JPH08211018A - ゲル電気泳動方法及びその装置 - Google Patents
ゲル電気泳動方法及びその装置Info
- Publication number
- JPH08211018A JPH08211018A JP7035931A JP3593195A JPH08211018A JP H08211018 A JPH08211018 A JP H08211018A JP 7035931 A JP7035931 A JP 7035931A JP 3593195 A JP3593195 A JP 3593195A JP H08211018 A JPH08211018 A JP H08211018A
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- Japan
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- gel
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- electrophoretic
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- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 スマイリング現象を抑えて塩基配列を正しく
決定できるようにする。 【構成】 上側電極槽８の内側壁面でゲル板２ａから遠
い側の壁面に絶縁されたヒータ２４を設置し、電源２６
によって電解液１６の温度を４０〜６０℃に加熱する。
加熱は試料をゲル２の上端の試料投入スロット１４に導
入する前から初め、試料導入中も加熱しておき、泳動を
開始するまでは加熱を継続しておく。
決定できるようにする。 【構成】 上側電極槽８の内側壁面でゲル板２ａから遠
い側の壁面に絶縁されたヒータ２４を設置し、電源２６
によって電解液１６の温度を４０〜６０℃に加熱する。
加熱は試料をゲル２の上端の試料投入スロット１４に導
入する前から初め、試料導入中も加熱しておき、泳動を
開始するまでは加熱を継続しておく。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＤＮＡなどの核酸の塩基
配列を決定するゲル電気泳動方法とそれに用いる装置で
あって、特にスラブ状泳動ゲルを用いたゲル電気泳動方
法及び装置に関するものである。
配列を決定するゲル電気泳動方法とそれに用いる装置で
あって、特にスラブ状泳動ゲルを用いたゲル電気泳動方
法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】スラブ状ゲルを用いたゲル電気泳動装置
では、泳動中に発生するジュール熱により、ゲル中央部
の移動速度が周辺部の移動速度に比べて速くなる、いわ
ゆるスマイリング現象が発生する。ＤＮＡシーケンシン
グ（塩基配列決定）などでは各泳動レーンの信号を泳動
順に読み取って塩基配列を推定するが、スマイリング現
象が生じると配列の逆転が生じ配列決定に間違いを生じ
る。
では、泳動中に発生するジュール熱により、ゲル中央部
の移動速度が周辺部の移動速度に比べて速くなる、いわ
ゆるスマイリング現象が発生する。ＤＮＡシーケンシン
グ（塩基配列決定）などでは各泳動レーンの信号を泳動
順に読み取って塩基配列を推定するが、スマイリング現
象が生じると配列の逆転が生じ配列決定に間違いを生じ
る。
【０００３】そこで、スマイリング現象を軽減するため
に次のような対策がとられている。 （１）スラブ状ゲルは前後をガラス板で挾まれた状態で
使用されるが、その前後のガラス板の外側をアルミニウ
ム板などの熱伝導性のよい放熱プレートでサンドイッチ
状に挾み、泳動中に発生するジュール熱によってゲル全
体の温度が不均一にならないようにする。 （２）スラブ状ゲルを挾み込んだガラス板の外側を、温
水を循環させる装置でサンドイッチ状に挾み込み、外部
からゲルを強制的に加温してゲル全体を均一な温度にす
る。
に次のような対策がとられている。 （１）スラブ状ゲルは前後をガラス板で挾まれた状態で
使用されるが、その前後のガラス板の外側をアルミニウ
ム板などの熱伝導性のよい放熱プレートでサンドイッチ
状に挾み、泳動中に発生するジュール熱によってゲル全
体の温度が不均一にならないようにする。 （２）スラブ状ゲルを挾み込んだガラス板の外側を、温
水を循環させる装置でサンドイッチ状に挾み込み、外部
からゲルを強制的に加温してゲル全体を均一な温度にす
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記の（１）や（２）
のような対策を講じるとスマイリング現象は軽減するこ
とができるが、それでも配列の誤読を十分に防ぐことは
できない。例えば、５００塩基と５０１塩基との泳動度
差は０.２％（＝１／５００）であるが、温度制御によ
ってスマイリングによる泳動度差を０.２％以下に抑え
るためには、０.１℃以下の温度ムラに抑える必要があ
り、現実には困難である。本発明はスマイリング現象を
抑えて塩基配列を正しく決定することのできるゲル電気
泳動方法とそれを実現するゲル電気泳動装置を提供する
ことを目的とするものである。
のような対策を講じるとスマイリング現象は軽減するこ
とができるが、それでも配列の誤読を十分に防ぐことは
できない。例えば、５００塩基と５０１塩基との泳動度
差は０.２％（＝１／５００）であるが、温度制御によ
ってスマイリングによる泳動度差を０.２％以下に抑え
るためには、０.１℃以下の温度ムラに抑える必要があ
り、現実には困難である。本発明はスマイリング現象を
抑えて塩基配列を正しく決定することのできるゲル電気
泳動方法とそれを実現するゲル電気泳動装置を提供する
ことを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明では、核酸断片試
料を注入する側の泳動ゲル端部が浸されている電解液を
少なくとも泳動開始時には加熱しておく。
料を注入する側の泳動ゲル端部が浸されている電解液を
少なくとも泳動開始時には加熱しておく。
【０００６】
【実施例】図１と図２に本発明をオンライン式塩基配列
決定装置に適用した例を示す。図１は全体の概略斜視
図、図２は図１のＸ−Ｘ´線位置での断面図である。ス
ラブ状泳動ゲル２は前側の透明ガラス板４と後側の透明
がラス板６の間にはさみ込まれた状態で形成されてお
り、両ガラス板４，６にゲルをはさみ込んだものをゲル
板と称し、記号２ａで示している。測定系が設けられて
いる側（図１では手前側、図２では右側）を後方とし、
その反対側を前方とする。ゲル板２ａの上端部にはその
前方方向に上側電極槽８が設けられており、電極槽８は
ゲル板２ａと接する面と上面が開口した箱状に形成され
ている。電極槽８のゲル板側の開口部の端面とガラス板
４の間には液漏れ防止用にゴム製シール１０が介在し、
電極槽８がゲル板２ａに押しつけられた状態で固定され
ている。ガラス板４の上端部には、電極槽８のゲル板方
向の開口部の内側に切欠き１２が設けられている。ゲル
２はガラス板４，６の下端からガラス板４の切欠き１２
の底部位置まで形成されており、ゲル２の上端には末端
塩基別のＤＮＡ試料を注入するための試料投入スロット
１４が形成されている。
決定装置に適用した例を示す。図１は全体の概略斜視
図、図２は図１のＸ−Ｘ´線位置での断面図である。ス
ラブ状泳動ゲル２は前側の透明ガラス板４と後側の透明
がラス板６の間にはさみ込まれた状態で形成されてお
り、両ガラス板４，６にゲルをはさみ込んだものをゲル
板と称し、記号２ａで示している。測定系が設けられて
いる側（図１では手前側、図２では右側）を後方とし、
その反対側を前方とする。ゲル板２ａの上端部にはその
前方方向に上側電極槽８が設けられており、電極槽８は
ゲル板２ａと接する面と上面が開口した箱状に形成され
ている。電極槽８のゲル板側の開口部の端面とガラス板
４の間には液漏れ防止用にゴム製シール１０が介在し、
電極槽８がゲル板２ａに押しつけられた状態で固定され
ている。ガラス板４の上端部には、電極槽８のゲル板方
向の開口部の内側に切欠き１２が設けられている。ゲル
２はガラス板４，６の下端からガラス板４の切欠き１２
の底部位置まで形成されており、ゲル２の上端には末端
塩基別のＤＮＡ試料を注入するための試料投入スロット
１４が形成されている。
【０００７】電極槽８には電解液１６が収容され、電解
液１６はガラス板４の切欠き１２を経てガラス板４，６
間に形成されたゲル２と接触している。ゲル板２ａの下
端部は下側電極槽１８に収容された電解液２０中に浸さ
れている。上側電解液１６と下側電解液２０の間には高
圧電源部２２により泳動電圧が印加されるようになって
いる。
液１６はガラス板４の切欠き１２を経てガラス板４，６
間に形成されたゲル２と接触している。ゲル板２ａの下
端部は下側電極槽１８に収容された電解液２０中に浸さ
れている。上側電解液１６と下側電解液２０の間には高
圧電源部２２により泳動電圧が印加されるようになって
いる。
【０００８】ゲル２の上端の試料投入スロット１４に注
入される試料は、螢光物質であるＦＩＴＣにより既知の
方法で標識化され、サンガー法により末端に塩基Ａ（ア
デニン）、Ｇ（グアニン）、Ｔ（チミン）、Ｃ（シトシ
ン）のそれぞれがくるように処理された４種類のＤＮＡ
断片試料である。ＦＩＴＣは４８８ｎｍの波長のアルゴ
ンレーザ光で励起されると５２０ｎｍの波長の螢光を発
する。
入される試料は、螢光物質であるＦＩＴＣにより既知の
方法で標識化され、サンガー法により末端に塩基Ａ（ア
デニン）、Ｇ（グアニン）、Ｔ（チミン）、Ｃ（シトシ
ン）のそれぞれがくるように処理された４種類のＤＮＡ
断片試料である。ＦＩＴＣは４８８ｎｍの波長のアルゴ
ンレーザ光で励起されると５２０ｎｍの波長の螢光を発
する。
【０００９】上側電極槽８の内側壁面でゲル板２ａから
遠い側の壁面には絶縁されたヒータ２４が設置されてお
り、電源２６によって電解液１６の温度を４０〜６０℃
に加熱できるようになっている。
遠い側の壁面には絶縁されたヒータ２４が設置されてお
り、電源２６によって電解液１６の温度を４０〜６０℃
に加熱できるようになっている。
【００１０】ゲル板２ａのガラス板４には前側放熱プレ
ート２８が接して設けられ、ガラス板６には後側放熱プ
レート３０が接して設けられている。放熱プレート２
８，３０はアルミニウムなどの熱伝導性のよい金属板で
ある。後側放熱プレート３０はゲル板２ａの下端よりも
上の位置まで配置されており、放熱プレート３０から露
出したゲル板部分には測定部からの励起光ビーム３２が
照射され、ゲル２から発生する螢光が測定部で検出され
る。
ート２８が接して設けられ、ガラス板６には後側放熱プ
レート３０が接して設けられている。放熱プレート２
８，３０はアルミニウムなどの熱伝導性のよい金属板で
ある。後側放熱プレート３０はゲル板２ａの下端よりも
上の位置まで配置されており、放熱プレート３０から露
出したゲル板部分には測定部からの励起光ビーム３２が
照射され、ゲル２から発生する螢光が測定部で検出され
る。
【００１１】測定部は４８８ｎｍのレーザ光を発するア
ルゴンレーザからの励起光ビーム３２を集光レンズ３４
とミラー３６によってゲル板下端部のゲル２を照射する
励起系と、その励起光ビーム３２が当った所に泳動して
きた試料の泳動バンド３８があればその泳動バンド３８
の螢光物質から発せられた螢光を集光し、５２０ｎｍの
干渉フィルタ及び集光レンズを含む螢光集光部４０から
光ファイバ４１を経て光電子増倍管４２で検出する検出
系とを含んでいる。集光レンズ３４、ミラー３６及び螢
光集光部４０は、励起光ビーム３２によるゲルの照射位
置が泳動方向４４と直交する走査方向４６の測定ライン
上を一定時間ごとに走査するように機械的に移動するリ
ニアステージ４８上に固定されている。５０はリニアス
テージ４８を走査するＡＣサーボモータである。
ルゴンレーザからの励起光ビーム３２を集光レンズ３４
とミラー３６によってゲル板下端部のゲル２を照射する
励起系と、その励起光ビーム３２が当った所に泳動して
きた試料の泳動バンド３８があればその泳動バンド３８
の螢光物質から発せられた螢光を集光し、５２０ｎｍの
干渉フィルタ及び集光レンズを含む螢光集光部４０から
光ファイバ４１を経て光電子増倍管４２で検出する検出
系とを含んでいる。集光レンズ３４、ミラー３６及び螢
光集光部４０は、励起光ビーム３２によるゲルの照射位
置が泳動方向４４と直交する走査方向４６の測定ライン
上を一定時間ごとに走査するように機械的に移動するリ
ニアステージ４８上に固定されている。５０はリニアス
テージ４８を走査するＡＣサーボモータである。
【００１２】ＣＰＵ５２は高圧電源部２２による泳動電
圧の印加を制御し、ＡＣサーボドライバ５４を経てＡＣ
サーボモータ５０を制御しリニアステージ４８を走査す
るとともに、光電子増倍管４２の検出信号（螢光信号）
をＡ／Ｄ変換器５６を経て取り込む。ＣＰＵ５２では励
起光ビーム３２が泳動ゲル２上を照射するときに、その
照射部の位置に対応した情報を走査データとして利用す
ることができるので、励起光ビーム３２による照射位置
が走査されて得られた全螢光信号がゲルの走査方向の場
所情報（Ａ，Ｇ，Ｃ，Ｔのそれぞれの走査レーンに該当
する）とともに読み取られる。
圧の印加を制御し、ＡＣサーボドライバ５４を経てＡＣ
サーボモータ５０を制御しリニアステージ４８を走査す
るとともに、光電子増倍管４２の検出信号（螢光信号）
をＡ／Ｄ変換器５６を経て取り込む。ＣＰＵ５２では励
起光ビーム３２が泳動ゲル２上を照射するときに、その
照射部の位置に対応した情報を走査データとして利用す
ることができるので、励起光ビーム３２による照射位置
が走査されて得られた全螢光信号がゲルの走査方向の場
所情報（Ａ，Ｇ，Ｃ，Ｔのそれぞれの走査レーンに該当
する）とともに読み取られる。
【００１３】この実施例の動作について説明すると、通
常のゲル電気泳動装置において行なわれる予備泳動中に
ヒータ２４により上側の電解液１６を加熱する。この予
備泳動はスマイリング現象を軽減するためにゲル２を予
熱するために行なわれているものであり、通常１０〜３
０分間行なわれる。電解液１６の温度はゲル２の温度よ
り高ければよく、ＤＮＡ試料の泳動開始時に電解液１６
を４０〜６０℃に加熱しておけばよい。ヒータ２４によ
る電解液１６の加熱は、試料をゲル２の上端の試料投入
スロット１４に導入する前から初め、試料導入中も加熱
しておき、泳動を開始するまでは加熱を継続しておく必
要がある。泳動を開始した後も加熱を継続してもよい
が、泳動開始後は加熱を停止してもよい。この加熱され
た電解液１６が熱源となり、試料投入スロット１４のあ
る部分のゲル温度が均一となる。
常のゲル電気泳動装置において行なわれる予備泳動中に
ヒータ２４により上側の電解液１６を加熱する。この予
備泳動はスマイリング現象を軽減するためにゲル２を予
熱するために行なわれているものであり、通常１０〜３
０分間行なわれる。電解液１６の温度はゲル２の温度よ
り高ければよく、ＤＮＡ試料の泳動開始時に電解液１６
を４０〜６０℃に加熱しておけばよい。ヒータ２４によ
る電解液１６の加熱は、試料をゲル２の上端の試料投入
スロット１４に導入する前から初め、試料導入中も加熱
しておき、泳動を開始するまでは加熱を継続しておく必
要がある。泳動を開始した後も加熱を継続してもよい
が、泳動開始後は加熱を停止してもよい。この加熱され
た電解液１６が熱源となり、試料投入スロット１４のあ
る部分のゲル温度が均一となる。
【００１４】一方、従来のように上側電解液１６を加熱
しない場合には、予備泳動を行なっても試料投入スロッ
ト１４のある部分のゲル温度は均一にはならず、この部
分の温度不均一が原因となってスマイリングが発生し、
発生したスマイリングは試料がゲル２中を移動する際に
さらに拡大される。また、試料投入スロット１４の部分
のゲル温度不均一が原因となる現象として泳動の歪みも
生じる。この泳動の歪みも本発明により解消することが
できる。
しない場合には、予備泳動を行なっても試料投入スロッ
ト１４のある部分のゲル温度は均一にはならず、この部
分の温度不均一が原因となってスマイリングが発生し、
発生したスマイリングは試料がゲル２中を移動する際に
さらに拡大される。また、試料投入スロット１４の部分
のゲル温度不均一が原因となる現象として泳動の歪みも
生じる。この泳動の歪みも本発明により解消することが
できる。
【００１５】Ａ，Ｇ，Ｃ，Ｔの末端塩基別に調製された
ＤＮＡシーケンシング用試料を図１の装置により泳動さ
せ、オンラインで検出した例を図３に示す。図３で、上
側に示された泳動バンドほど先に検出された泳動バン
ド、すなわち塩基数の小さい泳動バンドであることを表
わしている。（Ａ）は試料が注入される側の電解液を加
熱しない従来の方法で行なった場合、（Ｂ）は本発明に
より試料注入側電解液を泳動開始時まで６０℃に加熱
し、泳動開始後は加熱を停止して泳動を行なった場合の
例である。ゲル２としては４％ロングレンジャ（２１ｇ
の尿素含有）を用い、泳動電圧として２７５０Ｖを印加
し、電解液には×１.２ＴＢＥを使用した。図３の結果
から、従来の方法（Ａ）ではＡ，Ｇ，Ｃ，Ｔの泳動レー
ン間で泳動速度が不均一となってスマイリングが生じて
いるが、（Ｂ）に示されるように本発明により試料導入
側電解液を試料導入時まで加熱することによりスマイリ
ングが解消されていることが分かる。
ＤＮＡシーケンシング用試料を図１の装置により泳動さ
せ、オンラインで検出した例を図３に示す。図３で、上
側に示された泳動バンドほど先に検出された泳動バン
ド、すなわち塩基数の小さい泳動バンドであることを表
わしている。（Ａ）は試料が注入される側の電解液を加
熱しない従来の方法で行なった場合、（Ｂ）は本発明に
より試料注入側電解液を泳動開始時まで６０℃に加熱
し、泳動開始後は加熱を停止して泳動を行なった場合の
例である。ゲル２としては４％ロングレンジャ（２１ｇ
の尿素含有）を用い、泳動電圧として２７５０Ｖを印加
し、電解液には×１.２ＴＢＥを使用した。図３の結果
から、従来の方法（Ａ）ではＡ，Ｇ，Ｃ，Ｔの泳動レー
ン間で泳動速度が不均一となってスマイリングが生じて
いるが、（Ｂ）に示されるように本発明により試料導入
側電解液を試料導入時まで加熱することによりスマイリ
ングが解消されていることが分かる。
【００１６】図１，２の実施例では試料導入側の電極槽
１２の内壁面にヒータ２４を設置してその電極槽１２内
の電解液１６を加熱している。ヒータ２４の位置は図
１，２の実施例に限らず、電極槽１２の底面側であって
もよい。また、ヒータ２４を設置するのに代えて、電極
槽１２の壁面に加熱水を循環させることによりその電極
槽１２内の電解液１６を加熱してもよい。
１２の内壁面にヒータ２４を設置してその電極槽１２内
の電解液１６を加熱している。ヒータ２４の位置は図
１，２の実施例に限らず、電極槽１２の底面側であって
もよい。また、ヒータ２４を設置するのに代えて、電極
槽１２の壁面に加熱水を循環させることによりその電極
槽１２内の電解液１６を加熱してもよい。
【００１７】
【発明の効果】本発明ではＤＮＡなどの核酸断片試料を
注入する側の泳動ゲル端部が浸されている電解液を少な
くとも泳動開始時には加熱しておくようにしたので、ス
マイリング現象を抑えることができ、そのような簡単な
構成により核酸の塩基配列を正しく決定することができ
ようになる。
注入する側の泳動ゲル端部が浸されている電解液を少な
くとも泳動開始時には加熱しておくようにしたので、ス
マイリング現象を抑えることができ、そのような簡単な
構成により核酸の塩基配列を正しく決定することができ
ようになる。
【図１】一実施例を示す概略斜視図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ´線位置での断面図である。
【図３】実施例により検出された泳動パターンを示す図
であり、（Ａ）は電解液を加熱しない従来の方法による
もの、（Ｂ）は試料導入側電解液を加熱した本発明によ
るものである。
であり、（Ａ）は電解液を加熱しない従来の方法による
もの、（Ｂ）は試料導入側電解液を加熱した本発明によ
るものである。
２ スラブ状泳動ゲル ２ａ ゲル板 ４，６ ガラス板 ８ 試料導入側電極槽 １４ 試料投入スロット １６ 試料導入側電極槽 ２２ 高圧電源部 ２４ ヒータ
Claims (2)
- 【請求項１】 スラブ状泳動ゲルの両端をそれぞれの電
解液に浸し、一方の電解液に浸された泳動ゲルの一端に
は末端塩基の種類別に調製された核酸断片試料をそれぞ
れの泳動レーンに分けて注入し、両電解液間に泳動電圧
を印加して複数の泳動レーンで同時に電気泳動させるゲ
ル電気泳動方法において、 核酸断片試料を注入する側の泳動ゲル端部が浸されてい
る電解液を少なくとも泳動開始時には加熱しておくこと
を特徴とするゲル電気泳動方法。 - 【請求項２】 両端がそれぞれの電解液に浸され、その
内の一端には末端塩基の種類別に調製された核酸断片試
料をそれぞれ注入する試料注入部を有するスラブ状泳動
ゲルと、両電解液間に泳動電圧を印加して複数の泳動レ
ーンで同時に電気泳動させる泳動電圧印加部とを備えた
ゲル電気泳動装置において、 核酸断片試料を注入する側の泳動ゲル端部が浸されてい
る電解液を加熱する機構を設けたことを特徴とするゲル
電気泳動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7035931A JPH08211018A (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | ゲル電気泳動方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7035931A JPH08211018A (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | ゲル電気泳動方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08211018A true JPH08211018A (ja) | 1996-08-20 |
Family
ID=12455782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7035931A Pending JPH08211018A (ja) | 1995-01-31 | 1995-01-31 | ゲル電気泳動方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08211018A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2424282A (en) * | 2005-03-09 | 2006-09-20 | Shimadzu Corp | Electrophoresis Method Using Capillary Plate Where Solution Is Maintained At Temperature Substaintially Same As Maintained Temperature Of Capillary Plate |
-
1995
- 1995-01-31 JP JP7035931A patent/JPH08211018A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2424282A (en) * | 2005-03-09 | 2006-09-20 | Shimadzu Corp | Electrophoresis Method Using Capillary Plate Where Solution Is Maintained At Temperature Substaintially Same As Maintained Temperature Of Capillary Plate |
| GB2424282B (en) * | 2005-03-09 | 2009-11-18 | Shimadzu Corp | Electrophoresis method using capillary plate |
| US7850834B2 (en) | 2005-03-09 | 2010-12-14 | Shimadzu Corporation | Electrophoresis method using capillary plate |
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