JPS60249059A - 核酸塩基配列決定装置 - Google Patents
核酸塩基配列決定装置Info
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- JPS60249059A JPS60249059A JP59104523A JP10452384A JPS60249059A JP S60249059 A JPS60249059 A JP S60249059A JP 59104523 A JP59104523 A JP 59104523A JP 10452384 A JP10452384 A JP 10452384A JP S60249059 A JPS60249059 A JP S60249059A
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- Japan
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- scintillator
- migration
- electrophoresis
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- Pending
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/29—Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
- G01T1/2914—Measurement of spatial distribution of radiation
- G01T1/2978—Hybrid imaging systems, e.g. using a position sensitive detector (camera) to determine the distribution in one direction and using mechanical movement of the detector or the subject in the other direction or using a camera to determine the distribution in two dimensions and using movement of the camera or the subject to increase the field of view
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は核酸の塩基配列決定装置に係り、特にその高速
化・高精度化に好適な核酸塩基配列決定装置に関する。
化・高精度化に好適な核酸塩基配列決定装置に関する。
従来、核酸の塩基配列決定は、たとえばマキサム響ギル
バード法（Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｅｎｇｙｍｏｌｏｇ
ｙ旦５． ｐｐ、４９５−７０１）により行われてきた
。
バード法（Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｅｎｇｙｍｏｌｏｇ
ｙ旦５． ｐｐ、４９５−７０１）により行われてきた
。
この方法では、放射性同位体で標識された核酸を化学的
に断片化した後は、電気泳動法にて、長さの異なる断片
をゲル支持体中で分子量類に整列後、ゲル支持体をガラ
ス板よりはがし、このオートラジオグラムを撮る事で放
射性断片を含む泳動帯の検出を行い、配列を決定する。
に断片化した後は、電気泳動法にて、長さの異なる断片
をゲル支持体中で分子量類に整列後、ゲル支持体をガラ
ス板よりはがし、このオートラジオグラムを撮る事で放
射性断片を含む泳動帯の検出を行い、配列を決定する。
このゲル支持体の取り扱いには熟練が必要で、かつオー
トラジオグラムに長時間（２〜３日間）を要するという
欠点があり１分離、検出工程の装置化・高速化が望まれ
ている。
トラジオグラムに長時間（２〜３日間）を要するという
欠点があり１分離、検出工程の装置化・高速化が望まれ
ている。
本発明の目的は、次の２点にある。
（１）ゲル支持体に対し手動操作を施す事なく、電気泳
動分離された核酸断片の連続的検出を可能とし。
動分離された核酸断片の連続的検出を可能とし。
（２）オートラジオグラムの操作を省くことにより、高
精度、高速処理を可能とする核酸塩基配列決定装置を提
供する。
精度、高速処理を可能とする核酸塩基配列決定装置を提
供する。
本発明は、電気泳動方向と直角の方向に棒状シンチレー
タを配置し、泳動される核酸断片からの放射線量を連続
的に検出し、分子葉類に整列させて核酸の塩基配列を決
定するように構成したことを特徴とする。
タを配置し、泳動される核酸断片からの放射線量を連続
的に検出し、分子葉類に整列させて核酸の塩基配列を決
定するように構成したことを特徴とする。
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。本装
置は、２枚のガラス板３に挾まれた泳動分離用ゲル２、
その両端を浸す電極液槽１、高電圧直流電源９で構成す
る。
置は、２枚のガラス板３に挾まれた泳動分離用ゲル２、
その両端を浸す電極液槽１、高電圧直流電源９で構成す
る。
放射性同位体（たとえば２ ｐ ）で標識された核酸試
料をゲル２の負りｍ側スロット５に供給し、ゲル長高た
り５０Ｖ／ｃｍ程度の電圧Ｅで泳動すると、同一分子量
を持つ成分は、それぞれ泳動帯４を形成しつつ負極より
正極に向かい、分子量の対数にほぼ反比例した移動度で
泳動する。
料をゲル２の負りｍ側スロット５に供給し、ゲル長高た
り５０Ｖ／ｃｍ程度の電圧Ｅで泳動すると、同一分子量
を持つ成分は、それぞれ泳動帯４を形成しつつ負極より
正極に向かい、分子量の対数にほぼ反比例した移動度で
泳動する。
そこで本発明による棒状シンチレータ１１を水平にガラ
ス板３に固定し、その両端に受光器ＡとＢを設定する。
ス板３に固定し、その両端に受光器ＡとＢを設定する。
このとき放射性同位体からのβ線を検出するために、ガ
ラス板３は各泳動帯４に対応する位置に４個のスリット
８を設ける必要がある。これによりゲル２の中を、次々
と泳動してくる泳動帯４に標識された放射性同位体から
のβ線を、シンチレータ１１によりけい光に変換する。
ラス板３は各泳動帯４に対応する位置に４個のスリット
８を設ける必要がある。これによりゲル２の中を、次々
と泳動してくる泳動帯４に標識された放射性同位体から
のβ線を、シンチレータ１１によりけい光に変換する。
そして、けい光は２ケの受光器Ａ、Ｂ （１２Ａ。
１２Ｂ）により検出する。ここで図のように泳動帯４は
４個のスロット（レーン）に分けて泳動するので、２ケ
の受光器１２Ａ、１２Ｂの出力を演算して、検出したβ
線が、どのレーンからの泳動帯４によるものかを識別す
る必要がある。すなわち、核酸の塩基はアデニン（Ａ）
、チミン（Ｔ）、グアニン（Ｇ）、シトシン（Ｃ）の４
種があり。
４個のスロット（レーン）に分けて泳動するので、２ケ
の受光器１２Ａ、１２Ｂの出力を演算して、検出したβ
線が、どのレーンからの泳動帯４によるものかを識別す
る必要がある。すなわち、核酸の塩基はアデニン（Ａ）
、チミン（Ｔ）、グアニン（Ｇ）、シトシン（Ｃ）の４
種があり。
これが各レーンに対応しているためである（細胞工学、
工＋ｐｐ１９２〜２０２）。
工＋ｐｐ１９２〜２０２）。
第１図の信号処理回路１４は受光器１２Ａ。
１２Ｂの光電流の積分回路、増幅回路で構成している。
そして、泳動帯４のレーン識別は、コンピュータ１５に
よって２個の受光器出力を演算することで可能である。
よって２個の受光器出力を演算することで可能である。
第２図により、レーン識別のアルゴリズムを説明する６
図は２個の受光器出力の和に対する個々の出力の比で、
縦軸は受光器Ｂの成分、横軸は受光器Ａの成分である。
図は２個の受光器出力の和に対する個々の出力の比で、
縦軸は受光器Ｂの成分、横軸は受光器Ａの成分である。
したがって、第１図の４個のスロット毎に、左側から４
種の塩基Ａ、Ｔ、Ｇ。
種の塩基Ａ、Ｔ、Ｇ。
Ｃが対応する。
たとえばレーンＡを泳動してくる泳動帯によるシンチレ
ータのけい光強度は受光器Ｂに大で受光器Ａに小さい。
ータのけい光強度は受光器Ｂに大で受光器Ａに小さい。
逆にレーンＣの泳動帯によるけい光強度は受光器Ａに大
で受光ｌｌＢに小さい。したがって、２個の受光器出力
の和に対する各々の比をとれば、第２図に示すような比
例関係から各レーンの識別が可能となる。
で受光ｌｌＢに小さい。したがって、２個の受光器出力
の和に対する各々の比をとれば、第２図に示すような比
例関係から各レーンの識別が可能となる。
さらに、塩基配列決定の高速化を図るためには第３図に
示すようにゲル２を大型にして、同時に多数の泳動分離
を行なうことが望ましい。この場合も本発明によればシ
ンチレータ１１を長くするだけで対応できる。すなわち
、第４図に示したアルゴリズムによって、８個のレーン
について識別が可能となる。第２図と第４図を比較する
と判るように、４個のレーンでの位置分解能（レーン識
別能力）は０．２で、８個の場合は０．１となり、検出
系はレーンが増えるにしたがって、高精度のものが要求
される。そして現状のシンチレータと２次電子増倍光電
ｔを用いれば、十分実現できる分解能である。ところで
、第３図に示したように多数の核酸断片について同時に
電気泳動を行なうと、同一分子量の泳動帯が同時にシン
チレータを通過する可能性がある。そこで、２個の検出
器が同時に異なる泳動帯を検出する確率について考察す
る。
示すようにゲル２を大型にして、同時に多数の泳動分離
を行なうことが望ましい。この場合も本発明によればシ
ンチレータ１１を長くするだけで対応できる。すなわち
、第４図に示したアルゴリズムによって、８個のレーン
について識別が可能となる。第２図と第４図を比較する
と判るように、４個のレーンでの位置分解能（レーン識
別能力）は０．２で、８個の場合は０．１となり、検出
系はレーンが増えるにしたがって、高精度のものが要求
される。そして現状のシンチレータと２次電子増倍光電
ｔを用いれば、十分実現できる分解能である。ところで
、第３図に示したように多数の核酸断片について同時に
電気泳動を行なうと、同一分子量の泳動帯が同時にシン
チレータを通過する可能性がある。そこで、２個の検出
器が同時に異なる泳動帯を検出する確率について考察す
る。
従来法では放射性同位体３２ Ｐからのβ線の数は１泳
動帯当り１０個／分から１００個／分程度である。した
がって１個のβ線が放射する時間間隔は、６０〜６００
ｍ ｓである。そして、β線にょるけい光のパルス巾
はＩμＳ以下であるから、異なる泳動帯からのβ線が同
時にシンチレータに入射する確率は１／６Ｘ］、Ｏ’〜
１ ／６ ｘ １０’ （０，Ｏｏ１％）である。いま
、１回の電気泳動におけるレーンの数は実用的に２０程
度であるから、同時検出の可能性はほとんど無視できる
。
動帯当り１０個／分から１００個／分程度である。した
がって１個のβ線が放射する時間間隔は、６０〜６００
ｍ ｓである。そして、β線にょるけい光のパルス巾
はＩμＳ以下であるから、異なる泳動帯からのβ線が同
時にシンチレータに入射する確率は１／６Ｘ］、Ｏ’〜
１ ／６ ｘ １０’ （０，Ｏｏ１％）である。いま
、１回の電気泳動におけるレーンの数は実用的に２０程
度であるから、同時検出の可能性はほとんど無視できる
。
さらに本発明による一実施例を第５図に示す。
電気泳動法において、ゲルの温度分布の不均一性により
、泳動帯４のパターンは図のように歪を生じることがあ
る（スマイリング）。この場合、第１図および第３図の
ような直線の棒状シンチレータ１１では１分子量順に泳
動帯を検出することが不可能となる。図の場合、正しい
泳動帯の順列は■、■・・・■であるが、直線のシンチ
レータでは泳動帯■よりも■の方を先に検出するという
誤りを生じる。また図では■の方が■よりも先に検出さ
れる。そこで本発明による曲線のシンチレータ３０を用
いれば、上記の誤りが解消できる。すなわち、あらかじ
め泳動帯パターンの歪を適当な手段によって計測してお
くことにより、歪に一致するように、シンチレータの形
状を曲線形に加工すればよい。シンチレータの材料とし
てプラスチックを用いれば、加熱することによって任意
の形状ニ加工できる。また本発明で使用するシンチレー
タの材料はプラスチックの他に、無機シンチレータ又は
液体シンチレータでも同様の効果が得られる。
、泳動帯４のパターンは図のように歪を生じることがあ
る（スマイリング）。この場合、第１図および第３図の
ような直線の棒状シンチレータ１１では１分子量順に泳
動帯を検出することが不可能となる。図の場合、正しい
泳動帯の順列は■、■・・・■であるが、直線のシンチ
レータでは泳動帯■よりも■の方を先に検出するという
誤りを生じる。また図では■の方が■よりも先に検出さ
れる。そこで本発明による曲線のシンチレータ３０を用
いれば、上記の誤りが解消できる。すなわち、あらかじ
め泳動帯パターンの歪を適当な手段によって計測してお
くことにより、歪に一致するように、シンチレータの形
状を曲線形に加工すればよい。シンチレータの材料とし
てプラスチックを用いれば、加熱することによって任意
の形状ニ加工できる。また本発明で使用するシンチレー
タの材料はプラスチックの他に、無機シンチレータ又は
液体シンチレータでも同様の効果が得られる。
本発明によれば、棒状のシンチレータと２個の受光器に
より放射性同位体の位置検出ができるので、電気泳動分
離された核酸断片の連続的検出が可能となる。これによ
り、次のような効果が生じる。
より放射性同位体の位置検出ができるので、電気泳動分
離された核酸断片の連続的検出が可能となる。これによ
り、次のような効果が生じる。
（１）従来のオートラジオグラムが不要となり、大量の
核酸断片を高速に処理できる。
核酸断片を高速に処理できる。
（２）従来の研究者によるパターンの読取りが不要とな
り、高速、高精度の解析ができる。
り、高速、高精度の解析ができる。
（３）泳動帯パターンの歪が補正できるので、高精度の
解析装置が実現する。
解析装置が実現する。
（４）従来のオートラジオグラムが不要となるため、ゲ
ル支持体をガラス板がらはかすという取り扱イカ無くな
るので、研究者の熟練を必要としない。
ル支持体をガラス板がらはかすという取り扱イカ無くな
るので、研究者の熟練を必要としない。
（５）多種類の核酸断片についてもシステム構成を変え
ないで対応できるので、装置が簡略で経済性が高い。
ないで対応できるので、装置が簡略で経済性が高い。
第１図は電動泳動の説明および本発明による棒状プラス
チックシンチレータおよび受光器の構成図、第２図はプ
ラスチックシンチレータおよび受光器によるレーン識別
アルゴリズムの説明図、第３図は多種核酸断片の場合の
検出系の構成図、第４図は第３図の構成におけるレーン
識別アルゴリズムの説明図、第５図はパターンの歪みが
ある場合の曲線シンチレータの構成図である。 ２・・・電気泳動用ゲル、４・・・核酸断片の泳動帯、
５・・・核酸断片を供給するスロット、１１・・・棒状
シンチレータ、１２Ａ、Ｂ・・・受光器、１４・・・信
号処理回路、１５・・・計算機、３０・・・曲線形状の
棒状シンチレータ。 第１図 鳶 Ｚ 図 出力にし□ ４、ＡナシＢ ■ ３ 口 ５ Ｌ ４ 図 出〃を乙−７項）−】１ 第 ５ 図
チックシンチレータおよび受光器の構成図、第２図はプ
ラスチックシンチレータおよび受光器によるレーン識別
アルゴリズムの説明図、第３図は多種核酸断片の場合の
検出系の構成図、第４図は第３図の構成におけるレーン
識別アルゴリズムの説明図、第５図はパターンの歪みが
ある場合の曲線シンチレータの構成図である。 ２・・・電気泳動用ゲル、４・・・核酸断片の泳動帯、
５・・・核酸断片を供給するスロット、１１・・・棒状
シンチレータ、１２Ａ、Ｂ・・・受光器、１４・・・信
号処理回路、１５・・・計算機、３０・・・曲線形状の
棒状シンチレータ。 第１図 鳶 Ｚ 図 出力にし□ ４、ＡナシＢ ■ ３ 口 ５ Ｌ ４ 図 出〃を乙−７項）−】１ 第 ５ 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、放射性同位体による標識処理済核酸断片を電気泳動
法により分子量分離し塩基配列を決定する装置において
、棒状シンチレータを泳動分離方向と直角の方向に配置
し、該シンチレータの両端の２個の受光器を設けたこと
を特徴とする核酸塩基配列決定装置。 ２、放射性同位体による標識処理済核酸断片が電気泳動
により移動している状態で該シンチレータにより検出す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の核酸塩
基配列決定装置。 ３、前記シンチレータの形状が直線又は曲線であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
核酸塩基配列決定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59104523A JPS60249059A (ja) | 1984-05-25 | 1984-05-25 | 核酸塩基配列決定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59104523A JPS60249059A (ja) | 1984-05-25 | 1984-05-25 | 核酸塩基配列決定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60249059A true JPS60249059A (ja) | 1985-12-09 |
Family
ID=14382849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59104523A Pending JPS60249059A (ja) | 1984-05-25 | 1984-05-25 | 核酸塩基配列決定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60249059A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0268406A3 (en) * | 1986-11-06 | 1988-06-22 | AMERSHAM INTERNATIONAL plc | Apparatus for biochemical sequencing |
-
1984
- 1984-05-25 JP JP59104523A patent/JPS60249059A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0268406A3 (en) * | 1986-11-06 | 1988-06-22 | AMERSHAM INTERNATIONAL plc | Apparatus for biochemical sequencing |
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