JPS63191959A - Signal processing method for determining base sequence of nucleic acid - Google Patents

Signal processing method for determining base sequence of nucleic acid

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JPS63191959A
JPS63191959A JP62025010A JP2501087A JPS63191959A JP S63191959 A JPS63191959 A JP S63191959A JP 62025010 A JP62025010 A JP 62025010A JP 2501087 A JP2501087 A JP 2501087A JP S63191959 A JPS63191959 A JP S63191959A
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Abstract

PURPOSE:To detect only the true band by determining whether the peak detected in the direction perpendicular to a sepn. development direction is the peak to indicate the true band or noise on the many rasters formed with one sepn. development array. CONSTITUTION:Two or more one-dimensional waveforms (rasters) consisting of the position along a migration direction and the level of the signal are formed with one sepn. development array. The peaks are then detected on all the rasters. Whether the peak exists or not within the specified range centering at the peak of one peak on one raster on the adjacent rasters is then retrieved with respect to said one peak. the retrieval of the peak on the adjacent rasters is thereafter successively repeated as far as the peak is found out. Determination is made that the band exists in the positions of a series of the peaks, if the peaks are detected on plural pieces of the rasters adjacent to each other. The base sequence of nucleic acid is thus easily and automatically determined with high accuracy.

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, in order to elucidate the functions and replication mechanisms of living organisms,
It is essential to clarify the genetic information possessed by living organisms. In particular, DNA that carries specific genetic information
It has become essential to determine the base sequence of nucleic acids such as (or DNA fragments, the same shall apply hereinafter).

DNA、RNAなと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) (14aza■−Gilbe
rt )法およびサンガー・クールンン(Sanger
−C:oulson)法が知られている。前者のマキサ
ム・ギルバート法は、まず、塩基配列を決定しようとし
ているDNAあるいはDNA断片物の鎖状分子の一方の
端部に32 p等の放射性同位元素を含む基を結合させ
ることにより、その対象物を放射性標識物質としたのち
、化学的な手段を利用して鎖状分子の各構成単位間の結
合を塩基特異的に切断する0次に、この操作により得ら
れた塩基特異的DNA切断分解物の混合物をゲル電気泳
動法により分離展開し、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。
Maxim Gilbe uses autoradiography as a typical method to determine the base sequence of nucleic acids such as DNA and RNA.
rt) method and Sanger-Kuhlen (Sanger
-C (Oulson) method is 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 turning a substance into a radioactively labeled substance, the bonds between each constituent unit of a chain molecule are base-specifically cleaved using chemical means.Next, base-specific DNA cleavage and decomposition obtained by this operation is performed. A mixture of substances is separated and developed by gel electrophoresis, and a separated development pattern (however, it cannot be seen visually) is obtained by separating and developing a large number of cleavage products. This separation development pattern is visualized on, for example, an X-ray film to obtain its autoradiograph, and from the obtained autoradiograph and each base-specific cutting means, the end of the chain molecule to which the radioactive isotope is bonded is determined. By sequentially determining the bases in a certain positional relationship from the base, it is possible to determine the base sequence of the entire target object.

また、後者のサンガーやクールラン法は、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 and Courlan methods use chemical means to base-specifically synthesize a DNA compound that is complementary to a chain molecule of DNA or DNA fragments and has been given a radioactive label. 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を利用する方
法について既に特許出願している(特開昭59−830
57号、特願昭58−201231号)、ここで、蓄積
性蛍光体シートは輝尽性蛍光体からなるものであり、放
射線エネルギーを該蛍光体シートの輝尽性蛍光体に吸収
させたのち、可視乃至赤外領域の電磁波(励起光)で励
起することにより、放射線エネルギーを蛍光として放出
させることができるものである。この方法によれば、露
光時間を大幅に短縮化することができ、また従来より問
題となっていた化学カブリ等が発生することがない、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。
With the aim of determining the base sequence of the above nucleic acids simply and with high precision, the present applicant has proposed a conventional radiographic method using a photosensitive material such as the above X-ray film in the autoradiograph measurement operation used therein. Instead, a patent application has already been filed for a method using a radiation image conversion method using a stimulable phosphor sheet (Japanese Patent Laid-Open No. 59-830).
57, Japanese Patent Application No. 58-201231), where the stimulable phosphor sheet is made of stimulable phosphor, and after radiation energy is absorbed by the stimulable phosphor of the phosphor sheet, By exciting it with electromagnetic waves (excitation light) in the visible to infrared region, radiation energy can be emitted as fluorescence. According to this method, exposure time can be significantly shortened and chemical fog, which has been a problem in the past, does not occur.Furthermore, autoradiographs of radioactively labeled substances can be produced by After being accumulated on a phosphor sheet as a photostimulated light, it is read out photoelectrically as photostimulated light, so it can be directly obtained as a digital signal and then stored on a suitable recording medium.

従来より、核酸の塩基配列は、可視化されたオートラジ
オグラフについて、放射性標識が付与された核酸の塩基
特異的切断分解物もしくは塩基特異的合成物(以下、単
に核酸の塩基特異的断片物と称する)の分離展開位δ(
バンド)を視覚的に判断し、それらバンドの位置を相互
に比較することにより決定されている。よって、オート
ラジオグラフの解析は通常人間の視覚を通して行なわれ
ており、そのために多大な時間と労力が費されている。
Conventionally, the base sequence of a nucleic acid has been determined using a base-specific cleavage degradation product or a base-specific composite of a radioactively labeled nucleic acid (hereinafter simply referred to as a base-specific fragment of a nucleic acid) in a visualized autoradiograph. ) of the separation expansion position δ(
It is determined by visually judging the 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って
異なるなど塩基配列情報の精度には限界がある。
Furthermore, since it relies on the human eye, there are limits to the accuracy of base sequence information, such as the base sequence of nucleic acids obtained by analyzing autoradiographs differing depending on the analyst.

そこで1本出願人は、上記オートラジオグラフをデジタ
ル画像データとして得た模このデジタル画像データに連
出なデジタル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59−8
9615号、特願昭60−226091号、特願昭60
−226092号等)、オートラジオグラフに対応する
デジタル画像データは、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 patented a method for automatically determining the base sequence of DNA by performing continuous digital signal processing on the digital image data obtained from the above-mentioned autoradiograph as digital image data. Applications have been filed (Japanese Unexamined Patent Publication No. 126527/1982, Japanese Patent Application No. 8/1983
No. 9615, patent application No. 1983-226091, patent application No. 1983
-226092, etc.), digital image data corresponding to autoradiographs is obtained by first visualizing the autoradiograph on the film when using conventional radiation film, and then using reflected light or transmitted light. It can be obtained by reading it photoelectrically. Furthermore, when a stimulable phosphor sheet is used, an autoradiograph can be obtained by directly reading out the phosphor sheet on which the stimulable phosphor sheet has been stored.

しかしながら、実際に放射性標識物質を電気泳動法など
により支持媒体上に分離展開させて得られた分離展開パ
ターンには種々の歪みおよびノイズが生じがちである。
However, various distortions and noises tend to occur in separation and development patterns obtained by actually separating and developing radiolabeled substances on a support medium by electrophoresis or the like.

たとえば、試料の作成時において核酸の塩基特異的断片
物の調製、分離が不十分であったり、試料に放射性不純
物が混入したり、あるいは露光時に自然放射線等の照射
を受けたりすることにより、そのオートラジオグラフ上
にノイズが発生することがある。この結果、ノイズも含
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
For example, the preparation and separation of base-specific fragments of nucleic acids may be insufficient during sample preparation, the sample may be contaminated with radioactive impurities, or it may be exposed to natural radiation during exposure. Noise may appear on the autoradiograph. As a result, since bands are comparatively identified including noise, errors occur in base sequence determination and the accuracy of the information obtained decreases.

このようなノイズが発生した場合であっても、そのオー
トラジオグラフを包含するデジタル画像データに効率良
く信号処理を施して核酸の塩基配列を高精度で自動決定
することが望まれる。
Even when such noise occurs, it is desirable to efficiently perform signal processing on digital image data including the autoradiograph to automatically determine the base sequence of a nucleic acid with high precision.

[発明の要旨] 本発明者は、放射性標識物質からなる分離展開パターン
のオートラジオグラフにノイズが生じている場合であっ
てもそのデジタル画像データに好適なデジタル信号処理
を施すことにより、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] Even when noise occurs in an autoradiograph of a separated development pattern consisting of a radioactively labeled substance, the present inventors have demonstrated the ability to detect nucleic acids by applying suitable digital signal processing to the digital image data. We have achieved automatic determination of base sequences 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S展開されて形成さ
れた分離展開パターンのオートラジオグラフを包含する
デジタル画像データについてデジタル信号処理を行なう
ことにより、核酸の塩基配列を決定する方法において、
1)一つの分離展開列について、分離展開方向に沿った
位置と信号のレベルとからなる一次元波形を少なくとも
二つ得る工程、 2)全ての一次元波形上でピークを検出する工程、 3)一つの一次元波形上の一つのピークについて、隣接
する一次元波形上の該ピークの位置を中心とする一定範
囲内に、ピークが存在するか否かを探索する工程、 4)第三工程においてピークが存在する場合には、順次
隣接する一次元波形に対して第三工程を繰り返す工程、 5)第三および第四工程で、互いに隣接する複数個の一
次元波形上でピークが検出された場合には、一連のピー
クの位置にバンドが存在すると決定し、それ以外の場合
には該ピークの位置にバンドは存在しないと決定する工
程、および6)上記第三乃至第五工程を順次繰り返すこ
とにより、分離展開列上の全てのバンドを検出する工程
、 を含むことを特徴とする核酸の塩基配列決定のための信
号処理方法を提供するものである。
That is, the present invention provides automated separation and development patterns formed by spreading a mixture of radioactively labeled base-specific DNA fragments or base-specific RNA fragments on a support medium in a one-dimensional direction. A method for determining the base sequence of a nucleic acid by performing digital signal processing on digital image data including a radiograph,
1) Obtaining at least two one-dimensional waveforms consisting of positions along the separation development direction and signal levels for one separation development sequence, 2) Detecting peaks on all one-dimensional waveforms, 3) A step of searching for one peak on one one-dimensional waveform to see if a peak exists within a certain range centered on the position of the peak on an adjacent one-dimensional waveform, 4) In the third step If a peak exists, repeating the third step on adjacent one-dimensional waveforms in sequence; 5) In the third and fourth steps, peaks are detected on a plurality of mutually adjacent one-dimensional waveforms; If so, it is determined that a band exists at the position of a series of peaks, and in other cases, it is determined that a band does not exist at the position of the peak, and 6) repeating the above third to fifth steps in sequence. Accordingly, the present invention provides a signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid, which comprises the step of detecting all bands on a separation and development array.

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U13t!パタ
ーンのオートラジオグラフを包含するデジタル画像デー
タにおいて、分離展開パターンにノイズが生じている場
合でも、ノイズを排除して真正バンドのみを検出しうる
信号処理機能を有する処理回路を通すことにより、核酸
の塩基配列を簡易かつ高精度で得ることができる。
According to the present invention, separated U13t! obtained by separating and developing a mixture of base-specific fragments of nucleic acids on a support medium! In digital image data including pattern autoradiographs, nucleic acid can be extracted by passing it through a processing circuit with a signal processing function that can eliminate the noise and detect only the true band, even if noise occurs in the separated and expanded pattern. The base sequence of can be obtained easily and with high accuracy.

分離展開列についてその分離展開方向に沿った位置と信
号のレベルとからなる一次元波形(ラスタ)上で単純に
ピークを検出しただけでは、真のバンドのほかにノイズ
をもバンドと誤認しがちであり、正確な塩基配列情報を
得ることができない。通常、バンドはスロットの大きざ
に応じて分離展開方向に垂直な方向に幅を持っている。
Simply detecting a peak on a one-dimensional waveform (raster) consisting of the position and signal level along the separation development direction of a separation development sequence tends to misidentify noise as a band in addition to the true band. Therefore, accurate base sequence information cannot be obtained. Typically, the band has a width in a direction perpendicular to the direction of separation development depending on the size of the slot.

一方、試料の作成過程における放射性同位元素の不完全
な導入あるいは露光過程における自然放射線の混入等が
原因となってオートラジオグラフ上に現われるノイズは
スポット状であるか、あるいはバンド状であるとしても
真のバンドよりもその幅が狭い。
On the other hand, noise that appears on an autoradiograph due to incomplete introduction of radioactive isotopes during the sample preparation process or contamination of natural radiation during the exposure process may be in the form of spots or even bands. Its width is narrower than a true band.

本発明によれば、一つの分離展開列について多数のラス
タを作成し、分離展開方向に垂直な方向にこれらのラス
ク上でピークが連続的に存在するかどうかを判断基準と
して、検出されたピークが真のバンドを示すピークであ
るのかあるいはノイズであるのかを決定することにより
、ノイズを排除して真正バンドのみを検出することがで
きる。
According to the present invention, a large number of rasters are created for one separation development column, and detected peaks are determined based on whether peaks exist continuously on these rasters in the direction perpendicular to the separation development direction. By determining whether this is a peak indicating a true band or noise, it is possible to exclude noise and detect only the true band.

そして、検出されたバンドの位置に基づいて分離展開列
間でバンドを比較することにより、核酸の塩基配列を簡
便かつ高精度に決定することができる。
By comparing the bands between the separation and development columns based on the position of the detected band, the base sequence of the nucleic acid can be determined simply and with high precision.

[発明の構成] 本発明において用いられる試料の例としては、放射性標
識が付与された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。
[Structure of the Invention] Examples of samples used in the present invention include a mixture of base-specific fragments of nucleic acids such as DNA and RNA 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 product mixture, which is a type of base-specific DNA fragment mixture, is obtained by base-specific cleavage and decomposition of radiolabeled DNA according to the aforementioned Maxam-Gilbert method.

また、塩基特異的DNA合成物混合物は前述のサンガー
・クールラン法に従って、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 can be synthesized using DNA as a template and a radioactively labeled deoxynucleoside triphosphate and a DNA synthase according to the Sanger-Courlin method described above. It will be done.

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32p、+
4q、418S、3 H,12sI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 can be added to 32p, + by a method appropriate to these substances.
It is provided by retaining radioactive isotopes such as 4q, 418S, 3H, and 12sI.

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、ペーパーグロマトグラフィー
など種々の分離展開方法により支持媒体上に分#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. The mixture is developed on a support medium by various separation and development methods such as photography.

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
により是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
ジオグラフを包含するデジタル画像データが得られる。
Next, the support medium on which the radiolabeled substance has been separated and developed is subjected to radiography using a conventional photographic material.
Alternatively, an autoradiograph is obtained by a radiation image conversion method using a stimulable phosphor sheet, and then digital image data including an 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&litフィルム等の写真感光材料とを低温もしく
は常温で髪時間(数時間〜数十時間)重ね合わせて放射
線フィルムを感光させたのち、現像して放射性標識物質
のオートラジオグラフを放射線フィルム上に可視画像化
する。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
信号なA/D変換することにより、オートラジオグラフ
を包含するデジタル画像データを得ることができる。
When using the former radiographic method, first, a support medium and a photographic material such as X&lit film are superimposed at low temperature or room temperature for a period of time (several hours to several tens of hours), and the radiation film is then exposed. The autoradiograph of the radiolabeled substance is developed into a visible image 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. Further, by A/D converting this electrical signal, digital image data including 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:Eu2ゝ
)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, a phosphor layer made of a stimulable phosphor such as divalent europium-activated barium fluoride bromide (BaFBr: Eu2), and a transparent protective layer. The films are stacked 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、放射性標識物質の十−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を包含するデジタル画像デ
ータ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 detecting this photostimulated light photoelectrically, radiotradiographs of radiolabeled substances can be obtained without creating a visible image. Obtained directly as an electrical signal. Further, by A/D converting this electrical signal, digital image data including 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
グラフを包含するデジタル画像データを得る方法の詳細
については、前記特開昭59−83057号、特開昭5
9−126527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 digital image data including the autoradiograph, please refer to the above-mentioned JP-A-59-83057 and JP-A-Sho.
It is described in various publications such as No. 9-126527 and Japanese Unexamined Patent Publication No. 126278-1982.

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を包含するデジタル
画像データを得る方法として、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画像データであって
も放射性標識物質のオートラジオグラフを包含するもの
である限り、本発明の信号処理方法を適用することが可
1走である。
In addition, in the above, a method using conventional radiography and radiographic image conversion methods was described as a method for obtaining digital image data including 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 image data obtained by any other method as long as it includes an autoradiograph of a radiolabeled substance. It is possible to run one race.

また、上記いずれの方法においてもオートラジオグラフ
の読取り(または読出し)は、放射線フィルム(または
蓄積性蛍光体シー]・)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 out (or read out) the autoradiograph over the entire surface of the radiation film (or stimulable phosphor film), and it is of course possible to read out the autoradiograph only on the image area. It is.

さらに、予め各分離展開列の位置およびバンドの幅等に
ついての情報を入力して読取り(読出し)条件を設定し
ておき、読取り−(読出し)操作においては各バンド上
を二本以上の走査線が通過するような走査線密度で光ビ
ームによる走査を行なうことにより、読取り(読出し)
時間を短縮化して必要な情報を効率良く得ることができ
る。なお1本発明においてオートラジオグラフを包含す
るデジタル画像データには、このようにして得られたデ
ジタル信号をも含まれる。
Furthermore, read conditions are set by inputting information about the position of each separation expansion column, band width, etc. in advance, and in the read operation, two or more scanning lines are passed on each band. Reading (reading) is performed by scanning with a light beam at a scanning line density such that the
You can save time and efficiently obtain the necessary information. Note that in the present invention, digital image data including autoradiographs also includes digital signals obtained in this manner.

得られたデジタル画像データは、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(2)とか
らなるデジタル信号oxyの集合であり、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。従って、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 image data is a digital signal oxy consisting of coordinates (x, y) expressed in a coordinate system fixed to the radiation film (or phosphor sheet) and the signal level (2) at the coordinates. One signal corresponds to one pixel. The level of the signal represents the image density at that coordinate, ie, the amount of radiolabeled substance. Therefore, the 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を包含するデジタル画像データには
、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 image data including the autoradiograph of the radiolabeled substance on the support medium thus obtained is subjected to signal processing according to the method of the present invention as described below to determine the base sequence of the target nucleic acid. A decision will be 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。
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合成物2)アデニン(
A)特異的DNA合成物3)チミン(T)特異的DNA
合成物 4)シトシン(C)特異的DNA合成物ここで、各塩基
特異的DNA合成物は、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 compound 2) Adenine (
A) Specific DNA compound 3) Thymine (T) specific DNA
Compound 4) Cytosine (C)-specific DNA composite Here, each base-specific DNA composite is a DNA fragment of various lengths that has been cleaved, degraded, or synthesized in a base-specific manner, that is, has the same terminal base. consists of things.

第1図は、上記四種類の塩基特異的DNA断片物がそれ
ぞれ四つのスロットに電気泳動されてなル泳動パターン
のオートラジオグラフの例を示す、泳動方向はX方向で
ある。
FIG. 1 shows an example of an autoradiograph of the electrophoresis pattern in which the four types of base-specific DNA fragments are electrophoresed into four slots, respectively, and the electrophoresis direction is the X direction.

このオートラジオグラフを包含するデジタル画像データ
は、信号処理回路において一旦メモリ(バッファーメモ
リ、または磁気ディスク等の不揮発性メモリ)に記憶さ
れる。
Digital image data including this autoradiograph is temporarily stored in a memory (buffer memory or nonvolatile memory such as a magnetic disk) in a signal processing circuit.

通常、放射線フィルムもしくは蓄積性蛍光体シートを読
み取ることにより得られたデジタル画像データは、泳動
パターンだけではなくフィルムもしくは蛍光体シート全
面についての画像情報を含んでおり、画像領域(パター
ン領域)以外の余分な部分のデジタルデータを含んでい
る。従って、本発明の塩基配列決定のための信号処理に
先立って、該処理の質的向上および処理効率の向上のた
めには、得られたデジタル画像データから画像領域に対
応する画像データのみを抽出すること(いわゆる「画像
領域の切出しJ)が望ましい。
Normally, digital image data obtained by reading a radiation film or a stimulable phosphor sheet contains image information not only about the migration pattern but also about the entire surface of the film or phosphor sheet, and includes areas other than the image area (pattern area). Contains extra digital data. Therefore, prior to the signal processing for base sequencing of the present invention, in order to improve the quality of the processing and improve the processing efficiency, it is necessary to extract only the image data corresponding to the image region from the obtained digital image data. It is desirable to do this (so-called "cutting out of image area J").

たとえば、泳動パターンに対応する画像データは、次の
ような信号処理により抽出することができる。まず、得
られた画像データを、泳動方向に垂直な方向(X方向)
に沿って二つ以上のブロックに分割したのち、ブロック
ごとに分離展開方向(X方向)に沿って画像データを加
算することによりX方向の位置と信号のレベルとからな
る一次元波形(射影)を得る0次いで、ブロックごとに
その射影から泳動パターン領域の境界、更には各泳動列
(レーン)の境界を検出し、ブロック間でこれらの境界
を補間することにより、@方向(X方向)における泳動
パターン領域全体およびレーン全体の境界を決定するこ
とができる。同様にして、長さ方向(X方向)における
境界も決定することができる。
For example, image data corresponding to a migration pattern can be extracted by the following signal processing. First, the obtained image data is transferred in the direction perpendicular to the migration direction (X direction).
By dividing the image data into two or more blocks along the , and then adding the image data for each block along the separation development direction (X direction), a one-dimensional waveform (projection) consisting of the position in the X direction and the signal level is created. Next, by detecting the boundaries of the electrophoresis pattern area and furthermore the boundaries of each electrophoresis column (lane) from the projection of each block, and interpolating these boundaries between blocks, the The boundaries of the entire migration pattern area and lanes can be determined. Similarly, boundaries in the length direction (X direction) can also be determined.

なお、上記画像領域の切出しのための信号処理方法の詳
細については、本出願人による昭和61年12月27日
出願の特願昭61−    号明細書に記載されている
The details of the signal processing method for cutting out the image area are described in the specification of Japanese Patent Application No. 1983 filed on December 27, 1988 by the present applicant.

あるいは、得られたデジタル画像データに基づいてオー
トラジオグラフをCRT等の画面に電気的に表示したの
ち、画面上でカーソル、マウス等を用いて操作すること
によりあるいはキーボード操作によって、泳動パターン
領域は情報として入力することができる。
Alternatively, after electrically displaying an autoradiograph on a screen such as a CRT based on the obtained digital image data, the migration pattern area can be determined by operating a cursor, mouse, etc. on the screen, or by operating a keyboard. It can be entered as information.

なお、長さ方向における境界は試料の注入位置(スロッ
ト)および泳動条件等によっておおよその位置が判明し
ているから、予め固定座標として設定されてもよい。
Note that since the approximate position of the boundary in the length direction is known based on the injection position (slot) of the sample, electrophoresis conditions, etc., it may be set in advance as fixed coordinates.

まず第一に、泳動パターン領域に対応する画像データに
基づいて、各泳動夕1(レーン)について泳動方向に沿
った位置と信号のレベルとからなる一次元波形(ラスタ
)を二つ以上作成する。
First of all, two or more one-dimensional waveforms (raster) consisting of positions along the migration direction and signal levels are created for each migration pattern 1 (lane) based on image data corresponding to the migration pattern area. .

デジタル画像デー”夕が、前記のように各バンドについ
て少なくとも二本の走査線がかかるような走査線密度で
泳動方向に沿って走査することによって読み取られたも
のである場合には、直接に各走査線について位!(y)
と信号のレベル(2)とからなるラスタを作成すること
ができる。また、オートラジオグラフ全面に渡って読み
取られたものである場合には、画像データ上で上記と同
様の走査を行なうことにより、各レーンに沿って信号を
抽出した後ラスタを作成する。
If the digital image data was read by scanning along the migration direction at a line density such that each band has at least two scan lines, as described above, each band can be directly scanned. About the scanning line! (y)
and the signal level (2). If the entire autoradiograph has been read, a raster is created after signals are extracted along each lane by scanning the image data in the same way as above.

一つのレーン当りのラスタの数はスロットの形状(幅)
、試料の量および画素数などによっても異なるが、一般
にバンド検出の精度の点からは5〜40個の範囲にある
。−例として、スロットの幅が5mm、画素の間隔が0
.2mmであるとき、ラスタ間隔も0.2mm(画素単
位でラスタ作成)とするとレーン当りのラスタ数は25
個である。
The number of rasters per lane depends on the slot shape (width)
Although it varies depending on the amount of sample and the number of pixels, it is generally in the range of 5 to 40 from the viewpoint of band detection accuracy. - As an example, the slot width is 5 mm and the pixel spacing is 0.
.. 2mm, and the raster interval is also 0.2mm (rasters are created in pixel units), the number of rasters per lane is 25.
It is individual.

第2図は、第一レーンについて作成された多数のラスタ
を部分的に示す、ラスタは換言すれば、第一レーンをX
方向の各位置で切断したときの濃度断面図に相当する。
FIG. 2 partially shows a number of rasters created for the first lane, in other words the rasters
This corresponds to a concentration cross-sectional diagram when cut at each position in the direction.

第二に、全てのラスク上でピークを検出する。Second, detect peaks on all rusks.

ピークはたとえば、信号のレベルの差分の符号が反転す
る点を求めることにより検出することができる。
The peak can be detected, for example, by determining the point at which the sign of the difference in signal levels is reversed.

第2図において、矢印(↓)はそれぞれピークを示す。In FIG. 2, arrows (↓) each indicate a peak.

第三に、一つのラスク上の一つのピークに着目して、隣
接するラスク上の該ピークの位置を中心とする一定範囲
内に、ピークが存在するか否かを探索する。次いで第四
に、ピークが探し出される限り、順次隣接するラスク上
でピーク探索を繰り返し行なう。
Third, focusing on one peak on one rask, it is searched whether or not a peak exists within a certain range centered on the position of the peak on an adjacent rask. Fourth, as long as a peak is found, the peak search is repeated on successively adjacent rusks.

ここで、ピークの位置を中心とする一定範囲とは、通常
はピーク位置Vaを中心としてYa±σmmの範囲であ
り、σはラスタ間隔に依存して決定され゛る。−例とし
て、ラスタ間隔が0.2mmであるときσ=0.4であ
る。ピーク探索の範囲を限定することにより、複数のラ
スタ」二で泳動方向に大きなずれのないピークが存在す
る場合にのみバンドと判断され、バンド検出の精度を高
めることができる。
Here, the fixed range centered on the peak position is usually a range of Ya±σmm centered on the peak position Va, and σ is determined depending on the raster interval. - As an example, when the raster spacing is 0.2 mm, σ=0.4. By limiting the range of peak search, a band is determined only when a peak without a large shift in the electrophoresis direction exists in a plurality of rasters, and the accuracy of band detection can be improved.

また、ピーク探索は、隣接する一つのラスタについて行
なってもよいし、あるいは同時に二つ以りのラスタにつ
いて行なってもよい、たとえば、2〜5個のラスタにつ
いて同時に探索することができる。この複数のラスタに
ついての同時探索は後記するピークの途切れがある場合
に好適な方法である。
Further, the peak search may be performed on one adjacent raster, or may be performed on two or more rasters at the same time. For example, it is possible to search on 2 to 5 rasters at the same time. This simultaneous search for a plurality of rasters is a suitable method when there is a break in the peak, which will be described later.

第3図は、第2図の各ラスタについて検索されたピーク
の存在を示す。X印はピーク位置を表わす。
FIG. 3 shows the presence of peaks searched for each raster in FIG. The X mark represents the peak position.

第五に、検索されたピークの連続性を判定し、この判定
に基づいて一定範囲(ya±σ)内にある一連のピーク
がバンドであるか否かを決定する。
Fifth, the continuity of the searched peaks is determined, and based on this determination, it is determined whether a series of peaks within a certain range (ya±σ) is a band.

ピークの連続性の判定は、バンドの幅(スロットの幅)
、パターンの形状、ラスタ間隔などによっても異なるが
、一般にN個以上のラスタでビーりが連続して検出され
た場合に、これら一連のピークの位置にバンドが存在す
ると決定することができる。ここで、Nは、スロットの
幅が5mmおよびラスタ間隔が0.2mmである場合(
レーン当りのラスク数:25個)には、バンドの幅が電
気泳動の際に伸縮することを考慮して通常は13≦N≦
37の範囲の整数である。
Peak continuity can be determined by band width (slot width)
Generally speaking, if beat is continuously detected in N or more rasters, it can be determined that a band exists at the position of a series of peaks, although this varies depending on the shape of the pattern, raster spacing, etc. Here, N is when the slot width is 5 mm and the raster spacing is 0.2 mm (
The number of rasks per lane: 25) is usually 13≦N≦, considering that the band width expands and contracts during electrophoresis.
is an integer in the range of 37.

好ましくは、N個以上M個以下のラスタでピークが連続
して検出された場合にバンドが存在すると決定する。」
−記条件の場合には、たとえばN=15およびM= 3
0とすることができる。
Preferably, it is determined that a band exists when peaks are consecutively detected in N or more and M or less rasters. ”
- In the case of the above conditions, for example, N=15 and M=3
It can be set to 0.

さらに、ピークがなまっていたり、信号レベルが局部的
に低くなっている場合には、一連のピークが必ずしもラ
スク間で連続して一検出されないことがある。従って、
ピーク探索がなされた一連のラスタにおいて、ピークの
途切れ(ピークの検出されないラスタの存在)が一定範
囲内であれば、これもバンドと判断決定するのが望まし
い。たとえば、ピークの途切れがL箇所以下であって、
かつ各途切れた箇所においてピークの検出されないラス
タの数かに個以下であると3にも、該一連のビーク位置
にバンドが存在すると決定する。ここで、KおよびLは
それぞれラスタ間隔に依存して決定され、たとえばラス
タ間隔が0.2mmである場合には1≦に≦3および1
≦L≦3の範囲の整数である。
Furthermore, if the peaks are dull or the signal level is locally low, a series of peaks may not necessarily be detected consecutively between rusks. Therefore,
In a series of rasters for which a peak search has been performed, if peak discontinuities (existence of rasters in which no peak is detected) are within a certain range, it is desirable to determine that this is also a band. For example, if the peak breaks are at L points or less,
If the number of rasters in which no peak is detected at each interrupted location is equal to or less than 3, it is determined that a band exists at the series of peak positions. Here, K and L are determined depending on the raster interval, for example, when the raster interval is 0.2 mm, 1≦≦3 and 1
It is an integer in the range of ≦L≦3.

そして、上記以外の場合にはピークの位置にバンドは存
在しないと決定する。
In cases other than the above, it is determined that no band exists at the peak position.

第4図は、複数のラスタについて検索されたピークの存
在を示す別の例である(×印:ピーク位置)。
FIG. 4 is another example showing the existence of peaks searched for a plurality of rasters (x mark: peak position).

第4図において、一連のピークAおよびEはそれぞれバ
ンドであり、残りのピークB、CおよびDはバンドでは
なくノイズであると決定される。
In FIG. 4, it is determined that the series of peaks A and E are each a band, and the remaining peaks B, C and D are not bands but noise.

以上の操作を全てのピークについて行ない、泳動パター
ン上の全てのバンドを検出する。このようにして、泳動
パターンにノイズが生じている場合であっても、高精度
でバンドを検出することができる。
The above operation is performed for all peaks to detect all bands on the electrophoresis pattern. In this way, bands can be detected with high accuracy even when noise occurs in the electrophoresis pattern.

なお、上記においては画像領域の切出しを泳動パターン
単位で行なった場合について説明したが、始めにレーン
単位で画像領域を切り出し、切り出されたレーンごとに
上述の操作を繰り返し行なってもよい。
Note that, although the case where the image area is cut out in units of migration patterns has been described above, it is also possible to first cut out the image area in units of lanes and repeat the above-mentioned operation for each cut out lane.

なお、泳動パターンにノイズの発生のほかに、スマイリ
ング現象、オフセット歪みあるいはバンドの融合などの
種々の歪みが発生している場合には、上記バンドの検出
後にこれらの補正のための信号処理を行なってもよい。
In addition to noise, if various distortions such as smiling phenomenon, offset distortion, or band fusion occur in the electrophoresis pattern, perform signal processing to correct these after detecting the above bands. It's okay.

ここで、スマイリング現象は、支持媒体の中央部のスロ
ットの泳動距離に比べて両端部のスロットの泳動距離が
短くなる現象であり、泳動過程における放熱効果(いわ
ゆるエツジ効果)などが原因となって生じる。オフセッ
ト歪みとは、レーン間相互の全体的な位置ズレをいい、
スロットの形状の相違等により試料の電気泳動の開始位
置、開始時間が各スロットで異なることなどが原因とな
って生じる。また、バンドの融合は、泳動が十分でない
ために、二乃至三個のバンドが連結して一個の幅広なバ
ンドを形成していることをいう、一般にパターン上部の
泳動開始位置に近い領域で発生しやすい。
Here, the smiling phenomenon is a phenomenon in which the migration distance of the slots at both ends of the support medium is shorter than the migration distance of the slots at the center of the support medium, and is caused by the heat dissipation effect (so-called edge effect) during the migration process. arise. Offset distortion refers to the overall positional deviation between lanes.
This occurs because the start position and start time of sample electrophoresis differ for each slot due to differences in the shape of the slots. In addition, band fusion occurs when two or three bands connect to form one wide band due to insufficient migration, and generally occurs in the area near the migration start position at the top of the pattern. It's easy to do.

信号処理によるこれらの補正の詳細については、本出願
人による特願昭60−74899号、特願昭60−74
900号、特願昭60−85275号、特願昭60−8
5276号、特願昭60−111186号、特願昭60
−111187号の各明細書に記載されている。
For details of these corrections by signal processing, please refer to Japanese Patent Application Nos. 60-74899 and 1986-74 filed by the applicant.
No. 900, Japanese Patent Application No. 85275/1983, Japanese Patent Application No. 85/1983
No. 5276, patent application No. 111186, patent application No. 1983
-111187.

DNAの塩基配列は検出されたバンドの位置を相互に比
較し、バンドに序列を付けることにより直ちに決定する
ことができる。このとき、上記四種類の塩基特異的DN
A断片物の組合せが排他的な組合せであることから、異
なるレーン上の同じ位置に二つ以」二のバンドは存在し
えないことを利用して、容易に序列を決定することがで
きる。上記(1)〜(4)のスロットはそれぞれ(G)
、(A)、(T)、(C)からなる末端塩基についての
情報を有するから、各バンドの属するスロットに対応す
る塩基で置換することにより、DNAの塩基配列(例え
ばA−G−C−T−A−A−G−・・・)を得ることが
できる。
The DNA base sequence can be immediately determined by comparing the positions of the detected bands with each other and ranking the bands. At this time, the above four types of base-specific DN
Since the combination of A fragments is an exclusive combination, the order can be easily determined by taking advantage of the fact that two or more bands cannot exist at the same position on different lanes. Each of the slots (1) to (4) above is (G)
, (A), (T), and (C), by replacing the bases with the bases corresponding to the slots to which each band belongs, the DNA base sequence (for example, A-G-C- T-A-AG-...) 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(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、I)NA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. Note that information about the DNA base sequence is not limited to the above display format; for example, if desired, the information about the intensity of each band (2
') can also be expressed as the relative amount of radiolabeled substance. Furthermore, it is also possible to display the base sequences of both of the two chain molecules of I) NA.

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画像データに基づいて画像として
表示してもよい。すなわち、検出された各バンドの位置
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
うことが回部である。
Alternatively, the DNA base sequence information may be displayed as an image based on digital image data that has been subjected to the above signal processing. That is, the position of each detected band can be visualized and displayed together with the original autoradiograph. In this case, it is up to 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8合物とl、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
(G、G+A、T+C,C)などの種々の組合せに適用
することができる。また同様に、塩基特異的RNA断片
物の混合物(例えば、G、A、U、Cの組合せ)につい
ても本発明の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, a case was explained in which an exclusive combination of 8 complexes of base-specific DNA fragments as a sample and 1, te (G, A, T, C) was used, but the signal processing of the present invention The method is not limited to this combination, but can be applied to various combinations such as (G, G+A, T+C, C). Similarly, 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 array of a set of base-specific fragments of nucleic acids, but can be performed for all separation and development arrays 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 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、感光材料上をし一ザー光
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−数値をビデオ拳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。
Examples of recording devices include those that optically record by scanning a photosensitive material with a single laser beam, those that record symbols and numbers displayed on a CRT, etc., on a video fist printer, and those that use heat rays. Recording devices based on various principles can be used, such as those that record on heat-sensitive recording materials.

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

第1図は、ノイズが生じている泳動パターンのオートラ
ジオグラフの例を示す図である。 第2図は、第一レーンについての複数のラスタを示す部
分図である。 第3図は、第2図に示されたラスタについて検索された
ピークの存在を示す部分図である。 第4図は、別の複数のラスタについて検索されたピーク
の存在を示す部分図である。 矢印(↓):ビーク、×印:ビーク位置、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1図 (+)  (2)  (3)  (4)略、=、   
・ e 第3図 ABC:DE
FIG. 1 is a diagram showing an example of an autoradiograph of an electrophoresis pattern in which noise occurs. FIG. 2 is a partial diagram showing a plurality of rasters for the first lane. FIG. 3 is a partial diagram showing the presence of peaks searched for the raster shown in FIG. FIG. 4 is a partial diagram showing the presence of peaks searched for different rasters. Arrow (↓): Beak, × mark: Beak position, patent applicant
Representative of Fuji Photo Film Co., Ltd. Patent attorney
Yasushi Yanagawa Figure 1 (+) (2) (3) (4) omitted, =,
・e Figure 3 ABC:DE

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分離展開パタ
ーンのオートラジオグラフを包含するデジタル画像デー
タについてデジタル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)一つの分離展開列について、分離展開方向に沿った
位置と信号のレベルとからなる一次元波形を少なくとも
二つ得る工程、 2)全ての一次元波形上でピークを検出する工程、 3)一つの一次元波形上の一つのピークについて、隣接
する一次元波形上の該ピークの位置を中心とする一定範
囲内に、ピークが存在するか否かを探索する工程、 4)第三工程においてピークが存在する場合には、順次
隣接する一次元波形に対して第三工程を繰り返す工程、 5)第三および第四工程で、互いに隣接する複数個の一
次元波形上でピークが検出された場合には、一連のピー
クの位置にバンドが存在すると決定し、それ以外の場合
には該ピークの位置にバンドは存在しないと決定する工
程、および 6)上記第三乃至第五工程を順次繰り返すことにより、
分離展開列上の全てのバンドを検出する工程、 を含むことを特徴とする核酸の塩基配列決定のための信
号処理方法。 2、上記第一工程の前に、デジタル画像データから分離
展開パターン領域に対応する画像データを抽出すること
により、該パターン領域に対応する画像データについて
第一工程乃至第六工程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。 3、上記第一工程の前に、デジタル画像データから各分
離展開列に対応する画像データを抽出することにより、
分離展開列ごとに該分離展開列に対応する画像データに
ついて第一工程乃至第六工程を繰り返し行なうことを特
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。 4、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、分離展開パターンが、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項記載の信号処理方法。 5、上記オートラジオグラフを包含するデジタル画像デ
ータが、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項記載の信号処理方法。 6、上記オートラジオグラフを包含するデジタル画像デ
ータが、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
項記載の信号処理方法。
[Scope of Claims] 1. A separation pattern formed by separating and developing a mixture of base-specific DNA fragments or base-specific RNA fragments on a support medium in a one-dimensional direction on a support medium. In a method for determining the base sequence of a nucleic acid by performing digital signal processing on digital image data including an autoradiograph, 1) With respect to one separation development column, from the position and signal level along the separation development direction. 2) Detecting peaks on all the one-dimensional waveforms; 3) For one peak on one one-dimensional waveform, detecting the peak on the adjacent one-dimensional waveform. 4) If a peak exists in the third step, repeat the third step on adjacent one-dimensional waveforms in sequence. Step 5) If peaks are detected on multiple one-dimensional waveforms adjacent to each other in the third and fourth steps, it is determined that a band exists at the position of the series of peaks; is a step of determining that no band exists at the position of the peak, and 6) by sequentially repeating the third to fifth steps above,
A signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid, comprising the step of detecting all bands on a separation and development column. 2. Before the first step, the image data corresponding to the separated development pattern region is extracted from the digital image data, and the first step to the sixth step are performed on the image data corresponding to the pattern region. A signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 1. 3. Before the above first step, by extracting image data corresponding to each separation expansion column from the digital image data,
The signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 1, characterized in that the first to sixth steps are repeatedly performed on image data corresponding to the separation and development column for each separation and development column. . 4. The mixture of the above base-specific DNA fragments includes (1) guanine-specific DNA fragment, (2) adenine-specific DNA fragment, (3) thymine-specific DNA fragment, and (4) cytosine-specific DNA. These four types of base-specific DNA fragments are separated and developed on a support medium, and the separation and development pattern consists of four separate and development rows formed by separating and developing these four types of base-specific DNA fragments, respectively. A signal processing method according to claim 1. 5. The digital image data including the autoradiograph is obtained by superimposing a support medium and a stimulable phosphor sheet containing a stimulable phosphor to generate an autoradiograph of the radiolabeled substance on the support medium. The autoradiograph is obtained by accumulating and recording on a phosphor sheet and then photoelectrically reading out the autoradiograph as photostimulated light by irradiating the phosphor sheet with excitation light. The signal processing method according to item 1. 6. The digital image data including the autoradiograph is obtained by superimposing a support medium and a photographic light-sensitive material, photosensitively recording an autoradiograph of the radiolabeled substance on the support medium on the photosensitive material, and then transferring the digital image data to the photosensitive material. Claim 1 is obtained by photoelectrically reading the autoradiograph visualized above.
Signal processing method described in section.
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