application No. 1987-
140908 etc.). When using a conventional radiation film, the digital signal corresponding to the autoradiograph can be obtained by first making the autoradiograph into a visible image on the film and then photoelectrically reading it using reflected or transmitted light. can get. When a stimulable phosphor sheet is used, an autoradiograph can be obtained by directly reading out the phosphor sheet on which the stimulable phosphor sheet has been stored.

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。その代表的なものに、支持
媒体の中央部の分離展開距離に比べて両端部の分
離展開距離が短くなる現象(スマイリング現象)
がある。スマイリング現象は、分離展開過程にお
ける放熱(いわゆるエツジ効果)などが原因して
発生する。このような歪み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ジタル信号
を効率良く信号処理して核酸の塩基配列を高精度
で自動的決定することが望まれている。
However, various distortions and noises tend to occur in separation and development patterns obtained by actually separating and developing radiolabeled substances on a support medium by electrophoresis or the like. A typical example of this is the phenomenon in which the separation distance at both ends of the support medium is shorter than that at the center (smiling phenomenon).
There is. The smiling phenomenon occurs due to heat dissipation (so-called edge effect) during the separation and expansion process. Even if such distortion occurs,
It is desired to efficiently process digital signals corresponding to the autoradiograph to automatically determine the base sequence of a nucleic acid with high precision.

[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、
スマイリング現象の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
ジ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。
[Summary of the Invention] The present inventor has proposed a method for automatically determining the base sequence of a nucleic acid using autoradiography,
By suitably processing the digital signal corresponding to the autoradiograph of a separated development pattern in which the smiling phenomenon occurs, it has been possible to automatically determine the base sequence of a nucleic acid easily and with high precision.

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) 各分離展開列について、少なくとも一つのバ
ンドの位置と分離展開方向に対する傾きを検出
する工程、 (2) 該バンドの位置と傾きとから、式(1){ η(x)=e-a a=∫x 0tanθ(x)/D(x)dx (1) (ただし、xは支持媒体の幅方向における中央
点からの距離であり、D(x)は位置xにおけるバ
ンドの分離展開距離であり、tanθ(x)は位置xに
おける該バンドの傾きであり、そしてη(x)は位
置xにおける分離展開速度補正係数である) に基づいて、各分離展開列の分離展開速度補正
係数を算出する工程;および (3) 各分離展開列において、該分離展開速度補正
係数に基づいて、式(2): D0(x)=D(x)/η(x) (2) (ただし、D0(x)は位置xにおけるスマイリン
グ補正された分離展開距離である) により、該列の分離展開距離を補正する工程; 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。
That is, the present invention provides base-specific DNA fragments or base-specific RNAs to which a radioactive label has been added.
Determining the base sequence of a nucleic acid by performing signal processing on digital signals corresponding to autoradiographs of multiple separation and development columns formed by separating and developing a mixture of fragments in one-dimensional direction on a support medium. The method includes: (1) detecting the position and slope of at least one band with respect to the separation and expansion direction for each separation and expansion column; (2) from the position and slope of the band, formula (1) { η(x) = e -a a=∫ x 0 tanθ(x)/D(x)dx (1) (where x is the distance from the center point in the width direction of the support medium, and D(x) is the band at position x , tanθ(x) is the slope of the band at position x, and η(x) is the separation expansion speed correction coefficient at position x). and (3) in each separation expansion column, based on the separation expansion speed correction coefficient, formula (2): D 0 (x)=D(x)/η(x) (2 ) (where D 0 (x) is the smiley-corrected separation distance at position x); correcting the separation distance of the column by The present invention provides a signal processing method.

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電気泳動することなどにより
得られる分離展開パターンにスマイリング現象が
発生している場合であつても、そのオートラジオ
グラフに対応するデジタル信号をスマイリングの
補正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
にかつ高精度で得ることができる。
According to the present invention, even if a smiling phenomenon occurs in a separation development pattern obtained by electrophoresing a mixture of base-specific fragments of nucleic acids on a support medium, the autoradiograph thereof By passing the corresponding digital signal through an appropriate signal processing circuit having a signal processing function for smile correction, the base sequence of the nucleic acid can be easily obtained with high precision.

通常、スマイリング現象の発生している分離展
開パターンにおいては、支持媒体の幅方向に端部
に近いほど試料の分離展開速度が遅く、従つて分
離展開距離が短くなつているが、同時にそのよう
な分離展開列上の各バンド(幅方向に長い帯状の
分離展開部位)は、分離展開方向に直角(すなわ
ち、水平)ではなくスマイリング効果の程度に応
じて傾きを有している。本発明者は、このバンド
の傾きに注目して、支持媒体固有の因子(すなわ
ち、分離展開時間および核酸の塩基特異的断片物
の塩基数などには依存しない物理量)が存在する
ことを理論的および実験的に確証し、この因子
(補正係数)に基づいてスマイリング効果の補正
を適性かつ簡単に行なう方法を見い出したもので
ある。そして、スマイリングの補正がなされたデ
ジタル信号に更に適当な信号処理を施すことによ
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。
Normally, in a separation and development pattern where a smiling phenomenon occurs, the separation and development speed of the sample is slower as it approaches the edge in the width direction of the support medium, and therefore the separation and development distance is shorter. Each band on the separation development row (band-shaped separation development region long in the width direction) is not perpendicular (that is, horizontal) to the separation development direction, but has an inclination depending on the degree of the smiling effect. The present inventor focused on the slope of this band and theoretically found that there are factors specific to the support medium (i.e., physical quantities that do not depend on the separation and development time and the number of bases in base-specific fragments of nucleic acids). This has been confirmed experimentally, and a method has been found to suitably and easily correct the smiling effect based on this factor (correction coefficient). Then, by further performing appropriate signal processing on the smiling-corrected digital signal, the base sequence of a nucleic acid can be determined easily and with high precision.

[発明の構成] 本発明におけるスマイリング効果の補正は、以
下に述べるような理論に基づくものである。
[Structure of the Invention] Correction of the smiling effect in the present invention is based on the theory described below.

まず、仮定として、支持媒体自体にスマイリン
グ効果を生じさせる固有の因子が存在し、この因
子は、試料の分離展開位置、すなわち支持媒体の
幅方向における中央点からの距離(x)には依存する
が、分離展開時間および試料に含まれる塩基の数
には依存しない物理量(η(x))で表わすことがで
きるものとする。また、第二の仮定として、支持
媒体上のバンドの傾き(θ(x))はスマイリング効
果に起因するものであり、この因子と相関関係を
有する。
First, it is assumed that there is an inherent factor in the support medium itself that causes the smiling effect, and this factor depends on the separation development position of the sample, that is, the distance (x) from the center point in the width direction of the support medium. can be expressed as a physical quantity (η(x)) that does not depend on the separation/development time or the number of bases contained in the sample. Further, as a second assumption, the slope of the band on the support medium (θ(x)) is caused by the smiling effect and has a correlation with this factor.

そこで、この物理量η(x)を分離展開速度補正係
数として、分離展開速度v(x)と次のように関係づ
けて表わすことができる。
Therefore, this physical quantity η(x) can be expressed as a separation/deployment speed correction coefficient in relation to the separation/deployment speed v(x) as follows.

v0(x)=v(x)/η(x) (3) (ただし、v(x)は支持媒体の幅方向の位置xにあ
る任意のバンドの分離展開速度であり、v0(x)は該
位置におけるスマイリング補正された分離展開速
度である) (3)式において、補正された分離展開速度v0(x)
は、スマイリング効果が生じなかつたならば位置
xにおける該バンドが示したであろう仮想的な分
離展開速度を表わしている。
v 0 (x)=v(x)/η(x) (3) (where, v(x) is the separation and development velocity of an arbitrary band at position x in the width direction of the support medium, and v 0 (x ) is the smiling-corrected separation deployment velocity at the position.) In equation (3), the corrected separation deployment velocity v 0 (x)
represents the hypothetical rate of separation development that the band at position x would have exhibited had the smiling effect not occurred.

スマイリング効果は、一般に支持媒体の中央部
に比べて幅方向に両端部に近づくにつれて分離展
開距離が短くなる現象をいう。支持媒体の中央部
ではエツジ効果の影響を受けず分離展開速度は最
大となり、両端部では最小となる。従つて、(3)式
における補正された分離展開速度vo(x)は、支持
媒体の中央位置(x=0)における実際の分離展
開速度v(0)に等しいとみなすことができる。
また、分離展開速度補正係数η(x)は、 η(0)=1、η≦1 なる条件を満足する。
The smiling effect generally refers to a phenomenon in which the distance of separation and development becomes shorter as it approaches both ends in the width direction compared to the center of the support medium. The separation and development speed is maximum in the center of the support medium without being affected by the edge effect, and is minimum at both ends. Therefore, the corrected separation and development velocity vo(x) in equation (3) can be considered to be equal to the actual separation and development velocity v(0) at the central position of the support medium (x=0).
Further, the separation and deployment speed correction coefficient η(x) satisfies the following conditions: η(0)=1, η≦1.

従つて、分離展開距離D(x)は、 D(x)=v(x)×t=v0(x)×η(x)・t ……(4) (ただし、D(x)は位置xにおけるバンドの分離展
開距離であり、tは分離展開時間である) で表わされる。また、このD(x)に対応するスマイ
リング補正された分離展開距離をD0(x)とすれば、
D0(x)は次のように表わされる。
Therefore, the separation development distance D(x) is D(x)=v(x)×t=v 0 (x)×η(x)・t...(4) (However, D(x) is the position is the separation distance of the bands at x, and t is the separation time. Also, if the smiling-corrected separation development distance corresponding to this D(x) is D 0 (x), then
D 0 (x) is expressed as follows.

D0(x)=v0(x)×t=D(x)/η(x) (2) 同様に、位置xからΔxだけ幅方向に移動した
位置x+Δxにおける分離展開距離D(x+Δx)
は次のように表わされる。
D 0 (x)=v 0 (x)×t=D(x)/η(x) (2) Similarly, separation development distance D (x+Δx) at position x+Δx, which is moved from position x by Δx in the width direction
is expressed as follows.

D(x+Δx)v(x+Δx)・t =v0(x)・η(x+Δx)・t (5) 第2図に示すように、一つのバンドにかかるよ
うに位置xおよびx+Δxをとれば、これらの位
置における該バンドの信号レベルのピーク点を結
ぶ線分が分離展開方向の垂線との間になす角度θ
について、 tanθ(x)={D(x)−D(x+Δx)}/Δx ……(6) と表わすことができる。(6)式に(4)および(5)式を代
入することにより、 tanθ(x)/v0(x)・t =−{η(x+Δx)−η(x)}/Δx (7) が得られる。
D(x+Δx)v(x+Δx)・t =v 0 (x)・η(x+Δx)・t (5) As shown in Figure 2, if the positions x and x+Δx are placed so that they span one band, these The angle θ between the line segment connecting the peak points of the signal level of the band at the position and the perpendicular line in the direction of separation development.
can be expressed as tanθ(x)={D(x)−D(x+Δx)}/Δx (6). By substituting equations (4) and (5) into equation (6), tanθ(x)/v 0 (x)・t = −{η(x+Δx)−η(x)}/Δx (7) can get.

ここで、(7)式の右辺は、Δx→0のとき、 −lim{η(x+Δx)−η(x)}/Δx =−dη(x)/dx=−η′(x) (8) と表わすことができる。また、(4)式より v0(x)・t=D(x)/η(x) であるから、(7)式は次のように表わされる。 Here, the right side of equation (7) is, when Δx→0, −lim{η(x+Δx)−η(x)}/Δx = −dη(x)/dx=−η′(x) (8) It can be expressed as Moreover, since v 0 (x)·t=D(x)/η(x) from equation (4), equation (7) can be expressed as follows.

tanθ(x)/D(x)=−η′(x)/η(x) ……(9) (9)式から明らかなように、バンドの傾きをその
分離分離展開で割つた値(左辺)は、試料である
核酸の塩基特異的断片物の塩基数にもその分離展
開距離にも無関係であつて、単に幅方向の位置x
によつて決まる値である。
tanθ(x)/D(x)=−η′(x)/η(x) ……(9) As is clear from equation (9), the value obtained by dividing the slope of the band by its separation expansion (left side ) has nothing to do with the number of bases in the base-specific fragment of the sample nucleic acid or its separation distance, but simply the position x in the width direction.
The value determined by

一般に、η′/η=(logeη)′ であるから、(9)式は、 −(loge(x))′=tanθ(x)/D(x) ……(10) と表わすことができる。 Generally, since η′/η=(log e η)′, equation (9) can be expressed as −(log e (x))′=tanθ(x)/D(x) ……(10) I can do it.

(10)の右辺のtanθ(x)およびD(x)はそれぞれ、実際
の試料の分離展開パターンから実測により求める
ことができる値である。たとえば、実測値をグラ
フで表わすと、第3図に示すようなグラフとな
る。
tanθ(x) and D(x) on the right side of (10) are values that can be obtained by actual measurement from the separation and development pattern of the actual sample. For example, if the actual measured values are expressed in a graph, the graph will be as shown in FIG.

第3図は、横軸に幅方向の位置xをとり、縦軸
にtanθ(x)/D(x)をとつたグラフである。
FIG. 3 is a graph in which the horizontal axis represents the position x in the width direction, and the vertical axis represents tanθ(x)/D(x).

(10)式において、logeη(0)であるから、 −logeη(x)=∫x 0tanθ(x)/D(x)dx ……(11) すなわち、 η(x)=e-a a=∫x 0tanθ(x)/D(x)dx (1) である。従つて、第3図のグラフにおいて0〜x
までのtanθ(x)/D(x)の累積(斜線部分の面積)を
求めることにより、分離展開速度補正係数η(x)を
決定することができる。
In equation (10), since log e η(0), −log e η(x)=∫ x 0 tanθ(x)/D(x)dx ...(11) That is, η(x)=e -a a=∫ x 0 tanθ(x)/D(x)dx (1). Therefore, in the graph of Figure 3, 0 to x
By calculating the accumulation of tan θ(x)/D(x) (area of the shaded portion), the separation and expansion speed correction coefficient η(x) can be determined.

たとえば、i番目のスロツトの分離展開列(支
持媒体中央点からの距離をxiとする)についての
累積値: mgxi 0tanθ(x)/D(x)dx=ai であるとすると、分離展開速度補正係数および補
正された分離展開距離は、上記(1)および(2)式か
ら、 η(xi)=e-ai D0(xi)=D(xi)/η(xi) と表わすことができる。従つて、i番目のスロツ
トの分離展開列について、1/η(xi)だけその
分離展開距離を引き伸ばすことにより、スマイリ
ング効果を補正することができる。
For example, if the cumulative value for the separation development row of the i-th slot (the distance from the center point of the support medium is x i ) is: mg xi 0 tanθ(x)/D(x)dx = a i , The separation deployment speed correction coefficient and the corrected separation deployment distance are expressed as η(xi)=e -ai D 0 (xi)=D(xi)/η(xi) from equations (1) and (2) above. be able to. Therefore, the smiling effect can be corrected by extending the separation distance of the i-th slot separation expansion column by 1/η(xi).

以下に、本発明の信号処理方法について説明す
る。
The signal processing method of the present invention will be explained below.

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。
Examples of samples used in the present invention include:
Examples include mixtures of base-specific fragments of nucleic acids such as DNA and RNA that have been given radioactive labels. Here, the nucleic acid fragment means a part of a long chain molecule. For example, a base-specific DNA cleavage mixture, which is a type of base-specific DNA fragment mixture, is produced by base-specific cleavage and decomposition of radiolabeled DNA according to the Maxam-Gilbert method described above. can get.

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チ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。
In addition, the base-specific DNA compound mixture is prepared using DNA as a template and a radioactively labeled deoxynucleotide triphosphate according to the Sanger-Coulson method described above.
It can be obtained by synthesis using DNA synthase.

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、シトシンの四種頼の塩基からなる
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。
Furthermore, a mixture of base-specific RNA fragments can also be obtained as a mixture of cleavage and degradation products or a mixture of synthetic products by the same method as above. Furthermore, DNA consists of four types of bases as its constituent units: adenine, guanine, thymine, and cytosine, while RNA consists of adenine, guanine, uracil,
Consists of four types of bases: cytosine.

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。
Radioactive labels can be applied to these substances in an appropriate manner.
It is given by retaining radioactive isotopes such as 32 P, 14 C, 35 S, 3 H, 125 I, etc.

試料である放射性標識が付与された核酸の塩基
特異的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、
ペーパー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。
The sample, a mixture of base-specific fragments of radioactively labeled nucleic acids, is subjected to electrophoresis, thin layer chromatography, column chromatography, etc. using various known support media such as gel support media.
Separation and development are carried out on a support medium using various separation and development methods such as paper chromatography.

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。
Next, an autoradiograph of the support medium on which the radiolabeled substance has been separated and developed is obtained by radiography using a conventional photographic light-sensitive material or by a radiation image conversion method using a stimulable phosphor sheet. A digital signal corresponding to the autoradiograph of the radiolabeled substance is obtained via a readout system.

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。
When using the former radiographic method, first the support medium and a photographic material such as X-ray film are superimposed at a low temperature (-90 to -70°C) for a long time (several tens of hours) to expose the radiation film. After development, an autoradiograph of the radiolabeled substance is visualized on the radiographic film. Next, the autoradiograph visualized on the radiographic film is read using an image reading device. For example, an autoradiograph is obtained as an electrical signal by irradiating a radiation film with a light beam and photoelectrically detecting the transmitted or reflected light. moreover,
By A/D converting this electrical signal, a digital signal corresponding to the autoradiograph can be obtained.

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。
When using the latter radiation image conversion method,
First, the support medium and the stimulable phosphor sheet are overlapped for a short time (several seconds to several tens of minutes) at room temperature, and the radiation energy emitted from the radiolabeled substance is accumulated in the phosphor sheet. is recorded on the phosphor sheet as a kind of latent image. Here, the stimulable phosphor sheet is made of a support made of, for example, a plastic film, divalent europium-activated barium fluoride bromide (BaFBr: Eu 2+ )
A phosphor layer made of a stimulable phosphor such as phosphor and a transparent protective film are laminated in this order. The stimulable phosphor contained in the stimulable phosphor sheet absorbs and accumulates radiation energy when it is irradiated with radiation such as X-rays, and then accumulates when excited with light in the visible to infrared region. It has the property of emitting radiation energy as photostimulated light.

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、放射性標識粉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。
Next, the autoradiograph stored and recorded on the stimulable phosphor sheet is read out using a reading device. Specifically, for example, by scanning a phosphor sheet with a laser beam to emit radiation energy as photostimulated light, and detecting this photostimulated light photoelectrically, an autoradiograph of a radiolabeled powder is produced as a visible image. It can be obtained directly as an electrical signal without any conversion. Furthermore, by A/D converting this electrical signal, a digital signal corresponding to an autoradiograph can be obtained.

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号等の各
公報に記載されている。
For details on the above-mentioned autoradiograph measurement operation and method for obtaining a digital signal corresponding to the autoradiograph, see the aforementioned Japanese Patent Application Laid-open No. 59-83057;
It is described in various publications such as JP-A-59-126527 and JP-A-59-126278.

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。
In the above, a method using conventional radiography and radiographic image conversion methods was described as a method for obtaining a digital signal corresponding to an autoradiograph of a radiolabeled substance separated and developed on a support medium. The signal processing method of the present invention is not limited to these methods, and the signal processing method of the present invention can be applied to digital signals obtained by any other method as long as there is a correspondence with the autoradiograph of the radiolabeled substance. is possible.

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。
Furthermore, in any of the above methods, it is not necessary to read (or read out) the autoradiograph over the entire surface of the radiation film (or stimulable phosphor sheet), and it is of course possible to read out the autoradiograph only on the image area. .

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二本以
上の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。
Furthermore, in the present invention, reading conditions are set by inputting information about the position of each separation expansion column, band width, etc. in advance, and two lines are read on each band in the reading operation. Reading is performed by scanning with a light beam at a scanning line density that allows the scanning lines above to pass through.
You can save time and efficiently obtain the necessary information. Note that in the present invention, the digital signal corresponding to an autoradiograph includes the digital signal obtained in this manner.

得られたデジタル信号Dxy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。
The obtained digital signal Dxy consists of coordinates (x, y) expressed in a coordinate system fixed to the radiation film (or phosphor sheet) and the signal level (z) at the coordinates. The level of the signal represents the image density at that coordinate, ie, the amount of radiolabeled substance. Therefore, the series of digital signals (ie, digital image data) has two-dimensional positional information of the radiolabeled substance.

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
酸の塩基配列の決定が行なわれる。
The digital signal corresponding to the autoradiograph of the radiolabeled substance separated and developed on the support medium obtained in this way is subjected to signal processing by the method of the present invention as described below, and the target nucleic acid is The nucleotide sequence is determined.

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。
The embodiment of the signal processing method of the present invention is based on base-specific DNA to which the following four types of radioactive labels have been added.
A case will be explained in which the electrophoresis column (separation and development column) is formed by a combination of fragments.

(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。
(1) Guanine (G)-specific DNA fragment (2) Adenine (A)-specific DNA fragment (3) Thymine (T)-specific DNA fragment (4) Cytosine (C)-specific DNA fragment Here Each base-specific DNA fragment is base-specifically cleaved, degraded, or synthesized, that is, it consists of DNA fragments of various lengths that have the same terminal base.

第1図は、上記四種類の塩基特異的DNA断片
物がそれぞれ四個のスロツトに電気泳動されてな
る泳動パターンのオートラジオグラフを部分的に
示す。第1図において泳動パターンにはスマイリ
ング現象が発生している。
FIG. 1 shows a partial autoradiograph of the electrophoresis pattern obtained by electrophoresing the above-mentioned four types of base-specific DNA fragments into four slots. In FIG. 1, a smiling phenomenon occurs in the migration pattern.

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。
A digital signal corresponding to this autoradiograph is temporarily stored in a memory (buffer memory or nonvolatile memory such as a magnetic disk) in a signal processing circuit.

まず、各泳動列(レーン)上の少なくとも一つ
のバンドについて、バンドの位置および泳動方向
に対する傾きを検出する。
First, the position of at least one band on each electrophoresis column (lane) and the inclination with respect to the electrophoresis direction are detected.

デジタル信号の検出を、前記のように各バンド
について少なくとも一本の走査線がかかるような
走査線密度で各レーンに沿つて走査することによ
り行なつた場合には(第1図参照、1:泳動バン
ド、2:走査線)、直接に各走査線について位置
(y)と信号のレベル(z)とからなる一次元波形を作成
することができる。また、オートラジオグラフを
全面に渡つて読み取つた場合には、デジタル画像
データ上で上記と同様の走査を行なうことにより
各レーンに沿つて信号を抽出したのち、一次元波
形を作成する。
If the digital signal is detected as described above by scanning along each lane at a scanning line density such that at least one scanning line is applied to each band (see Figure 1, 1: Migration band, 2: scan line), position for each scan line directly
A one-dimensional waveform consisting of signal level (y) and signal level (z) can be created. When the autoradiograph is read over the entire surface, a one-dimensional waveform is created after signals are extracted along each lane by scanning the digital image data in the same manner as described above.

バンドの位置は、各一次元波形上で信号レベル
が極大となる位置(ピーク位置)を検出し、複数
の一次形波形間でピーク位置における信号レベル
が最大となる位置をバンドの位置[x、D(x)]と
決定することができる。あるいは、泳動列の中央
位置に相当する一次元波形上のピーク位置をバン
ドの位置としてもよい。ここで、xは支持媒体の
幅方向における中央点からの距離であり、またD
(x)は泳動開始位置からの距離(泳動距離)であ
る。
The band position is determined by detecting the position (peak position) where the signal level is maximum on each one-dimensional waveform, and determining the position where the signal level at the peak position is maximum among multiple linear waveforms. D(x)]. Alternatively, the peak position on the one-dimensional waveform corresponding to the center position of the electrophoresis column may be set as the band position. Here, x is the distance from the center point in the width direction of the support medium, and D
(x) is the distance from the migration start position (migration distance).

デジタル信号処理によりバンドの位置を決定す
る方法の詳細については、本出願人による特願昭
60−181432号および昭和60年10月11日出願の特願
昭60−226091号の各明細書に記載されている。
For details on how to determine band positions by digital signal processing, please refer to the applicant's patent application
It is described in the specifications of Japanese Patent Application No. 60-181432 and Japanese Patent Application No. 60-226091 filed on October 11, 1985.

バンドの傾きは、まず二つの一次元波形上で信
号レベルが極大となる位置を探し出す。たとえ
ば、第2図に示すように、信号レベルのピーク位
置をバンドの中央部および端部で探し出したのち
(それぞれ、[x、D(x)]および[x+Δx、D(x
+Δx)])、上記(6)式に代入することにより、バン
ドの傾きtanθ(x)を得ることができる。
To determine the band slope, first find the position where the signal level is maximum on two one-dimensional waveforms. For example, as shown in Figure 2, after finding the peak position of the signal level at the center and end of the band ([x, D(x)] and [x+Δx,
+Δx)]) into the above equation (6), the band slope tanθ(x) can be obtained.

このバンドの位置と傾きとから、tanθ(x)/D(x)
を算出する。
From the position and slope of this band, tanθ(x)/D(x)
Calculate.

各レーンについて以上の操作を行なうことによ
り、レーンごとにtanθ(x)/D(x)を求め、この結果
からtan(x)/D(x)をxの関数として近似式で表わ
す。たとえば、得られた結果をグラフにまとめる
と、第3図に示す支持媒体の幅方向の位置xと
tanθ(x)/D(x)との関係を表わすグラフに類したグ
ラフが得られる。
By performing the above operations for each lane, tan θ(x)/D(x) is obtained for each lane, and from this result, tan(x)/D(x) is expressed as an approximate expression as a function of x. For example, if the obtained results are summarized in a graph, the position x in the width direction of the support medium and
A graph similar to the graph representing the relationship with tanθ(x)/D(x) is obtained.

次に、各レーンについて、中央点(x=0)か
らレーンの位置(xi)までのtanθ(x)/D(x)の累積
値(積分値): ∫xi 0tanθ(x)/D(x)dx を上記近似値または近似グラフを用いて算出す
る。得られた累積値を前記(1)式に代入することに
より、各レーンの泳動速度補正係数η(xi): η(xi)=e-ai ai=∫xi 0tanθ(x)/D(x)dx を得ることができる。
Next, for each lane, the cumulative value (integral value) of tanθ(x)/D(x) from the center point (x=0) to the lane position (xi): ∫ xi 0 tanθ(x)/D( x)dx is calculated using the above approximate value or approximate graph. By substituting the obtained cumulative value into Equation (1) above, the migration speed correction coefficient η(xi) for each lane is obtained: η(xi)=e -ai a i =∫ xi 0 tanθ(x)/D( x)dx can be obtained.

この補正係数η(xi)を前記(2)式に代入するこ
とにより、 D0(xi)=D(xi)/η(xi) を求めることができる。
By substituting this correction coefficient η(xi) into the above equation (2), D 0 (xi)=D(xi)/η(xi) can be obtained.

得られたD0(xi)がi番目のレーンのスマイリ
ング補正された泳動距離である。
The obtained D 0 (xi) is the smiling-corrected migration distance of the i-th lane.

バンドの傾きは、精度の向上の点から、一般に
傾きの大きな下部(泳動距離が相対的に大である
領域)のバンドについて傾きを検出するのが好ま
しい。あるいは、レーンを泳動方向に複数個に区
分し、その区分ごとに上述の操作を行なつてスマ
イリング補正を施してもよい。
From the viewpoint of improving accuracy, it is generally preferable to detect the band inclination for a lower band with a large slope (region where the migration distance is relatively long). Alternatively, the lane may be divided into a plurality of sections in the migration direction, and the above-described operation may be performed for each section to perform the smiling correction.

また、通常スマイリング効果は支持媒体の幅方
向にほぼ左右対象に現れるから、上記tanθ(x)/D
(x)の近似式を支持媒体の片側についてのみ求めて
もよい。
In addition, since the smiling effect normally appears symmetrically in the width direction of the support medium, the above tanθ(x)/D
The approximate expression (x) may be obtained only for one side of the support medium.

補正により得られた泳動距離は、スマイリング
効果が発生しなかつたならば泳動したであろう位
置を示すものである。
The migration distance obtained by the correction indicates the position where the migration would have occurred if the smiling effect had not occurred.

このようにして、泳動パターンにスマイリング
現象が生じている場合であつてもスロツトごとに
泳動距離の補正のための信号処理を行なうことに
より、スマイリング効果を是正することができ
る。
In this way, even if a smiling phenomenon occurs in the migration pattern, the smiling effect can be corrected by performing signal processing to correct the migration distance for each slot.

さらに、泳動距離の補正された走査線の一次元
波形について、たとえば、該波形上に現れた信号
のレベルが極大となる全ての位置を検出すること
により、各レーン上の全てのバンドの位置を検出
することができる。バンド位置は、レーンのほぼ
中央部を通る走査線の極大値の位置としてもよい
し、あるいは該レーンの各走査線の極大値の位置
の平均をとつてもよい。
Furthermore, for the one-dimensional waveform of the scanning line whose migration distance has been corrected, for example, by detecting all positions where the level of the signal appearing on the waveform is maximum, the positions of all bands on each lane can be determined. can be detected. The band position may be the position of the maximum value of a scanning line passing approximately at the center of the lane, or may be the average of the positions of the maximum value of each scanning line of the lane.

なお、本発明において泳動パターンにオフセツ
ト歪みおよび/またはバンドの融合が発生してい
る場合には、デジタル信号に上述の信号処理を施
す前または後にこれらの補正を行なつてもよい。
In the present invention, if offset distortion and/or band fusion occurs in the migration pattern, these corrections may be made before or after subjecting the digital signal to the above-described signal processing.

ここで、オフセツト歪みとはレーン間相互の全
体的な位置ズレをいい、スロツトの形状の相違等
により試料の電気泳動の開始位置が各スロツトで
異なることなどが原因となつて生じる。また、バ
ンドの融合は、泳動が十分でないために、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
成していることをいう。一般にパターン上部の泳
動開始位置に近い領域で発生しやすい。
Here, offset distortion refers to the overall positional deviation between lanes, and is caused by the fact that the starting position of sample electrophoresis differs in each slot due to differences in the shape of the slots. Furthermore, band fusion refers to two or three bands joining together to form one wide band due to insufficient migration. Generally, this tends to occur in the area near the migration start position at the top of the pattern.

オフセツト歪みの補正は、泳動パターンの下部
領域においては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下部領域で複数の
バンドを検出して下端から順にバンドに通し番号
を付けたのち、バンド番号とその泳動距離との相
関関係(例えば、回帰直線)を得る。この相関関
係からレーン間の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を全体にず
らすことにより一括して補正することができる。
あるいは、各レーンについて区分的にオフセツト
歪みの補正をすることもできる。
To compensate for offset distortion, since the spacing between bands is generally sparse in the lower region of the electrophoresis pattern, first detect multiple bands in the lower region for each lane, number the bands sequentially from the bottom, and then identify the bands. Obtain a correlation (eg, regression line) between the number and its migration distance. The difference in migration distance between lanes is determined from this correlation, and the migration position of each lane can be collectively corrected by shifting the migration position of each lane as a positional deviation between lanes.
Alternatively, offset distortion can be corrected piecewise for each lane.

融合バンドの補正は、まず各レーンの下部領域
で連結的に複数のバンドを検出して下端から順に
バンドに通し番号を付けたのち、バンド間の距離
とバンド番号との相関関係を得る。この相関関係
から未検出のバンドの位置を予測し、この予測位
置に基づいて新たにバンドを検出することによ
り、個々のバンドに分離することができる。バン
ド位置の予測は一括して行なつてもよいし、ある
いは区分的に行なつてもよい。
To correct the fusion band, first, a plurality of bands are detected in a connected manner in the lower region of each lane, serial numbers are assigned to the bands in order from the lower end, and then a correlation between the distance between the bands and the band number is obtained. By predicting the position of an undetected band from this correlation and newly detecting a band based on this predicted position, it is possible to separate the bands into individual bands. Prediction of band positions may be performed all at once, or may be performed piecewise.

信号処理によるこれらの補正の詳細について
は、本出願人による特願昭60−85275号、特願昭
60−85276号、特願昭60−111186号および特願昭
60−111187号の各明細書に記載されている。
For details of these corrections by signal processing, see Japanese Patent Application No. 60-85275 and Japanese Patent Application No. 85275 filed by the applicant.
No. 60-85276, Japanese Patent Application No. 60-111186 and Japanese Patent Application No.
It is described in each specification of No. 60-111187.

補正が施されたバンドの位置に基づいて、各バ
ンドに泳動パターンの下部から順に序列付けを行
なう。この際に、上記四種類の塩基特異的DNA
断片物の組合せが排他的な組合せであることか
ら、泳動方向に沿つた同一位置にはただ一つのバ
ンドのみが存在しうることを利用して、容易に序
列を決定することができる。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−C−T−A−
A−G−…)を得ることができる。
Based on the corrected band positions, each band is ranked in order from the bottom of the electrophoresis pattern. At this time, the above four types of base-specific DNA
Since the combination of fragments is an exclusive combination, the order can be easily determined by taking advantage of the fact that only one band can exist at the same position along the migration direction. The slots (1) to (4) above each have information about the terminal bases consisting of (G), (A), (T), and (C), so replace them with the base corresponding to the slot to which each band belongs. By this,
DNA base sequence (e.g. A-G-C-T-A-
A-G-...) can be obtained.

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、
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。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。
In this way, the base sequence of one chain molecule of DNA can be determined. In addition,
Information about the DNA base sequence is not limited to the above display format; for example, if desired, the intensity (z') of each band can be displayed simultaneously as the relative amount of the radiolabeled substance. Furthermore, it is also possible to display the base sequences of both DNA strands.

あるいはまた、上記のスマイリング補正がなさ
れたデジタル信号に基づいて画像として表示する
こともできる。この際に同時に、オリジナルのオ
ートラジオグラフを可視画像化して表示すること
も可能である。この場合に、最終的な塩基配列決
定は解析者自身がこの表示画像に基づいて行なう
ことが可能である。
Alternatively, it is also possible to display the image as an image based on the digital signal that has been subjected to the smile correction described above. At the same time, it is also possible to display the original autoradiograph as a visible image. In this case, the final base sequence can be determined by the analyst himself based on this displayed image.

なお、上記の実施態様においては、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。
In the above embodiment, as a mixture of base-specific DNA fragments (G, A,
Although the case has been described in which an exclusive combination of (G, G+
It can be applied to various combinations such as A, T+C, and C). Similarly, the signal processing method of the present invention can be applied to a mixture of base-specific RNA fragments (for example, a combination of G, A, U, and C). Furthermore, the correction of the smiling effect is not limited to the separation and development array of a set of base-specific fragments of nucleic acids, but can be performed for all separation and development arrays that are simultaneously separated and developed on the support medium. be.

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なうことも可能である。
The base sequence information obtained in this way can also be subjected to genetic linguistic information processing, such as comparing it with the base sequences of other nucleic acids that have already been recorded and preserved.

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、
磁気デイスクが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。
The information about the base sequence of the nucleic acid determined by the above-mentioned signal processing is output from the signal processing circuit, and then directly or, if necessary,
A magnetic disk is transmitted to a recording device via a storage means such as a magnetic tape.

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。
Examples of recording devices include those that optically record by scanning a photosensitive material with a laser beam or the like;
Recording devices based on various principles can be used, such as those that record symbols and numbers displayed on a CRT or the like on a video printer or the like, and those that record on a heat-sensitive recording material using heat rays.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、スマイリング現象が発生した泳動パ
ターンの例を示す部分図である。第2図は、傾斜
したバンドの拡大図である。第3図は、支持媒体
の幅方向の位置xとtanθ(x)/D(x)との関係を示す
グラフである。 1:泳動バンド、2:走査線。
FIG. 1 is a partial diagram showing an example of an electrophoretic pattern in which a smiling phenomenon occurs. FIG. 2 is an enlarged view of the slanted band. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the position x in the width direction of the support medium and tanθ(x)/D(x). 1: electrophoresis band, 2: scanning line.

Claims (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) 各分離展開列について、少なくとも一つのバ
ンドの位置と分離展開方向に対する傾きを検出
する工程、 (2) 該バンドの位置と傾きとから、式(1): η(x)=e-a a=∫x 0tanθ(x)/D(x)dx (1) (ただし、xは支持媒体の幅方向における中央
点からの距離であり、D(x)は位置xにおけるバ
ンドの分離展開距離であり、tanθ(x)は位置xに
おける該バンドの傾きであり、そしてη(x)は位
置xにおける分離展開速度補正係数である) に基づいて、各分離展開列の分離展開速度補正
係数を算出する工程;および (3) 各分離展開列において、該分離展開速度補正
係数に基づいて、式(2): D0(x)=D(x)/η(x) (2) (ただし、D0(x)は位置xにおけるスマイリン
グ補正された分離展開距離である) により、該列の分離展開距離を補正する工程; 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 上記デジタル信号を、各バンドに少なくとも
二本の走査線がかかるようにオートラジオグラフ
上を走査することにより得、そして第一工程にお
いて、各走査線における信号のレベルが極大とな
る位置を求め、この位置に基づいて傾きを検出す
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 上記第一工程において、各分離展開列の下部
のバンドの位置と傾き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。 4 上記分離展開列を分離展開方向に区分し、各
区分ごとに上記第一乃至第三工程を行なうことを
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。 6 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。 7 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。
[Scope of Claims] 1. A plurality of separated and developed arrays formed by separating and developing a mixture of radioactively labeled base-specific DNA fragments or base-specific RNA fragments in a one-dimensional direction on a support medium. In a method for determining the base sequence of a nucleic acid by performing signal processing on a digital signal corresponding to an autoradiograph, the method includes: (1) detecting the position of at least one band and its inclination with respect to the separation development direction for each separation development column; (2) From the position and slope of the band, equation (1): η(x)=e -a a=∫ x 0 tanθ(x)/D(x)dx (1) (where x is the distance from the center point in the width direction of the support medium, D(x) is the separation distance of the band at position x, tanθ(x) is the slope of the band at position x, and η(x ) is the separation deployment speed correction coefficient at position Then, by equation (2): D 0 (x)=D(x)/η(x) (2) (where D 0 (x) is the smiling-corrected separation expansion distance at position x), the corresponding 1. A signal processing method for determining a base sequence of a nucleic acid, comprising: correcting a separation distance of a column. 2 Obtain the above digital signal by scanning the autoradiograph so that each band has at least two scanning lines, and in the first step, find the position where the signal level in each scanning line is maximum. , the signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 1, characterized in that the slope is detected based on this position. 3. The signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 1, characterized in that in the first step, the position and slope of the lower band of each separation and expansion column are detected. 4. Signal processing for determining the base sequence of a nucleic acid as set forth in claim 1, wherein the separation and development array is divided in the separation and development direction, and the first to third steps are performed for each division. Method. 5 The mixture of the base-specific DNA fragments is (1) a guanine-specific DNA fragment, (2) an adenine-specific DNA fragment, (3) a thymine-specific DNA fragment, and (4) a cytosine-specific DNA fragment. A patent characterized in that the separation and development array consists of four separation and development arrays formed by separating and developing these four types of base-specific DNA fragments on a support medium, respectively. A signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 1. 6 A digital signal corresponding to the autoradiograph is transmitted to the autoradiograph of the radiolabeled substance on the support medium by superimposing the support medium and the stimulable phosphor sheet containing the stimulable phosphor on the phosphor sheet. Claim 1, characterized in that the autoradiograph is obtained by accumulating and recording the phosphor sheet, and then photoelectrically reading out the autoradiograph as photostimulated light by irradiating the phosphor sheet with excitation light. A signal processing method for base sequencing of the described nucleic acid. 7. A digital signal corresponding to the above autoradiograph is transferred onto the photosensitive material after superimposing the support medium and the photographic light-sensitive material to photosensitively record the autoradiograph of the radiolabeled substance on the support medium on the photosensitive material. 2. The signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 1, wherein the signal processing method is obtained by photoelectrically reading a visualized autoradiograph.
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