JP2776383B2 - Ｄｎａ塩基配列決定装置 - Google Patents
Ｄｎａ塩基配列決定装置Info
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- JP2776383B2 JP2776383B2 JP9047573A JP4757397A JP2776383B2 JP 2776383 B2 JP2776383 B2 JP 2776383B2 JP 9047573 A JP9047573 A JP 9047573A JP 4757397 A JP4757397 A JP 4757397A JP 2776383 B2 JP2776383 B2 JP 2776383B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気泳動装置に係り、特
にＤＮＡ上の塩基配列決定装置（ＤＮＡシーケンサー）
に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、ＤＮＡ上の塩基配列の決定にはラ
ジオアイソトープを用いた方法が用いられていたが、塩
基を蛍光ラベルして光学的に検出する手法の開発が望ま
れている。これを実現するために図４に示すように、特
定末端を持ち片方の末端が、アデニン塩基（Ａ）、グア
ニン塩基（Ｇ）、シトシン塩基（Ｃ）、あるいはチミン
塩基（Ｔ）であるＤＮＡ断片を別々の泳動路上を泳動さ
せ、光を照射して泳動路毎に設けられた光電子増倍管に
より泳動ＤＮＡ断片を計測する手法が提案されている。
（昭和５８年度科研費補助金（総合研究（Ａ））研究成
果報告集Ｐ．２０〜２５）また、末端塩基種の異なる４
種の断片群をそれぞれ蛍光波長の異なる蛍光体でラベル
し、カラム状のゲル中を泳動させ、光を照射して得られ
る発光を回折格子で分光し４個の光電子増倍管で検出す
る方式も提案されている。 【０００３】 【発明が解決しようとする問題点】これらの提案されて
いる方法では、各ＤＮＡ断片群毎に光検出器を設ける必
要があり、一種の試料につき４ケの検出器が入用であ
る。光検出器には光電増倍管が用いられるが、平板型電
気泳動板を用いる場合、各泳動路上に光電増倍管が一直
線上に並ぶことになる。このため泳動路間隔は光電増倍
管のサイズで決定され、１０ｍｍが最小である。したが
って１つのＤＮＡ試料の解析には４泳動帯が必要で泳動
板の４ｃｍの巾を必要とする。 【０００４】一方、ＤＮＡ塩基配列の迅速決定法として
普及してきているショットガン方式などでは目的とする
ＤＮＡを細断し、多種の小さな断片の配列決定を同時に
行なうものである。これを実行するには一度に多くの泳
動帯を活用できる事が必要である。しかし、上述のよう
に従来法では一板の泳動板（有効巾〜２０ｃｍ）上に高
々２０泳動帯、試料数にして５ヶの測定ができるだけで
あった。すなわち多種試料を同時解析する能力に欠ける
難点があった。 【０００５】 【問題点を解決するための手段】本発明は上記問題点を
解決するためになされたものである。本発明では従来の
１泳動帯毎に検出器を設ける代わりに複数個の泳動帯に
一個の検出器を設置し、各泳動帯からの光を時分割して
検出している。得られた信号はある時間毎に異なる泳動
帯からのものとなるが、信号を選別サンプリングする事
により各泳動帯からの信号を区別してその時間変化を記
録できる。各泳動帯からの光を時分割し検出する手段と
しては、各泳動路に時分割して光を照射すること、ある
いは各泳動路には常に光を照射しておくが泳動路と検出
器の間に光の遮蔽部材を設けて各泳動路からの光を選択
的に検出器に伝達するように構成する。 【０００６】 【作用】複数個の泳動帯に一個の検出器を設置し、各泳
動帯からの光を時分割して検出するように構成してお
り、検出器の数よりも泳動帯を多くすることができるた
め、検出器の設置場所の関係で制限されていた泳動帯の
設置数を増大させることができる。 【０００７】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。レーザー光１は回転ミラー４などにより反射された
後ミラー２〜３により反射され電気泳動板を照射する。
回転ミラーは９０°ずつ回転し、入射光と４５°をなす
角で約１秒間静止する。静止面の位置により４つの光線
系路が選択できるようになっており、これらは照射光路
１４〜１７に相当する。照射光路１４は末端がＡで停止
している断片群の泳動路を照射し、１５〜１７は末端が
Ｔ、Ｇ、Ｃで停止する断片群の泳動路をそれぞれ照射す
る。このように回転ミラー４を動作させることにより照
射光路を変化させるが、ハーフミラーなどにより分割
し、４つづつのセットからなる複数の泳動路を照射する
ことができる。 【０００８】光照射によって発せらせた蛍光はフィルタ
ー７を通過し検出帯８に入る。一方、励起光はフィルタ
ー７で除去される。検出器８には４つの泳動路からの蛍
光信号が交互に入ってくるが、同期回路１１を用いて泳
動路毎の信号を混合しないように積算してメモリー１２
に蓄える。メモリーとして二次元のものを考えると、横
軸に泳動帯の種類をとり、縦軸に時間あるいはサンプリ
ングＮｏ．を取る事ができる。各泳動帯からの蛍光強度
の時間変化をメモリーの縦列を読み出す事により知る事
ができる。４つの泳動帯で測定時間にずれがあり、これ
が問題となる場合には回転ミラーの回転周期を短かくす
れば良いが１〜４秒の周期で十分な事が多い。 【０００９】このようにして得られる信号の一例を図２
に示した。横軸は時間で（ａ）は泳動帯毎に現われる信
号１５’である。（ｂ）は検出器に流れる信号１６’を
示したもので時系列的にＡＧＣＴの信号が検出される。
（ｃ）は励起光が各泳動レーンを照射するタイミングを
示したものである。 【００１０】本実施例では回転ミラーを用いて光線を偏
向させたが、ビームをスキャンしたり、ピストン運動す
るミラーを用いても同様の作を行なうことができる。 【００１１】上記実施例ではレーザー光を分割して利用
するために１つのレーン当りの照射光量が小さくなる難
点がある。図３はこの難点を解決するためになされた実
施例である。レーザー光１は側面からゲルに入射し、全
泳動帯の一定の箇所を照射する。蛍光は各泳動帯から発
せられるが、特定レーンの蛍光だけがスリット１８を通
過して検出器に到達できる。スリットはドライバー１９
により左右に移動でき、一定時間毎に異なる泳動帯から
の蛍光信号を通過させる事ができる。このスリットの移
動運動に同期して信号の積算が行なわれデータ処理され
る。この例では泳動パネルの両側に検出器を設け、スリ
ットの開閉を２段階ずつにし、泳動帯あたりの測定時間
をふやす事もできる。 【００１２】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば泳動
レーン間隔を光電増倍管などで規定されるよりも小さく
する事ができるため、多くの泳動レーンを必要とする多
種試料の分析に有効である。また、泳動レーン間隔を小
さくする事により温度むらなどによる泳動レーン間の泳
動条件の差を小さくできる利点もある。
にＤＮＡ上の塩基配列決定装置（ＤＮＡシーケンサー）
に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、ＤＮＡ上の塩基配列の決定にはラ
ジオアイソトープを用いた方法が用いられていたが、塩
基を蛍光ラベルして光学的に検出する手法の開発が望ま
れている。これを実現するために図４に示すように、特
定末端を持ち片方の末端が、アデニン塩基（Ａ）、グア
ニン塩基（Ｇ）、シトシン塩基（Ｃ）、あるいはチミン
塩基（Ｔ）であるＤＮＡ断片を別々の泳動路上を泳動さ
せ、光を照射して泳動路毎に設けられた光電子増倍管に
より泳動ＤＮＡ断片を計測する手法が提案されている。
（昭和５８年度科研費補助金（総合研究（Ａ））研究成
果報告集Ｐ．２０〜２５）また、末端塩基種の異なる４
種の断片群をそれぞれ蛍光波長の異なる蛍光体でラベル
し、カラム状のゲル中を泳動させ、光を照射して得られ
る発光を回折格子で分光し４個の光電子増倍管で検出す
る方式も提案されている。 【０００３】 【発明が解決しようとする問題点】これらの提案されて
いる方法では、各ＤＮＡ断片群毎に光検出器を設ける必
要があり、一種の試料につき４ケの検出器が入用であ
る。光検出器には光電増倍管が用いられるが、平板型電
気泳動板を用いる場合、各泳動路上に光電増倍管が一直
線上に並ぶことになる。このため泳動路間隔は光電増倍
管のサイズで決定され、１０ｍｍが最小である。したが
って１つのＤＮＡ試料の解析には４泳動帯が必要で泳動
板の４ｃｍの巾を必要とする。 【０００４】一方、ＤＮＡ塩基配列の迅速決定法として
普及してきているショットガン方式などでは目的とする
ＤＮＡを細断し、多種の小さな断片の配列決定を同時に
行なうものである。これを実行するには一度に多くの泳
動帯を活用できる事が必要である。しかし、上述のよう
に従来法では一板の泳動板（有効巾〜２０ｃｍ）上に高
々２０泳動帯、試料数にして５ヶの測定ができるだけで
あった。すなわち多種試料を同時解析する能力に欠ける
難点があった。 【０００５】 【問題点を解決するための手段】本発明は上記問題点を
解決するためになされたものである。本発明では従来の
１泳動帯毎に検出器を設ける代わりに複数個の泳動帯に
一個の検出器を設置し、各泳動帯からの光を時分割して
検出している。得られた信号はある時間毎に異なる泳動
帯からのものとなるが、信号を選別サンプリングする事
により各泳動帯からの信号を区別してその時間変化を記
録できる。各泳動帯からの光を時分割し検出する手段と
しては、各泳動路に時分割して光を照射すること、ある
いは各泳動路には常に光を照射しておくが泳動路と検出
器の間に光の遮蔽部材を設けて各泳動路からの光を選択
的に検出器に伝達するように構成する。 【０００６】 【作用】複数個の泳動帯に一個の検出器を設置し、各泳
動帯からの光を時分割して検出するように構成してお
り、検出器の数よりも泳動帯を多くすることができるた
め、検出器の設置場所の関係で制限されていた泳動帯の
設置数を増大させることができる。 【０００７】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。レーザー光１は回転ミラー４などにより反射された
後ミラー２〜３により反射され電気泳動板を照射する。
回転ミラーは９０°ずつ回転し、入射光と４５°をなす
角で約１秒間静止する。静止面の位置により４つの光線
系路が選択できるようになっており、これらは照射光路
１４〜１７に相当する。照射光路１４は末端がＡで停止
している断片群の泳動路を照射し、１５〜１７は末端が
Ｔ、Ｇ、Ｃで停止する断片群の泳動路をそれぞれ照射す
る。このように回転ミラー４を動作させることにより照
射光路を変化させるが、ハーフミラーなどにより分割
し、４つづつのセットからなる複数の泳動路を照射する
ことができる。 【０００８】光照射によって発せらせた蛍光はフィルタ
ー７を通過し検出帯８に入る。一方、励起光はフィルタ
ー７で除去される。検出器８には４つの泳動路からの蛍
光信号が交互に入ってくるが、同期回路１１を用いて泳
動路毎の信号を混合しないように積算してメモリー１２
に蓄える。メモリーとして二次元のものを考えると、横
軸に泳動帯の種類をとり、縦軸に時間あるいはサンプリ
ングＮｏ．を取る事ができる。各泳動帯からの蛍光強度
の時間変化をメモリーの縦列を読み出す事により知る事
ができる。４つの泳動帯で測定時間にずれがあり、これ
が問題となる場合には回転ミラーの回転周期を短かくす
れば良いが１〜４秒の周期で十分な事が多い。 【０００９】このようにして得られる信号の一例を図２
に示した。横軸は時間で（ａ）は泳動帯毎に現われる信
号１５’である。（ｂ）は検出器に流れる信号１６’を
示したもので時系列的にＡＧＣＴの信号が検出される。
（ｃ）は励起光が各泳動レーンを照射するタイミングを
示したものである。 【００１０】本実施例では回転ミラーを用いて光線を偏
向させたが、ビームをスキャンしたり、ピストン運動す
るミラーを用いても同様の作を行なうことができる。 【００１１】上記実施例ではレーザー光を分割して利用
するために１つのレーン当りの照射光量が小さくなる難
点がある。図３はこの難点を解決するためになされた実
施例である。レーザー光１は側面からゲルに入射し、全
泳動帯の一定の箇所を照射する。蛍光は各泳動帯から発
せられるが、特定レーンの蛍光だけがスリット１８を通
過して検出器に到達できる。スリットはドライバー１９
により左右に移動でき、一定時間毎に異なる泳動帯から
の蛍光信号を通過させる事ができる。このスリットの移
動運動に同期して信号の積算が行なわれデータ処理され
る。この例では泳動パネルの両側に検出器を設け、スリ
ットの開閉を２段階ずつにし、泳動帯あたりの測定時間
をふやす事もできる。 【００１２】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば泳動
レーン間隔を光電増倍管などで規定されるよりも小さく
する事ができるため、多くの泳動レーンを必要とする多
種試料の分析に有効である。また、泳動レーン間隔を小
さくする事により温度むらなどによる泳動レーン間の泳
動条件の差を小さくできる利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の平面模式図。
【図２】検出信号の時間変化を示す図であり、（ａ）は
泳動帯毎に整理した蛍光信号の時間変化、（ｂ）は検出
器に入る蛍光信号強度の時間変化、（ｃ）は各泳動帯を
照射する光の時間変化を示す図。 【図３】本発明の変形例の平面模式図。 【図４】本発明によるＤＡＮの分断および泳動分離の様
子を示す説明図。 【符号の説明】 １…レーザー光、２…部分反射板、３…反射鏡、４…回
転鏡、５…泳動用ガラスパネル、６…泳動ゲル、７…フ
ィルター、８…光電増倍管、９…検出回路、１０…積分
器、１１…同期回路、１２…メモリ、１３…出力機器、
１４’…配列決定しようとするＤＮＡ、１５’…蛍光信
号、１６’…検出器に流れる信号、１７’…断続光パル
ス、１８…可動スリット、１９…ドライバー、２０…光
検出器、２１…ＤＮＡ断片群、２２…泳動方向、２３…
泳動ＤＮＡバンド。
泳動帯毎に整理した蛍光信号の時間変化、（ｂ）は検出
器に入る蛍光信号強度の時間変化、（ｃ）は各泳動帯を
照射する光の時間変化を示す図。 【図３】本発明の変形例の平面模式図。 【図４】本発明によるＤＡＮの分断および泳動分離の様
子を示す説明図。 【符号の説明】 １…レーザー光、２…部分反射板、３…反射鏡、４…回
転鏡、５…泳動用ガラスパネル、６…泳動ゲル、７…フ
ィルター、８…光電増倍管、９…検出回路、１０…積分
器、１１…同期回路、１２…メモリ、１３…出力機器、
１４’…配列決定しようとするＤＮＡ、１５’…蛍光信
号、１６’…検出器に流れる信号、１７’…断続光パル
ス、１８…可動スリット、１９…ドライバー、２０…光
検出器、２１…ＤＮＡ断片群、２２…泳動方向、２３…
泳動ＤＮＡバンド。
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名)
G01N 21/00 - 21/01
G01N 21/17 - 21/74
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．核酸試料から調製され、蛍光体により標識されたＤ
ＮＡ断片が泳動する複数の電気泳動路と、前記複数の電
気泳動路にレーザ光を照射する光照射手段と、前記レー
ザ光の照射により前記蛍光体から発する蛍光を検出する
光検出手段とを有し、前記電気泳動路を泳動する前記Ｄ
ＮＡ断片を検出するＤＮＡ塩基配列決定装置において、
前記光検出手段は前記電気泳動路の数よりも少ない数の
複数の光検出器を具備することを特徴とするＤＮＡ塩基
配列決定装置。 ２．核酸試料から調製され、蛍光体により標識されたＤ
ＮＡ断片が泳動する複数の電気泳動路と、前記複数の電
気泳動路にレーザ光を照射する光照射手段と、前記レー
ザ光の照射により前記蛍光体から発する蛍光を検出する
光検出手段とを有し、前記電気泳動路を泳動する前記Ｄ
ＮＡ断片を検出するＤＮＡ塩基配列決定装置において、
前記光照射手段は、前記レーザ光を繰り返し走査して前
記複数の電気泳動路に照射する手段を具備し、前記光検
出手段は前記電気泳動路の数よりも少ない数の複数の光
検出器を具備することを特徴とするＤＮＡ塩基配列決定
装置。 ３．核酸試料から調製され、蛍光体により標識されたＤ
ＮＡ断片が泳動する複数の電気泳動路と、前記複数の電
気泳動路にレーザ光を照射する光照射手段と、前記レー
ザ光の照射により前記蛍光体から発する蛍光を検出する
光検出手段とを有し、前記電気泳動路を泳動する前記Ｄ
ＮＡ断片を検出するＤＮＡ塩基配列決定装置において、
前記光照射手段は、前記レーザ光の進行経路を複数に変
化させる光反射手段と、該光反射手段により反射された
前記レーザ光を異なる進行経路をもつ光に分割する光分
割手段とを具備することを特徴とするＤＮＡ塩基配列決
定装置。 ４．蛍光体により標識された核酸試料が泳動する複数の
電気泳動路と、前記複数の電気泳動路内において泳動中
の前記核酸試料にレーザ光を照射する光照射手段と、前
記レーザ光の照射により前記蛍光体から発する蛍光を検
出する光検出手段とを有し、前記光照射手段は、光学系
をピストン運動させて、前記複数の電気泳動路を横切る
方向に前記レーザ光を走査し、前記光検出手段は前記電
気泳動路の数よりも少ない数の光検出器を具備し、前記
レーザ光が照射された前記電気泳動路を泳動中の前記核
酸試料からの前記蛍光の強度の変化を、前記電気泳動路
毎に検出することを特徴とする電気泳動装置。 ５．蛍光体により標識された核酸試料が泳動する複数の
電気泳動路と、前記複数の電気泳動路内において泳動中
の前記核酸試料にレーザ光を照射する光照射手段と、前
記レーザ光の照射により前記蛍光体から発する蛍光を検
出する光検出手段とを有し、前記光照射手段は、前記複
数の電気泳動路を横切る方向に前記レーザ光を走査し、
前記レーザ光を前記電気泳動路に所定の周期で繰り返し
照射する手段を具備し、前記光検出手段は、前記レーザ
光が照射された前記複数の電気泳動路を泳動中の前記核
酸試料からの前記蛍光の強度の変化を、前記電気泳動路
毎に検出することを特徴とする電気泳動装置。 ６．蛍光体により標識された核酸試料が泳動する複数の
電気泳動路と、前記複数の電気泳動路内において泳動中
の前記核酸試料にレーザ光を照射する光照射手段と、前
記レーザ光の照射により前記蛍光体から発する蛍光を検
出する光検出手段とを有する電気泳動装置において、前
記光照射手段は、前記複数の電気泳動路を横切る方向に
前記レーザ光を走査する手段を具備し、前記光検出手段
は、前記レーザ光が照射された前記電気泳動路を泳動す
る前記核酸試料からの前記蛍光の強度の変化を検出する
ことを特徴とする電気泳動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9047573A JP2776383B2 (ja) | 1997-03-03 | 1997-03-03 | Ｄｎａ塩基配列決定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9047573A JP2776383B2 (ja) | 1997-03-03 | 1997-03-03 | Ｄｎａ塩基配列決定装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7305505A Division JP2679696B2 (ja) | 1995-11-24 | 1995-11-24 | Ｄｎａ塩基配列決定装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9289479A Division JP2809227B2 (ja) | 1997-10-22 | 1997-10-22 | 電気泳動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09222418A JPH09222418A (ja) | 1997-08-26 |
| JP2776383B2 true JP2776383B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=12778994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9047573A Expired - Lifetime JP2776383B2 (ja) | 1997-03-03 | 1997-03-03 | Ｄｎａ塩基配列決定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2776383B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001018247A2 (en) | 1999-09-03 | 2001-03-15 | Lifebeam Technologies, Inc. | Optical system for rapid polymer analysis |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5113298A (en) * | 1974-07-23 | 1976-02-02 | Joko Sangyo Kk | Reezaaokogentosuru takentainodosokuteihohoto sochi |
| JPH0690200B2 (ja) * | 1984-01-16 | 1994-11-14 | カリフオルニア・インステイテユ−ト・オブ・テクノロジ− | オリゴヌクレオチドの分析法 |
| JPS6162843A (ja) * | 1984-08-13 | 1986-03-31 | Hitachi Ltd | 螢光検出型電気泳動装置 |
-
1997
- 1997-03-03 JP JP9047573A patent/JP2776383B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09222418A (ja) | 1997-08-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |