JPS61243361A - Signal processing for determining base sequence of nucleic acid - Google Patents

Signal processing for determining base sequence of nucleic acid

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JPS61243361A
JPS61243361A JP60085275A JP8527585A JPS61243361A JP S61243361 A JPS61243361 A JP S61243361A JP 60085275 A JP60085275 A JP 60085275A JP 8527585 A JP8527585 A JP 8527585A JP S61243361 A JPS61243361 A JP S61243361A
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separation
development
signal processing
autoradiograph
nucleic acid
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Makoto Hara
誠 原
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Abstract

PURPOSE:To automatically determine the base sequence of nucleic acid handily and at a high accuracy, by performing a signal processing a digital signal satisfactorily for an autoradiograph of even a separation development pattern suffering an offset distortion. CONSTITUTION:In an autoradiograph of a plurality of separate development trains in which a base specific DNA fragment or a mixture of this and a base specific RNA fragment with a radioactive label imparted to is separately developed on a support medium in one-dimensional direction, first,at least two lower bands of each separate development train are detected and number is attached to the lower end thereof sequentially to obtain the correlationship between the number of the band involved and the separate development distance for each of the separate development trains. then, the difference in the separate development distance is obtained between the separate development trains from the correlationship thus obtained and the separate development position is corrected for each train with the difference as positional deviation between the trains thereby determining the base sequence of nucleic acid.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の分野] 本発明は、核酸の塩基配列決定のための信号処理方法に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of the Invention] The present invention relates to a signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid.

[発明の背景] 近年、急速に発達して来た分子生物学の分野においては
、生物体の機能や複製のメカニズムを解明するために生
物体のもつ遺伝情報を明らかにすることが必須のことと
なっている。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っている。
[Background of the invention] In the field of molecular biology, which has developed rapidly in recent years, it is essential to clarify the genetic information of living organisms in order to elucidate their functions and replication mechanisms. It becomes. In particular, DNA (which carries specific genetic information)
It has become essential to determine the base sequence of nucleic acids such as DNA fragments or DNA fragments (hereinafter the same).

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(Maxam−Gilbert
 )法およびサンガー・クールソy (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
ff2 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。次に、この操作により得られた
塩基特異的DNA切断分解物の混合物をゲル電気泳動法
により分離展開し、多数の切断分解物がそれぞれ分離展
開されて形成された分離展開パターン(ただし、視覚的
には見ることができない)を得る。この分離展開パター
ンをたとえばX線フィルム上に可視化してそのオートラ
ジオグラフを得、得られたオートラジオグラフと各々の
塩基特異的切断手段とから、放射性元素が結合された鎖
状分子の端部から一定の位置関係にある塩基を順次決定
し、これにより対象物全ての塩基配列を決定することが
できる。
Maxam Gilbert uses autoradiography as a typical method for determining the base sequence of nucleic acids such as DNA and RNA.
) law and Sanger-Coursoy (Sanger-
Coulson) method is known. The former Maxam
In the Gilbert method, first, a group containing a radioactive isotope such as ff2p is attached to one end of a chain molecule of DNA or a DNA fragment whose base sequence is to be determined. After that, the bonds between each constituent unit of the chain molecule are cleaved base-specifically using chemical means. Next, the mixture of base-specific DNA cleavage products obtained by this operation is separated and developed by gel electrophoresis, and a separated development pattern (however, visually (cannot be seen). This separation development pattern is visualized on, for example, an X-ray 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 element is bound is determined. By sequentially determining the bases in a certain positional relationship, it is possible to determine the base sequence of the entire target object.

また、後者のサンガーφクールンン法は、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、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 φ Kuhn method involves base-specific synthesis of a DNA compound that is complementary to a chain molecule of DNA or DNA fragments and that has been given a radioactive label using chemical means. Then, 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、蓄積
性蛍光体シートを用いる放射線像変換方法7を利用する
方法について既に特許出願している(特開昭59−83
057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 radiation image conversion method 7 using a stimulable phosphor sheet (Japanese Patent Laid-Open No. 59-83
No. 057, Japanese Patent Application No. 58-201231). Here, the stimulable phosphor sheet is made of stimulable phosphor,
After radiation energy is absorbed by the stimulable phosphor of the phosphor sheet, the radiation energy can be emitted as fluorescence by exciting it with electromagnetic waves (excitation light) in the visible to infrared region. 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。In addition, autoradiographs of radiolabeled substances.

一旦放射線エネルギーとして蛍光体シートに蓄積された
のち輝尽光として時系列的に読み出されるから、画像の
ほかに記号、数値など任意の形で表示記録することが可
能である。
Since it is once stored in a phosphor sheet as radiation energy and then read out in time series as photostimulated light, it is possible to display and record it in any form such as symbols and numbers in addition to images.

従来より、核酸の塩基配列決定をしようとする者は、可
視化されたオートラジオグラフについて、放射性標識が
付与された核酸の塩基特異的切断分解物もしくは塩基特
異的合成物(以下、単に核酸の塩基特異的断片物と称す
る)のそれぞれの分離展開位置を視覚的に判断し1分離
展開列間で相互に比較することにより核酸の塩基配列を
決定している。よって、得られたオートラジオグラフの
解析は通常人間の視覚を通して行なわれており、そのた
めに多大な時間と労力が費されている。
Conventionally, those attempting to determine the base sequence of a nucleic acid have been asked to analyze a visualized autoradiograph with a base-specific cleavage degradation product or a base-specific composite (hereinafter simply referred to simply as a base-specific synthesis product) of a radioactively labeled nucleic acid. The base sequence of the nucleic acid is determined by visually determining the separation and development position of each separated development column (referred to as a specific fragment) and comparing them between each separation development row. Therefore, analysis of the obtained autoradiograph 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
フを解析して決定された核酸の塩基配列が解析者によっ
て異なるなど得られる情報の精度には限界がある。
Additionally, because it relies on the human eye, there are limits to the accuracy of the information that can be obtained, such as the base sequence of nucleic acids determined 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、特開昭59−128278号、特願昭
59−89615号、特願昭59−140908号等)
、オートラジオグラフに対応するデジタル信号は、従来
の放射線フィ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-
126527, Japanese Patent Application Publication No. 128278-1982, Japanese Patent Application No. 89615-1987, Japanese Patent Application No. 140908-1980, etc.)
When using a conventional radiographic film, the digital signal corresponding to the autoradiograph is first visualized on the film and then read 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.

その代表的なものに、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(凹みの
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。
A typical example of this is the overall positional deviation between columns (so-called offset distortion) due to the difference in the starting position or start time of separation and development of the sample in each column. This occurs because the shapes (sizes of recesses) of the many slots (sample injection ports) provided at the upper end of the medium are not completely the same and tend to differ individually. 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

スロットの形状が不ぞろいであるために分離展開パター
ンにオフセット歪みが発生した場合の具体例を第1図に
示す。第1図(a)は、試料の分離展開に使用された支
持媒体の上端部を示しており、(b)は同一試料を(1
)〜(4)の各スロットに注入したのち分離展開して得
られたパターンを示す。第1図(a)に示すように、第
三スロットが他のスロットよりも凹みが大きい結果、(
b)に示すように第三スロットの分離展開列のみが全体
的に下方にずれており、他の列との間でズレ(Δy)を
生じている。このような列間の相対的な位置ズレをオフ
セット歪みという。
FIG. 1 shows a specific example where offset distortion occurs in the separation development pattern due to the irregular shapes of the slots. Figure 1 (a) shows the upper end of the support medium used for separation and development of the sample, and (b) shows the same sample (1
The patterns obtained by injecting into each slot of ) to (4) and then separating and developing are shown. As shown in Figure 1(a), as a result of the third slot having a larger recess than the other slots, (
As shown in b), only the separation and deployment row of the third slot is shifted downward as a whole, causing a shift (Δy) with the other rows. Such relative positional deviation between columns is called offset distortion.

このような歪みが発生した場合にも、そのオートラジオ
グラフに対応するデジタル信号を効率良く信号処理して
核酸の塩基配列を高精度で自動決定することが望まれて
いる。
Even when such distortion occurs, it is desired 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] 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、オフセット歪み
の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] The present inventor has devised a method for automatically determining the base sequence of a nucleic acid using autoradiography, in which a digital signal corresponding to the autoradiograph can be obtained even if the separation pattern has offset distortion. By appropriately processing the signals, we have achieved automatic determination of the base sequence of nucleic acids with ease and 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−トラジオグラフに対応す
るデジタル信号について信″号処理を行なうことにより
、核酸の塩基配列を決定する方法において、 1)各分glI展開列について下部の少なくとも二つの
バンドを検出し、下端から順にバンドに通し番号を付す
る工程。
That is, the present invention provides a plurality of separated spread arrays formed by separating and spreading a mixture of radioactively labeled base-specific DNA fragments or base-specific RNA fragments in a 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 The process of sequentially numbering the bands.

2)分離展開列ごとに、該バンドの番号とその分離展開
距離との相関関係を得る工程、および3)得られた相関
関係から分離展開列間における分離展開距離の差を得、
この差を列間の位置ズレとして各列について分離展開位
置を補正する工程、 を含むことを特徴とする核酸の塩基配列決定のだめの信
号処理方法を提供するものである。
2) obtaining a correlation between the band number and its separation expansion distance for each separation expansion column; and 3) obtaining a difference in separation expansion distance between separation expansion columns from the obtained correlation;
The present invention provides a signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid, which comprises the following steps: correcting the separation and expansion position for each column by using this difference as a positional shift between columns.

また、本発明は、上記オートラジオグラフに対応するデ
ジタル信号について信号処理を行なうことにより、核酸
の塩基配列を決定する方法において、 1)各分離展開列について下部の少なくとも二つのバン
ドを検出し、下端から順にバンドに通し番号を付する工
程、 2)分離展開列ごとに、該バンドの番号とその分l!!
!展開距離との相関関係を得る工程。
The present invention also provides a method for determining the base sequence of a nucleic acid by performing signal processing on a digital signal corresponding to the autoradiograph, comprising: 1) detecting at least two bands at the bottom of each separation development column; Step of assigning serial numbers to the bands in order from the bottom end; 2) For each separation development row, the number of the band and its corresponding number l! !
! The process of obtaining a correlation with the deployment distance.

3)得られた相関関係から分離展開列間における分離展
開距離の差を得、この差を列間の位置ズレとして各列に
ついて分離展開位置を補正する工程、および 4)各分離展開位置の全てのバンドを検出し、その位置
に基づいてバンドに序列を付する工程、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も
提供するものである。
3) Obtaining the difference in separation development distance between the separation development columns from the obtained correlation, and correcting the separation development position for each column by using this difference as a positional deviation between the columns, and 4) All of the separation development positions for each separation development position. The present invention also provides a signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid, which comprises the steps of: detecting the bands of the nucleotide sequence, and ranking the bands based on their positions.

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して得られた分離展開パターンにオ
フセット歪みが発生している場合でも、そのオートラジ
オグラフに対応するデジタル信号をオフセット歪みの補
正のための信号処理機能を有する適当な信号処理回路を
通すことにより、核酸の塩基配列を簡易かつ高精度で得
ることができる。
According to the present invention, even if offset distortion occurs in the separation and development pattern obtained by separating and developing a mixture of base-specific fragments of nucleic acids on a support medium, a digital signal corresponding to the autoradiograph can be obtained. By passing through an appropriate signal processing circuit having a signal processing function for correcting offset distortion, the base sequence of the nucleic acid can be obtained easily and with high precision.

分離展開パターンは一般に、下部(すなわち分離展開距
離が大きい領域)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。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。そのた
め1分離展開列相互においてオフセット歪みが生じてバ
ンドの位置がずれている場合であっても、下部領域にお
いては各列のバンドの位置を相互に比較することにより
、その序列を比較的容易に決定することが可能である。
Generally, in the separation development pattern, the spacing between the separation development bands is sparse in the lower part (ie, the region where the separation development distance is large), while the spacing between the bands becomes closer as the separation development start position in the upper part is approached. 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, even if offset distortion occurs between the one-separation development rows and the band positions are shifted, the order can be relatively easily determined by comparing the band positions of each row in the lower region. It is possible to decide.

しかしながら、上部領域においては/ヘンドの間隔が密
であるために列間の位置ズレはバンドの序列決定を困難
にし、得られる核酸の塩基配列に誤差が生じる原因とな
る。
However, in the upper region, the spacing between the /hends is close, and thus the positional deviation between the columns makes it difficult to determine the order of the bands, causing errors in the base sequence of the obtained nucleic acid.

本発明者は、/<ンドの間隔が分離展開パターンの上部
と下部とで異なり、下部領域においてはオフセット歪み
が生じている場合でもバンドの序列を決定することが容
易であることに注目して、オフセット歪みの補正を適性
かつ簡単に行なう方法を見い出したものである。すなわ
ち、下部領域においてはバンドの序列が容易に決定され
るのみならず、各列についてバンドの通し番号とその分
離展開距離との相関関係が直線的であることから、列間
の位置ズレを簡単に検出でき、これによりオフセット歪
みを一括して補正することができる。
The inventor noticed that the interval between the /< bands is different between the upper and lower parts of the separated development pattern, and that it is easy to determine the order of the bands even when offset distortion occurs in the lower region. , we have discovered a method for appropriately and easily correcting offset distortion. In other words, in the lower region, not only is the order of the bands easily determined, but also the correlation between the serial number of the band and its separation development distance for each column is linear, so it is possible to easily correct the positional deviation between the columns. This allows offset distortion to be corrected all at once.

そして、オフセット歪みの補正がなされたデジタル信号
にさらに適当な信号処理を施すことにより、核酸の塩基
配列決定を簡易かつ高精度で行なうことができる。
Then, by further performing appropriate signal processing on the digital signal that has been corrected for offset distortion, the base sequence of a nucleic acid can be determined easily and with high precision.

[発明の構成コ 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。
[Configuration 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, to which radioactive labels have been added. 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一
番り−ルソン法に従って、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 using DNA as a template and a radioactively labeled deoxynucleoside triphosphate and a DNA synthesizing enzyme according to the aforementioned Sanga Ichiban-Luzon method. It can be obtained by

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 products or a mixture of synthetic products by the same method as above. Note that DNA consists of four types of bases as its constituent units: adenine, guanine, thymine, and cytosine, while 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、
IAC,3S3、コH,L2!′Iなどの放射性同位元
素を保持させることによって付与される。
- The radioactive label is added to these substances in a manner appropriate to co2P,
IAC, 3S3, KoH, L2! It is given by retaining a radioactive isotope such as 'I.

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
なと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, and paper chromatography 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.

次に、放射性標識物質が分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, the support medium on which the radiolabeled substance has been developed is subjected to radiography using a conventional photographic material.
Alternatively, an autoradiograph thereof is obtained by a radiation image conversion method using a stimulable phosphor sheet, and then a digital signal corresponding to the autoradiograph of the radiolabeled substance is obtained via an appropriate 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温(−90〜−
70℃)で長時間(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。
When using the former radiographic method, first the support medium and the photographic material such as X-ray film are heated at a low temperature (-90 to -
The radiographic film is exposed to light by overlapping at 70℃ for a long time (several tens of hours), and then developed to create a visible image of the autoradiograph of the radiolabeled substance on the radiographic film.
The autoradiograph visualized on the radiographic film is then 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 an 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:Eu”)
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 stimulable phosphor sheet are heated at room temperature for a short period of time (several seconds to
The autoradiograph is recorded as a kind of latent image on the phosphor sheet by overlapping the phosphor sheets (for several tens of minutes) and accumulating the radiation energy emitted from the radiolabeled substance in the phosphor sheet. Here, the stimulable phosphor sheet includes, for example, a support made of a plastic film, divalent europium-activated barium fluoride bromide (BaFBr:Eu")
A phosphor layer made of a stimulable phosphor such as phosphor and a transparent protective film are laminated in this order. When the stimulable phosphor contained in the stimulable phosphor sheet is irradiated with radiation such as X-rays, it absorbs the radiation energy and accumulates it.
It has the characteristic that when excited with light in the visible to infrared region, the accumulated radiation energy is released 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. in particular,
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. It is possible to do so.

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C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 C or the stimulable phosphor sheet, and it is of course possible to read out the autoradiograph only on the image area. .

さらに、本発明においては、予め各分離展開列の位置お
よびバンドの幅等についての情報を入力して読取り(読
出し)条件を設定しておき、読取り(読出し)操作にお
いては各バンド上を走査線が通過するように光ビームに
よる走査を行なうことにより、読取(読出)時間を短縮
化して必要な情報を効率良く得ることができる。なお、
本発明においてオートラジオグラフに対応するデジタル
信号とは、このようにして得られたデジタル信号をも包
含する。
Furthermore, in the present invention, reading conditions are set by inputting information about the position of each separation expansion column, band width, etc. in advance, and in the reading operation, a scanning line is scanned on each band. By performing scanning with a light beam so that it passes through, the reading time can be shortened and necessary information can be efficiently obtained. In addition,
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り、アは、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 obtained digital signal (a) is the coordinate (x, y) expressed in the coordinate system fixed to the radiation film (or phosphor sheet) and the signal level (Z) at that coordinate.
The level of the signal represents the image density at that coordinate, that is, the amount of radiolabeled substance. Therefore, the series of digital signals (ie, digital image data) has two-dimensional positional information of the radiolabeled substance.

このようにして得られた支持媒体上に分離展開された放
射性標識物質のオートラジオグラフに対応するデジタル
信号には、以下に述べるような本発明の方法により信号
処理が施されて、目的の核酸の塩基配列決定が行なわれ
る。
The digital signal corresponding to the autoradiograph of the radiolabeled substance separated and developed on the support medium obtained in this way is subjected to signal processing by the method of the present invention as described below, and the target nucleic acid is The base sequence will be determined.

本発明の信号処理方法の実施の態様を、次の四種類の放
射性標識が付与された塩基特異的DNA断片物の組合せ
により形成された泳動列(分離展開列)からなる場合に
ついて説明する。
An embodiment of the signal processing method of the present invention will be described with reference to a case where the electrophoresis array (separation and development array) is formed by a combination of base-specific DNA fragments to which the following four types of radioactive labels have been added.

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CC)特異的DNA断片物ここで、各塩基
特異的DNA断片物は、塩基特異的に切断分解もしくは
合成された、すなわち末端の塩基を同じくする種々の長
さのDNA断片物からなる。
1) Guanine (G)-specific DNA fragment 2] Adenine (
A) Specific DNA fragment 3) Thymine (T) specific DNA
Fragment 4) Cytosine CC) Specific DNA fragment Here, each base-specific DNA fragment is a DNA fragment of various lengths that has been cut, degraded, or synthesized in a base-specific manner, that is, has the same terminal base. Consisting of

第2図は、上記四種類の塩基特異的DNA断片物をそれ
ぞれ四個のスロットに電気泳動してなる泳動パターンの
オートラジオグラフを示す。第2図に示すように、得ら
れたオートラジオグラフにはオフセット歪みが生じてい
る。
FIG. 2 shows an autoradiograph of the electrophoresis pattern formed by electrophoresing the above-mentioned four types of base-specific DNA fragments into four slots. As shown in FIG. 2, offset distortion occurs in the obtained autoradiograph.

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−Hメモリ(パフファーメモリ、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 stored in a -H memory (a puffer memory or a nonvolatile memory such as a magnetic disk) in a signal processing circuit.

まず、各泳動列(レーン)について二つ以上のバンドを
検出し、その序列を決定する。
First, two or more bands are detected for each electrophoresis column (lane) and their order is determined.

たとえば、各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N (y)とその信号のレベル(Z)とから
なる−次元波形を作成する。
For example, after extracting a digital signal within a certain area along the electrophoresis direction of each lane, a -dimensional waveform consisting of the extracted signal position N (y) and the signal level (Z) for each lane is created. do.

なお、デジタル信号の検出を、前記のように各バンドに
ついて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、直接に各レーンに
ついてその一次元波形を作成することができる。
If the digital signal is detected by scanning in the electrophoresis direction at a scanning line density that covers each band as described above, a one-dimensional waveform is directly created for each lane. be able to.

第3図は、各レーンについて信号の位置(y)と信号の
レベル(Z)とからなる−次元波形を示す。なお、第3
図において、縦軸の位置(y=yo)はデジタル画像デ
ータ上の基準原点を示す。
FIG. 3 shows a -dimensional waveform consisting of a signal position (y) and a signal level (Z) for each lane. In addition, the third
In the figure, the position of the vertical axis (y=yo) indicates the reference origin on the digital image data.

第3図の各−次元波形の右側部分(yが大である領域)
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、この極大値をと
る位置をバンドの位置とする。検出すべきバンドの数は
、泳動パターン上の総バンド数およびパターンの状態な
どによっても異なるが、たとえば総バンド数が150〜
200の範囲にある場合には各レーンについて10個程
度のバンドを検出するのが好ましい。
The right side of each -dimensional waveform in Figure 3 (area where y is large)
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, and the position where this maximum value is taken is the band position. . The number of bands to be detected varies depending on the total number of bands on the electrophoresis pattern and the state of the pattern, but for example, if the total number of bands is 150 to
200, it is preferable to detect about 10 bands for each lane.

得られたバンド全部について、泳動位置(y)が基準原
点から遠い順に通し番号(n)を付す。
All of the obtained bands are assigned serial numbers (n) in order of the migration position (y) farthest from the reference origin.

泳動パターンの下部領域においては、第3図の一次元波
形から明らかなようにバンドの間隔が疎であるために、
オフセット歪みが生じていてもバンドの位置がレーン間
で逆転するようなことがなく、バンドの序列を容易に決
定することができる。
In the lower region of the migration pattern, as is clear from the one-dimensional waveform in Figure 3, the band spacing is sparse;
Even if offset distortion occurs, the band positions will not be reversed between lanes, and the order of the bands can be easily determined.

次に、各レーンについて、バンドの番号とその泳動距離
との相関関係を求める。
Next, for each lane, the correlation between the band number and its migration distance is determined.

たとえば、横軸にバンド番号(n)をとり、縦軸に泳動
距離(yo)をとったグラフを作成することにより、第
4図に示すように回帰直線を得る。なお第4図は、各レ
ーンについてのバンド番号(n)と泳動距離(yo)と
からなる回帰直線を示す、直線1〜4はスロットの番号
に対応する。
For example, by creating a graph in which the horizontal axis represents the band number (n) and the vertical axis represents the migration distance (yo), a regression line is obtained as shown in FIG. 4. Note that FIG. 4 shows a regression line consisting of the band number (n) and migration distance (yo) for each lane. Lines 1 to 4 correspond to slot numbers.

ここで、泳動距離(yo)は基準原点(yo)から各バ
ンドの位置までの距離(y’=y−yo)を表わす、基
準原点はたとえばスロットの位置とすることができる。
Here, the migration distance (yo) represents the distance (y'=y-yo) from the reference origin (yo) to the position of each band. The reference origin may be, for example, the position of the slot.

従って、レーン相互に位置ズレがある場合に共通の基準
原点からの距離y′は真の泳動距離とは限らない。また
、各レーンの回帰直線は 一般式:  V’=an+b で表わされる。ここで、aおよびbはそれぞれ定数であ
り、bはy゛切片表わす。
Therefore, when there is a positional shift between the lanes, the distance y' from the common reference origin is not necessarily the true migration distance. Further, the regression line of each lane is expressed by the general formula: V'=an+b. Here, a and b are each constants, and b represents the y' intercept.

通常、泳動パターンの下部領域においては局所的に、バ
ンド番号と泳動距離とが直線関係を有しており、第4図
に示すような回帰直線で近似することができる。従って
、オフセット歪みが発生していなければ、検出されたバ
ンドは一つの回帰直線とに存在したはずである。換言す
れば、各レーンについて得られた四本の回帰直線は一つ
に重なったはずである。
Usually, there is a local linear relationship between the band number and the migration distance in the lower region of the migration pattern, which can be approximated by a regression line as shown in FIG. Therefore, if offset distortion had not occurred, the detected band would have existed on one regression line. In other words, the four regression lines obtained for each lane should have overlapped into one.

なお、バンド番号とその泳動位置との相関関係の表わし
方は、上記の回帰直線に限定されるものではなく、たと
えば適当な高次曲線で近似して回帰曲線とすることによ
り一層高精度に相関関係を決定することもできる。
Note that the method of expressing the correlation between band numbers and their migration positions is not limited to the regression line described above; for example, the correlation can be expressed with higher precision by approximating an appropriate higher-order curve to create a regression curve. Relationships can also be determined.

次いで、得られた相関関係からレーン間の泳動距離の差
を求め、この差に基づいて各レーンの泳動位置の補正を
行なう。
Next, the difference in migration distance between the lanes is determined from the obtained correlation, and the migration position of each lane is corrected based on this difference.

第4図において、レーン間の泳動距離の差は、横軸の任
意の点における泳動距離y゛を求めたときのy′切片の
差として現れる。たとえば第一スロットと第ニスロット
との泳動距離の差はb12である。このy°切片の差が
オフセット歪みによるレーン間の位置ズレに相当する。
In FIG. 4, the difference in migration distance between lanes appears as the difference in the y' intercept when the migration distance y' is determined at any point on the horizontal axis. For example, the difference in migration distance between the first slot and the second slot is b12. This difference in y° intercept corresponds to a positional shift between lanes due to offset distortion.

各回帰直線の傾き(上記一般式におけるa値)が異なる
場合には、横軸の任意の点におけるyoの差の平均値。
If the slopes of the regression lines (a value in the above general formula) are different, the average value of the difference in yo at any point on the horizontal axis.

あるいは横軸の好適な点におけるyoの差を泳動距離の
差とすることができる。また、相関関係が回帰曲線で表
わされた場合にも上記と同様にして泳動距離の差、すな
わちレーン間の位置ズレを決定することができる。
Alternatively, the difference in yo at a suitable point on the horizontal axis can be taken as the difference in migration distance. Further, even when the correlation is represented by a regression curve, the difference in migration distance, that is, the positional shift between lanes, can be determined in the same manner as described above.

得られた泳動距離の差に基づいて、各レーン上の信号の
位置(y)を上部または下部方向にずらす、たとえば、
第ニスロットのレーンについては第4図に示す一次元波
形(2)全体をy軸について原点方向にす、2だけずら
す(yに関して1)+2の値を減算する)ことにより、
泳動位置を一括して補正することができる。このように
して、レーンごとにレーン間の位置ズレを一括して補正
することができ、泳動パターンのオフセット歪みを補正
することができる。
Based on the difference in migration distance obtained, the position (y) of the signal on each lane is shifted upward or downward, for example,
For the lane of the second slot, by moving the entire one-dimensional waveform (2) shown in Figure 4 in the direction of the origin on the y-axis and shifting it by 2 (subtracting the value of 1 + 2 with respect to y),
The electrophoresis position can be corrected all at once. In this way, positional deviations between lanes can be collectively corrected for each lane, and offset distortion of the electrophoresis pattern can be corrected.

泳動位置の補正された各レーンの一次元波形について、
たとえば該波形上に現れた信号のレベルが極大となる全
ての位置を検出することにより、各レーン上の全てのバ
ンドの位置を検出することができる。
Regarding the one-dimensional waveform of each lane with the electrophoresis position corrected,
For example, by detecting all positions where the level of the signal appearing on the waveform is maximum, the positions of all bands on each lane can be detected.

検出されたバンドの位置に基づいて、全てのバンドを泳
動パターンの下端部から順に序列付けを行なう、この際
に、上記四種類の塩基特異的DNA断片物の組合せが排
他的な組合せであることから、レーンを換えて同じ位置
に二つ以上のバンドは検出され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CG)、(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。
Based on the position of the detected band, all bands are ranked in order from the bottom of the electrophoresis pattern. At this time, the combination of the above four types of base-specific DNA fragments is an exclusive combination. Therefore, by changing lanes and taking advantage of the fact that two or more bands are not detected at the same position, the ranking can be easily determined. (1) to (4) above
The slots are CG), (A), (T), and (C), respectively.
Since it has information about the terminal base consisting of
-A -G-...) can be obtained.

なお1本発明において泳動パターンにスマイリング現象
が発生している場合には、デジタル信号にE述のオフセ
ット歪みの補正を行なう前に、スブイリングの補正を行
なってもよい。
In the present invention, if a smiling phenomenon occurs in the electrophoretic pattern, correction of the smiling may be performed before the digital signal is corrected for the offset distortion described in E.

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。
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. be.

スマイリングの補正は、たとえば、以下のようにして行
なうことができる。
Smiling correction can be performed, for example, as follows.

スマイリング現象の発生している泳動パターンにおいて
は通常、バンド(幅方向に長い帯状である)が、スマイ
リング効果の程度に応じて泳動方向に対して直角ではな
く傾きを有していることから、まず各レーンについて少
なくとも一つのバンドの傾きを検出する。傾きはたとえ
ば、デジタル画像データ上を、各/<ンドに少なくとも
二本の走査線がかかるように走査してデジタル信号を抽
出したのち、各走査線について一次元波形を作成し、そ
の極大値の位置を結んで得られる回帰直線から求めるこ
とができる。あるいは、オートラジオグラフの読取(読
出)過程において予め上記のようなデジタル信号を検出
しておいてもよい。
In the electrophoresis pattern where the smiling phenomenon occurs, the band (long strip in the width direction) is usually not perpendicular to the electrophoresis direction but at an angle depending on the degree of the smiling effect. Detect the slope of at least one band for each lane. For example, the slope can be calculated by scanning the digital image data so that at least two scanning lines span each / It can be determined from a regression line obtained by connecting the positions. Alternatively, the digital signal as described above may be detected in advance in the autoradiograph reading process.

次に、スマイリング効果の程度の最も小さな一つのレー
ン(基準レーンとする)上の一つのバンド(基準バンド
)を求め、このバンドの傾きと他のレーンの最寄りのバ
ンドの傾きとから、基準バンドを当該他レーンに外挿し
、他のレーンにおける基準バンドの相対位置を決定する
0次いで、この相対位置と基準レーン上の位置とから、
各レーンについて泳動距離の比率を求める。得られた比
率は各レーンのスマイリング効果の程度を表わしており
、この比率に基づいて各レーンの泳動距離を一括して伸
縮させる。このようにして、全てのレーンについてスマ
イリングの補正を行なうことができる。
Next, one band (reference band) on one lane (reference lane) with the smallest degree of smiling effect is determined, and from the slope of this band and the slope of the nearest band on the other lanes, the standard band is determined. Extrapolate to the other lane and determine the relative position of the reference band in the other lane. Then, from this relative position and the position on the reference lane,
Determine the migration distance ratio for each lane. The obtained ratio represents the degree of the smiling effect of each lane, and the migration distance of each lane is collectively expanded or contracted based on this ratio. In this way, smiling can be corrected for all lanes.

あるいは、全てのバンドについてその傾きを検出し、基
準レーン以外のレーン上の各バンドをその傾きに基づい
て基準レーンに外挿することにより、個々のバンドにつ
いて個別に泳動距離の補正をすることもできる。
Alternatively, the migration distance can be corrected for each band individually by detecting the slope of all bands and extrapolating each band on a lane other than the reference lane to the reference lane based on its slope. can.

なお、デジタル信号処理によるスマイリング現象の詳細
については、本出願人による特願昭60−   号〔昭
和60年4月9日出願(1)コおよび特願昭60−  
 号[昭和60年4月9日出願(2)]の各明細書に記
載されている。
For details on the smiling phenomenon caused by digital signal processing, please refer to the applicant's Japanese Patent Application No. 1986 [filed April 9, 1985 (1) Ko] and Japanese Patent Application No. 1988-
No. 1 [filed on April 9, 1985 (2)].

以上に述べた方法により、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1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(2゛)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。
By the method described above, the base sequence of one chain molecule of DNA can be determined. Furthermore, DNA
The information regarding the one-base sequence is not limited to the above display format; for example, if desired, the intensity (2°) of each band can be displayed simultaneously as the relative amount of the radiolabeled substance. Furthermore, it is also possible to display the base sequences of both two stranded molecules of DNA.

あるいはまた、DNAの塩基配列情報は、上記のオフセ
ット歪みの補正(さらにはスマイリングの補正)がなさ
れたデジタル信号に基づいて画像として表示することも
できる。同時に、オリジナルのオートラジオグラフを可
視画像化して表示してもよい。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, the DNA base sequence information can be displayed as an image based on a digital signal that has been corrected for offset distortion (and smile correction) as described above. At the same time, the original autoradiograph may be visualized and displayed. 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断
片物の混合物として(G、A、T、C)の排他的組合せ
を利用した場合について説明したが、本発明の信号処理
方法はこの組合せに限定されるものではなく、例えばC
G、G+A、T+     ’C,C)などの種々の組
合せに適用することかできる。また同様に、塩基特異的
RNA断片物の混合物(例えば、G、A、U、Cの組合
せ)についても本発明の信号処理方法を適用することが
できる。さらに、オフセット歪みの補正は、−組の核酸
の塩基特異的断片物の分子a、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
子a展開列について行なうことが可能である。
In addition, although the case where an exclusive combination of (G, A, T, C) is used as a mixture of base-specific DNA fragments as a sample has been described above, the signal processing method of the present invention applies to this combination. For example, C
It can be applied to various combinations such as G, G+A, T+'C, C). Similarly, the signal processing method of the present invention can be applied to a mixture of base-specific RNA fragments (for example, a combination of G, A, U, and C). Furthermore, offset distortion correction is not limited to the molecule a of the base-specific fragments of the set of nucleic acids, and is not limited to the development array, but should be performed for all the molecule a development arrays that are simultaneously separated and developed on the support medium. is possible.

このようにして得られた塩基配列情報についてはとのほ
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。
In addition to using the base sequence information obtained in this way, it is also possible to perform genetic linguistic information processing, such as comparing it with the base sequences of other nucleic acids that have already been recorded. .

L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
れた記号番数値をビデオ・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 the code number 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 material.

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

第1図(a)は、支持媒体の上端部に設けられたスロッ
ト形状を示す部分図であり、(b)は。 オフセット歪みが発生した分離展開パターンの例を示す
図である。 第2図は、オフセット歪みが発生した泳動パターンの例
を示す図である。 第3図は、各レーンについて信号の位置(y)と信号の
レベル(2)とからなる−次元波形を示す図である。 第4図は、各レーンについてバンド番号(n)と泳動圧
Ill (y ’)とからなる回帰直線を示す図である
。直線1〜4はそれぞれ(1)〜(4)のスロットに対
応する。 特許出願人  富士写真フィルム株式会社代  理  
人   弁理士   柳  川  泰  男第2図 第4図 o  1リ 15 手続補正書 昭和60年 6月10日 昭和60年 特許願 第85275号 2、発明の名称 核酸の塩基配列決定のための信号処理方法3、i正をす
る者 事件との関係     特許出願人 名 称  (520)富士写真フィルム株式会社4、代
理人 住 所  東京都新宿区四谷2−14ミッヤ四谷ビル8
階6、補正により増加する発明の数  な し7、補正
の対象  明細書の「発明の詳細な説明」の欄8、補正
の内容    別紙の通り +JIAII+占の「発明の詳細な説明」の欄をト記の
如く補W致します。 記 (1)第33貞6行l」のrデジタル信号処理によるj
を1前記の方法によるJと補正する。 (2)帛33頁7打目から同頁8析目の1特願昭60−
   号1をr特願昭60−74899号」と補正する
。 (2)第33頁8行目のr特願昭60−   号」を1
特願昭60−74900号】と補正する。 以  1;
FIG. 1(a) is a partial view showing the slot shape provided at the upper end of the support medium, and FIG. 1(b) is a partial view. FIG. 3 is a diagram showing an example of a separated development pattern in which offset distortion has occurred. FIG. 2 is a diagram showing an example of a migration pattern in which offset distortion has occurred. FIG. 3 is a diagram showing a -dimensional waveform consisting of a signal position (y) and a signal level (2) for each lane. FIG. 4 is a diagram showing a regression line consisting of band number (n) and electrophoresis pressure Ill (y') for each lane. Straight lines 1 to 4 correspond to slots (1) to (4), respectively. Patent applicant Fuji Photo Film Co., Ltd. Representative
Person Patent Attorney Yasuo Yanagawa Figure 2 Figure 4 o 1 Li 15 Procedural Amendment June 10, 1985 Patent Application No. 85275 2, Title of Invention Signal processing for determining the base sequence of nucleic acids Method 3: Relationship with the I-correction case Patent applicant name (520) Fuji Photo Film Co., Ltd. 4, agent address 8, Miya Yotsuya Building, 2-14 Yotsuya, Shinjuku-ku, Tokyo
Floor 6. Number of inventions increased by amendment None. 7. Target of amendment: "Detailed description of the invention" column 8 of the description. Contents of the amendment. We will make supplements as described in the above. (1) No. 33, line 6, by digital signal processing
1 Correct J by the method described above. (2) 1st patent application from the 7th stroke of page 33 to the 8th stroke of the same page 1986-
No. 1 is amended to read "R Japanese Patent Application No. 1983-74899". (2) P. 33, line 8, 1986-1
Patent Application No. 60-74900]. Below 1;

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、放射性標識が付与された塩基特異的DNA断片物も
しくは塩基特異的RNA断片物の混合物が支持媒体上に
一次元的方向に分離展開されて形成された複数の分離展
開列のオートラジオグラフに対応するデジタル信号につ
いて信号処理を行なうことにより、核酸の塩基配列を決
定する方法において、 1)各分離展開列について下部の少なくとも二つのバン
ドを検出し、下端から順にバンドに通し番号を付する工
程、 2)分離展開列ごとに、該バンドの番号とその分離展開
距離との相関関係を得る工程、および3)得られた相関
関係から分離展開列間における分離展開距離の差を得、
この差を列間の位置ズレとして各列について分離展開位
置を補正する工程、 を含むことを特徴とする核酸の塩基配列決定のための信
号処理方法。 2、上記第一工程において、各列の分離展開方向に沿っ
てデジタル信号を抽出したのち、各列における抽出信号
の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、上記第二工程において、バンドの番号とその分離展
開距離との相関関係を回帰直線もしくは回帰曲線として
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、上記第三工程において、分離展開列間における分離
展開距離の差を回帰直線もしくは回帰曲線の切片の差と
して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。 5、上記第一工程の前に、各分離展開列について少なく
とも一つのバンドの分離展開方向に対する傾きを検出し
たのち、この傾きに基づいて該バンドの他の分離展開列
における相対位置を求めることにより、各バンドの分離
展開距離を補正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。 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。 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。 9、放射性標識が付与された塩基特異的DNA断片物も
しくは塩基特異的RNA断片物の混合物が支持媒体上に
一次元的方向に分離展開されて形成された複数の分離展
開列のオートラジオグラフに対応するデジタル信号につ
いて信号処理を行なうことにより、核酸の塩基配列を決
定する方法において、 1)各分離展開列について下部の少なくとも二つのバン
ドを検出し、下端から順にバンドに通し番号を付する工
程、 2)分離展開列ごとに、該バンドの番号とその分離展開
距離との相関関係を得る工程、 3)得られた相関関係から分離展開列間における分離展
開距離の差を得、この差を列間の位置ズレとして各列に
ついて分離展開位置を補正する工程、および 4)各分離展開列上の全てのバンドを検出し、その位置
に基づいてバンドに序列を付する工程、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。 10、上記第一および第四工程において、各列の分離展
開方向に沿ってデジタル信号を抽出したのち、各列にお
ける抽出信号の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9項記載の核酸の塩基配列決定のための信号処理方
法。 11、上記第二工程において、バンドの番号とその分離
展開距離との相関関係を回帰直線もしくは回帰曲線とし
て得ることを特徴とする特許請求の範囲第9項記載の核
酸の塩基配列決定のための信号処理方法。 12、上記第三工程において、分離展開列間における分
離展開距離の差を回帰直線もしくは回帰曲線の切片の差
として得ることをを特徴とする特許請求の範囲第11項
記載の核酸の塩基配列決定のための信号処理方法。 13、上記第一工程の前に、各分離展開列について少な
くとも一つのバンドの分離展開方向に対する傾きを検出
したのち、この傾きに基づいて該バンドの他の分離展開
列における相対位置を求めることにより、各バンドの分
離展開距離を補正することを特徴とする特許請求の範囲
第9項記載の核酸の塩基配列決定のための信号処理方法
。 14、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9項記載の核酸の塩基配列決定の
ための信号処理方法。 15、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9項
記載の核酸の塩基配列決定のための信号処理方法。 16、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9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. 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 a column, 1) detecting at least two bands at the bottom of each separation development column, and sequentially dividing the bands from the bottom end; 2) obtaining a correlation between the band number and its separation distance for each separation expansion column; and 3) determining the difference in separation distance between the separation expansion columns from the obtained correlation. obtained,
A signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid, comprising the step of correcting the separation development position for each column by using this difference as a positional shift between columns. 2. In the first step, after extracting the digital signal along the separation development direction of each column, the band is detected by finding the position where the level of the extracted signal in each column is maximum. A signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 1. 3. In the second step, the correlation between the band number and its separation distance is obtained as a regression line or a regression curve, for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 1. Signal processing method. 4. In the third step, the difference in separation and development distance between the separation and development columns is obtained as a difference in the intercept of a regression line or a regression curve. signal processing methods for. 5. Before the first step, by detecting the inclination of at least one band with respect to the separation and development direction for each separation and development row, and then determining the relative position of the band in other separation and development rows based on this inclination. The signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 1, characterized in that the separation distance of each band is corrected. 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. The method is characterized in that the separation and development column consists of four separate 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. 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. 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. 8. 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 . 9. An autoradiograph of multiple separation and development columns formed by separation and development of 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 corresponding digital signal, comprising the steps of: 1) detecting at least two bands at the bottom of each separation and development column and serially numbering the bands from the bottom; 2) Obtaining the correlation between the band number and its separation expansion distance for each separation expansion column, 3) Obtaining the difference in separation expansion distance between the separation expansion columns from the obtained correlation, and converting this difference into a column. 4) detecting all the bands on each separation development column and ranking the bands based on the positions; and 4) detecting all bands on each separation development column. A signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid. 10. In the first and fourth steps above, after extracting the digital signal along the separation development direction of each column, detect the band by finding the position where the level of the extracted signal in each column is maximum. A signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 9. 11. For determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 9, wherein in the second step, the correlation between the band number and its separation distance is obtained as a regression line or a regression curve. Signal processing method. 12. Base sequencing of nucleic acids according to claim 11, characterized in that in the third step, the difference in separation and development distances between separation and development columns is obtained as a difference in intercepts of regression lines or regression curves. signal processing method for. 13. Before the first step, by detecting the inclination of at least one band with respect to the separation and development direction for each separation and development row, and then determining the relative position of the band in other separation and development rows based on this inclination. 10. The signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 9, characterized in that the separation distance of each band is corrected. 14. The mixture of the base-specific DNA fragments is (1) a guanine-specific DNA fragment, (2) an adenine-specific DNA fragment, (3) a thymine-specific DNA fragment, and (4) a cytosine-specific DNA fragment. A patent characterized in that the separation and development array consists of four separation and development arrays formed by separating and developing these four types of base-specific DNA fragments on a support medium, respectively. A signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 9. 15. 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 9, 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. 16. 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. 10. The signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 9, wherein the signal processing method is obtained by photoelectrically reading an autoradiograph visualized in .
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