JP2531653B2 - 電場反転ゲル電気泳動 - Google Patents
電場反転ゲル電気泳動Info
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- B01D—SEPARATION
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- B01D57/02—Separation, other than separation of solids, not fully covered by a single other group or subclass, e.g. B03C by electrophoresis
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- G—PHYSICS
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/447—Systems using electrophoresis
- G01N27/44756—Apparatus specially adapted therefor
- G01N27/44773—Multi-stage electrophoresis, e.g. two-dimensional electrophoresis
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は，ゲル電気泳動，特に周期的に交番する電
場，特に反転する電場を用いるゲル電気泳動法およびそ
の装置に関する。
場，特に反転する電場を用いるゲル電気泳動法およびそ
の装置に関する。
技術的背景 電気泳動は混合物の分離を包含するが，この分離は１
つの電場内にある輸送媒体または保持体の中を混合物の
成分が差動移動（differential migration）することに
よって行われる。水溶液中の多くの分子および粒子は，
イオン化によって電荷を得，そして外部電場に応じて移
動する。帯電粒子は単純なイオン，複雑な巨大分子，ウ
イルス，コロイドあるいは生きている細胞でさえあり得
る。その移動速度は，一般に電荷量，粒子の大きさおよ
び形状，そして溶媒および保持体の特性に依存する。
つの電場内にある輸送媒体または保持体の中を混合物の
成分が差動移動（differential migration）することに
よって行われる。水溶液中の多くの分子および粒子は，
イオン化によって電荷を得，そして外部電場に応じて移
動する。帯電粒子は単純なイオン，複雑な巨大分子，ウ
イルス，コロイドあるいは生きている細胞でさえあり得
る。その移動速度は，一般に電荷量，粒子の大きさおよ
び形状，そして溶媒および保持体の特性に依存する。
ゲル保持体による電気泳動は，混合物中のタンパク，
核酸および他のこのような巨大分子を分離する重要な方
法である。所定のpHの保持体に電場を印加すると，巨大
分子は反対の電荷で帯電した電極の方へ移動する。保持
体がいかなる影響も及ぼさなければ，比電荷（ratio of
charge to mass）が大きくなればなるほど分子の移動
が速くなり，保持体を横切って電流を流すと比電荷に応
じて一連のバンドが得られる。
核酸および他のこのような巨大分子を分離する重要な方
法である。所定のpHの保持体に電場を印加すると，巨大
分子は反対の電荷で帯電した電極の方へ移動する。保持
体がいかなる影響も及ぼさなければ，比電荷（ratio of
charge to mass）が大きくなればなるほど分子の移動
が速くなり，保持体を横切って電流を流すと比電荷に応
じて一連のバンドが得られる。
DNA,あるいはSDSのような洗剤で処理された，類似の
アミノ酸組成を有するタンパクのような分子について，
混合物中のすべてのこれらの成分の比電荷は，しばしば
事実上，同一である。これは,DNAまたはタンパク分子
が，おおよそ同一である反復サブユニットごとにかなり
均一な電荷を得るからである。細孔の大きさが分子の断
面積よりも小さな保持体上で電気泳動する場合，移動速
度は分子の大きさに反比例する。これにより，巨大分子
の混合物は，結局，その相対的な大きさにほぼ依存して
一連の異なるバンドに分離される。
アミノ酸組成を有するタンパクのような分子について，
混合物中のすべてのこれらの成分の比電荷は，しばしば
事実上，同一である。これは,DNAまたはタンパク分子
が，おおよそ同一である反復サブユニットごとにかなり
均一な電荷を得るからである。細孔の大きさが分子の断
面積よりも小さな保持体上で電気泳動する場合，移動速
度は分子の大きさに反比例する。これにより，巨大分子
の混合物は，結局，その相対的な大きさにほぼ依存して
一連の異なるバンドに分離される。
電気泳動は，一般に主バンドが，用いたゲルの大部分
を移動した後，終了される。これらのバンドは，染色
法，光学的走査などのような適当な方法によって同定し
得る。また巨大分子は，ゲルの対応する部分を切断し，
溶離することによって回収し得る。これは，例えばゲル
から電気的に溶出されるか，あるいはゲル構造を化学的
に分解または物理的に破壊し，次いで適当な精製技術を
用いることによって行い得る。
を移動した後，終了される。これらのバンドは，染色
法，光学的走査などのような適当な方法によって同定し
得る。また巨大分子は，ゲルの対応する部分を切断し，
溶離することによって回収し得る。これは，例えばゲル
から電気的に溶出されるか，あるいはゲル構造を化学的
に分解または物理的に破壊し，次いで適当な精製技術を
用いることによって行い得る。
ゲルを得るためには，各種の物質を用い得る。ゲルは
マトリックスを具備しなければならないが，その細孔の
大きさは分離されるべき分子の断面積の大きさよりも小
さい。あるいは質量／電荷の考察が決定的であって，比
電荷がほとんど同一である場合には分離がほとんどなさ
れない。従って，自由溶液（free solution）中，ある
いは細孔の大きさが非常に大きなゲル中では，すべての
線状DNAがその大きさに関係なく同じ移動度を有する。
これは単にゲルの篩分け効果によるものである。DNA分
子は大きにものほどより遠回りしなければならず，それ
によってそれらの前進が遅延し，そして分離がなされ得
る。しかし，細孔の大きさが非常に小さい場合，非常に
大きな分子はほとんど全く移動しない傾向にあり，分離
されるべき所望の分子が大きければ大きいほど，細孔の
大きさは大きくなければならない。アガロースは，ガラ
クトースおよび3,6−無水ガラクトースの天然に存在す
る線状多糖類であるが，電気泳動の保持媒体として特に
有用である。それは，ポリアクリルアミドのゲル電気泳
動を用いた場合，時として有用な細孔の大きさの範囲外
となるウイルス，酵素複合体，脂質タンパクおよび核酸
のような大きな分子の分離を可能にするからである。市
販のアガロースおよび変形アガロースは，多種多様であ
る。これらは，通常，約0.1〜約2.5重量％の範囲の濃度
で用いられるが，この場合，細孔の大きさは10〜100Å
となる。ポリアクリルアミドゲルも，その細孔の大きさ
が小さく10Å以下の程度であるので，興味のある，より
小さな分子に対してよく用いられる。各種の保持物質が
用いられてきたが，本発明は何ら特定の保持媒体に限定
されることはない。しかしながら，アガロースおよびポ
リアクリルアミドは，明らかに最も一般的であり，最も
よく研究されている。従って，多くの従業者にとって好
ましい。
マトリックスを具備しなければならないが，その細孔の
大きさは分離されるべき分子の断面積の大きさよりも小
さい。あるいは質量／電荷の考察が決定的であって，比
電荷がほとんど同一である場合には分離がほとんどなさ
れない。従って，自由溶液（free solution）中，ある
いは細孔の大きさが非常に大きなゲル中では，すべての
線状DNAがその大きさに関係なく同じ移動度を有する。
これは単にゲルの篩分け効果によるものである。DNA分
子は大きにものほどより遠回りしなければならず，それ
によってそれらの前進が遅延し，そして分離がなされ得
る。しかし，細孔の大きさが非常に小さい場合，非常に
大きな分子はほとんど全く移動しない傾向にあり，分離
されるべき所望の分子が大きければ大きいほど，細孔の
大きさは大きくなければならない。アガロースは，ガラ
クトースおよび3,6−無水ガラクトースの天然に存在す
る線状多糖類であるが，電気泳動の保持媒体として特に
有用である。それは，ポリアクリルアミドのゲル電気泳
動を用いた場合，時として有用な細孔の大きさの範囲外
となるウイルス，酵素複合体，脂質タンパクおよび核酸
のような大きな分子の分離を可能にするからである。市
販のアガロースおよび変形アガロースは，多種多様であ
る。これらは，通常，約0.1〜約2.5重量％の範囲の濃度
で用いられるが，この場合，細孔の大きさは10〜100Å
となる。ポリアクリルアミドゲルも，その細孔の大きさ
が小さく10Å以下の程度であるので，興味のある，より
小さな分子に対してよく用いられる。各種の保持物質が
用いられてきたが，本発明は何ら特定の保持媒体に限定
されることはない。しかしながら，アガロースおよびポ
リアクリルアミドは，明らかに最も一般的であり，最も
よく研究されている。従って，多くの従業者にとって好
ましい。
それにもかかわらず，アガロースまたはポリアクリル
アミドを用いた従来のゲル電気泳動の利用は，一般的に
非常に大きなデオキシリボ核酸（DNA）分子，すなわち
約２×105塩基対（bp）または約200kbより大きな分子の
分離には，理論的に適していない。多くの実質的な作業
は，約２×104bpまたは約20kbより小さな分子に限定さ
れている。遺伝子工学への応用に用いられる典型的なDN
A分子は，このような大きさの下限内にあるが，染色体
中のDNA分子はもった大きい。
アミドを用いた従来のゲル電気泳動の利用は，一般的に
非常に大きなデオキシリボ核酸（DNA）分子，すなわち
約２×105塩基対（bp）または約200kbより大きな分子の
分離には，理論的に適していない。多くの実質的な作業
は，約２×104bpまたは約20kbより小さな分子に限定さ
れている。遺伝子工学への応用に用いられる典型的なDN
A分子は，このような大きさの下限内にあるが，染色体
中のDNA分子はもった大きい。
従来のDNAのゲル電気泳動に関する技術的背景の情報
は,RickwoodおよびHames,核酸のゲル電気泳動：実用の
手引き,IRLプレス，オックスフォード,UK,特に第２章，
“DNAのゲル電気泳動",SealeyおよびSouthern著，のよ
うな教科書を参照することによって得られる。
は,RickwoodおよびHames,核酸のゲル電気泳動：実用の
手引き,IRLプレス，オックスフォード,UK,特に第２章，
“DNAのゲル電気泳動",SealeyおよびSouthern著，のよ
うな教科書を参照することによって得られる。
非常に大きなDNA分子を従来のゲル電気泳動によって
分離する試みに関する技術的背景の情報については,Fan
gman,Nucleic Acids Res,５:653−665（1978）；および
Serwer,Biochemistry19,3001−3004（1980）による論文
を参照し得る。これらの報告は，ともに希釈ゲルの利用
に関する。それは細孔の大きさが，分離を望まれる分子
の大きさに一致して大きいからである。前者の論分で
は，非常に希薄なアガロースゲル（これは取り扱いが困
難である）および低い電圧（これは長い実施時間を要す
る）を用いることにより,Fangmanは，バクテリオファー
ジＧのDNA（約750kb,ここで1kb＝１キロ塩基対＝100塩
基対）のバクテリオファージT4のDNA（約170kb）に対す
る移動度の比として約1.4という値を得ることができ
た。バクテリオファージより大きな分子は研究されなか
った。また，後者の論文においてもSerwerが希釈アガロ
ースを包含する最適条件が低い電圧下になることを見出
した。約170kbより大きな分子は研究されていない。
分離する試みに関する技術的背景の情報については,Fan
gman,Nucleic Acids Res,５:653−665（1978）；および
Serwer,Biochemistry19,3001−3004（1980）による論文
を参照し得る。これらの報告は，ともに希釈ゲルの利用
に関する。それは細孔の大きさが，分離を望まれる分子
の大きさに一致して大きいからである。前者の論分で
は，非常に希薄なアガロースゲル（これは取り扱いが困
難である）および低い電圧（これは長い実施時間を要す
る）を用いることにより,Fangmanは，バクテリオファー
ジＧのDNA（約750kb,ここで1kb＝１キロ塩基対＝100塩
基対）のバクテリオファージT4のDNA（約170kb）に対す
る移動度の比として約1.4という値を得ることができ
た。バクテリオファージより大きな分子は研究されなか
った。また，後者の論文においてもSerwerが希釈アガロ
ースを包含する最適条件が低い電圧下になることを見出
した。約170kbより大きな分子は研究されていない。
最近，大きなDNA分子を分離するために変形されたゲ
ル電気泳動技術が,Schwartzら,Cold Spring Harbor Sym
p.Quant.Biol.47:189−195（1983）;SchwartzおよびCan
tor,Cell37:67−75（1984）;SmithおよびCantor,Nature
（1986）319:701−702;そしてCantorおよびSchwartz,米
国特許第4,473,452号に開示された。開示された技術に
よると，互いに横切る同一平面上の方向を有する２つの
不均一な電場を交互にゲル媒体に印加させることによっ
て,DNA分子が分離された。この２つの電場は，粒子の質
量に関係するある周波数で，互いに位相がずれたそれぞ
れ大きな強度と小さな強度の間を交番する。２つの電場
を横切るように印加するので,DNA分子は２つの電場方向
の間の方向に移動する。
ル電気泳動技術が,Schwartzら,Cold Spring Harbor Sym
p.Quant.Biol.47:189−195（1983）;SchwartzおよびCan
tor,Cell37:67−75（1984）;SmithおよびCantor,Nature
（1986）319:701−702;そしてCantorおよびSchwartz,米
国特許第4,473,452号に開示された。開示された技術に
よると，互いに横切る同一平面上の方向を有する２つの
不均一な電場を交互にゲル媒体に印加させることによっ
て,DNA分子が分離された。この２つの電場は，粒子の質
量に関係するある周波数で，互いに位相がずれたそれぞ
れ大きな強度と小さな強度の間を交番する。２つの電場
を横切るように印加するので,DNA分子は２つの電場方向
の間の方向に移動する。
この開示されたCantorおよびSchwartzの技術は成功裏
に適用され，酵母および原生動物のような下等生物の染
色体中に存在するDNA分子が分離されているが，そのバ
ンドは少し歪んでおり，平行ではない。これは，おそら
く彼らの方法には不均一な電場を用いるという利点があ
ると主張されるためである。従って，従来のゲル電気泳
動において得られるような試料間のレーンとレーンの比
較を行うことは困難である。また，横電場ゲル電気泳動
（transverse−field gel electro−phoresis）の技術
には，複雑な電極配置が必要である。電極の理論的な最
小数は３個であるが,4個より少ない電極を有する装置は
報告されていない。そしてこの装置は，すべての電極が
ひと並びになっているという特徴を有するのが一般的で
ある。さらに，電極を精度よく配置すると，得られる結
果に劇的な効果が得られる。従って，横電場交番ゲル電
気泳動（transverse−field−alternation gel electro
phoresis）は，便利なゲル電気泳動として実用的ではな
い。
に適用され，酵母および原生動物のような下等生物の染
色体中に存在するDNA分子が分離されているが，そのバ
ンドは少し歪んでおり，平行ではない。これは，おそら
く彼らの方法には不均一な電場を用いるという利点があ
ると主張されるためである。従って，従来のゲル電気泳
動において得られるような試料間のレーンとレーンの比
較を行うことは困難である。また，横電場ゲル電気泳動
（transverse−field gel electro−phoresis）の技術
には，複雑な電極配置が必要である。電極の理論的な最
小数は３個であるが,4個より少ない電極を有する装置は
報告されていない。そしてこの装置は，すべての電極が
ひと並びになっているという特徴を有するのが一般的で
ある。さらに，電極を精度よく配置すると，得られる結
果に劇的な効果が得られる。従って，横電場交番ゲル電
気泳動（transverse−field−alternation gel electro
phoresis）は，便利なゲル電気泳動として実用的ではな
い。
横電場技術（これは，直交電場交番ゲル電気泳動（or
thogonal−field−alternation gel electrophoresis）
またはOFAGEとも定義される）の装置，および酵母由来
の染色体DNA分子への応用は,CarleおよびOlson,Nucleic
Acids Res.12:5647−5664（1984）によって述べられて
いる。横電場技術を用いた酵母由来の一組の染色体DNA
分子に関する完全解析が,CarleおよびOlson,Proc Natl
Acad Sci（USA）82:3756−3760（1985）によって，さ
らに報告されている。
thogonal−field−alternation gel electrophoresis）
またはOFAGEとも定義される）の装置，および酵母由来
の染色体DNA分子への応用は,CarleおよびOlson,Nucleic
Acids Res.12:5647−5664（1984）によって述べられて
いる。横電場技術を用いた酵母由来の一組の染色体DNA
分子に関する完全解析が,CarleおよびOlson,Proc Natl
Acad Sci（USA）82:3756−3760（1985）によって，さ
らに報告されている。
ゲル電気泳動における横電場技術の染色体DNA分子へ
の応用に関するその他の技術的背景の情報は,Van der P
loegら,Cell 37:77−84（1984）;Van der Ploegら,Cel
l39:213−221（1984）：およびVan der Ploegら,Scienc
e229:658−661（1985）によって与えられている。
の応用に関するその他の技術的背景の情報は,Van der P
loegら,Cell 37:77−84（1984）;Van der Ploegら,Cel
l39:213−221（1984）：およびVan der Ploegら,Scienc
e229:658−661（1985）によって与えられている。
発明の開示 本発明に従って，ゲル電気泳動に対する改良された方
法が考案されている。この方法は，非常に大きなDNA
（例えば，染色体DNA）およびタンパク分子を含む広範
囲の分子を分離するのに適し，分離した化合物の平行な
バンドを与える。本発明の方法および装置では，単一次
元の電場を周期的に交番，特に反転させる。便宜的に，
この方法を電場反転ゲル電気泳動（field−inversion g
el electrophoresis）またはFIGEと記述し得る。
法が考案されている。この方法は，非常に大きなDNA
（例えば，染色体DNA）およびタンパク分子を含む広範
囲の分子を分離するのに適し，分離した化合物の平行な
バンドを与える。本発明の方法および装置では，単一次
元の電場を周期的に交番，特に反転させる。便宜的に，
この方法を電場反転ゲル電気泳動（field−inversion g
el electrophoresis）またはFIGEと記述し得る。
本発明によれば，分離されるべき物質の混合物または
分析されるべき試料を含む電気泳動ゲル保持体に印加さ
れた同一平面上の２つの電場の強さを系統的に位相をず
らせて変化させることによって,.分離されるべき混合物
の少なくとも１成分または分析されるべき試料の正味の
移動（net migration）が得られる。好ましくは，この
電場を繰り返し反対方向に交番させて印加する。従っ
て，最も簡単な好ましい形式では，このような位相をず
らした変化は，電場の方向の単純な反転として考えられ
ることができる。試料中の分子の正味の移動は，ある方
向に電圧を他方向よりも長時間または他方向よりも大き
な電圧を引火することによって達成される。しかしなが
ら，本発明は，このような特別のプロトコルに限定され
ることはなく，電場を単一方向で変調させることも含
む。
分析されるべき試料を含む電気泳動ゲル保持体に印加さ
れた同一平面上の２つの電場の強さを系統的に位相をず
らせて変化させることによって,.分離されるべき混合物
の少なくとも１成分または分析されるべき試料の正味の
移動（net migration）が得られる。好ましくは，この
電場を繰り返し反対方向に交番させて印加する。従っ
て，最も簡単な好ましい形式では，このような位相をず
らした変化は，電場の方向の単純な反転として考えられ
ることができる。試料中の分子の正味の移動は，ある方
向に電圧を他方向よりも長時間または他方向よりも大き
な電圧を引火することによって達成される。しかしなが
ら，本発明は，このような特別のプロトコルに限定され
ることはなく，電場を単一方向で変調させることも含
む。
電場反転を用いた好ましい場合には，例えばいわゆる
“前方向”および“逆”方向間の各スイッチング周期を
時間的に不等価に分割するかまたは前方向に逆方向より
も高い電圧を印加するか，あるいはこれらのある組合せ
によって，所定方向への正味の移動が達成され得る。分
離能は適当な繰り返しのスイッチング方式（switching
regime）を選択することによって一定の範囲内で最適化
され得る。逆に，スイッチング間隔の勾配を用いること
によって，大きさを広い範囲にわたって調べることがで
きる。この方法では，スイッチング周期の内部構成であ
る期間および電圧が電気泳動の実施中に変化する。
“前方向”および“逆”方向間の各スイッチング周期を
時間的に不等価に分割するかまたは前方向に逆方向より
も高い電圧を印加するか，あるいはこれらのある組合せ
によって，所定方向への正味の移動が達成され得る。分
離能は適当な繰り返しのスイッチング方式（switching
regime）を選択することによって一定の範囲内で最適化
され得る。逆に，スイッチング間隔の勾配を用いること
によって，大きさを広い範囲にわたって調べることがで
きる。この方法では，スイッチング周期の内部構成であ
る期間および電圧が電気泳動の実施中に変化する。
本発明の電場反転ゲル電気泳動法を用いて成功した結
果は，電気泳動を用いた従来の経験から鑑みても驚くべ
きことであり，予期されるものではなかった。またこれ
らは電気泳動に関する現在の分子理論から予言されなか
った。本発明者らは何ら特別の理論に束縛されることは
ないが，この方法の現象論は，以下の特定の実施例およ
び説明から明らかなように，巨大分子か電気泳動の間に
指向性の形態（directional conformation）をとること
に基づいていると考えられる。
果は，電気泳動を用いた従来の経験から鑑みても驚くべ
きことであり，予期されるものではなかった。またこれ
らは電気泳動に関する現在の分子理論から予言されなか
った。本発明者らは何ら特別の理論に束縛されることは
ないが，この方法の現象論は，以下の特定の実施例およ
び説明から明らかなように，巨大分子か電気泳動の間に
指向性の形態（directional conformation）をとること
に基づいていると考えられる。
多くの種類の巨大分子の混合物に対し，本発明は分解
能，実験上の便益，および実際の試料量の点において，
横電場技術の実質的な改良を与える。
能，実験上の便益，および実際の試料量の点において，
横電場技術の実質的な改良を与える。
図面の簡単な説明 第１図は，本発明の１実施態様における電場反転ゲル
電気泳動の概略図である。
電気泳動の概略図である。
第２図は，本発明の１実施態様におけるゲルボックス
の部分的な断面を表す斜視図である。
の部分的な断面を表す斜視図である。
第３図は，第１図の電場反転ゲル電気泳動においてス
イッチング間隔を与えるスイッチング装置の配線図であ
る。
イッチング間隔を与えるスイッチング装置の配線図であ
る。
第４図は，電圧一定のスイッチング周期によって得ら
れた電気泳動のバンドパターンを表す。
れた電気泳動のバンドパターンを表す。
第５図，電圧を一定とし，前方向と後方向の間隔の比
を一定にして周期を直線的に変化させることによって得
られた電気泳動のバンドパターンを表す。
を一定にして周期を直線的に変化させることによって得
られた電気泳動のバンドパターンを表す。
第６図は，電圧は一定であるが，比を増加させながら
時間間隔を変化させることによって得られた電気泳動の
バンドパターンを表す。
時間間隔を変化させることによって得られた電気泳動の
バンドパターンを表す。
本発明の実施の方法 A.一般的記述 本明細書は，本発明を形成していると考えられる主題
を特に指摘し，そして弁別的に主張している請求の範囲
によって結論するが，本発明は以下の好ましい実施態様
の詳細な記述および理論的モデルの説明によってさらに
理解されると考えられる。
を特に指摘し，そして弁別的に主張している請求の範囲
によって結論するが，本発明は以下の好ましい実施態様
の詳細な記述および理論的モデルの説明によってさらに
理解されると考えられる。
本発明者らは何ら特別の理論に束縛されることはない
が，電場反転ゲル電気泳動法において得られた結果は，
巨大分子が電気泳動の間に指向性の形態をとるというこ
とを仮定すれば説明し得る。定常状態の電気泳動の下で
は，分子は図式的に矢印とみなし得る。ここで分子の先
端部は，未端部とは形態が異なる。このモデルでは，分
子はその矢印が電場の方向に配向している場合，反対方
向に配向しているか，あるいはおそらくある中間の形態
を取る場合よりもはるかに大きな移動度を有すると仮定
する。さらに，分子がその形態の指向性を反転するため
には，大きさに依存した時間間隔が必要であると仮定す
る。特定の大きさの分子がその形態を反転するのに必要
な間隔によく適合した期間を電場反転の周期が有する場
合，そのような分子は電場方向に適切に配向する形態を
取る時間がほとんどないかまたは全くないために非常に
小さな移動度を有する。このような“共鳴”現象は，こ
の方法の応用において観測され，さらに以下の実施例１
に記述されている最小移動度効果を説明する。非常に大
きな分子は，変化している電場に遅延することなく追随
することは全く不可能であって，その移動度が，共鳴状
態にあるかまたは共鳴状態に近い分子よりも大きいが，
電場反転の期間に比べて急速に再配向し得る分子の移動
度よりも非常に小さいような定常状態の形態をとる。
が，電場反転ゲル電気泳動法において得られた結果は，
巨大分子が電気泳動の間に指向性の形態をとるというこ
とを仮定すれば説明し得る。定常状態の電気泳動の下で
は，分子は図式的に矢印とみなし得る。ここで分子の先
端部は，未端部とは形態が異なる。このモデルでは，分
子はその矢印が電場の方向に配向している場合，反対方
向に配向しているか，あるいはおそらくある中間の形態
を取る場合よりもはるかに大きな移動度を有すると仮定
する。さらに，分子がその形態の指向性を反転するため
には，大きさに依存した時間間隔が必要であると仮定す
る。特定の大きさの分子がその形態を反転するのに必要
な間隔によく適合した期間を電場反転の周期が有する場
合，そのような分子は電場方向に適切に配向する形態を
取る時間がほとんどないかまたは全くないために非常に
小さな移動度を有する。このような“共鳴”現象は，こ
の方法の応用において観測され，さらに以下の実施例１
に記述されている最小移動度効果を説明する。非常に大
きな分子は，変化している電場に遅延することなく追随
することは全く不可能であって，その移動度が，共鳴状
態にあるかまたは共鳴状態に近い分子よりも大きいが，
電場反転の期間に比べて急速に再配向し得る分子の移動
度よりも非常に小さいような定常状態の形態をとる。
従って，分子量尺度の各部分は，スイッチング方式を
適当に選択することによって伸張もしくは収縮し得る。
ある特定の分子量に共鳴する一定のスイッチング方式を
用いると，分子量がその両端のいずれかになるように分
子の分離距離が伸張する。また，一般に周波数が高けれ
ば高いほど，より小さな分子と共鳴し；周波数が低けれ
ば低いほど，より大きな分子と共鳴する。特定の混合物
に対して最も有効で正確なプログラムは，数多くの因子
に依存しており，正確に予測し得ないが，以下のように
一般化することによって一般的に推測し得る。
適当に選択することによって伸張もしくは収縮し得る。
ある特定の分子量に共鳴する一定のスイッチング方式を
用いると，分子量がその両端のいずれかになるように分
子の分離距離が伸張する。また，一般に周波数が高けれ
ば高いほど，より小さな分子と共鳴し；周波数が低けれ
ば低いほど，より大きな分子と共鳴する。特定の混合物
に対して最も有効で正確なプログラムは，数多くの因子
に依存しており，正確に予測し得ないが，以下のように
一般化することによって一般的に推測し得る。
さらに，より大きな分量のスペクトルは，傾斜した尺
度（ramped scale）を用いることによって便宜的に分離
し得る。最も簡単な形式において，このような尺度は，
その絶対的な長さが連続的に増加するかまたは減少する
が，電気泳動の進行中に各方向の間隔は，その比を同一
に維持するように増加するかまたは減少する。別の変形
においては，一方の間隔，例えば“後”方向の間隔が一
定のままであるのに対し，その反対方向の間隔は連続的
に増加するかまたは減少する。この種の規則的なパター
ンは，もちろん必ずしも必要ではなく，ある特定の場合
に十分な分離を得るために比を一定に維持する必要はな
い。しかしながら，このように直線的に傾斜している方
法は便宜的に出発点を与えるが，このプログラムをより
複雑にすることには必ずしも有利な効果はない。
度（ramped scale）を用いることによって便宜的に分離
し得る。最も簡単な形式において，このような尺度は，
その絶対的な長さが連続的に増加するかまたは減少する
が，電気泳動の進行中に各方向の間隔は，その比を同一
に維持するように増加するかまたは減少する。別の変形
においては，一方の間隔，例えば“後”方向の間隔が一
定のままであるのに対し，その反対方向の間隔は連続的
に増加するかまたは減少する。この種の規則的なパター
ンは，もちろん必ずしも必要ではなく，ある特定の場合
に十分な分離を得るために比を一定に維持する必要はな
い。しかしながら，このように直線的に傾斜している方
法は便宜的に出発点を与えるが，このプログラムをより
複雑にすることには必ずしも有利な効果はない。
スイッチングプログラムに関する数多くの変形が以下
の実施例に例証されている。これらには，前方向および
逆方向に対して同一の時間間隔を維持するが，電圧を変
化させること；同一の電圧レベルを維持するが，各方向
で過ごす時間を変更すること，そしていま述べたような
傾斜している方式が含まれる。その他のプログラムは，
一次元のゲルに沿って正反対の方向に電場を多重印加す
る必要がある限り，本発明の範囲内に包含される。
の実施例に例証されている。これらには，前方向および
逆方向に対して同一の時間間隔を維持するが，電圧を変
化させること；同一の電圧レベルを維持するが，各方向
で過ごす時間を変更すること，そしていま述べたような
傾斜している方式が含まれる。その他のプログラムは，
一次元のゲルに沿って正反対の方向に電場を多重印加す
る必要がある限り，本発明の範囲内に包含される。
さらに本発明に包含されるものは，パルス電場の変化
であって，やはり一次元的である。ここで正味の電圧は
必ずしも反転しない。このようなプログラムは，高い電
場のスパート（spurt）が，ゲルを横切る同一方向のよ
り低い電圧の印加と交替することを利用している。前述
のモデルは，この変形を説明する際にやはり有用であ
る。変調電場が，電場反転によって得られるのと同様の
分離を行う能力も，形態における差動的変化に頼ってい
る。DNA鎖または変性タンパクのような細長い分子につ
いて，移動している物質は，大体“スパゲッティ”のよ
うに挙動し得る。かなり低い電圧が保持体を横切って印
加される場合，このスパゲッティはそれ自身がほぐれる
時間を有し，その電荷と相互作用している電場に対応す
る方向にある細孔をきれいに通過して移動する。一方，
電圧を急激に印加する場合，分子の全長における帯電部
分は，好結果の前方向への動きを妨げるマトリックス中
の障壁に向かって急激に突進する。従って，極端に急勾
配で高い電圧の電場を“前”方向に印加して，低い電圧
と交替させる場合，移動速度はやはり再形態化（reconf
ormation）の速度に依存する。そして電解変調において
“逆”方向は，ある意味では前方向の電圧によって擬似
し得る。
であって，やはり一次元的である。ここで正味の電圧は
必ずしも反転しない。このようなプログラムは，高い電
場のスパート（spurt）が，ゲルを横切る同一方向のよ
り低い電圧の印加と交替することを利用している。前述
のモデルは，この変形を説明する際にやはり有用であ
る。変調電場が，電場反転によって得られるのと同様の
分離を行う能力も，形態における差動的変化に頼ってい
る。DNA鎖または変性タンパクのような細長い分子につ
いて，移動している物質は，大体“スパゲッティ”のよ
うに挙動し得る。かなり低い電圧が保持体を横切って印
加される場合，このスパゲッティはそれ自身がほぐれる
時間を有し，その電荷と相互作用している電場に対応す
る方向にある細孔をきれいに通過して移動する。一方，
電圧を急激に印加する場合，分子の全長における帯電部
分は，好結果の前方向への動きを妨げるマトリックス中
の障壁に向かって急激に突進する。従って，極端に急勾
配で高い電圧の電場を“前”方向に印加して，低い電圧
と交替させる場合，移動速度はやはり再形態化（reconf
ormation）の速度に依存する。そして電解変調において
“逆”方向は，ある意味では前方向の電圧によって擬似
し得る。
本発明の電場反転法の能力は，標準的な電気泳動の実
施に新しい変数を付加することにある。これにより，多
種類の分子の電気泳動の挙動が大いに変更させるが，従
来の電気泳動を特徴づける大きな融通性（すなわち，多
くの単純な装置設計，電気泳動媒体の種類など）は保持
されている。この新しい変数は，電場反転のスイッチン
グ方式である。スイッチング方式は単純（例えば，
“前”方向に10秒間および“後”方向に５秒間の一定周
期）あるいは複雑（例えば，実施中に系統的に変化する
周期）であり得るが，これは所望の結果に依存する。電
気泳動の移動度を変更するスイッチング方式の能力を劇
的に例証したものは，最小移動度の現象によって与えら
れる；いくつかの条件下で，大きさおよび移動度の間に
（通常の逆の相関よりもむしろ）強い直接の相関が生じ
得る。大きさ−移動度曲線のこのような枝部分（“lim
b"）は，ある分離に対する従来の枝部分よりも効果的で
ある。ゲルのある領域で，大きさがかなり異なる２つの
分子が予期に反して同じ移動度を有するために，このよ
うな枝部分が望ましくない場合には，スイッチング間隔
の勾配または適当に選択された一定のスイッチング周期
を用いることによって，最小化し得るかあるいは消去し
得る。
施に新しい変数を付加することにある。これにより，多
種類の分子の電気泳動の挙動が大いに変更させるが，従
来の電気泳動を特徴づける大きな融通性（すなわち，多
くの単純な装置設計，電気泳動媒体の種類など）は保持
されている。この新しい変数は，電場反転のスイッチン
グ方式である。スイッチング方式は単純（例えば，
“前”方向に10秒間および“後”方向に５秒間の一定周
期）あるいは複雑（例えば，実施中に系統的に変化する
周期）であり得るが，これは所望の結果に依存する。電
気泳動の移動度を変更するスイッチング方式の能力を劇
的に例証したものは，最小移動度の現象によって与えら
れる；いくつかの条件下で，大きさおよび移動度の間に
（通常の逆の相関よりもむしろ）強い直接の相関が生じ
得る。大きさ−移動度曲線のこのような枝部分（“lim
b"）は，ある分離に対する従来の枝部分よりも効果的で
ある。ゲルのある領域で，大きさがかなり異なる２つの
分子が予期に反して同じ移動度を有するために，このよ
うな枝部分が望ましくない場合には，スイッチング間隔
の勾配または適当に選択された一定のスイッチング周期
を用いることによって，最小化し得るかあるいは消去し
得る。
従来の電気泳動を用いた場合のように，電場反転ゲル
電気泳動においては，単一ゲルの隣接するレーン上に装
填された非常に多くの試料は，互いに平行に移動し，密
接に類似した電気泳動の条件を受ける。同一ゲル上の多
くの試料間でレーンとレーンの確かな比較を行い得るこ
とは，従来の電気泳動の最も有力な特徴の１つである。
横電場技術によって単純な平行移動パターンを達成し得
るかもしれないし，達成し得ないかもしれないが，多く
の報告された応用は，この目標を達成していない。多く
の電気泳動法が，異なるレーン内を移動している分子の
移動度間の比較に依存していることから，この点の重要
性が生じてくる。そして実験的な融通性は，数レーン離
れた試料間で良好な比較をなし得る場合に最大となる。
この種の応用の一例は，あるレーン内の大きさが未知の
分子の移動度を，別のレーン内の大きさが既知の分子の
移動度と比較することによって分子の大きさを推定する
ことである。他の例は，絶対的な大きさを測定すること
は必要ないが，異なる試料中の分子が同じ移動度を有す
るのかどうか，あるいは異なる移動度を有するのかどう
かを決定することによって，これらの分子が同一である
可能性があるのかどうか，あるいは確かに同一ではない
のかどうか，を決定しようとする努力に関する。
電気泳動においては，単一ゲルの隣接するレーン上に装
填された非常に多くの試料は，互いに平行に移動し，密
接に類似した電気泳動の条件を受ける。同一ゲル上の多
くの試料間でレーンとレーンの確かな比較を行い得るこ
とは，従来の電気泳動の最も有力な特徴の１つである。
横電場技術によって単純な平行移動パターンを達成し得
るかもしれないし，達成し得ないかもしれないが，多く
の報告された応用は，この目標を達成していない。多く
の電気泳動法が，異なるレーン内を移動している分子の
移動度間の比較に依存していることから，この点の重要
性が生じてくる。そして実験的な融通性は，数レーン離
れた試料間で良好な比較をなし得る場合に最大となる。
この種の応用の一例は，あるレーン内の大きさが未知の
分子の移動度を，別のレーン内の大きさが既知の分子の
移動度と比較することによって分子の大きさを推定する
ことである。他の例は，絶対的な大きさを測定すること
は必要ないが，異なる試料中の分子が同じ移動度を有す
るのかどうか，あるいは異なる移動度を有するのかどう
かを決定することによって，これらの分子が同一である
可能性があるのかどうか，あるいは確かに同一ではない
のかどうか，を決定しようとする努力に関する。
電場反転電気泳動法は，電気泳動装置の主要な構成品
の設計またはゲルを横切る試料の分布に対する要求は最
小限であるのに，標準的な電気泳動の実施を向上させる
その能力ゆえに，幅広く応用し得る可能性を有する。大
きなDNA分子を分析し得る可能性を向上させるその能力
は，大きさの範囲が15kb〜＞700kbにも及ぶことで示さ
れている。ここで，示された適用範囲の上限が不確定で
あるのは，十分に特徴づけられた，大きさが＞700kbの
試験分子が存在しないからである。適用し得る大きさの
範囲は，温度，スイッチング方式，電気泳動媒体の組
成，前方向および／または後方向の電圧，流動緩衝液の
組成，および実施継続期間のような容易に変動する試験
条件の変化によって，小さい方の大きさおよび大きい方
の大きさを両方とも拡張し得ることはかなり確実であ
る。電気泳動の特定の応用に対して，これらすべての変
数を最適化することにより，最良の結果が得られる。そ
して電場反転法を用いることにより，従来の電気泳動よ
りも鋭敏な効果が得られる。
の設計またはゲルを横切る試料の分布に対する要求は最
小限であるのに，標準的な電気泳動の実施を向上させる
その能力ゆえに，幅広く応用し得る可能性を有する。大
きなDNA分子を分析し得る可能性を向上させるその能力
は，大きさの範囲が15kb〜＞700kbにも及ぶことで示さ
れている。ここで，示された適用範囲の上限が不確定で
あるのは，十分に特徴づけられた，大きさが＞700kbの
試験分子が存在しないからである。適用し得る大きさの
範囲は，温度，スイッチング方式，電気泳動媒体の組
成，前方向および／または後方向の電圧，流動緩衝液の
組成，および実施継続期間のような容易に変動する試験
条件の変化によって，小さい方の大きさおよび大きい方
の大きさを両方とも拡張し得ることはかなり確実であ
る。電気泳動の特定の応用に対して，これらすべての変
数を最適化することにより，最良の結果が得られる。そ
して電場反転法を用いることにより，従来の電気泳動よ
りも鋭敏な効果が得られる。
前記のすべてにおいて，良好な温度制御を行うことが
好ましい。それは，上記の形態変化の活性化エネルギー
が高いために，電場反転ゲル電気泳動における分子の移
動度に，従来の電気泳動において観察されたものより大
きな温度依存性を付与するからである。
好ましい。それは，上記の形態変化の活性化エネルギー
が高いために，電場反転ゲル電気泳動における分子の移
動度に，従来の電気泳動において観察されたものより大
きな温度依存性を付与するからである。
B.被験物質 電場反転技術の応用はDNAに限定されることはない。R
NA,タンパク，核タンパク粒子およびタンパク−洗剤の
複合体のような他の帯電した巨大分子の定性的な電気泳
動の挙動は，一般にDNAの挙動と類似しており，電場反
転法は，これらの分子が分離され得る大きさの範囲を増
大させると期待され，そしてスイッチング方式を適当に
選択することにより，目標される特定の大きさの範囲内
の分解能を増大させると期待される。
NA,タンパク，核タンパク粒子およびタンパク−洗剤の
複合体のような他の帯電した巨大分子の定性的な電気泳
動の挙動は，一般にDNAの挙動と類似しており，電場反
転法は，これらの分子が分離され得る大きさの範囲を増
大させると期待され，そしてスイッチング方式を適当に
選択することにより，目標される特定の大きさの範囲内
の分解能を増大させると期待される。
ここにおける実施例は,DNA分子を分離する際の技術を
例証しているが，これは分析においてこのような分離を
得ることに固有の興味があるという理由による。しかし
ながら，電荷がかなり均一に分布していると仮定し得る
他の分子に対してもこの技術を適用し得るということは
注目すべきである。このようにかなり重要な分子の中に
は，陰イオン性または陽イオン性の洗剤で変性された場
合，電荷がその一次構造にわたって大体均一であると仮
定されるタンパクがある。本発明の方法を用いれば,20
〜50kd程度の従来の分子量を有するタンパクだけでな
く，約240kdの分子量を有する第VIII因子のようなより
大きな分子量のタンパクをも分離し得る。
例証しているが，これは分析においてこのような分離を
得ることに固有の興味があるという理由による。しかし
ながら，電荷がかなり均一に分布していると仮定し得る
他の分子に対してもこの技術を適用し得るということは
注目すべきである。このようにかなり重要な分子の中に
は，陰イオン性または陽イオン性の洗剤で変性された場
合，電荷がその一次構造にわたって大体均一であると仮
定されるタンパクがある。本発明の方法を用いれば,20
〜50kd程度の従来の分子量を有するタンパクだけでな
く，約240kdの分子量を有する第VIII因子のようなより
大きな分子量のタンパクをも分離し得る。
C.FIGE用の装置 電場反転ゲル電気泳動は，横電場電気泳動に必要な装
置よりもはるかに簡単な各種の装置に用いて実施し得
る。実際，外部のタイミング装置およびスイッチング装
置，そして場合によっては，改良された温度制御装置を
除けば，この電場反転法は通常の電気泳動装置を用いて
実施し得る。このように特別に設計されたゲルボックス
および電極系を必要としないことが非常に重要である。
何故なら，多くの各種の電気泳動装置が，試料の取り扱
いおよびゲルの調整の便益，分離の速さ，必要な試料の
量，分離された分子を可視化する容易さ，そして他の実
験上の変数を最大にするように設計されてきたからであ
る。これらのすべての場合において，利用し得る大きさ
の範囲の目標とされる部分においてより大きな分子を分
離し，そして分解能を増大し得ることが有用である。電
場反転法は，主要な電極／流動する緩衝液／ゲルのユニ
ットよりもむしろ外部の付属品に依存するこのような問
題に対する一般解を提供する。対照的に，当該技術分野
における横電場交番ゲル電気泳動は，複雑な電極配置が
必要であって，電極を精度よく配置すると，得られる結
果に劇的な効果が得られる。従って，横電場交番ゲル電
気泳動は，電場反転技術とは異なり，標準的な電気泳動
の実施を基礎とし，その有用性を大いに拡張する便利な
方法を提供しない。
置よりもはるかに簡単な各種の装置に用いて実施し得
る。実際，外部のタイミング装置およびスイッチング装
置，そして場合によっては，改良された温度制御装置を
除けば，この電場反転法は通常の電気泳動装置を用いて
実施し得る。このように特別に設計されたゲルボックス
および電極系を必要としないことが非常に重要である。
何故なら，多くの各種の電気泳動装置が，試料の取り扱
いおよびゲルの調整の便益，分離の速さ，必要な試料の
量，分離された分子を可視化する容易さ，そして他の実
験上の変数を最大にするように設計されてきたからであ
る。これらのすべての場合において，利用し得る大きさ
の範囲の目標とされる部分においてより大きな分子を分
離し，そして分解能を増大し得ることが有用である。電
場反転法は，主要な電極／流動する緩衝液／ゲルのユニ
ットよりもむしろ外部の付属品に依存するこのような問
題に対する一般解を提供する。対照的に，当該技術分野
における横電場交番ゲル電気泳動は，複雑な電極配置が
必要であって，電極を精度よく配置すると，得られる結
果に劇的な効果が得られる。従って，横電場交番ゲル電
気泳動は，電場反転技術とは異なり，標準的な電気泳動
の実施を基礎とし，その有用性を大いに拡張する便利な
方法を提供しない。
ここで図面を参照することによって，本発明の電場反
転ゲル電気泳動法の実験室における実施態様を第１図〜
第３図に例証する。特に第１図の概略図を参照すること
によって，この電場反転ゲルで電気泳動法は，相互に接
続された一連の構成品によって例証されるが，これらの
構成品は，電気泳動チャンバーまたはゲルボックス10,
ポンプ11,熱交換器12,スイッチング手段13,直流調整電
源14およびタイミング装置15からなる。
転ゲル電気泳動法の実験室における実施態様を第１図〜
第３図に例証する。特に第１図の概略図を参照すること
によって，この電場反転ゲルで電気泳動法は，相互に接
続された一連の構成品によって例証されるが，これらの
構成品は，電気泳動チャンバーまたはゲルボックス10,
ポンプ11,熱交換器12,スイッチング手段13,直流調整電
源14およびタイミング装置15からなる。
第１図の概略図には，ゲルボックスの上面図が表され
ており，ゲル層または背板16,およびこのゲル層の一端
のゲル中に投入された一連の試料ウェル17が示されてい
る。長い矢印および大きな極性符号（＋および−）は，
支配的な条件を表している。すなわち，正味の移動が両
方向に同一電圧を印加することによって達成される変法
において，支配的な条件とは，各スイッチング周期のよ
り大きな部分に対して適用される条件である；異なる電
圧を同一間隔で印加する変法において，支配的な条件と
は，より高い電圧である。この図では，電場（Ｅ）を示
す＋から−へ向いた矢印による通常の慣習が用いられて
いる。DNAを含むたいていの分子は，電気泳動の条件下
で負の帯電しているので，その移動方向は大きな矢印と
は反対の方向である。
ており，ゲル層または背板16,およびこのゲル層の一端
のゲル中に投入された一連の試料ウェル17が示されてい
る。長い矢印および大きな極性符号（＋および−）は，
支配的な条件を表している。すなわち，正味の移動が両
方向に同一電圧を印加することによって達成される変法
において，支配的な条件とは，各スイッチング周期のよ
り大きな部分に対して適用される条件である；異なる電
圧を同一間隔で印加する変法において，支配的な条件と
は，より高い電圧である。この図では，電場（Ｅ）を示
す＋から−へ向いた矢印による通常の慣習が用いられて
いる。DNAを含むたいていの分子は，電気泳動の条件下
で負の帯電しているので，その移動方向は大きな矢印と
は反対の方向である。
ゲルボックス10の内部構造は第２図により詳細に示さ
れている。ゲルボックスは側壁20,端壁22および23,そし
て底部24および25を有する，一般に長方形の側面に囲ま
れたチャンバーからなる。後部側壁20の反対側にある前
部側壁は第２図の断面図には示されていない。このゲル
ボックスには，さらにゲルボックスの上部下面に盛り上
がった台またはトレー28が配設されており，隔壁26およ
び27によって正反対の両端が支持されている。この台は
ゲル層16の保持体として役に立つ。ゲルボックスの各端
部における側壁，端壁および隔壁は，緩衝液のレベル32
によって示されるようにゲル層を被覆するのに十分な量
の緩衝液チャンバーを構成する。
れている。ゲルボックスは側壁20,端壁22および23,そし
て底部24および25を有する，一般に長方形の側面に囲ま
れたチャンバーからなる。後部側壁20の反対側にある前
部側壁は第２図の断面図には示されていない。このゲル
ボックスには，さらにゲルボックスの上部下面に盛り上
がった台またはトレー28が配設されており，隔壁26およ
び27によって正反対の両端が支持されている。この台は
ゲル層16の保持体として役に立つ。ゲルボックスの各端
部における側壁，端壁および隔壁は，緩衝液のレベル32
によって示されるようにゲル層を被覆するのに十分な量
の緩衝液チャンバーを構成する。
電気化学的に不活性であって，適当な電導特性を有す
る物質，例えば白金から作製される電極33および34は，
それぞれ緩衝液チャンバー30および31の内部に固設され
ている。これらの電極は，好ましくは緩衝液チャンバー
の底部の端壁に沿って位置し，電線35および36はスイッ
チング手段13への接続用である。
る物質，例えば白金から作製される電極33および34は，
それぞれ緩衝液チャンバー30および31の内部に固設され
ている。これらの電極は，好ましくは緩衝液チャンバー
の底部の端壁に沿って位置し，電線35および36はスイッ
チング手段13への接続用である。
緩衝液チャンバー30および31への開口部をそれぞれ有
するチューブ37および38は，緩衝液をゲルボックスから
熱交換器12を経てポンプ11によって再循環させるために
配設されている。熱交換器は電気泳動の間にゲルボック
ス内に発生した熱を散逸させる役目をする。熱交換器用
の冷却流体源39は，従来の再循環型冷却水浴（示されて
いない）を用いることも可能である。
するチューブ37および38は，緩衝液をゲルボックスから
熱交換器12を経てポンプ11によって再循環させるために
配設されている。熱交換器は電気泳動の間にゲルボック
ス内に発生した熱を散逸させる役目をする。熱交換器用
の冷却流体源39は，従来の再循環型冷却水浴（示されて
いない）を用いることも可能である。
スイッチング手段13はゲル電気泳動の周期的に電場反
転を与えるのに決定的である。この系は本質的に電力継
電装置からなり得る。第３図は電力継電器が配線され得
る方法を示す回路図である。この継電器は緩和状態が示
されている。タイミング装置15によって継電器のコイル
40に電圧を印加すると，継電器は作動状態に切り換わ
り，それによって電極の極性を反転させる。
転を与えるのに決定的である。この系は本質的に電力継
電装置からなり得る。第３図は電力継電器が配線され得
る方法を示す回路図である。この継電器は緩和状態が示
されている。タイミング装置15によって継電器のコイル
40に電圧を印加すると，継電器は作動状態に切り換わ
り，それによって電極の極性を反転させる。
上記のスイッチング系を用いれば，タイミング装置15
は本質的に，線間電圧が電力継電器のコイルに印加され
る場合または印加されない場合を制御する。
は本質的に，線間電圧が電力継電器のコイルに印加され
る場合または印加されない場合を制御する。
電源は適当な直流電源を用いることができる。
第１図〜第３図に例証されている実施態様において，
この装置は電場反転電気泳動をある一定の印加電圧の下
で，前方向の移動に費やされるスイッチング周期の部分
を逆方向の移動よりも大きくして実施されるような状態
にある。ある方向に他方向よりも高い電圧を印加する変
法においては，より複雑な電気回路が必要である。例え
ば，別個の電力継電器を経て，独立にプログラム可能な
タイミング装置の出力回路に配線された２つの電源が用
いられ得る。
この装置は電場反転電気泳動をある一定の印加電圧の下
で，前方向の移動に費やされるスイッチング周期の部分
を逆方向の移動よりも大きくして実施されるような状態
にある。ある方向に他方向よりも高い電圧を印加する変
法においては，より複雑な電気回路が必要である。例え
ば，別個の電力継電器を経て，独立にプログラム可能な
タイミング装置の出力回路に配線された２つの電源が用
いられ得る。
本発明のゲル電気泳動装置に用いられ得る各種構成品
は市販品を利用できる。例えば，水平様式で用いるゲル
電気泳動のチャンバーは，ベテスダ リサーチ ラボラ
トリーズ（ゲイテルスブルク，メリーランド）モデル14
4水平ゲルシステム；バイオ−ラッド（リッチモンド，
カリフォルニア）モデル1405および1415電気泳動槽；フ
ォーマシア（ウプサラ，スウェーデン）FBE3000およびG
NA−200平形槽；そしてLKB（ブロマ，スウェーデン）21
17マルチファオII電気泳動ユニットのような各種のもの
から得られる。このような装置は，周期的な電場反転を
与えるためにここに特定された他の構成品と適当に組み
合わせることによって，本発明に用いられ得る。
は市販品を利用できる。例えば，水平様式で用いるゲル
電気泳動のチャンバーは，ベテスダ リサーチ ラボラ
トリーズ（ゲイテルスブルク，メリーランド）モデル14
4水平ゲルシステム；バイオ−ラッド（リッチモンド，
カリフォルニア）モデル1405および1415電気泳動槽；フ
ォーマシア（ウプサラ，スウェーデン）FBE3000およびG
NA−200平形槽；そしてLKB（ブロマ，スウェーデン）21
17マルチファオII電気泳動ユニットのような各種のもの
から得られる。このような装置は，周期的な電場反転を
与えるためにここに特定された他の構成品と適当に組み
合わせることによって，本発明に用いられ得る。
また，第２図に示されるような簡易化されたゲルボッ
クスは，例えばアクリルプラスチックのような硬質材料
から容易に製作し得る。従って，従来の実験室規模のゲ
ルボックスは，上面から見た場合の内寸法を8.5×14イ
ンチとして，厚さ0.25インチの透明なアクリルプラスチ
ックから組み立て得る。ゲル台はゲルボックスの上面か
ら1.5インチ下の面内にあって,8.5×8.5インチの大きさ
であり得る。２つの端部にある緩衝液チャンバーは，ゲ
ルボックスの上面から3.4インチの深さに及び得る。長
さが8.5インチの100％のプラチナ（26番ゲージ）からな
る電極は，緩衝液チャンバーの端壁と底部の交差部分に
直接，配置し得る。
クスは，例えばアクリルプラスチックのような硬質材料
から容易に製作し得る。従って，従来の実験室規模のゲ
ルボックスは，上面から見た場合の内寸法を8.5×14イ
ンチとして，厚さ0.25インチの透明なアクリルプラスチ
ックから組み立て得る。ゲル台はゲルボックスの上面か
ら1.5インチ下の面内にあって,8.5×8.5インチの大きさ
であり得る。２つの端部にある緩衝液チャンバーは，ゲ
ルボックスの上面から3.4インチの深さに及び得る。長
さが8.5インチの100％のプラチナ（26番ゲージ）からな
る電極は，緩衝液チャンバーの端壁と底部の交差部分に
直接，配置し得る。
上記の大きさのゲルボックスに対して，緩衝液は，例
えばコール パーマー（シカゴ，イリノイ）マスターフ
レックスＴ−7553−00駆動装置を用いて，約250ml/分の
速さで適当に再循環させ得る。この駆動装置の頭部Ｔ−
7018−21には，内径5/16インチのシリコンチューブが装
備されている。
えばコール パーマー（シカゴ，イリノイ）マスターフ
レックスＴ−7553−00駆動装置を用いて，約250ml/分の
速さで適当に再循環させ得る。この駆動装置の頭部Ｔ−
7018−21には，内径5/16インチのシリコンチューブが装
備されている。
しかしながら，本発明は上記の測定，あるいは特定の
例証となり得る，ここに開示された装置に限定されない
ということが理解される。これら本発明の例証を与える
ものであって，限定するものではない。他の典型的な市
販の装置も使用し得るが，これらには熱交換器，スイッ
チング手段，電源およびタイミング装置がある。従っ
て，熱交換器は,CarleおよびOlson,Nucleic Acids Res.
12:5647−5664,at5651（1984）によって述べられたよう
なポリエチレンチューブから組み立て得る。冷却流体源
および根本的な熱溜は，ネスラブインスツルメンツ（ポ
ーツマス，ニューハンプシャー）モデルRTE−98再循環
型冷却水浴であり得る。
例証となり得る，ここに開示された装置に限定されない
ということが理解される。これら本発明の例証を与える
ものであって，限定するものではない。他の典型的な市
販の装置も使用し得るが，これらには熱交換器，スイッ
チング手段，電源およびタイミング装置がある。従っ
て，熱交換器は,CarleおよびOlson,Nucleic Acids Res.
12:5647−5664,at5651（1984）によって述べられたよう
なポリエチレンチューブから組み立て得る。冷却流体源
および根本的な熱溜は，ネスラブインスツルメンツ（ポ
ーツマス，ニューハンプシャー）モデルRTE−98再循環
型冷却水浴であり得る。
電力継電器は，例えばデルトロール コントロールズ
（ミルウォーキー，ウィスコンシン），シリーズ900DPD
T No.20241−83であり得る。より高い電圧またはより早
いスイッチング間隔を与えるために，真空継電器，ソリ
ッドステート継電器などのような他の各種スイッチング
装置を利用し得る。
（ミルウォーキー，ウィスコンシン），シリーズ900DPD
T No.20241−83であり得る。より高い電圧またはより早
いスイッチング間隔を与えるために，真空継電器，ソリ
ッドステート継電器などのような他の各種スイッチング
装置を利用し得る。
例証となる電源は，ヒースキット（ベントンハーバ
ー，ミシガン）18−2717制御高電圧電源およびヒューレ
ットパッカード（バークレーハイツ，ニュージャージ
ー）SCR−1Pモデル6448B直流電源である。
ー，ミシガン）18−2717制御高電圧電源およびヒューレ
ットパッカード（バークレーハイツ，ニュージャージ
ー）SCR−1Pモデル6448B直流電源である。
上に例証したようなスイッチング系を用いれば，タイ
ミング装置は，単に線間電圧が電力継電器のコイルに印
加される場合または印加されない場合を制御する必要が
あるだけである。電気泳動の実施中には変化しないスイ
ッチング周期を繰り返すために，リンドバーグ エンタ
ープライジーズ（サンディエゴ，カリフォルニア）クロ
ントロール モデルCT−４のような実験室用タイマーを
用いることができる。スイッチング周期を変化させるよ
うな電気泳動の実施に対しては，インターナショナル
ビジネス マシーンズ（ボカ トイトン，フロリダ）パ
ーソナルコンピューターをプログラミングして，標準的
なTTL信号の所望の，一時的に変化するパターンをプリ
ンターアダプターの出力ピンに作り出すことができる；
そしてこれらの信号を用いて，シグマ（ブレーンツリ
ー，マサチューセッツ）シリーズ226モデル226R1−5A1
ソリッド−ステート継電器として知られるスイッチング
系の給電器のコイルに印加された線間電圧を制御し得
る。
ミング装置は，単に線間電圧が電力継電器のコイルに印
加される場合または印加されない場合を制御する必要が
あるだけである。電気泳動の実施中には変化しないスイ
ッチング周期を繰り返すために，リンドバーグ エンタ
ープライジーズ（サンディエゴ，カリフォルニア）クロ
ントロール モデルCT−４のような実験室用タイマーを
用いることができる。スイッチング周期を変化させるよ
うな電気泳動の実施に対しては，インターナショナル
ビジネス マシーンズ（ボカ トイトン，フロリダ）パ
ーソナルコンピューターをプログラミングして，標準的
なTTL信号の所望の，一時的に変化するパターンをプリ
ンターアダプターの出力ピンに作り出すことができる；
そしてこれらの信号を用いて，シグマ（ブレーンツリ
ー，マサチューセッツ）シリーズ226モデル226R1−5A1
ソリッド−ステート継電器として知られるスイッチング
系の給電器のコイルに印加された線間電圧を制御し得
る。
D.実施例 以下の実施例は本発明をさらに例証するものであっ
て，本発明はこれらの特定の実施例あるいはそこに例挙
された特定の項目に限定されるものではない。
て，本発明はこれらの特定の実施例あるいはそこに例挙
された特定の項目に限定されるものではない。
実施例１ 本実施例は，大きさが15〜300kbの範囲にあるDNAが，
第１図〜第３図に図示されている装置で，ある一定のス
イッチング周期を用いることによって分離されることを
例証する。この周期は，前方向には300ボルトを３秒
間，次いで反対方向には300ボルトを１秒間，用いた。
この結果を第４図に示す。
第１図〜第３図に図示されている装置で，ある一定のス
イッチング周期を用いることによって分離されることを
例証する。この周期は，前方向には300ボルトを３秒
間，次いで反対方向には300ボルトを１秒間，用いた。
この結果を第４図に示す。
試料には，制限酵素エンドヌクレアーゼXhoIを用いて
開裂させたバクテリオファージλDNA,無傷のバクテリオ
ファージλDNA,バクテリオファージT5およびT4由来のDN
A,そして酵母（サッカロミセス セレビシエ（Saccharo
myces cerevisiae）株AB972由来の全DNAが含まれてい
た。λDNA,およびλDNAのXhoI分割物は，標準的な試料
調整法およびSealeyおよびSouthern,前出，によって述
べられているようなゲル装填法によって処理された。T4
およびT5DNAは,CarleおよびOlson,Nucleic Acids Res,1
2:5647,5664（1984）（以下，参照文献１）によって述
べられているように調製した。また酵母のDNAは,Carle
およびOlson,Proc Natl Acad Sci（USA）82:3756−3760
（1985）（以下，参照文献２）によって述べられている
ように調製した。
開裂させたバクテリオファージλDNA,無傷のバクテリオ
ファージλDNA,バクテリオファージT5およびT4由来のDN
A,そして酵母（サッカロミセス セレビシエ（Saccharo
myces cerevisiae）株AB972由来の全DNAが含まれてい
た。λDNA,およびλDNAのXhoI分割物は，標準的な試料
調整法およびSealeyおよびSouthern,前出，によって述
べられているようなゲル装填法によって処理された。T4
およびT5DNAは,CarleおよびOlson,Nucleic Acids Res,1
2:5647,5664（1984）（以下，参照文献１）によって述
べられているように調製した。また酵母のDNAは,Carle
およびOlson,Proc Natl Acad Sci（USA）82:3756−3760
（1985）（以下，参照文献２）によって述べられている
ように調製した。
流動緩衝液は,CarleおよびOlson,参照文献１に述べら
れているような0.05×TBE（１×TBE＝90mMトリス塩基,9
0mMホウ酸,2.5mM Na2H2EDTA,未調整pH〜8.2）であっ
た。スイッチング方式としては，前方向に３秒間，次い
で後方向に１秒間とし，この周期を12時間，繰り返し
た。300Vの一定電圧を，装置に約100mAの電流が流れる
ような条件で印加した。ゲルの組成は,1％（wt/vol）ア
ガロースであり，再循環する緩衝液の温度は約13゜であ
った。
れているような0.05×TBE（１×TBE＝90mMトリス塩基,9
0mMホウ酸,2.5mM Na2H2EDTA,未調整pH〜8.2）であっ
た。スイッチング方式としては，前方向に３秒間，次い
で後方向に１秒間とし，この周期を12時間，繰り返し
た。300Vの一定電圧を，装置に約100mAの電流が流れる
ような条件で印加した。ゲルの組成は,1％（wt/vol）ア
ガロースであり，再循環する緩衝液の温度は約13゜であ
った。
第４図は,5レーン領域のゲルを用いた本実施例におい
て得られたバンドパターンを表している。１インチを表
す分離の尺度は，第４図の左側に示されている。１〜８
に番号付けられた水平なレーンがバンであって，これら
のバンドは,SealeおよびSouthern,前出，によって述べ
られているような，従来の臭化エチジウム−ゲル染色法
により,CarleおよびOlson,参照文献１および２によって
述べられているような詳細な染色および可視化条件を用
いて可視化された。５つのレーンに装填された試料は、
以下のとおりであある： レーンA:制限酵素XhoIを用いて開裂されたバクテリオフ
ァージλDNA;バンド１（33.5kb），バンド２（15.0k
b）， レーンB:バクテリオファージλDNA;バンド３（48.5kb） レーンC:バクテリオファージT5DNA;バンド４（約125k
b） レーンD:バクテリオファージT4DNA;バンド５（約170k
b） レーンE:酵母（サッカロミセス セレビシエ，株AB97
2）染色体DNA;バンド６（染色体I,推定260kb）；バンド
７（染色体VI,推定290kb）；バンド８（約14個の残余の
染色体，推定300kb〜＞1000kb） 第４図に示されているように，上記の条件は，特にλ
DNAおよびT5DNA間の良好な分離を与える。意外なこと
に,T4DNAはこれらの条件下では，より小さなT5分子ある
いはより大きな酵母染色体のいずれかよりも小さな移動
度を有する。スイッチング方式を変化させることによっ
て選別し得るある特定の大きさの範囲内における，この
ような最小移動の現象は，電場反転ゲル電気泳動を象徴
している。より大きな酵母染色体は，これらの条件下で
は，すべてほとんど同一の移動度を有し，単一の幅広い
バンドを示す。
て得られたバンドパターンを表している。１インチを表
す分離の尺度は，第４図の左側に示されている。１〜８
に番号付けられた水平なレーンがバンであって，これら
のバンドは,SealeおよびSouthern,前出，によって述べ
られているような，従来の臭化エチジウム−ゲル染色法
により,CarleおよびOlson,参照文献１および２によって
述べられているような詳細な染色および可視化条件を用
いて可視化された。５つのレーンに装填された試料は、
以下のとおりであある： レーンA:制限酵素XhoIを用いて開裂されたバクテリオフ
ァージλDNA;バンド１（33.5kb），バンド２（15.0k
b）， レーンB:バクテリオファージλDNA;バンド３（48.5kb） レーンC:バクテリオファージT5DNA;バンド４（約125k
b） レーンD:バクテリオファージT4DNA;バンド５（約170k
b） レーンE:酵母（サッカロミセス セレビシエ，株AB97
2）染色体DNA;バンド６（染色体I,推定260kb）；バンド
７（染色体VI,推定290kb）；バンド８（約14個の残余の
染色体，推定300kb〜＞1000kb） 第４図に示されているように，上記の条件は，特にλ
DNAおよびT5DNA間の良好な分離を与える。意外なこと
に,T4DNAはこれらの条件下では，より小さなT5分子ある
いはより大きな酵母染色体のいずれかよりも小さな移動
度を有する。スイッチング方式を変化させることによっ
て選別し得るある特定の大きさの範囲内における，この
ような最小移動の現象は，電場反転ゲル電気泳動を象徴
している。より大きな酵母染色体は，これらの条件下で
は，すべてほとんど同一の移動度を有し，単一の幅広い
バンドを示す。
実施例２ 本実施例は，大きさの範囲が260kb〜＞700kbであると
推定されるDNAが，前方向の間隔および後方向の間隔の
間の比が一定であるようなスイッチング間隔の勾配を用
いることによって分離されることを例証する。この結果
を第５図に示す。
推定されるDNAが，前方向の間隔および後方向の間隔の
間の比が一定であるようなスイッチング間隔の勾配を用
いることによって分離されることを例証する。この結果
を第５図に示す。
試料は,CarleおよびClson,参照文献2,に述べられてい
るように調整された，酵母株AB972（上記実施例１）お
よびA364a,に由来のDNAであった。実験条件は，電圧が3
00ボルトよりむしろ260ボルトであり，スイッチング方
式が,t＝０時間に前方向９秒間，後方向３秒間で開始さ
れ,t＝20時間（実施終了時）に前方向60秒間，後方向20
秒間で終了するような，直線的に変化する周期を意味す
ること意外は実施例１の実験条件と同一であった。
るように調整された，酵母株AB972（上記実施例１）お
よびA364a,に由来のDNAであった。実験条件は，電圧が3
00ボルトよりむしろ260ボルトであり，スイッチング方
式が,t＝０時間に前方向９秒間，後方向３秒間で開始さ
れ,t＝20時間（実施終了時）に前方向60秒間，後方向20
秒間で終了するような，直線的に変化する周期を意味す
ること意外は実施例１の実験条件と同一であった。
パターンは,CarleおよびOlson,参照文献2,に述べられ
ている横電場ゲル電気泳動によって得られたパターンと
定性的に類似していた。良好な分離はバンド１〜９につ
いて得られた。ここでは，参照のための番号付け方法を
用いており，この分離は第５図にも示されている。例え
ば，バンド５の２つの成分（バンド5Aおよび5B,Carleお
よびOlson,参照文献２）は,A364aのパターンにおいて約
0.3インチだけ分離された。バンド９よりも小さな移動
度を有する，幅が広く，強い３つのバンドも存在し，そ
して明らかに互いによく分離された。バンド１〜６の分
子の大きさは,CarleおよびOlson,参照文献1,に推定され
ており,260〜700kbの範囲に拡がっている；バンド７〜
９の分子は，バンド６よりも累進的に大きいと考えられ
るが，大きさの推定は得られない。
ている横電場ゲル電気泳動によって得られたパターンと
定性的に類似していた。良好な分離はバンド１〜９につ
いて得られた。ここでは，参照のための番号付け方法を
用いており，この分離は第５図にも示されている。例え
ば，バンド５の２つの成分（バンド5Aおよび5B,Carleお
よびOlson,参照文献２）は,A364aのパターンにおいて約
0.3インチだけ分離された。バンド９よりも小さな移動
度を有する，幅が広く，強い３つのバンドも存在し，そ
して明らかに互いによく分離された。バンド１〜６の分
子の大きさは,CarleおよびOlson,参照文献1,に推定され
ており,260〜700kbの範囲に拡がっている；バンド７〜
９の分子は，バンド６よりも累進的に大きいと考えられ
るが，大きさの推定は得られない。
実施例３ 本実施例は，大きさの範囲が260kb〜700kbであると推
定さるれDNAが，後方向の間隔を一定とし，前方向の間
隔の直線的な勾配を用いることによって分離されること
を例証する。この結果を第６図に示す。
定さるれDNAが，後方向の間隔を一定とし，前方向の間
隔の直線的な勾配を用いることによって分離されること
を例証する。この結果を第６図に示す。
この試料および実験条件は，スイッチング方式が，後
方向の間隔が５秒で一定に保持されているのに対し,t＝
０時間に前方向10秒間で開始され,t＝12時間に60秒の前
方向の間隔で終了するような，直線的に変化する前方向
の間隔を意味すること意外は実施例２の試料および実験
条件と同様であった。非常に良好な分離がバンド１〜６
の領域で得られた。ここでも第６図に示されているよう
にCarleおよびOlson,参照文献2,に述べられている番号
付け方法を用いている。
方向の間隔が５秒で一定に保持されているのに対し,t＝
０時間に前方向10秒間で開始され,t＝12時間に60秒の前
方向の間隔で終了するような，直線的に変化する前方向
の間隔を意味すること意外は実施例２の試料および実験
条件と同様であった。非常に良好な分離がバンド１〜６
の領域で得られた。ここでも第６図に示されているよう
にCarleおよびOlson,参照文献2,に述べられている番号
付け方法を用いている。
再びパターンは，横電場ゲル電気泳動によって得られ
たパターンと定性的に類似していた。実施例２と比較す
ると，より良好な分離能はバンド１〜４の領域で得られ
るが，バンド５および６は，より圧縮され，そしてバン
ド６に遅れて移動する残余のDNAは，不明瞭な成分を有
する幅広いバンドとなる。例えば,AB972のパターンにお
いては，バンド１〜バンド４の全分離は，約１インチで
あって，この間隔内のすべてのバンドは明瞭に分離して
いる。これらのバンド内の分子の大きさは,Carleおよび
Olson,参照文献1,に推定されており,260kb（バンド
１）,290kb（バンド２）,370kb（バンド３）および460k
b（バンド４）である。
たパターンと定性的に類似していた。実施例２と比較す
ると，より良好な分離能はバンド１〜４の領域で得られ
るが，バンド５および６は，より圧縮され，そしてバン
ド６に遅れて移動する残余のDNAは，不明瞭な成分を有
する幅広いバンドとなる。例えば,AB972のパターンにお
いては，バンド１〜バンド４の全分離は，約１インチで
あって，この間隔内のすべてのバンドは明瞭に分離して
いる。これらのバンド内の分子の大きさは,Carleおよび
Olson,参照文献1,に推定されており,260kb（バンド
１）,290kb（バンド２）,370kb（バンド３）および460k
b（バンド４）である。
実施例４ 本実施例は，大きさが15〜300kbの範囲にあるDNAの分
離例証するが，特に50〜125kbの範囲において効果的で
ある。先の実施例とは異なり，スイッチング周期の前方
向部分および逆方向部分の時間間隔は同一であるのに対
し，印加電圧は異なっていた。試料は実施例１に特定さ
れたものと同一であった。前方向の電圧は350ボルトで
あり，逆方向の電圧は250ボルトであった。スイッチン
グ周期は，前方向および逆方向の両間隔に対して２秒間
となっていた。全実施時間は16時間であった。試験のた
めの他の条件は実施例１に記述したとおりであった。
離例証するが，特に50〜125kbの範囲において効果的で
ある。先の実施例とは異なり，スイッチング周期の前方
向部分および逆方向部分の時間間隔は同一であるのに対
し，印加電圧は異なっていた。試料は実施例１に特定さ
れたものと同一であった。前方向の電圧は350ボルトで
あり，逆方向の電圧は250ボルトであった。スイッチン
グ周期は，前方向および逆方向の両間隔に対して２秒間
となっていた。全実施時間は16時間であった。試験のた
めの他の条件は実施例１に記述したとおりであった。
このような試験のために装置を配線する際，別個の電
源を用いて前方向および逆方向の電圧を印加した。各電
源は別個の電力経電器を経て電極に接続したが，それは
この経電器が作動した場合，適当な極性を有する電極に
この電源を接続するように行った。２つの経電器のコイ
ルは，タイミング装置の独立にプログラム可能な出力回
路に接続した。このタイミング装置は，作動状態にない
一方の給電器と作動状態にある他方の経電器の間に0.1
秒の遅延を組み込むようにプログラミングしたが，これ
は両方の経電器がスイッチングの間の短い時間間隔にお
いて，同時に作動状態になる可能性を除外するためであ
る。
源を用いて前方向および逆方向の電圧を印加した。各電
源は別個の電力経電器を経て電極に接続したが，それは
この経電器が作動した場合，適当な極性を有する電極に
この電源を接続するように行った。２つの経電器のコイ
ルは，タイミング装置の独立にプログラム可能な出力回
路に接続した。このタイミング装置は，作動状態にない
一方の給電器と作動状態にある他方の経電器の間に0.1
秒の遅延を組み込むようにプログラミングしたが，これ
は両方の経電器がスイッチングの間の短い時間間隔にお
いて，同時に作動状態になる可能性を除外するためであ
る。
この結果は実施例１で得られた結果と類似しており，
最高の分解能は，λDNA（48.5kb）およびT5DNA（125k
b）の間の領域で得られた。T4DNA（170kb）および最も
小さな酵母染色体（260kb）の移動度は無視し得るほど
であり，最も大きな酵母染色体（2300kb）は，すべてT5
DNAと同様の移動度を有した。
最高の分解能は，λDNA（48.5kb）およびT5DNA（125k
b）の間の領域で得られた。T4DNA（170kb）および最も
小さな酵母染色体（260kb）の移動度は無視し得るほど
であり，最も大きな酵母染色体（2300kb）は，すべてT5
DNAと同様の移動度を有した。
本発明の他の多くの実施例は，ここに行われた開示を
読んだ後，当業者に明らかになる。
読んだ後，当業者に明らかになる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特表 昭63−500673（ＪＰ，Ａ) 特表 昭59−502037（ＪＰ，Ａ) 米国特許3506554（ＵＳ，Ａ)
Claims (6)
- 【請求項１】少なくとも２つの巨大分子の物質のうちの
少なくとも１つの物質のゲル保持体上の領域で、分子量
尺度の部分を拡張するための電気泳動法であって、該巨
大分子の分子断面積が該ゲル保持体の細孔サイズよりも
大きく、該電気泳動法は電気泳動のゲル保持体に加えら
れた該物質に保持体を横切る多数の電場を印加し、巨大
分子の物質の正味の差動移動を一次元のゲル保持体中で
起こさせることからなる方法であり、一次元の該保持体
を横切る該電場の極性は繰り返し周期的に反転し、多数
の電場の印加によって該物質の少なくとも１つの物質が
正味の移動を起こす、電気泳動法。 - 【請求項２】前記ゲル保持体がアガロースである、請求
の範囲第１項に記載の方法。 - 【請求項３】前記物質が前記一次元に関してゲル保持体
の同一位置に加えられ、そして前記物質が混合物を形成
し、前記方法によって該物質が分離される、あるいは前
記物質が前記電気泳動の間に平行なレーン内を移動する
ように加えられる、請求項の範囲第１項あるいは第２項
に記載の方法。 - 【請求項４】前記多数の電場が以下のプロトコルからな
る群より選択されたプロトコルを包含する、請求の範囲
第１項に記載の方法： 極性が反対方向に交番する等しい電圧であって、該電場
は正味の移動方向の方が全持続時間が長い； 極性がある方向の電圧が極性の反対方向の電圧よりも高
いような等しい時間間隔の電場であって、該正味の移動
は電圧が高い方の電場と適合する方向である； 極性がある方向の第１の電圧は第１の時間間隔で、極性
が反対方向の第２の電圧は第２の時間間隔で繰り返す周
期であって、該第１の電圧は該第２の電圧とは異なり、
該第１の時間間隔および該第２の時間間隔は同一であ
る； 極性がある方向の第１の電圧は第１の時間間隔で、極性
が反対方向の第２の電圧は第２の時間間隔で繰り返す周
期であって、該第１の電圧および該第２の電圧は同一で
あり、該第１の時間間隔は該第２の時間間隔と異なる； 各周期に対してある電圧を一次元のある方向に第１の時
間間隔で印加し、次いで第２の電圧を該一次元の反対方
向に第２の時間間隔で印加し、そいて該周期を繰り返し
反復する一連の周期であって、該一連の周期に対して第
１の電圧は該第２の電圧に対して同一の比を有し、該第
１の時間間隔は該第２の時間間隔を等しく、そして該第
１の電圧および該第２の電圧の大きさは該一連の連続す
る各周期において単調に増大するかあるいは減少する；
および 各周期に対してある電圧を一次元のある方向に第１の時
間間隔で印加し、次いで第２の電圧を該一次元の反対方
向に第２の時間間隔で印加し、そして該周期を繰り返し
反復する一連の周期であって、該一連の周期に対して第
１の電圧は該第２の電圧と等しく、該第１の時間間隔は
該第２の時間間隔に対して同一の比を有し、そして該第
１の時間間隔および該第２の時間間隔は該一連の連続す
る各周期において単調に増大するかあるいは減少する。 - 【請求項５】ゲル媒体中で正味の移動を受けさせるべ
き、少なくとも２つの巨大分子の物質のうちの少なくと
も１つの物質のゲル保持体上の領域で、分子量尺度の部
分を拡張するための電気泳動装置であって、該巨大分子
の分子断面積が該ゲル保持体の細孔サイズよりも大き
く、以下を包含する電気泳動装置： 移動させるべき該巨大分子の物質を保持するために用い
られる電導性ゲル媒体の保持手段； 一次元の該ゲル媒体を横切る電場を供給する電源；およ
び 電場の繰り返し反転を与えるように、タイミング手段を
制御するようにプログラムされた回路に機能するように
連結されたタイミング手段。 - 【請求項６】前記電場を周期的に反転させる手段が、あ
る方向の電気泳動の間に逆方向よりも高い印加電圧を与
えるための手段を包含する、請求の範囲第５項に記載の
装置。
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