JPS638558A - Signal processing for determination of base sequence of nucleic acid - Google Patents

Signal processing for determination of base sequence of nucleic acid

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JPS638558A
JPS638558A JP15207886A JP15207886A JPS638558A JP S638558 A JPS638558 A JP S638558A JP 15207886 A JP15207886 A JP 15207886A JP 15207886 A JP15207886 A JP 15207886A JP S638558 A JPS638558 A JP S638558A
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band
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separation
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nucleic acid
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Abstract

PURPOSE:To obtain a base sequence of nucleic acid at a high accuracy, by passing a digital signal corresponding to an autoradiograph in a separation/ development pattern of base specific fragments of nucleic acid through a processing circuit having a signal processing function for separation of fused bands. CONSTITUTION:A signal processing for the separation of fused bands is performed for a digital signal corresponding to an autoradiograph in a separation/development pattern as developed by separating four kinds of base specific DNA fragments in a 1-D manner. Then, at least two bands are detected continuously at the lower region of the separation/development pattern to obtain information on pitch Pij of the bands. The position in the direction of the separation and development of the subsequent band to be detected is controlled from the pitch information to detect another band. New pitch information is obtained from the positions of the band just detected and the bands already detected, while the position is forecast in the direction of the separation and development of a band to be detected next. These operations are repeated sequentially to detect all bands on the separation/development pattern.

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1走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
ととなっている。とりわけ。
[Background of the Invention] In the field of molecular biology, which has developed rapidly in recent years, it is important to clarify the genetic information of living organisms in order to elucidate the mechanisms of their survival and replication. It has become mandatory. Among other things.

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っている。
It is essential to determine the base sequence of nucleic acids such as DNA (or DNA 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ィーを利用す
るマキサム・ギルバート□lama層−Gilbert
 )法およびサンガー・クールンン(Sanger−C
oulson)法が知られている。前者のマキサム拳ギ
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
32 p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0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;寥展開し、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x6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11!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 □lama layer - Gilbert uses autoradiography as a typical method to determine the base sequence of nucleic acids such as DNA and RNA.
) law and Sanger-C
Oulson) method is known. The former Maxam-Gilbert method first involves attaching 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 turning a substance into a radioactively labeled substance, the bonds between each constituent unit of a chain molecule are base-specifically cleaved using chemical means.Next, base-specific DNA cleavage and decomposition obtained by this operation is performed. A mixture of substances is separated and developed by gel electrophoresis, and a separated development pattern (which cannot be visually seen) is obtained by separating and developing a large number of cleaved and decomposed products. This separation development pattern is visualized on, for example, a x6 film to obtain an autoradiograph thereof, and from the obtained autoradiograph and each base-specific cutting means, the end of the chain molecule to which the radioactive isotope is bound is determined. 11 in a certain positional relationship from! By sequentially determining the bases, it is possible to determine the base sequence of the entire target object.

また、後者のサンガーΦ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って、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1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。
The latter Sanger Φ Coulson method uses chemical means to base-specifically synthesize a DNA compound that is complementary to a chain molecule of DNA or DNA fragments and has been given a radioactive label. 1. Using this mixture of base-specific DNA compounds, the base sequence is determined from the 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線フィルム等の写
真感光材料を用いる従来の放射線写真法の代りに、M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59−830
57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
問題となっていた化学カブリ等が発生することがない。
With the aim of determining the base sequence of the above nucleic acids simply and with high precision, the present applicant has proposed a conventional radiographic method using a photosensitive material such as the above X-ray film in the autoradiograph measurement operation used therein. Instead, a patent application has already been filed for a method using a radiation image conversion method using an M-laminated phosphor sheet (Japanese Patent Laid-Open No. 59-830).
57, Japanese Patent Application No. 58-201231), where the stimulable phosphor sheet is made of a stimulable phosphor, and the stimulable phosphor of the stimulable phosphor sheet absorbs radiation energy. By subsequently exciting it with electromagnetic waves (excitation light) in the visible to infrared region, the radiation energy can be emitted as fluorescence. According to this method,
Exposure time can be significantly shortened, and chemical fog, which has been a problem in the past, does not occur.

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
輝尽光として光電的に読み出されるから、直接にデジタ
ル信号として得たのち適当な記録媒体に保存することが
できる。
Furthermore, since an autoradiograph of a radiolabeled substance is once stored in a phosphor sheet as radiation energy and then read out photoelectrically as photostimulated light, it is necessary to obtain it directly as a digital signal and then save it on a suitable recording medium. Can be done.

従来より、核酸の塩基配列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)の分離展開位置(バ
ンド)を視覚的に判断し、それらバンドの位置を相互に
比較することにより決定されている。よって、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, the base sequence of a nucleic acid has been expressed in a visualized autoradiograph using a base-specific cleavage degradation product or a base-specific composite of a radioactively labeled nucleic acid (hereinafter simply referred to as a base-specific fragment of a nucleic acid). It is determined by visually determining the separation development positions (bands) of and comparing the positions of the bands with each other. Therefore, analysis of autoradiographs is usually performed 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
フを解析して得られる核酸の塩基配列が解析者によって
異なるなど塩基配列情報の精度には限界がある。
Furthermore, since it relies on the human eye, there are limits to the accuracy of base sequence information, such as the base sequence of nucleic acids obtained by analyzing autoradiographs differing depending on the analyst.

そこで1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、特願昭59−89615号、特願昭6
0−226091号、特願昭60−226092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
の放射線フィルムを利用する場合には−畦オートラジオ
グラフを該フィ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 Publication No. 59-
No. 126527, patent application No. 1989-89615, patent application No. 1983
0-226091, patent application No. 60-226092, etc.)
. When using a conventional radiographic film, the digital signal corresponding to the autoradiograph can be obtained by visualizing the ridge autoradiograph on the film and then reading it photoelectrically using reflected or transmitted light. It is obtained by 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。
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.

たとえば、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な領域)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っている。
For example, a separation pattern typically has separation bands that are sparsely spaced in the lower regions (i.e., regions with large separation distances), while bands become more closely spaced as one approaches the start of the separation development at the top. It has become.

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。従って、上部領域においてはバンドの分離が
十分でないため、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。
Here, the term "lower part" generally refers to the area below the vicinity of the center of the support medium, and the term "upper part" generally refers to the area above the vicinity of the center. Therefore, two or three bands tend to connect to form one wide band because the bands are not sufficiently separated in the upper region.

また、試料の分離展開の開始位置または開始時点が各列
で異なることによる列間相互の全体的な位置ズレ(いわ
ゆるオフセット歪み)がある。オフセット歪みはたとえ
ば、ゲル媒体など支持媒体の上端に設けられた多数のス
ロット(試料の注入口)の形状(歪みの大きさ)が完全
に同一ではなく個々に異なりがちであることが原因とな
って発生する。また、試料を支持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十分である場合には試料の支
持媒体への浸入速度が異なることも歪みの発生の一因と
なっている。
Furthermore, there is an overall positional deviation between the columns (so-called offset distortion) due to the fact that the start position or start time of separation and development of the sample is different in each column. Offset distortion is caused, for example, by the fact that the shapes (distortion magnitudes) of the numerous slots (sample injection ports) provided at the top of the support medium, such as gel media, are not exactly the same and tend to vary individually. occurs. In addition, when the sample is attached to the support medium, if the attachment positions are shifted from each other, or if urea is not sufficiently washed out of the gel medium immediately before sample injection, the rate of penetration of the sample into the support medium may be different, causing distortion. It is a contributing factor to the occurrence of

さらに、試料の作成時において核酸の塩基特異的断片物
の調製、分離が不十分であったり、あるいは試料を支持
媒体の各スロットに注入する際に他のスロットの試料が
混入したりすることにより、木来現われるへきではない
位置にバンド(これをコーストバンドまたはエクストラ
バンドと呼ぶ)が現われることがある。あるいはまた試
料に放射性不純物が混入したり、露光過程で自然放射線
等の照射を受けたりすることによりノイズが発生するこ
とがある。
Furthermore, the preparation and separation of base-specific fragments of nucleic acids may be insufficient during sample preparation, or samples from other slots may be mixed in when the sample is injected into each slot of the support medium. , a band (this is called a coast band or extra band) may appear in a position other than the place where it appears. Alternatively, noise may occur due to radioactive impurities being mixed into the sample or exposure to natural radiation during the exposure process.

このようなバンドの連結(融合)、さらにはオフセット
歪みおよびノイズが発生した場合であっっても、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
が望まれる。
Even when such band concatenation (fusion) occurs, as well as offset distortion and noise, the digital signal corresponding to the autoradiograph can be efficiently processed to determine the base sequence of the nucleic acid with high precision. It is desirable that the decision be made automatically.

[発明の要旨] 本発明者は、オートラジオグラフィ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、/ヘンドの融合
が生じている分離展開パターンであってもそのオートラ
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] In a method for automatically determining the base sequence of a nucleic acid using autoradiography, the present inventor has proposed a method for automatically determining the base sequence of a nucleic acid using autoradiography. By suitably processing digital signals, we have achieved automatic determination of the base sequence of nucleic acids with ease and high accuracy.

また、本発明は、分離展開パターンにバンドの融合およ
びオフセット歪みが生じている場合であっても、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。
Furthermore, the present invention has achieved automatic determination of the base sequence of a nucleic acid with ease and high accuracy even when band fusion and offset distortion occur in the separation and expansion pattern.

すなわち、本発明は、放射性標識が付与された塩ノ^特
異的DNA断片物もしくはif!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#展開列からなる分離展開パターン
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。
That is, the present invention provides a radioactively labeled salt-specific DNA fragment or if! Signal processing is performed on a digital signal corresponding to an autoradiograph of a separation pattern consisting of a plurality of minute # development columns formed by separation and development of a mixture of group-specific RNA fragments in a one-dimensional direction on a support medium. In a method for determining the base sequence of a nucleic acid.

1)分離展開パターンの下部領域において少なくとも二
つのバンドを連続的に検出する工程、2)検出されたバ
ンドの位置からバンドのピッチについての情報を得、こ
のピッチ情報から次に検出されるべきバンドの分離展開
距離の位置を予測する工程、 3)予測位置に基づいて分離展開パターン上で一つのバ
ンドを検出する工程、 4)既に検出されているバンドの位置と上記第三工程で
新たに検出されたバンドの位置から、バンドのピッチに
ついての情報を新たに得、このピッチ情報から次に検出
されるべきバンドの分離展開方向の位置を予測する工程
、 および 5)上記第三および第四工程を順次繰り返すことにより
分離展開パターン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。
1) The step of continuously detecting at least two bands in the lower region of the separation development pattern, 2) Obtaining information about the pitch of the band from the position of the detected band, and determining the next band to be detected from this pitch information. 3) detecting one band on the separation development pattern based on the predicted position; 4) detecting the position of the already detected band and newly detected in the third step above; a step of newly obtaining information about the pitch of the band from the position of the band that has been detected, and predicting the position of the band to be detected next in the separation development direction from this pitch information; and 5) the third and fourth steps above. The present invention provides a signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid, comprising the steps of: detecting all bands on a separation development pattern by sequentially repeating the step of detecting all the bands on the separation development pattern.

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させ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十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
するデジタル信号を、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った融合バンドの分離を行な
うことができるから、−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、このことによって
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。
According to the present invention, even if in a separation and development pattern obtained by separating and developing a mixture of base-specific fragments of nucleic acids on a support medium, the band separation is partially insufficient and a fused band occurs. By passing the digital signal corresponding to the autoradiograph through a processing circuit having a signal processing function for separating the fused bands, the base sequence of the nucleic acid can be obtained easily and with high precision. In addition, since it is possible to separate fusion bands, which was extremely difficult in the past, the amount of base sequence information obtained in -1 autoradiographic measurements increases, which also increases the amount of base sequence information obtained from -1 autoradiographic measurements. This facilitates base sequencing.

さらに、分離展開パターンにバンドの融合と同時にオフ
セット歪みが生じている場合であっても、正確にバンド
を分離して検出することができる。また、エクストラバ
ンドなどのノイズが生じていてもノイズをバンドと誤認
することなく真のバンドのみを検出することができる。
Furthermore, even if an offset distortion occurs in the separation development pattern at the same time as band fusion, the bands can be accurately separated and detected. Further, even if noise such as an extra band occurs, only the true band can be detected without misidentifying the noise as a band.

すなわち、バンドの間隔が分離展開パターンの上部と下
部上で異なり、下部領域においては一つ一つのバンドが
十分に分離しているため5分MU開列全体の位置ずれが
生じていても下端から順序を誤ることなくバンドを一つ
ずつ検出することができる。そして、同じ列内あるいは
異なる列間で連続的に検出されたバンドとバンドの間隔
(これをピッチという)を求め、これに基づいて列ごと
に個別に次にバンドが存在するべき位置を予測すること
ができる。これにより、複数のバンドが融合していても
個々のバンドに適正かつ簡単に分離することができる。
In other words, the interval between the bands is different on the upper and lower parts of the separation development pattern, and each band is sufficiently separated in the lower region, so even if the entire 5-minute MU open row is misaligned, the order from the lower end is different. It is possible to detect each band one by one without making any mistakes. Then, the interval between consecutively detected bands within the same column or between different columns (this is called the pitch) is determined, and based on this, the position where the next band should exist is predicted individually for each column. be able to. Thereby, even if a plurality of bands are fused, it is possible to properly and easily separate them into individual bands.

また、次のバンドの位置を列ごとに二つの列にまたがっ
て予測することにより、列間で位置ずれが生じていても
その位こずれを考慮して位置予測を行なうことができる
Furthermore, by predicting the position of the next band across two columns for each column, even if there is a positional shift between columns, the position can be predicted in consideration of the misalignment.

このようにして融合バンドを分離しながらバンドを検出
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。
By being able to detect bands while separating fusion bands in this manner, base sequencing of nucleic acids can be easily and highly accurately determined.

[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
識が付かされた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
ト法に従って、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。
[Structure of the Invention] Examples of samples used in the present invention include a mixture of base-specific fragments of nucleic acids such as DNA and RNA labeled with radioactive labels. Here, the nucleic acid fragment means a part of a long chain molecule. for example,
A base-specific DNA cleavage product mixture, which is a type of base-specific DNA fragment mixture, is obtained by base-specific cleavage and decomposition of radiolabeled DNA according to the aforementioned Maxam-Gilbert method.

また、塩基特異的DNA合成物混合物は前述のサンガー
・クールノン法に従って、DNAをテンプレート(9型
)として、放射性標識が付与されたデオキシヌクレオシ
ドトリフオスフェートと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 synthesized according to the Sanger-Cournon method described above, using DNA as a template (type 9) and using a radioactively labeled deoxynucleoside triphosphate and a DNA synthase. can get.

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11!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 products or a mixture of synthetic products by the same method as above. Furthermore, DNA has four types of constituent units: adenine, guanine, thymine, and cytosine. On the other hand, RNA consists of four types of bases: adenine, guanine, uracil, and cytosine.

放射性標識は、これらの物質に適当な方法でコ2P、I
A C1り5S、コH,”Iなとの放射性同位元素を保
持させることによって付与される。
Radioactive labels can be added to co2P, I by a method appropriate to these substances.
It is given by retaining radioactive isotopes such as A, C1, S, H, and I.

試料である放射性標識が付与された核酸のIiX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ィー
、カラムクロマトグラフィー、ペーパークロマトグラフ
ィ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 IiX group-specific fragments of radioactively labeled nucleic acids, is subjected to electrophoresis, thin layer chromatography, column chromatography, and paper chromatography using various known support media such as gel support media. Separation and development are carried out on a support medium by various separation and development methods such as photography.

次に、放射性標識物質が分子a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 in which molecules a of the radiolabeled substance have been 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 autoradiogram of the radiolabeled substance is obtained via a suitable 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線フィルム等の写真感光材料とを低。
When using the former radiographic method, first the supporting medium and the photographic light-sensitive material such as X-ray film are heated to a low temperature.

温もしくは常温で長時間(数時間〜数十時間)重ね合わ
せて放射線フィ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ィルム上に可
視画像化する0次いで、画像読取装置を用いて放射線フ
ィルムと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、放射線フィ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。
After exposing the radiographic film to light by overlapping it at room temperature or room temperature for a long time (several hours to several tens of hours), it is developed and an autoradiograph of the radiolabeled substance is made into a visible image on the radiographic film.Next, an image reading device is used. Read the autoradiograph visualized on the radiographic film using a radiograph. 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。When using the latter radiation image conversion method.

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)正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、たとえばプラスチックフィ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植層されたものである*a7に
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。
First, the support medium and the stimulable phosphor sheet are brought together at room temperature for a short period of time (several seconds to several tens of minutes) to allow the phosphor sheet to accumulate the radiation energy emitted from the radiolabeled substance. The graph is recorded as a kind of latent image on a phosphor sheet. Here, the stimulable phosphor sheet has a support made of, for example, a plastic film,
Divalent europium activated barium fluoride bromide (BaFBr:
A phosphor layer consisting of a stimulable phosphor such as Eu2°) and a transparent protective film are layered in this order. *The stimulable phosphor contained in the phosphor sheet is: When irradiated with radiation such as X-rays, it absorbs and accumulates the radiation energy, and when excited with light in the visible to infrared region, it emits the accumulated 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、A体重には、
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。
Next, the autoradiograph accumulated and recorded on the stimulable phosphor sheet is read out using a reading device.
For example, by scanning a phosphor sheet with a laser beam to emit radiation energy as photostimulated light, and then detecting this photostimulated light photoelectrically, an autoradiograph of a radiolabeled substance can be obtained directly without creating a visible image. Obtained as an electrical signal. 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59−1
26527号、特開昭59−126278号等の各公報
に記載されている。
For details of the above-mentioned autoradiograph measurement operation and method of obtaining a digital signal corresponding to the autoradiograph, see the above-mentioned JP-A-59-83057 and JP-A-59-1.
It is described in various publications such as No. 26527 and Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-126278.

なお、上記においては、支持媒体玉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へたが、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っても放射性標識
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f赴である。
In addition, in the above, a method using conventional radiography and radiographic image conversion methods has been described as a method for obtaining a digital signal corresponding to an autoradiograph of a radiolabeled substance separated and developed on a support medium bead. 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. It is possible to go there.

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、放射線フィルム(または
蓄積性蛍光体シート)の全面に亘っ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 perform it only on the image area. .

さらに、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
一本以りの走査線が通過するような走査m密度で光ビー
ムによる走査を行なうことにより、読取り(読出し)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1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, readout conditions are set by inputting information about the position of each separation expansion column, band width, etc. in advance, and in the readout operation, one or more scanning lines are By performing scanning with a light beam at a scanning density m such that , the reading time can be shortened and necessary information can be efficiently obtained. 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nxyは、放射線フィルム(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)
とからなり、一つの信号は一つの画素に対応している。
The obtained digital signal nxy consists of the coordinates (x, y) expressed in the coordinate system fixed to the radiation film (or phosphor sheet) and the signal level (Z) at those coordinates.
One signal corresponds to one pixel.

信号のレベルはその座標における画像濃度、すなわち放
射性標識物質の狼を表わしている。従って、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 level of the signal represents the image density at that coordinate, ie, the amount of radiolabeled material. 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の放射性標識物質の
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 on the support medium obtained in this way is subjected to signal processing by the method of the present invention as described below to obtain the base sequence of the target nucleic acid. A decision is made.

本発明の信号処理方法の実施の態様を1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。
An embodiment of the signal processing method of the present invention will be described with reference to a case where it consists of a migration column (separation and development column) formed by a combination of base-specific DNA fragments to which four types of primary radiolabels have been added.

■)グアニンCG)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DNAllIr片物ここで、
各m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。
■) Guanine CG) Specific DNA fragment 2) Adenine (
A) Specific DNA fragment 3) Thymine (T) specific DNA
Fragment 4) Cytosine (C) specific DNAAllIr fragment, where:
Each m group-specific DNA fragment is base-specifically cleaved, decomposed, or synthesized, that is, it consists of DNA fragments of various lengths having 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
ぞれ四つのスロッ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示す。泳動方向は矢印(↓)の
方向であり、泳動パターンは下部領域においてバンドの
間隔が疎であるが北部になるにつれてその間隔が密とな
っている。
FIG. 1 shows an autoradiograph of the electrophoresis pattern obtained by electrophoresing the above-mentioned four types of base-specific DNA fragments into four slots, respectively. The electrophoresis direction is the direction of the arrow (↓), and the electrophoresis pattern is such that the band spacing is sparse in the lower region, but the spacing becomes denser toward the north.

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(バッファーメモリ、ま
たは磁気ディ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 (a buffer memory or a nonvolatile memory such as a magnetic disk) in a signal processing circuit.

まず第一に、泳動パタ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する。
First of all, two or more bands are sequentially detected in the lower region of the migration pattern.

ここで、「連続的に1検出するとは一つのバンドを検出
したのち、続いて泳動列の異同に関係なく泳動方向の位
こに関して最近接のバンドを検出することをいう。
Here, "continuously detecting one band" means detecting one band and then detecting the closest band in terms of the position in the electrophoresis direction, regardless of the difference in the electrophoresis row.

たとえば、各泳動列(レーン)の泳動方向に沿った一定
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とその信号のレベルとからなる
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った場合には、
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。
For example, after extracting digital signals within a certain area along the migration direction of each migration column (lane), a one-dimensional waveform consisting of the position of the extracted signal and the level of the signal for each lane is created. Note that the detection of digital signals is
When scanning is performed in the electrophoresis direction at a scanning line density such that each band is covered with a scanning line as described above,
A one-dimensional waveform can be created for each lane directly from the obtained digital signal.

第2図は、各レーンについて信号の位置(X)と信号の
レベル(2)とからなる−次元波形を部分的に示す。こ
こで、X方向は泳動方向とは逆の方向である。
FIG. 2 partially shows a -dimensional waveform consisting of signal position (X) and signal level (2) for each lane. Here, the X direction is the opposite direction to the electrophoresis direction.

一次元波形において、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、−次元波形が同一であるか否かに関係なく、泳動
方向の位f!1(X)に関して連続して少なくとも二箇
所で探し出す必要がある。この極大値となる位置をバン
ドの位置とする。これにより、少なくとも一つのバンド
間隔(ピッチ)を得ることができる。検出すべきバンド
の数は、泳動パターンとの総バンド数およびパターンの
状態などによって異なるが、たとえば総バンド数が15
0〜200の範囲にある場合には合計で士数個〜数十個
程度のバンドを検出するのが好ましい、また、バンドは
泳動パターンの最下部で検出するのが好ましい。
In a one-dimensional waveform, for example, by finding the point where the sign of the signal level difference value is reversed (changes from + to -), the position where the signal level is maximum is found.The maximum value is the same in the -dimensional waveform. Regardless of whether the direction of migration is f! It is necessary to search for 1(X) in at least two consecutive locations. The position of this maximum value is defined as the band position. Thereby, at least one band spacing (pitch) can be obtained. The number of bands to be detected varies depending on the total number of bands with the electrophoresis pattern and the state of the pattern, but for example, if the total number of bands is 15
When the number is in the range of 0 to 200, it is preferable to detect several to several dozen bands in total, and it is preferable to detect the band at the bottom of the electrophoresis pattern.

検出されたバンドの位m(x)から各ハントに序列を付
ける。第1図に示すように、泳動パターンの下部領域に
おいてはバンドの間隔が疎であり、各バンドが十分に分
離しているのでバンドの序列を直ちに決定することがで
きる。第1図において、下部領域の六つのバンドの左X
1に記されている数字は、バンドの序列を表わしている
Each hunt is ranked based on the order m(x) of the detected band. As shown in FIG. 1, in the lower region of the electrophoresis pattern, the intervals between the bands are sparse and each band is sufficiently separated, so that the order of the bands can be immediately determined. In Figure 1, the left X of the six bands in the lower region
The number 1 represents the order of the band.

第二に、これらのバンド間の距#(ピッチ)についての
情報を得、このピッチ情報から次に検出されるべきバン
ドの泳動方向の位置を予Δ−する。
Second, information about the distance # (pitch) between these bands is obtained, and from this pitch information, the position of the next band to be detected in the migration direction is predicted.

バンドのピッチP1」(ただし、iおよびjはそれぞれ
1≦i≦4および1≦j≦4の範囲の正整数であり、P
l、はiレーンからjレーンに至るバンドのピッチであ
る)は、各バンドのX方向の位置の差として求めること
ができる。たとえば、−・番目のバンドと二番目のバン
ドの検出により、第一レーンと第二レーン間のハントの
ピッチPI2を得る。このようにして順に第1図の六つ
のバントのピッチP12. P21. Pla、Psv
、P’J3を得る。
band pitch P1'' (where i and j are positive integers in the range of 1≦i≦4 and 1≦j≦4, respectively, and P
l, is the pitch of the bands from the i lane to the j lane) can be determined as the difference in the position of each band in the X direction. For example, by detecting the −·th band and the second band, the hunt pitch PI2 between the first lane and the second lane is obtained. In this way, pitch P12 of the six bunts shown in FIG. P21. Pla, Psv
, P'J3 is obtained.

また、iレーンにおけるバンドのピッチPiiは、同一
レーンで連続して検出された場合(上記においてi=j
の場合)を除いては、同一レーン。
In addition, the pitch Pii of the band in the i-lane is determined when the band is detected continuously in the same lane (i=j
), the same lane.

で二つのバンドを検出したときにピッチの平均値として
求めることができる。たとえば、三番目のバンドの検出
によりP目を求めることができる。
When two bands are detected, the pitch can be calculated as the average value. For example, the Pth band can be determined by detecting the third band.

すなわち、既に同じ第一レーンで一番目のバンドが検出
されており1両バンド間の距離がニビッチ分に相当する
ことから、これらのバンド間の距離(X方向の位置の差
)をピッチ数2で割って得られた平均値をpHとする。
In other words, since the first band has already been detected on the same first lane and the distance between the two bands corresponds to the distance between two bands, the distance between these bands (difference in position in the X direction) is calculated as the pitch number 2. The average value obtained by dividing by is taken as pH.

バンドのピッチはパターンL部の泳動開始位tに近づく
につれて徐々に小さくはなるが、局所的には10ピフチ
分程度までならばその平均値をとっても十分高精度でバ
ンドの位置予測に用いることができる。
The band pitch gradually decreases as it approaches the electrophoresis start position t of the pattern L portion, but if it is locally up to about 10 pifts, even the average value can be used to predict the band position with sufficiently high accuracy. can.

このようにして、バンドのピッチに関する情報を蓄える
。得られたバンドのピッチ情報は、たとえば行列: (ただし、iおよびJはそれぞれ1≦i≦nおよびl≦
j≦nの範囲の整数であり、nは2以上の整数であって
分離展開列の数に等しく、pHはi列におけるバンドの
ピッチであり、Pitはi列からj列に至るバンドのピ
ッチである)で表わすことができる。
In this way, information about the pitch of the band is stored. The obtained band pitch information is, for example, a matrix: (where i and J are 1≦i≦n and l≦, respectively)
j is an integer in the range of n, where n is an integer greater than or equal to 2 and equal to the number of separation and expansion columns, pH is the pitch of the band in the i column, and Pit is the pitch of the band from the i column to the j column. ).

1記六つのバンドの検出により、行列:が得られる。な
お、行夕9の空白部分はピッチPijが未定義であるこ
とを意味する。
1. By detecting the six bands, the matrix: Incidentally, a blank portion in row 9 means that the pitch Pij is undefined.

このピッチ情報に基づいて1次に検出されるべきバンド
の位こを予測する。具体的には、最後に検出されたiレ
ーンのバンドの位置x1にPijを加えた値が、jレー
ンにおいて次に検出されるべきバンドの予測位置 [X
 j]である。
Based on this pitch information, the position of the band to be detected first is predicted. Specifically, the value obtained by adding Pij to the position x1 of the last detected band on lane i is the predicted position of the next band to be detected on lane j [X
j].

[Xjl=Xi +pij たとえば、次にバンドが第三レーンで検出されるとすれ
ば、最後に検出された六番目のバンドの位置にP33を
加えた値がその予測位2ff[x3]である。第三レー
ン以外のレーンについては、バンドのピッチP3iが得
られていないのでバンドの位置を予測することができな
い。
[Xjl=Xi +pij For example, if a band is next detected in the third lane, the value obtained by adding P33 to the position of the sixth band detected last is its predicted position 2ff[x3]. For lanes other than the third lane, the band pitch P3i is not obtained, so the band positions cannot be predicted.

このようにして、次に検出されるべきバンドの位置はレ
ーンごとに個別に、かつレーン間の位置関係を考慮して
予測することができる。従って、オフセット歪みのよう
なレーン全体の位置ずれを加味した上で各レーンについ
てバンドの位置を予ΔIIIすることができるから、よ
り正確に融合バンドを分離し、エクストラバンドを捨象
して真正バンドのみを検出することができる。
In this way, the position of the next band to be detected can be predicted for each lane individually and in consideration of the positional relationship between lanes. Therefore, it is possible to predict the band position for each lane by taking into account the positional deviation of the entire lane such as offset distortion, so that the fused band can be separated more accurately, the extra band can be abstracted, and only the true band can be isolated. can be detected.

第三に、予測位置に基づいて泳動パターン上で一つのバ
ンドを検出する。
Third, one band is detected on the migration pattern based on the predicted position.

a)まず、いずれかのレーンの一次元波形において予測
位置付近で信号レベルが極大となる場合には、この極大
となる位置にバンドが存在すると決定することにより、
バンドを一つ検出する。なお、上記th!!基特異的D
NA断片物の組合せ(G、A、T、C)が相互に排他的
であることから、一つのレーンでバンドが検出されれば
、他のレーンの同−位lにはバンドは存在しないと決定
することができる。
a) First, if the signal level reaches a maximum near the predicted position in the one-dimensional waveform of any lane, it is determined that a band exists at the position where the maximum occurs.
Detect one band. In addition, the above th! ! group-specific D
Since the combinations of NA fragments (G, A, T, C) are mutually exclusive, if a band is detected in one lane, it is assumed that no band exists at the same position in other lanes. can be determined.

b)予測位置付近で信号レベルが極大とならなすかつ位
置を予測することができないレーンがある場合には、位
置の予測されたレーンにはバンドは存在せず他の予測不
能のレーンにバンドが存在するとして、最後に検出され
たバンドの位置より上部の他のレーン上で最初に信号レ
ベルが極大となる位lを求め、この位置をバンドの位置
と決定することにより、バンドを検出する。
b) If the signal level is maximum near the predicted position and there is a lane whose position cannot be predicted, there is no band in the lane whose position is predicted and there is a band in other unpredictable lanes. If there is a band, the band is detected by finding the position l at which the signal level first becomes maximum on another lane above the position of the last detected band, and determining this position as the band position.

C)あるいは、予測位置付近で信号レベルが極大となら
ずかつ全てのレーンで位にか予測されている場合には、
予測位置付近で信号レベルが最も高いレーンにバンドが
存在し、その予測位置をバンドの位ごと決定することに
より、バンドを検出する。
C) Or, if the signal level does not reach a maximum near the predicted position and is predicted to be around the predicted position in all lanes,
A band exists in the lane with the highest signal level near the predicted position, and the band is detected by determining the predicted position for each band position.

たとえば第2図に示すように、最後に検出された第二レ
ーンのバンド(位置a)に対してはピッチP21〜P2
4に基づいて、それぞれ各レーンの一次元波形上でバン
ドの予測位71 b −eが決まる。
For example, as shown in FIG. 2, for the last detected band of the second lane (position a), the pitch is P21 to P2
4, the predicted positions 71 b - e of the bands on the one-dimensional waveform of each lane are determined.

いずれの予測位置付近においても信号レベルは極大とな
らないので、信号レベルが最大である第四レーン(位置
e)にバンドは存在すると決定する。
Since the signal level does not reach a maximum near any of the predicted positions, it is determined that the band exists in the fourth lane (position e) where the signal level is maximum.

これにより、二つ以上のバンドの融合あるいはノイズの
発生によりバンドのピークが定かではない場合であって
も、バンドを好適に分離して検出することができる。
Thereby, even if the peak of a band is uncertain due to the fusion of two or more bands or the generation of noise, the bands can be suitably separated and detected.

第四に、新たに検出されたバンドの位置と既に検出され
ているバンドの位置とから、バンドのピッチ情報を更新
し、このピッチ情報に基づいて次に検出されるべきバン
ドの位置を再び予測する。
Fourth, the pitch information of the band is updated from the position of the newly detected band and the position of the already detected band, and the position of the next band to be detected is predicted again based on this pitch information. do.

まず、最後にバンドが検出されたiレーンから新たにバ
ンドが検出されたjレーンに至るl(ンドのピッチを直
接に求めることができる。これをL記行列におけるP+
jとする。
First, the pitch of l(nd) from the i lane where a band was last detected to the j lane where a new band was detected can be directly obtained.
Let it be j.

また、最後にバンドが検出されたレーンとは異なるレー
ンでバンドが検出され(i≠j)、かつjレーン上で既
にバンドが検出されている場合には、該バンドと新たに
検出されたバンドの間の距離を相当するピッチ数で割っ
た平均値を求め、これを行列におけるPjjとする。
Additionally, if a band is detected on a lane different from the lane where the band was last detected (i≠j), and a band has already been detected on lane j, the band and the newly detected band The average value obtained by dividing the distance between the two by the corresponding number of pitches is calculated, and this value is set as Pjj in the matrix.

さらに、P kj (ただし、kはiおよびj以外の1
≦に≦4の範囲の整数である)についても、既に求めら
れているPkiを用いて P kJ= (P k1+ P 1」) / 2なる演
算により、平均値として求めることも回旋である。
Furthermore, P kj (where k is 1 other than i and j
≦ is an integer in the range of ≦4), it is also a rotation to obtain the average value by using the already determined Pki and calculating P kJ = (P k1 + P 1'') / 2.

あるいは、たとえば第一レーンから第二レーンに至るバ
ンドのピッチがPI3からP゛12に更新された場合に
、ピッチの変化は ΔF +2=P’12− P 12 である。各レーンの相対位置は不変である(すなわち、
レーン間で局所的な位置ずれもしくはその変動は生じて
いない)とすれば、このピッチの変化は純粋に泳動距離
に応じたピッチの変化であると言えるから、他のレーン
と第二レーン間のバンドのピッチについても該バンドの
位置付近であれば同様に変化するとみなすことができる
Alternatively, for example, when the pitch of the band from the first lane to the second lane is updated from PI3 to P'12, the change in pitch is ΔF +2=P'12- P12. The relative position of each lane remains unchanged (i.e.
If there is no local positional shift or variation between lanes, then this change in pitch can be said to be purely a change in pitch depending on the migration distance. It can be assumed that the pitch of a band changes similarly if it is near the position of the band.

ΔP12=ΔP 32= P 42 従って、 P’32=P]2+ΔP32 P′42=P42+ΔP42 として、それぞれバンドのピー2チを更新することがで
きる。
ΔP12=ΔP 32=P 42 Therefore, P'32=P]2+ΔP32 P'42=P42+ΔP42 can be updated for each band.

後者の二つ更新手段は、レーン間の位置ずれがそれほど
大きくない場合に有効な方法であり、一つのバンドの検
出によってピッチの微調整を広範に行なうことができる
との利点がある。
The latter two update means are effective when the positional deviation between lanes is not so large, and has the advantage that pitch can be finely adjusted over a wide range by detecting one band.

次いで、この部分的に更新されたピッチ情報に基づいて
、上記と同様にして次のバンドの予測位置を求める。
Next, based on this partially updated pitch information, the predicted position of the next band is determined in the same manner as above.

このようにして、予測位置に基づいて一つのバンドを検
出するたびにピッチ情報を更新し1次のバンドの位6を
予測する操作を泳動パターンの上端部まで繰り返すこと
により、泳動パターン上の全てのバンドを一つずつ検出
することができる。
In this way, every time one band is detected based on the predicted position, the pitch information is updated and the operation of predicting the 6th order of the first band is repeated until the upper end of the electrophoresis pattern. bands can be detected one by one.

バンドを一つ検出するごとにピッチ情報が更新されるか
ら、常に最新のピッチ情報に基づいて次のバンドの位置
予測を精度高く行なうことができる。
Since the pitch information is updated every time one band is detected, the position of the next band can always be predicted with high accuracy based on the latest pitch information.

なお、泳動パターンにバンドの融合のほかに、スマイリ
ング現象、オフセット歪みなどの種々の歪みあるいはエ
クストラバンド等のノイズが発生している場合には、上
記の操作を行なう前にまたはその途中でこれらの補正の
ための信号処理を行なってもよい。
In addition, if the electrophoresis pattern contains various distortions such as smiling phenomenon and offset distortion, or noise such as extra bands, in addition to band fusion, please check these before or during the above operation. Signal processing for correction may be performed.

ここで、スマイリング現象は、支持媒体の中央部のスロ
ットの泳動距離に比べて両端部のスロットの泳動距離が
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)などが原因となって生じるものである
。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60−74899号、特願昭60−7
4900号、特願昭60−85275号、特願昭60−
85276号、特願昭60−226091号、昭和61
年3月29日出願の特願昭61−71881号および昭
和61年4月19日出願の特願昭61−90607号の
各明細書に記載されている。
Here, the smiling phenomenon is a phenomenon in which the migration distance of the slots at both ends of the support medium is shorter than the migration distance of the slots at the center of the support medium, and is caused by the heat dissipation effect (so-called edge effect) during the migration process. It is something that occurs. For details of these corrections by signal processing, see Japanese Patent Application No. 60-74899 and Japanese Patent Application No. 60-7 by the applicant.
No. 4900, Patent Application No. 85275, Patent Application No. 1988-
No. 85276, Patent Application No. 1988-226091, 1982
It is described in the specifications of Japanese Patent Application No. 61-71881 filed on March 29, 1988 and Japanese Patent Application No. 61-90607 filed on April 19, 1988.

検出された真正バンドの位置をレーン間で相互に比較す
ることにより、直ちにバンドに序列を付けることができ
る。このとき、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、異なるレーン
上の同じ位置に二つ以上のバンドは存在しえないことを
利用して、容易に序列を決定することができる。上記(
1)〜(4)のスロットはそれぞれ(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ッ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。
By comparing the positions of the detected authentic bands with each other between lanes, the bands can be immediately ranked. At this time, since the combination of the above four types of base-specific DNA fragments is an exclusive combination, two or more bands cannot exist at the same position on different lanes. The ranking can be determined. the above(
Slots 1) to (4) are (G), (A), (
Since it has information about the terminal bases consisting of
-TA-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1
′!!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, 1 for one chain molecule of DNA
′! ! The base sequence can be determined. Note that information about the DNA base sequence is not limited to the above display format; for example, it is also possible to simultaneously display the intensity (Z゛) of each band as the relative amount of the radiolabeled substance, if desired. Furthermore, it is also possible to display the base sequences of both two stranded molecules of DNA.

あるいはまた、DNAの塩基配列情報は、上記の信号処
理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。すなわち、各/ヘンドの補正後の位置
をオリジナルのオートラジオグラフとともに可視画像化
して表示することができる。この場合には、最終的な塩
基配ター決定を解析者自身がこの表示画像に基づいて行
なうことが可ず近である。
Alternatively, the DNA base sequence information can be displayed as an image based on a digital signal that has been subjected to the above signal processing. That is, the corrected position of each/hand can be visualized and displayed together with the original autoradiograph. In this case, it is almost possible for the analyst to make the final base sequence determination based on this displayed image.

なお、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L4 (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1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。
In addition, in the above, a case was explained in which an exclusive combination of a mixture of base-specific DNA fragments as a sample and L4 (G, A, T, C) was used, but the signal processing method of the present invention uses this combination. The present invention is not limited to, and can be applied to various combinations such as (G, G+A, T+C, C), for example. 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).

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.

と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1次いで
直接的に、もしくは必要により磁気ディスクや磁気テー
プなどの記憶保存手段を介して記録装置に伝送される。
The information about the base sequence of the nucleic acid determined by the signal processing described above is output from the signal processing circuit and then stored in a recording device either directly or, if necessary, via a storage means such as a magnetic disk or magnetic tape. transmitted to.

記録装ことしては、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。
Recording devices include, for example, those that optically record by scanning a photosensitive material with a laser beam, etc., those that record symbols @ numerical values displayed on a CRT, etc. on a video printer, etc., and those that record using heat rays. Recording devices based on various principles can be used, such as those that record on recording material.

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

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(X)と信号の
レベル(Z)とからなる−次元波形を示す部分図である
FIG. 1 is a diagram showing an example of an electrophoresis pattern in which bands are fused. FIG. 2 is a partial diagram showing a -dimensional waveform consisting of a signal position (X) and a signal level (Z) for each lane.

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
開列からなる分離展開パターン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)分離展開パターンの下部領域において少なくとも二
つのバンドを連続的に検出する工程、2)検出されたバ
ンドの位置からバンドのピッチについての情報を得、こ
のピッチ情報から次に検出されるべきバンドの分離展開
方向の位置を予測する工程、 3)予測位置に基づいて分離展開パターン上で一つのバ
ンドを検出する工程、 4)既に検出されているバンドの位置と上記第三工程で
新たに検出されたバンドの位置から、バンドのピッチに
ついての情報を新たに得、このピッチ情報から次に検出
されるべきバンドの分離展開方向の位置を予測する工程
、 および 5)上記第三および第四工程を順次繰り返すことにより
分離展開パターン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、上記第一および第三工程において、各列について分
離展開方向に沿った位置と信号のレベルとからなる一次
元波形を得たのち、この一次元波形上で信号レベルが極
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、上記第二および第四工程において、バンドのピッチ
についての情報を、行列: P=(P_1_1P_1_2……P_1_nP_2_1
P_2_2……P_2_n :P_i_iP_i_j: :: P_n_1…………P_n_n) (ただし、iおよびjはそれぞれ1≦i≦nおよび1≦
j≦nの範囲の整数であり、nは2以上の整数であって
分離展開列の数に等しく、P_i_iはi列におけるバ
ンドのピッチであり、P_i_jはi列からj列に至る
バンドのピッチである) として得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、上記第二および第四工程において、最後に検出され
たバンドの位置x_iにP_i_jを加えた値を求める
ことにより、j列において次に検出されるべきバンドの
位置x_jを予測することを特徴とする特許請求の範囲
第3項記載の核酸の塩基配列決定のための信号処理方法
。 5、上記第三工程において、 a)予測位置付近で信号レベルが極大となる場合には、
この極大となる位置にバンドが存在すると決定する、 b)予測位置付近で信号レベルが極大とならなずかつ位
置を予測することができない列がある場合には、最後に
検出されたバンドの位置より上部の該列上で最初に信号
レベルが極大となる位置を求め、この位置にバンドが存
在すると決定する、または c)予測位置付近で信号レベルが極大とならずかつ全て
の列で位置が予測されている場合には、予測位置付近で
信号レベルが最も高い列にバンドが存在すると決定する
、 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2項記載の核酸の塩基配列決定のための信号処
理方法。 6、上記第四工程において、 a)最後にバンドが検出されたi列から新たにバンドが
検出されたj列に至るバンドのピッチを行列におけるP
_i_jとする、および b)j列上で既にバンドが検出されている場合には、該
バンドと新たに検出されたバンドの間の距離をバンドの
ピッチ数で割った平均値を行列におけるP_j_jとす
る、 ことによりバンドのピッチについての情報を新たに得る
ことを特徴とする特許請求の範囲第3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。 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。
[Claims] 1. A plurality of separations formed by separating and spreading a mixture of radioactively labeled base-specific DNA fragments or base-specific RNA fragments in one-dimensional direction on a support medium. A method for determining the base sequence of a nucleic acid by performing signal processing on a digital signal corresponding to an autoradiograph of a separation pattern consisting of columns, comprising: 1) consecutively detecting at least two bands in the lower region of the separation pattern; 2) obtaining information about the pitch of the band from the position of the detected band, and predicting the position of the next band to be detected in the separation development direction from this pitch information; 3) based on the predicted position. 4) Obtaining new information about the pitch of the band from the position of the already detected band and the position of the newly detected band in the third step. , a step of predicting the position of the next band to be detected in the separation development direction from this pitch information, and 5) a step of detecting all bands on the separation development pattern by sequentially repeating the third and fourth steps above. A signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid, comprising: 2. In the first and third steps above, after obtaining a one-dimensional waveform consisting of the position along the separation development direction and the signal level for each column, the position where the signal level is maximum is determined on this one-dimensional waveform. 2. The signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 1, wherein the band is detected by determining the base sequence of a nucleic acid. 3. In the second and fourth steps above, the information about the band pitch is expressed as a matrix: P=(P_1_1P_1_2...P_1_nP_2_1
P_2_2...P_2_n :P_i_iP_i_j: :: P_n_1...P_n_n) (However, i and j are 1≦i≦n and 1≦, respectively.
j is an integer in the range of n, where n is an integer greater than or equal to 2 and equal to the number of separation and expansion columns, P_i_i is the pitch of the band in column i, and P_i_j is the pitch of the band from column i to column j. The signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 1, characterized in that the signal processing method is obtained as follows. 4. In the second and fourth steps, the position x_j of the band to be detected next in column j is predicted by calculating the value obtained by adding P_i_j to the position x_i of the last detected band. A signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 3. 5. In the third step above, a) If the signal level becomes maximum near the predicted position,
It is determined that a band exists at the position where this maximum occurs. b) If there is a column where the signal level does not reach a maximum near the predicted position and the position cannot be predicted, the position of the last detected band is determined. Find the position where the signal level first reaches a maximum on the column above the column and determine that a band exists at this position, or c) The signal level does not reach a maximum near the predicted position and the position is the same in all columns. If predicted, the band is detected by determining that the band exists in a column with the highest signal level near the predicted position. Signal processing methods for decisions. 6. In the fourth step, a) the pitch of the band from column i where a band was detected last to column j where a band was newly detected is expressed as P in the matrix.
_i_j, and b) If a band has already been detected on column j, the average value obtained by dividing the distance between this band and the newly detected band by the number of band pitches is set as P_j_j in the matrix. 4. The signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 3, wherein information about the pitch of the band is newly obtained. 7. The mixture of the base-specific DNA fragments includes (1) a guanine-specific DNA fragment, (2) an adenine-specific DNA fragment, (3) a thymine-specific DNA fragment, and (4) a cytosine-specific DNA. The method is characterized in that the separation and development column consists of four separation and development columns 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. 8. The 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. Claim 1, characterized in that the autoradiograph is obtained by accumulating and recording on a sheet and then photoelectrically reading out the autoradiograph as photostimulated light by irradiating the phosphor sheet with excitation light. A signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid as described in Section 3. 9. A digital signal corresponding to the autoradiograph is transferred onto the photosensitive material after the autoradiograph of the radiolabeled substance on the support medium is photosensitively recorded on the photosensitive material by superimposing the support medium and 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 an autoradiograph visualized in .
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