JPH0570791B2 - - Google Patents

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JPH0570791B2
JPH0570791B2 JP9060686A JP9060686A JPH0570791B2 JP H0570791 B2 JPH0570791 B2 JP H0570791B2 JP 9060686 A JP9060686 A JP 9060686A JP 9060686 A JP9060686 A JP 9060686A JP H0570791 B2 JPH0570791 B2 JP H0570791B2
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JP
Japan
Prior art keywords
band
autoradiograph
determining
threshold
signal processing
Prior art date
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Application number
JP9060686A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS62247254A (en
Inventor
Tomoyuki Minami
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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
Priority to JP61090606A priority Critical patent/JPS62247254A/en
Publication of JPS62247254A publication Critical patent/JPS62247254A/en
Publication of JPH0570791B2 publication Critical patent/JPH0570791B2/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〕[Background of the invention]

近年、急速に発達して来た分子生物学の分野に
おいては、生物体の機能や複製のメカニズムを解
明するために、生物体のもつ遺伝情報を明らかに
することが必須のこととなつている。とりわけ、
特定の遺伝情報を担うDNA(もしくはDNA断片
物、以下同様)などの核酸の塩基配列を決定する
ことが必要不可欠なこととなつている。
In the field of molecular biology, which has developed rapidly in recent years, it has become essential to clarify the genetic information of living organisms in order to elucidate their functions and replication mechanisms. . Above all,
It has become 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
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
放射性標識物質としたのち、化学的な手段を利用
して鎖状分子の各構成単位間の結合を塩基特異的
に切断する。次に、この操作により得られた塩基
特異的DNA切断分解物の混合物をゲル電気泳動
法により分離展開し、多数の切断分解物がそれぞ
れ分離展開された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 converting a substance into a radioactively labeled substance, chemical means are used to cleave the bonds between each constituent unit of the chain molecule in a base-specific manner. 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 is formed in which a large number of cleavage products are separated and developed (however, it is difficult to 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 cleavage means, the bases located in a certain positional relationship from the end of the chain molecule to which the radioactive isotope is bound are sequentially determined. The sequence can be determined.

また、後者のサンガー・クールソン法は、
DNAあるいはDNA断片物の鎖状分子と相補的で
あつて、かつ放射性標識が付与されたDNA合成
物を化学的な手段を利用して塩基特異的に合成
し、この塩基特異的DNA合成物の混合物を用い
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 DNA compound that is complementary to a chain molecule of DNA or a DNA fragment and has been given a radioactive label is base-specifically synthesized 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(特開昭60−93354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。
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 already 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 (Japanese Patent Laid-Open No. 60-93354). )). here,
The stimulable phosphor sheet is made of stimulable phosphor, and after radiation energy is absorbed by the stimulable phosphor of the phosphor sheet, it is excited with electromagnetic waves (excitation light) in the visible to infrared region. This allows radiation energy to 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, 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. I can do it.

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)の分離展開部位(バンド)を視覚的に判
断し、それらの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。よつて、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 is 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) for a visualized autoradiograph. This is determined by visually determining the separated development sites (bands) and comparing the positions of those 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
解析者によつ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、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(特開昭60−23557号)、特願昭60−
226091号(特開昭62−85861号)、特願昭60−
226092号(特開昭62−85862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 Publication No. 126527, 1982, Patent Application No. 126527, Patent Application No. 1983-
No. 89615 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 1983-23557), Patent Application No. 1983-
No. 226091 (Unexamined Japanese Patent Publication No. 85861, 1983), Patent Application No. 1983-
No. 226092 (Unexamined Japanese Patent Publication No. 62-85862), 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。たとえば、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
十分あつたり、試料を支持媒体の各スロツトに注
入する際に他のスロツトの試料が混入したりする
ことにより、本来現われるべきではない位置にバ
ンド(これをゴ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。
However, various distortions and noises tend to occur in separation and development patterns obtained by actually separating and developing a radiolabeled substance on a support medium by electrophoresis or the like. For example, when preparing a sample, the base-specific fragments of a nucleic acid may be insufficiently prepared or separated, or when a sample is injected into each slot of the support medium, samples from other slots may be mixed into the sample. Bands (referred to as ghost bands or extra bands) may appear in positions where they should not appear. Alternatively, noise may occur due to radioactive impurities being mixed into the sample or exposure to natural radiation during the exposure process.

また、分離展開開始位置付近のバンドの密な領
域においては一つ一つのバンドが十分に分離して
いず、複数のバンドが融合していることがある。
Furthermore, in a region where the bands are dense near the separation/deployment start position, each band may not be sufficiently separated, and a plurality of bands may be fused.

この結果、これらのエクストラバンド、ノイズ
および融合バンドも含めてバンドの比較同定が行
なわれるために、塩基配列決定に誤差が生じて得
られる情報の精度が低下してしまう。このような
ノイズあるいはバンドの融合が発生した場合であ
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。
As a result, since bands are comparatively identified including these extra bands, noise, and fusion bands, errors occur in base sequence determination and the accuracy of the information obtained decreases. Even when such noise or band fusion occurs, it is desirable to efficiently process the digital signal corresponding to the autoradiograph and automatically determine the base sequence of the nucleic acid with high precision.

〔発明の要旨〕[Summary of the invention]

本発明は、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、ノ
イズあるいはバンドの融合が生じている分離展開
パターンであつてもそのオートラジオグラフに対
応するデ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。
In a method for automatically determining the base sequence of a nucleic acid using autoradiography, the present invention preferably uses a digital signal corresponding to an autoradiograph, even if the separation pattern includes noise or fusion of bands. By applying signal processing to the system, we were able to easily and automatically determine the base sequence of nucleic acids with high accuracy.

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) 分離展開列ごとに分離展開方向xに沿つた
直線上で、探索開始点の信号レベルlsおよび信
号レベルの閾値ln(ただし、nは0または正の
整数である)に基づいて探索開始点に最も近い
バンドを一つ探し出す工程、および 2) 閾値lnに基づいて該バンドの領域を求めた
のち、この領域の大きさに基づいて a) 該バンドは真のバンドであると決定して
バンドを検出する、または b) 該バンドは真のバンドではないと決定し
て上記第一工程からやり直す、 ことにより、各分離展開列について一つのバンド
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。
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. In the method, 1) On a straight line along the separation development direction x for each separation development column, based on the signal level ls at the search starting point and the signal level threshold ln (where n is 0 or a positive integer) 2) finding the band closest to the search starting point, and 2) determining the area of the band based on the threshold ln, and based on the size of this area: a) determining that the band is a true band; or b) determining that the band is not a true band and starting over from the first step, thereby detecting one band for each separation expansion column. The present invention provides a signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid.

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、分離展開パターンにノイズ
および/または融合バンドが生じている場合であ
つても、ノイズをバンドと判断することなく、か
つ融合バンドを一つ一つのバンドに分離しながら
真正なバンドのみを有効に検出しうる機能を有す
る信号処理回路を通すことにより、核酸の塩基配
列を自動的に簡易かつ高精度で得ることができ
る。
According to the present invention, with respect to a digital signal corresponding to an autoradiograph of a separation pattern obtained by separating and developing a mixture of base-specific fragments of a nucleic acid on a support medium, noise and/or fusion in the separation pattern can be obtained. Even if a band occurs, a signal processing circuit that has a function that can effectively detect only the true band without determining noise as a band and separating the fused band into individual bands. By passing it through, the base sequence of a nucleic acid can be automatically obtained easily and with high precision.

すなわち、予め信号レベルの閾値とバンドの大
きさに関する一定範囲とを設定しておき、まず分
離展開方向に沿つた探索線上で閾値を越える信号
が見つかつた場合にバンド有りとみなし、次いで
このバンドの大きさが一定範囲内である場合に真
正な一つのバンドと決定することにより、エキス
トラバンド等のノイズをバンドと誤認することな
く、また融合バンドを一つのバンドと読み誤るこ
となく、精確にバンドを検出することができる。
特に、バンドの大きさが予め設定された範囲を越
えた場合には閾値をより大きな値に変更して上記
操作をやり直すことにより、ノイズの影響を排除
し、融合バンドを適確に分離しながらバンドを確
定することができる。
That is, a signal level threshold and a certain range of band sizes are set in advance, and if a signal exceeding the threshold is found on the search line along the separation development direction, it is assumed that a band exists, and then this band is By determining that it is a genuine band when the size is within a certain range, the band can be accurately determined without mistaking noise such as extra bands as a band, or misreading a fused band as one band. can be detected.
In particular, if the size of the band exceeds the preset range, change the threshold to a larger value and repeat the above operation to eliminate the influence of noise and accurately separate the fused band. You can confirm the band.

また、試料の分離展開条件は展開条件等に左右
されやすいために分離展開列自体が曲がつて蛇行
したり、また支持媒体と写真感光材料もしくは蓄
積性蛍光体シートとを重ね合わせて露光する際
に、その重ね合わせがずれたためなどによりパタ
ーン全体が傾くことが多い。核酸の塩基配列を高
精度で自動決定するためには一般に、各分離展開
列(レーン)についてそのレーンに精確に沿つた
一次元波形(プロフアイル)を作成することが望
まれるが、レーンの蛇行あるいはパターンの傾斜
が生じている場合にはその作成に際して各レーン
を追尾する必要がある。本発明によれば、真のバ
ンドおよびその形状を確定することができるか
ら、この結果を用いて好適にレーン追尾を行なう
ことが可能である。
In addition, since the separation and development conditions of the sample are easily influenced by the development conditions, the separation and development column itself may curve or meander, or when the support medium and the photographic light-sensitive material or stimulable phosphor sheet are overlapped and exposed. In many cases, the entire pattern is tilted due to misalignment of the overlapping patterns. In order to automatically determine the base sequence of a nucleic acid with high precision, it is generally desirable to create a one-dimensional waveform (profile) that precisely follows the lane for each separation/development column (lane). Alternatively, if the pattern is tilted, it is necessary to track each lane when creating the pattern. According to the present invention, since the true band and its shape can be determined, it is possible to suitably perform lane tracking using this result.

そして、検出された真正バンド、さらにはこれ
に基づく一次元のプロフアイルに対して更に好適
な信号処理を行なうことにより、核酸の塩基配列
を簡便かつ高精度で自動決定することができる。
Then, by performing more suitable signal processing on the detected authentic band and the one-dimensional profile based thereon, the base sequence of the nucleic acid can be automatically determined simply and with high precision.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

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シドトリフオスフエートと
DNA合成酵素とを用いて合成することにより得
られる。
In addition, the base-specific DNA compound mixture is prepared using the Sanger-Coulson method as described above, using DNA as a template and adding deoxynucleoside triphosphate to which a radioactive label has been added.
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、シトシンの四種類の塩基からなる
が、一方RNAはアデニン、グアニン、ウラシル、
シトシンの四種類の塩基からなる。
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、36S、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 imparted by retaining radioactive isotopes such as 32 P, 14 C, 36 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 light-sensitive material such as an X-ray film are overlapped for a long time (several hours to several tens of hours) at low temperature or room temperature, and then the radiographic film is exposed. , and developed to produce a visible image of the autoradiograph of the radiolabeled substance on 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. Furthermore, 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 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 radioactively labeled substance is converted into a visible image. It can be obtained directly as an electrical signal without any additional processing. 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. .

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とからなり、一つの信号は一つの画素に対
応している。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 those coordinates, and one signal corresponds to one pixel. It corresponds to The level of the signal represents the image density at that coordinate, ie, the amount of radiolabeled substance. Therefore, a series of digital signals (i.e.
(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、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 fragments are DNA fragments of various lengths that have been cleaved or synthesized in a base-specific manner, that is, have the same base at the end.
Consists of fragments.

第1図は、上記四種類の塩基特異的DNA合成
物がそれぞれ四つ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示す。泳
動方向はx方向である。
FIG. 1 shows an autoradiograph of the electrophoresis pattern obtained by electrophoresing the four types of base-specific DNA compounds described above into four slots. The migration direction is the x direction.

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.

まず第一に、泳動列(レーン)ごとに探索開始
点から始めて泳動方向xに沿つた直線(探索線)
上で、探索開始点の信号レベルlsおよび信号の初
期閾値loに基づいてバンドを探し出す。
First of all, a straight line (search line) along the electrophoresis direction x starting from the search start point for each electrophoresis column (lane)
In the above, a band is searched based on the signal level ls at the search starting point and the initial threshold value lo of the signal.

ここで、泳動方向は、レーンの蛇行およびパタ
ーンの傾斜が生じている場合に、実際のパターン
に完全に一致する泳動方向を意味するものではな
く、試料を電気泳動させようした方向であつて通
常は支持媒体(すなわち、重ね合わせられた写真
感光材料もしくは蓄積性蛍光体シート)の長軸方
向(x方向)を意味する。
Here, the direction of electrophoresis does not mean the direction of electrophoresis that completely matches the actual pattern in the case of meandering lanes and inclination of the pattern, but rather the direction in which the sample is intended to be electrophoresed. means the long axis direction (x direction) of the support medium (ie, the superimposed photographic material or stimulable phosphor sheet).

また、探索開始点はレーンごとに泳動方向上の
任意の点を選ぶことができる。バンドの探索は泳
動方向に(パターンの上部から下部に向かつて)
行なうのが好ましい。初期閾値loは、バンドの有
無を判別するための信号レベルの閾値(基準値)
ln(ただし、nは0または正の整数である)の初
期値であり、比較的低い値に設定される。バンド
の大きさが一定範囲以上である場合には後述する
ように順次より高い値に設定変更されうる。
Furthermore, any point in the migration direction can be selected as the search starting point for each lane. Search for bands in the migration direction (from the top of the pattern to the bottom)
It is preferable to do so. The initial threshold lo is the signal level threshold (reference value) for determining the presence or absence of a band.
This is the initial value of ln (where n is 0 or a positive integer) and is set to a relatively low value. If the size of the band is above a certain range, the setting can be sequentially changed to higher values as will be described later.

具体的には、たとえば次のようにしてバンドを
検出する。
Specifically, bands are detected in the following manner, for example.

第2図1は、一つのレーンについての部分的な
オートラジオグラフであり、バンド1を平面的に
濃淡画像として表示した図である。バンド探索は
泳動方向xに沿つた直線2について行なわれる。
FIG. 2 1 is a partial autoradiograph for one lane, and is a diagram in which band 1 is displayed as a two-dimensional grayscale image. The band search is performed on a straight line 2 along the migration direction x.

第2図2は、この直線2についてx方向の位置
と信号レベルとからなる一次元波形を示す。すな
わち、バンド探索はこの一次元波形に基づいて行
なわれるのであるが、デジタル信号は各読取り
(読出し)画素に対応しているから、実際には一
次元波形は不連続点の集合である。
FIG. 2 shows a one-dimensional waveform of the straight line 2 consisting of the position in the x direction and the signal level. That is, the band search is performed based on this one-dimensional waveform, but since the digital signal corresponds to each readout (readout) pixel, the one-dimensional waveform is actually a set of discontinuous points.

探索開始点の信号レベルlsと初期閾値loとの関
係に基づいて場合分けすると、第3図に示すよう
な五通りの場合が起こりうる。なお、第3図は第
2図2の一次元波形を部分的に示す図であり、白
点は探索開始点を表わし、黒点はバンド検知点を
表わしている。すなわち、 (1) 開始レベルlsが初期閾値lo以下(ls≦lo)で
あつて、かつ信号レベルが増加する傾向にある
場合「第3図1〕、 (2) 開始レベルlsが初期閾値lo以下(ls≦lo)で
あつて、かつ信号レベルが減少する傾向にある
場合〔第3図2〕、 (3) 開始レベルlsが初期閾値loより高く(ls>
lo)、かつ信号レベルが増加する傾向にあ場合
〔第3図3〕、 (4) 開始レベルlsが初期閾値loより高く(ls>
lo)、かつ信号レベルが減少する傾向にある
(そして、信号レベルは一度閾値loを下回る)
場合〔第3図4)、および (5) 開始レベルlsが初期閾値loより高く(ls>
lo)、かつ信号レベルが減少する傾向にあるも
のの閾値loを下回らない場合〔第3図5〕、 である。
When cases are divided based on the relationship between the signal level ls at the search starting point and the initial threshold lo, five cases as shown in FIG. 3 can occur. Note that FIG. 3 is a diagram partially showing the one-dimensional waveform of FIG. 2, with white dots representing search start points and black dots representing band detection points. That is, (1) If the starting level ls is less than the initial threshold lo (ls≦lo) and the signal level tends to increase (see Figure 3 1), (2) If the starting level ls is less than the initial threshold lo (ls≦lo) (ls≦lo) and the signal level tends to decrease [Figure 3 2], (3) The starting level ls is higher than the initial threshold lo (ls>
lo), and the signal level tends to increase [Fig. 3 3], (4) If the starting level ls is higher than the initial threshold lo (ls>
lo), and the signal level tends to decrease (and the signal level once falls below the threshold lo)
[Fig. 3 4], and (5) the starting level ls is higher than the initial threshold lo (ls>
lo), and the signal level tends to decrease but does not fall below the threshold lo [Fig. 3, 5].

なお、上記(5)の場合はバンドが近接していてバ
ンドとバンドとの間隔が十分ではないときに生
じ、いわゆるバンドの融合を表わしている。
Note that the case (5) above occurs when the bands are close to each other and the interval between the bands is not sufficient, and represents so-called fusion of the bands.

上記(1)および(2)の場合(ls≦lo)は最も単純な
ケースであり、信号レベルが一次元波形上で次に
初めて閾値lo以上となる点をバンド検知点とす
る。
Cases (1) and (2) above (ls≦lo) are the simplest cases, and the next point on the one-dimensional waveform where the signal level becomes equal to or higher than the threshold lo for the first time is defined as a band detection point.

上記(3)の場合(ls>lo)には既に開始点が検出
すべきバンドの領域にあるので、信号レベルが次
に開始レベルls以上となる点をバンド検知点とす
る。
In the case of (3) above (ls>lo), the starting point is already in the region of the band to be detected, so the point where the signal level next becomes equal to or higher than the starting level ls is set as the band detection point.

上記(4)の場合(ls>lo)にはまだ開始点が検出
済みのバンドの領域にあるので、信号レベルが一
度閾値loを下回つた後初めて閾値lo以上となる点
をバンド検知点とする。
In case (4) above (ls > lo), the starting point is still in the detected band area, so the band detection point is the point where the signal level once falls below the threshold lo and then exceeds the threshold lo for the first time. do.

そして、上記(5)の場合(ls>lo)にはバンド間
で信号レベルが閾値lo以下とならないので、次に
初めて開始レベルls以上となる点をバンド検知点
とする。
In the case of (5) above (ls>lo), since the signal level between bands does not become less than the threshold value lo, the next point at which the signal level becomes equal to or higher than the starting level ls for the first time is set as the band detection point.

このようにバンド検知点を定めることにより、
既に決定されたバンドを再び検出したり、次に検
出すべきバンドを探し損なうことなく、バンド検
出を行なうことができる。
By determining the band detection point in this way,
Band detection can be performed without detecting an already determined band again or failing to find the next band to be detected.

第二に、探し出されたバンドについて閾値loに
基づいてその領域を求め、次いで領域の大きさか
ら該バンドが真のバンドであるか否かを決定し、
真のバンドである場合にのみ検出すべきバンドと
する。
Second, the area of the found band is determined based on the threshold lo, and then it is determined from the size of the area whether or not the band is a true band,
A band should be detected only if it is a true band.

まず、バンドは上記バンド検知点に連なつてい
る点の集合であるとして、バンド検知点を基点と
してそれに上下左右斜めのいずれかで連続し、か
つ信号レベルが閾値lo以上である点を求める。得
られたバンド検知点を含む連続した領域がバンド
の領域である。
First, assuming that a band is a set of points connected to the band detection point, a point is found that is continuous from the band detection point either vertically, horizontally, or diagonally, and has a signal level equal to or higher than the threshold lo. A continuous area including the obtained band detection points is a band area.

次いで、バンドの領域の大きさを求める。領域
の大きさはたとえば、領域のx方向の最大距離x0
およびx方向に直角な方向yの最大距離y0で見積
ることができる。
Next, the size of the band area is determined. The size of the area is, for example, the maximum distance in the x direction of the area x 0
and the maximum distance y 0 in the direction y perpendicular to the x direction.

第4図に、探し出されたバンドの領域(斜線部
分:3)の例を示す。
FIG. 4 shows an example of the searched band area (hatched area: 3).

予め、一つのバンドとして容認できるx方向お
よびy方向の最小の幅xmin、ymin、並びにx方
向およびy方向の最大の幅xmax、ymaxを設定
しておく。すなわち、xminおよびyminは真正バ
ンドとノイズを区別するための設定値であり、
xmaxおよびymaxは単一のバンドと複数個が併
合したバンドを区別するための設定値である。
The minimum width xmin, ymin in the x direction and y direction, and the maximum width xmax, ymax in the x direction and y direction, which are acceptable as one band, are set in advance. In other words, xmin and ymin are the set values to distinguish between true bands and noise,
xmax and ymax are setting values for distinguishing between a single band and a band in which multiple bands are combined.

a) 距離x0およびy0がいずれも上記最小幅と最
大幅の範囲内にある(lmin≦x0≦xmaxかつ
ymin≦yo≦ymax)場合には、得られたバン
ドは真のバンドであると決定し、このバンドを
検出すべきバンドとする。
a) Distances x 0 and y 0 are both within the above minimum width and maximum width (lmin ≦x 0 ≦xmax and
ymin≦yo≦ymax), the obtained band is determined to be a true band, and this band is set as the band to be detected.

b1) 距離xoおよび距離yoのうちの少なくとも
一方が上記最小幅よりも小さい(xo<xminま
たはyo<ymin)場合には、得られたバンドは
エクストラバンドであつて真のバンドではない
と決定したのち、バンド検知点よりさらに下部
の領域についてバンド探索を行なう。
b 1 ) If at least one of distance xo and distance yo is smaller than the above minimum width (xo < xmin or yo < ymin), the obtained band is determined to be an extra band and not a true band. After that, a band search is performed for an area further below the band detection point.

b2) 上記aおよびb1以外の場合であつて、距離
xoおよび距離yoのうちの少なくとも一方が上
記最大幅よりも大きい(xo>xmaxもしくはyo
>ymax)場合には、バンドの分離が十分では
ないとして、閾値l0をl1に変更して探索開始点
から再びバンド探索をやり直す。
b 2 ) In cases other than a and b 1 above, the distance
At least one of xo and distance yo is larger than the above maximum width (xo > xmax or yo
>ymax), it is assumed that the band separation is not sufficient, and the threshold value l 0 is changed to l 1 and the band search is performed again from the search starting point.

ここで、新たな閾値l1はl0に一定の増分Δlを加
えた値(l1=l0+Δl)であり、閾値を高くしてバ
ンドを探索し直すことにより、融合バンドを一つ
一つに分離して真のバンドを決定し、あるいは相
対的に信号レベルの小さなエクストラバンドを好
適に除去することができる。
Here, the new threshold l 1 is the value obtained by adding a constant increment Δl to l 0 (l 1 = l 0 + Δl), and by increasing the threshold and re-searching for bands, the fused bands can be removed one by one. The true band can be determined by separating the signal into two, or the extra band with a relatively low signal level can be suitably removed.

一般に、バンド領域が大き過ぎる場合には何度
でも閾値lnをより高い値lo+1(lo+1=lo+Δl;ここ
で、n+1は閾値を変更した回数を表わす)に変
更して、探索開始点からバンド探索を繰り返すこ
とができる。この場合に、予め閾値の最大値
lmaxを設定しておき、変更後の閾値lo+1が最大値
以下である(lo+1≦lmax)場合にはこの閾値lo+1
に基づいて探索開始点からバンド探索をやり直す
が、閾値lo+1が最大値よりも大きくなる(lo+1
lmax)場合にはバンドの分離は不可能であると
して、該バンドは真のバンドではないと決定して
バンド検知点より下部領域でバンド探索を行なう
のが処理効率および精度の点から好ましい。
In general, if the band area is too large, the threshold value ln can be changed to a higher value l o+1 (l o+1 = l o +Δl; where n+1 represents the number of times the threshold value has been changed) as many times as necessary. , the band search can be repeated from the search starting point. In this case, the maximum value of the threshold value
lmax is set, and if the changed threshold l o+1 is less than the maximum value (l o+1 ≦ lmax), this threshold l o+1
The band search is redone from the search starting point based on , but the threshold l o+1 becomes larger than the maximum value (l o+1 >
lmax), it is preferable from the viewpoint of processing efficiency and accuracy to determine that the band is not a true band and perform a band search in the region below the band detection point, since it is impossible to separate the band.

なお、バンドの大きさの判定は上記手段に限ら
れるものではなく、たとえばバンド領域に含まれ
る信号の数から判断することも可能である。
Note that the determination of the size of a band is not limited to the above-mentioned means, and can also be determined based on, for example, the number of signals included in a band region.

このようにして、各レーンについての真のバン
ドが一つ検出されるまで(上記aの場合が起こる
まで)バンドの探索を繰り返す。
In this way, the band search is repeated until one true band for each lane is detected (until case a above occurs).

このようにして検出された真正バンドを用い
て、DNAの塩基配列を自動決定することができ
る。たとえば、得られた真正バンドの領域を利用
して各レーンを好適に追尾し、x方向上の位置と
信号のレベルとからなる精確な一次元波形(プロ
フアイルレーン)を得、これに更に適当な信号処
理を施すことより塩基配列を自動決定することが
できる。
Using the authentic bands detected in this way, the base sequence of DNA can be automatically determined. For example, each lane is appropriately tracked using the obtained true band region to obtain an accurate one-dimensional waveform (profile lane) consisting of the position in the x direction and the signal level, and then The base sequence can be determined automatically by performing appropriate signal processing.

たとえば、レーンの追尾は以下のようにして行
なうことができる。
For example, lane tracking can be performed as follows.

まず、各レーンで検出されたバンドのうち泳動
開始位置に最も近い、すなわち最もパターン上部
に位置するバンド(これをバンドAとする)を有
するレーンについて、次の追尾開始点(同時に次
のバンドの探索開始点でもある)を決定する。
First, among the bands detected in each lane, for the lane that has the band closest to the electrophoresis start position, that is, the band located at the top of the pattern (this is referred to as band A), select the next tracking start point (simultaneously with the next band). (which is also the starting point of the search).

次の追尾開始点のy座標は、第4図に示すよう
に、バンドAの領域3におけるy方向の最大距離
の中点とする。また、x座標は、バンドAの領域
内でこのy座標を有する点のうち追尾開始点から
最も遠い点のx座標とする。第4図において、座
標xa,yaが次の追尾開始点であり、矢印の方向
にレーンの追尾(およびバンドの探索)が行なわ
れる。
The y-coordinate of the next tracking start point is the midpoint of the maximum distance in the y-direction in region 3 of band A, as shown in FIG. Furthermore, the x-coordinate is the x-coordinate of the point farthest from the tracking start point among the points having this y-coordinate within the region of band A. In FIG. 4, coordinates xa and ya are the next tracking start point, and lane tracking (and band search) is performed in the direction of the arrow.

次に、残りの三つのレーンについてそれぞれ、
次の追尾開始点を決定する。
Next, for each of the remaining three lanes,
Determine the next tracking start point.

他のレーンのバンド(これをバンドBとする)
の領域とバンドAのx方向の領域とが少しでも重
なる場合には、座標xaを次の追尾開始点のx座
標とし、バンドBの領域におけるy方向の最大距
離の中点を次の追尾開始点のy座標とする。
Band of other lane (this will be called band B)
If the region of band A and the region of band A in the x direction overlap even slightly, the coordinate xa is set as the x coordinate of the next tracking start point, and the midpoint of the maximum distance in the y direction in the region of band B is set as the next tracking start point. Let be the y coordinate of the point.

また、他のレーンのバンドBの領域とバンドA
のx方向の領域とが全く重ならない場合には、座
標xaを次の追尾開始点のx座標とし、バンドA
のレーンにおける次の追尾開始点の座標yaと初
めの追尾開始点(探索開始点)ysとの差を、バン
ドBのレーンの初めの追尾開始点ys′に加えた
値:ys′+(va−ys) を次の追尾開始点のy座標とする。
In addition, the band B area of other lanes and the band A area
If the area in the x direction of
The value obtained by adding the difference between the coordinates ya of the next tracking start point in the lane and the first tracking start point (search start point) ys to the first tracking start point ys' of the band B lane: ys' + (va −ys) is the y-coordinate of the next tracking start point.

そして、レーンごとに新たに設定された追尾開
始点からパターンの下部に向かつてx方向に沿つ
た直線上で、上述した方法に従つて再びバンドの
探索を行なう。
Then, a band search is performed again according to the method described above on a straight line along the x direction from the tracking start point newly set for each lane toward the bottom of the pattern.

この際に、閾値lnは常に初期値l0から始める。
そして閾値lnはlmax以下で終わるようにするの
が好ましい。
At this time, the threshold value ln always starts from the initial value l0 .
It is preferable that the threshold value ln is set to be less than or equal to lmax.

バンドが一つも検出されなくなるまで、本発明
に係るバンド検出操作と上記レーン追尾操作を順
次繰り返す。これにより、レーンの上端部から下
端部までレーン追尾を完了することができる。
The band detection operation and the lane tracking operation according to the present invention are sequentially repeated until no bands are detected. Thereby, lane tracking can be completed from the upper end of the lane to the lower end.

以上に述べたレーンの追尾の詳細については、
本出願人による昭和61年4月19日出願の特願昭61
−90607号明細書(特開昭62−247225号)に記載
されている。
For details on lane tracking mentioned above,
Patent application filed on April 19, 1988 by the applicant
-90607 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-247225).

このようにして得られたレーンの追尾情報に基
づいて、たとえばレーンに沿つた一定幅の信号を
抽出して一次元のプロフアイルを得たのち、プロ
フアイルについて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の位置を決定する。そし
て、レーン間で決定された真正バンドの位置を相
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合成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泳動位置
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 lane tracking information obtained in this way, for example, a constant width signal along the lane is extracted to obtain a one-dimensional profile, and then the position where the signal level is maximum is determined for the profile. Determine the position of the band by By comparing the positions of authentic bands determined between lanes, it is possible to immediately rank the bands. At this time, since the combination of the above four types of base-specific DNA compounds is an exclusive combination, two or more bands cannot exist at the same migration position on different lanes. The order can be determined. Above (1)
The slots in ~(4) each have information about the terminal bases consisting of (G), (A), (T), and (C), so by replacing the bases with the bases corresponding to the slots to which each band belongs, the DNA base sequence (e.g. A-G-C
-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. moreover,
It is also possible to display the base sequences of both DNA strands.

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、各バ
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、最終的な塩基配列決定を解
析者自身がこの表示画像に基づいて行なうことが
可能である。
Alternatively, DNA base sequence information can also 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 band can be visualized and displayed together with the original autoradiograph. In this case, it is possible for the analyst himself to determine the final base sequence 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合成物の混合物としてG、A、T、Cの排
他的組合めと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
同時に、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
の方法を適用することができる。さらに、バンド
の検出は、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 addition, in the above, the sample base-specific
We have explained the case where an exclusive combination of G, A, T, and C is used as a mixture of DNA compounds.
The signal processing method of the present invention is not limited to this combination, and can be applied to various combinations such as G, G+A, T+C, and C, for example. At the same time, the method of the present invention can also be applied to a mixture of base-specific RNA fragments (for example, a combination of G, A, U, and C). Furthermore, band detection is not limited to the separation and development column of a set of base-specific fragments of nucleic acids, but can be performed for all separation and development columns that are simultaneously separated and developed on the support medium. .

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 above-mentioned signal processing is output from the signal processing circuit and then sent to a recording device directly or, if necessary, via a storage means such as a magnetic disk or magnetic tape. transmitted.

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て
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 can be used based on various principles, 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、泳動パターンのオートラジオグラフ
の例を示す部分図である。第2図の1は、一つの
レーンについてのオートラジオグラフ(濃淡画
像)の例を示す部分図であり、2は、直線2につ
いてx方向の位置と信号レベルからなる一次元波
形を示す。第3図1〜5は、第2図2の一次元波
形の部分拡大図である。第4図は、検出されたバ
ンドの領域の例を示す図である。 1:バンド、2:直線(探索線)、3:バンド
の領域、白点:追尾開始点、黒点:バンド検知
点。
FIG. 1 is a partial diagram showing an example of an autoradiograph of a migration pattern. 1 in FIG. 2 is a partial diagram showing an example of an autoradiograph (gradation image) for one lane, and 2 shows a one-dimensional waveform consisting of the position in the x direction and the signal level for the straight line 2. In FIG. FIGS. 3 1-5 are partially enlarged views of the one-dimensional waveforms of FIG. 2. FIG. 4 is a diagram showing an example of a detected band area. 1: band, 2: straight line (search line), 3: band area, white dot: tracking start point, black dot: band detection point.

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) 分離展開列ごとに分離展開方向xに沿つた
直線上で、探索開始点の信号レベルlsおよび信
号レベルの閾値ln(ただし、nは0または正の
整数である)に基づいて探索開始点に最も近い
バンドを一つ探し出す工程、および 2) 閾値lnに基づいて該バンドの領域を求めた
のち、この領域の大きさに基づいて a) 該バンドは真のバンドであると決定して
バンドを検出する、または b) 該バンドは真のバンドではないと決定し
て上記第一工程からやり直す、 ことにより、各分離展開列について一つのバン
ドを検出する工程、 を含むことを特徴とする核酸の塩基配列決定のた
めの信号処理方法。 2 上記第一工程において、探索開始点の信号レ
ベルlsおよび信号レベルの閾値lnに関して a) ls≦lnであるとき、信号レベルが次に閾値
ln以上となる点をバンド検知点とする、 または b) ls>lnであるとき、信号レベルが次に閾値
lnを下回つた後閾値ln以上となる点、もしくは
信号レベルが次に閾値lnを下回ることなく開始
レベルls以上となる点をバンド検知点とする、 ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の核
酸の塩基配列決定のための信号処理方法。 3 上記第二工程において、信号レベルが閾値ln
以上であるバンド検知点を含む連続した領域を求
めたのち、この領域のx方向の最大距離xnおよ
びy方向の最大距離ynに関して、 a) xmin≦xn≦xmaxであり、かつymin≦yn
≦ymaxであるとき、距離xnおよびynで区切ら
れた領域を真のバンドと決定することによりバ
ンドを検出する、 b1) xn<xminもしくはyn<yminであるとき、
距離xnおよびynで区切られた領域を真のバン
ドではないと決定したのちバンド検知点より探
索方向に第一工程からやり直す。 または b2) xn>xmaxもしくはyn>ymaxであると
き、距離xnおよびynで区切られた領域を真の
バンドではないと決定したのち閾値をln+Δl=
lo+1に変更して探索開始点より探索方向に第一
工程からやり直す、 (ただし、xmin、xmax、yminおよびymaxは
それぞれ定数であつて、バンドとして認められ
るx方向の最小幅、x方向の最大幅、y方向の
最小幅およびy方向の最大幅であり;Δlは閾
値lnの一定増分である) 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。 4 上記第二b2工程において、 b21) lo+1≦lmaxであるとき、閾値をlo+1として
探索開始点より探索方向に第一工程からやり直
す、または b22) lo+1>lmaxであるとき、距離xnおよびyn
で区切られた領域を真のバンドではないと決定
したのちバンド検知点より探索方向に第一工程
からやり直す、 (ただし、lmaxは定数であつて閾値lnがとり
うる最大値である) 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 上記第一工程において、分離展開方向にバン
ドの探索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。 6 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
の咳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。 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 of 2) finding one band closest to the search starting point based on the level ls and the signal level threshold ln (where n is 0 or a positive integer); and 2) determining the region of the band based on the threshold ln. Then, based on the size of this region, a) the band is determined to be a true band and the band is detected; or b) the band is determined not to be a true band and the above first step is performed. 1. A signal processing method for determining a base sequence of a nucleic acid, comprising the steps of: starting over from scratch, and detecting one band for each separation and expansion column. 2 In the above first step, regarding the signal level ls at the search starting point and the signal level threshold ln, a) When ls≦ln, the signal level is next to the threshold
The point where the signal level is equal to or higher than ln is the band detection point, or b) When ls>ln, the signal level is next to the threshold value.
Claim 1, characterized in that the band detection point is defined as a point where the signal level becomes equal to or higher than the threshold value ln after falling below the threshold value ln, or a point where the signal level next becomes equal to or higher than the starting level ls without falling below the threshold value ln. A signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid as described in Section 3. 3 In the second step above, the signal level reaches the threshold ln
After finding a continuous area including the above band detection points, regarding the maximum distance xn in the x direction and the maximum distance yn in the y direction of this area, a) xmin≦xn≦xmax, and ymin≦yn
When ≦ymax, the band is detected by determining the area separated by distances xn and yn as the true band, b 1 ) When xn<xmin or yn<ymin,
After determining that the area separated by distances xn and yn is not a true band, the process starts over from the first step in the search direction from the band detection point. or b 2 ) When xn>xmax or yn>ymax, the area separated by the distances xn and yn is determined not to be a true band, and then the threshold is set as ln+Δl=
l o+1 and start over from the first step in the search direction from the search starting point. (However, xmin, xmax, ymin, and ymax are constants, respectively, , the minimum width in the y direction, and the maximum width in the y direction; Δl is a constant increment of the threshold value ln). Signal processing method. 4 In the second step b2 above, b21 ) When l o+1 ≦lmax, set the threshold to l o+1 and start over from the first step in the search direction from the search starting point, or b22 ) l o+1 >lmax, the distances xn and yn
After determining that the area delimited by A signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 3. 5. The signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 1, wherein in the first step, a band is searched in the direction of separation and development. 6 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 fragment. A patent claim characterized in that the separation and development column consists of four separation and development columns formed by separating and developing each of these four types of base-specific DNA fragments on a support medium. A signal processing method for base sequencing of cough acid according to item 1. 7 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 on the phosphor sheet. Claim 1, characterized in that the autoradiograph is obtained by accumulating and recording the phosphor sheet, irradiating the phosphor sheet with excitation light, and photoelectrically reading out the autoradiograph as photostimulated light. A signal processing method for base sequencing of the described nucleic acid. 8 A digital signal corresponding to the above-mentioned autoradiograph is transferred onto the photosensitive material after superimposing the support medium and the photosensitive 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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