JP3387707B2 - Gene analysis method and apparatus - Google Patents

Gene analysis method and apparatus

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JP3387707B2
JP3387707B2 JP26736295A JP26736295A JP3387707B2 JP 3387707 B2 JP3387707 B2 JP 3387707B2 JP 26736295 A JP26736295 A JP 26736295A JP 26736295 A JP26736295 A JP 26736295A JP 3387707 B2 JP3387707 B2 JP 3387707B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は医療診断や生命科学
の分野における遺伝子情報解析のための方法および装置
に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and apparatus for analyzing genetic information in the fields of medical diagnosis and life science.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、遺伝子解析の技術の進歩に伴い、
医療診断や生命科学の分野で遺伝子情報の解析が重要視
されるようになってきた。例えば生命科学の分野では、
ヒトゲノム計画に代表されるように、様々な動植物遺伝
子の全塩基配列を決定するプロジェクトが進展してお
り、新規蛋白質のコード領域、発現の調節領域、またそ
れらに関連して癌遺伝子等の病因遺伝子が次第に明らか
にされつつある。
2. Description of the Related Art In recent years, with the progress of gene analysis technology,
In the fields of medical diagnosis and life science, analysis of genetic information has become important. For example, in the field of life sciences,
As typified by the Human Genome Project, projects to determine the entire nucleotide sequences of various animal and plant genes are in progress, and coding regions for novel proteins, regulatory regions for expression, and related genes such as oncogenes Is gradually being revealed.

【0003】一方医療診断の分野では、これらの研究成
果を受けて、各種の病因診断や検査に遺伝子解析技術を
導入する動きが始まっている。C型肝炎やHIV(Human
Immunodeficiency Virus)の感染によるAIDS(後天
性免疫不全症候群)に代表される感染症の診断は、検出
の高感度化やそれらウイルス(レトロウイルス)の感染
特性と多型性との関係などの理由から、遺伝子診断の導
入が強く望まれる分野の一例である。また現在経験的な
病理診断に頼っている腫瘍細胞の検査や、骨髄バンク登
録の需要から検体数が急増しつつあるHLA(ヒト白血
球抗原)型検査などでも、正確かつ詳細な情報を与える
遺伝子解析の技術導入が望まれている。
On the other hand, in the field of medical diagnosis, in response to these research results, a movement to introduce gene analysis technology into various etiological diagnosis and tests has started. Hepatitis C and HIV (Human
Immunodeficiency virus (AIDS) infection is the most common diagnostic method for infectious diseases such as AIDS (acquired immune deficiency syndrome) because of the high sensitivity of detection and the relationship between infectious characteristics of these viruses (retrovirus) and polymorphism This is an example of a field in which the introduction of genetic diagnosis is strongly desired. In addition, gene analysis that provides accurate and detailed information for tumor cell tests, which currently rely on empirical pathological diagnosis, and HLA (human leukocyte antigen) type tests, where the number of specimens is rapidly increasing due to the demand for bone marrow bank registration. It is hoped that the technology will be introduced.

【0004】このような分野で望まれている遺伝子解析
の技術の最近の進歩は著しく、従来の代表的な塩基配列
決定法やプローブ法に加えて、遺伝子におけるわずかな
配列差異を、電気泳動中に一本鎖DNAがとる高次構造
の差異を利用して分離する方法が開発された。この方法
はSSCP(Single Strand Conformation Polymorphism
s)と呼ばれ、例えば、ジェノミクス 5巻,第874
頁〜879頁,1989(Genomics Vol.5,pp874〜pp87
9,1989)に紹介されているように、一塩基置換をも感度
良く検出できる手法として注目を浴びている。この分離
方法は、相補的な一組の二本鎖からなるDNAを一本鎖
状態に置くと、この一本鎖DNAは、通常、適当な条件
(イオン強度、温度など)下では分子内で自己会合し配
列特異的な高次構造を形成するが、配列が異なればこの
高次構造も異なることに着目し、この高次構造の違いを
ゲル電気泳動によって移動度の違いとして検出すること
によって配列の差異を検出するものである。
Recent advances in gene analysis techniques desired in such fields are remarkable, and in addition to the conventional typical nucleotide sequence determination method and probe method, slight sequence differences in genes are electrophoresed. A method has been developed for separating by utilizing the difference in the higher-order structure of single-stranded DNA. This method is based on SSCP (Single Strand Conformation Polymorphism
s), for example Genomics Vol. 5, 874
Pages-879, 1989 (Genomics Vol.5, pp874-pp87
9,1989), it has attracted attention as a method that can detect even single nucleotide substitution with high sensitivity. In this separation method, when a complementary DNA consisting of a pair of double-stranded DNAs is placed in a single-stranded state, the single-stranded DNA is usually intramolecularly produced under appropriate conditions (ionic strength, temperature, etc.). By self-associating to form a sequence-specific higher-order structure, we focused on the fact that different higher-order structures differ when the sequences differ, and by detecting this difference in higher-order structure as a difference in mobility by gel electrophoresis. It detects a sequence difference.

【0005】この方法は、配列差異の分離感度は高い
が、分離法として電気泳動を用いるため、分離に長時間
を必要とし、高スループット化が困難であるとともに、
配列の違いが効率良く電気泳動移動度の違いに反映され
るための条件の選択が難しい。さらに、自動化が困難で
あるのみならず、場合によっては全多型を完全に分離す
るために、複数の条件下での分離を必要とするなどの欠
点もある。
This method has high separation sensitivity for sequence differences, but since electrophoresis is used as a separation method, it requires a long time for separation and it is difficult to achieve high throughput.
It is difficult to select conditions for efficiently reflecting the difference in sequence in the difference in electrophoretic mobility. Further, it is not only difficult to automate, but in some cases, complete separation of all polymorphisms requires separation under a plurality of conditions.

【0006】また、同じく、遺伝子におけるわずかな配
列差異を検出する方法として変性勾配ゲル電気泳動法と
称される方法が提案されているが(例えば、S.G.Fischer
andL.S.Lerman:Proc.Natl.Acad.Sci.USA,Vol.80, 1579
-1583,1983)、これも分離法に電気泳動を用いているた
め、上述の問題点と同様な欠点がある。
[0006] Similarly, a method called denaturing gradient gel electrophoresis has been proposed as a method for detecting a slight sequence difference in a gene (for example, SG Fischer.
and L.S.Lerman: Proc.Natl.Acad.Sci.USA, Vol.80, 1579
-1583, 1983), which also uses electrophoresis for the separation method, and has the same drawbacks as the above-mentioned problems.

【0007】一方、完全に相補的な配列を持つ二本鎖D
NAと、完全ではないがほぼ相補的な配列を持つ二本鎖
DNAとの変性条件の違いを、二本鎖DNAが一本鎖D
NAに変性するときの吸光度の変化の違い(変性曲線(me
lting curve))として検出出来ることが知られている(例
えば、I. V. Razlutuskii, L. S. Shlyakhtenko andYu.
L. Lyubchenko:Nucleic Acids Research, Vol.15, No.
16, p6665-6676(1987))。さらには、高次構造(ヘアピ
ン、ステム、ループ構造など)をとる一本鎖RNAの型
の識別が、一本鎖RNAの塩基対号が分離するときの吸
光度の変化(変性曲線)として検出出来ることも知られて
きた(例えば、L. G. Laing and D.E. Draper: J. Mol.
Biol.(1994)237, 560-576)。
On the other hand, a double-stranded D having a completely complementary sequence
The difference in denaturing conditions between NA and double-stranded DNA that has an incomplete but almost complementary sequence is
Difference in absorbance change when denaturing to NA (denaturation curve (me
lting curve)) (for example, IV Razlutuskii, LS Shlyakhtenko and Yu.
L. Lyubchenko: Nucleic Acids Research, Vol.15, No.
16, p6665-6676 (1987)). Furthermore, the type of single-stranded RNA having a higher-order structure (hairpin, stem, loop structure, etc.) can be identified as a change in absorbance (denaturation curve) when the base pair of single-stranded RNA is separated. It has also been known (for example, LG Laing and DE Draper: J. Mol.
Biol. (1994) 237, 560-576).

【0008】これらの手法によれば、試料が得られた後
は電気泳動の操作が必要でないため操作が簡便であるの
みならず、計測自体は光学的な計測法として取り扱いが
容易であるとともに信頼性も高いものであるメリットが
ある。
[0008] According to these techniques, the operation of electrophoresis is not required after the sample is obtained, so that the operation is simple and the measurement itself is easy to handle as an optical measurement method and is reliable. It has the advantage that it is highly reliable.

【0009】また、完全に相補的な配列を持つ二本鎖D
NAと、完全ではないがほぼ相補的な配列を持つ二本鎖
DNAが、各相補鎖に各々修飾した二種類の蛍光体によ
って起こる蛍光エネルギ移動が変性時に解消する現象を
光学的に計測することによって検出し、それによって完
全には相補的でない二種類のDNAの配列差異を検出す
る技術が提案された(特開平7−31500)。この場
合も、試料が得られた後は電気泳動の操作が必要でない
ため上述の例と同様のメリットがある。
Further, a double-stranded D having a completely complementary sequence
Optically measuring the phenomenon in which double-stranded DNA having a sequence that is almost completely complementary to NA is resolved by fluorescence energy transfer caused by two types of fluorophores modified in each complementary strand upon denaturation There has been proposed a technique for detecting a sequence difference between two types of DNA which are not completely complementary by the detection by the method (Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-31500). In this case as well, there is no need for the operation of electrophoresis after the sample is obtained, and there are the same merits as the above-mentioned example.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】これらの方法によって
検出出来るのは、しかしながら、配列組成(GC含有量
など)や塩基の欠失/挿入などであって、詳細な配列差
異、特に一塩基置換を含む遺伝子型決定は、実質上困難
であった。また変性条件の制御も極めて低速で行なう必
要があるため高スループットな検出、決定には適応困難
であった。
However, what can be detected by these methods is, for example, the sequence composition (GC content etc.) and the deletion / insertion of bases, and detailed sequence differences, especially single base substitution, can be detected. The genotyping involved was virtually difficult. In addition, control of denaturing conditions must be performed at an extremely low speed, making it difficult to adapt to high-throughput detection and determination.

【0011】さらには、一本鎖DNAから、直接、一塩
基置換含む遺伝子型を光学的に解析することは考慮され
ていなかった。
Further, it has not been considered to directly analyze the genotype containing single nucleotide substitution directly from single-stranded DNA.

【0012】この課題を解決するため、本願の発明は一
本鎖DNAの高次構造の変性曲線(melting curve)を
直接検出し、これにより装置構成の簡易化、より精度の
良い現実的な信号処理方法および装置を提供するもので
ある。
In order to solve this problem, the invention of the present application directly detects a denaturation curve (melting curve) of the higher-order structure of single-stranded DNA, which simplifies the apparatus structure and provides a more accurate and realistic signal. A processing method and apparatus are provided.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明では、目標とする
遺伝子領域の一本鎖DNAに関し、二種類以上の遺伝子
型を同時に有するヘテロ接合型の場合にも、分離分析を
可能にするため、既知の全多型に対応する変性曲線を記
憶しておき(鋳型曲線)、一つまたは複数の鋳型曲線の
線形結合によって作られる曲線の全ての組み合わせと、
試料から得られた信号曲線とを比較し、その平均二乗誤
差が所定の値以下でかつ最も小さい場合に、その鋳型曲
線の組み合わせを計測された一本鎖DNA断片(試料)
の遺伝子の型、即ち配列特徴、として認識するよう構成
した。
According to the present invention, single-stranded DNA of a target gene region can be separated and analyzed even in the case of a heterozygous type having two or more genotypes at the same time. A denaturation curve corresponding to all known polymorphisms is stored (template curve), all combinations of curves created by linear combination of one or more template curves,
A single-stranded DNA fragment (sample) in which the combination of the template curves was measured when the mean squared error was less than or equal to a predetermined value and was the smallest when the signal curve obtained from the sample was compared.
It was configured to recognize as the type of gene, that is, the sequence characteristic.

【0014】また、PCR法を応用した医療診断などに
おける遺伝子解析を考えた場合、遺伝子情報として獲得
すべきものは、目標遺伝子断片の増幅の有無、増幅され
た場合には目標遺伝子断片の配列情報および産物量であ
るが、本発明では、上記3つの情報を、melting curve
を定量的に計測することにより同時に得る面でも有利と
なるよう工夫された。
Further, when considering the gene analysis in the medical diagnosis applying the PCR method, what is to be acquired as the gene information is the presence / absence of amplification of the target gene fragment and the sequence information of the target gene fragment when amplified. In the present invention, the melting curve
It has been devised to be advantageous in terms of obtaining at the same time by quantitatively measuring.

【0015】また、試料を保持し温度制御を行なう試料
保持手段を表面積/体積比の大きいものに工夫すること
により、変性速度の高速化を可能として計測した結果、
一本鎖DNAの変性曲線は、温度が上がり高次構造が解
けるときと、温度が下がり高次構造を形成していくとき
とで異なる曲線を描き、ヒステリシスを示することを発
見した。そして、このヒステリシス曲線自体に再現性が
あるとともに、このデータを前記と同様な信号処理手段
によって処理することにより一塩基置換の遺伝子型を分
析出来た。
Further, by devising the sample holding means for holding the sample and controlling the temperature to have a large surface area / volume ratio, the denaturation rate can be increased, and the result of the measurement is as follows.
It was discovered that the denaturation curve of single-stranded DNA shows a different curve when the temperature rises and the higher-order structure is solved, and when the temperature lowers and the higher-order structure is formed, showing hysteresis. The hysteresis curve itself has reproducibility, and the genotype of single nucleotide substitution could be analyzed by processing this data by the same signal processing means as above.

【0016】さらに、一本鎖DNA試料を調整する際、
DNAの相補配列が形成する塩基対合にインターカレー
トして蛍光波長を移動させるエチジウムブロミドなどの
インターカレータを組み込み、試料溶液に所定波長の励
起光を照射する励起光を照射することによって、励起光
の照射によって発生する蛍光が一本鎖DNAの変性時
に、一本鎖DNA断片試料とインターカレータとの相互
作用によって発生する蛍光強度に変化をもたらすことを
発見した。従って、これを計測し、このデータを前記と
同様な信号処理手段によって処理することにより、一本
鎖DNA断片の配列情報を得ることができる。
Furthermore, when preparing a single-stranded DNA sample,
Excitation is achieved by incorporating an intercalator such as ethidium bromide that intercalates into the base pairing formed by the complementary sequence of DNA to shift the fluorescence wavelength, and irradiates the sample solution with excitation light of predetermined wavelength. It was discovered that the fluorescence generated by the irradiation of light causes a change in the fluorescence intensity generated by the interaction between the single-stranded DNA fragment sample and the intercalator when the single-stranded DNA is denatured. Therefore, the sequence information of the single-stranded DNA fragment can be obtained by measuring this and processing this data by the signal processing means similar to the above.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例の一つを示
す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION One of the embodiments of the present invention will be shown below.

【0018】図1は本発明の遺伝子解析装置の基本的な
構成を示すブロック図である。光源1で発せられた紫外
光(波長260nm)は光学系2で2本に分けられ、試
料室6に設置される試料部4および対照部5に入射す
る。その後光学系(図示せず)で集光されたそれぞれの
光線は光電変換器7により検出され、増幅器9を通して
解析および信号処理装置10で処理される。試料室6は
温度調節器8によって任意にプログラムされた温度プロ
ファイルに沿って試料部4および対照部5の温度を制御
することができる。温度制御は、任意の昇降温速度で行
なうことが出来る。また試料室6中の試料温度は温度セ
ンサ(図示しない)によって計測され、温度調節器8に
フィードバックされるとともに信号処理装置10に入力
される。試料温度は試料によっては−20℃〜100℃
まで制御することが必要となるので、試料部4が室温以
下の温度に制御されるときには、試料室6や試料を保持
するセル(試料セル)の表面に結露が起こらないよう、
乾燥空気を試料室6の下部から上方に向けて流す構造と
される。
FIG. 1 is a block diagram showing the basic configuration of the gene analysis apparatus of the present invention. The ultraviolet light (wavelength 260 nm) emitted from the light source 1 is split into two by the optical system 2 and is incident on the sample section 4 and the control section 5 installed in the sample chamber 6. After that, each light beam collected by the optical system (not shown) is detected by the photoelectric converter 7 and analyzed by the amplifier 9 and processed by the signal processing device 10. The sample chamber 6 can control the temperature of the sample part 4 and the control part 5 according to a temperature profile arbitrarily programmed by the temperature controller 8. The temperature control can be performed at an arbitrary temperature raising / lowering rate. The sample temperature in the sample chamber 6 is measured by a temperature sensor (not shown), fed back to the temperature controller 8 and input to the signal processing device 10. Sample temperature is -20 ℃ to 100 ℃ depending on the sample
Therefore, when the sample unit 4 is controlled to a temperature equal to or lower than room temperature, dew condensation should not occur on the surface of the sample chamber 6 or the cell holding the sample (sample cell).
The structure is such that dry air flows from the lower part of the sample chamber 6 upward.

【0019】対照部5は、試料部4の試料を溶解した緩
衝液や試料セルによる吸収を補正し、正味のDNAによ
る吸収を求めるために設けられるものである。これは、
分光計測技術における常套手法であり、以下に説明する
実施例のデータは全てこの補正がなされたものである。
The control section 5 is provided to correct the absorption by the buffer solution or sample cell in which the sample of the sample section 4 is dissolved and to obtain the net absorption by DNA. this is,
This is a conventional method in the spectroscopic measurement technique, and all the data of the examples described below are corrected in this way.

【0020】次に上記の装置を用いて遺伝子多型解析を
行なった例について述べる。
Next, an example of gene polymorphism analysis using the above apparatus will be described.

【0021】本実施例ではヒト血球細胞より抽出したゲ
ノムDNAから、HLA(ヒト白血球抗原)遺伝子のク
ラス2:DQA1領域を非対称PCR増幅し、該領域に
関して遺伝子多型解析(タイピング)を行なった。
In this example, the HLA (human leukocyte antigen) class 2: DQA1 region was subjected to asymmetric PCR amplification from genomic DNA extracted from human blood cells, and gene polymorphism analysis (typing) was performed on the region.

【0022】常法によりゲノムDNAを抽出したDNA
試料溶液、終濃度10mM Tris-Hcl(pH8.3)、50mM Kcl、1.
5mM MgC12、0.02% ゲラチン、各200μM デオキシリボヌ
クレオチド三りん酸(dATP、dCTP、dGTP、dTTP)を含む
PCRバッファ液、2.5U Taqポリメラーゼ、解析を行なう
HLAのDQA1領域に対応する2種類のプライマGH
26およびGH27(;Ulf B.Gyllensten and Henry A.E
rlich プロシーディング ナショナル アカデミー オ
ブ サイエンス ユー.エス.エー(Proceeding Nation
al Academy of Science of U.S.A.)Vol.85,pp.7652-765
6,October 1988) 20pmolずつをチューブに混合し、ミネ
ラルオイルを上層に充填した後、PCRを行なった。P
CRサイクルのパラメータは94℃(1分)→57℃
(1.2分)→72℃(1分)で27サイクルである。
DNA obtained by extracting genomic DNA by a conventional method
Sample solution, final concentration 10 mM Tris-Hcl (pH 8.3), 50 mM Kcl, 1.
5mM MgC12, 0.02% gelatin, 200μM each containing deoxyribonucleotide triphosphate (dATP, dCTP, dGTP, dTTP)
PCR buffer, 2.5U Taq polymerase, two types of primer GH corresponding to the DQA1 region of HLA to be analyzed
26 and GH27 (; Ulf B. Gyllensten and Henry AE
rlich Proceedings National Academy of Sciences You. S. A (Proceeding Nation
al Academy of Science of USA) Vol.85, pp.7652-765
6, October 1988) 20 pmol each was mixed in a tube, mineral oil was filled in the upper layer, and then PCR was performed. P
Parameter of CR cycle is 94 ℃ (1 minute) → 57 ℃
(1.2 minutes) → 72 ° C. (1 minute), 27 cycles.

【0023】この反応産物1/100を用いて非対称P
CRを行なう。非対称PCR反応液は上記のPCRとほ
ぼ同様で、プライマのみGH26を10pmol、GH27を
1pmolと量を変更して行なう。PCRサイクルのパラメ
ータは94℃(1分)→57℃(1.2分)→72℃
(1分)で15サイクルである。
Using this reaction product 1/100, asymmetric P
Perform CR. The asymmetric PCR reaction solution is almost the same as the above PCR, only 10 pmol of GH26 and GH27 of primer are used.
Change the amount to 1pmol. The parameters of the PCR cycle are 94 ° C (1 minute) → 57 ° C (1.2 minutes) → 72 ° C.
(1 minute) is 15 cycles.

【0024】この反応産物をマイクロフィルタ:microc
on(TM)30(グレースジャパン(株))で脱塩濃縮しTNE
バッファl(10mM Tris-Hcl,1mM EDTA(pH8.0),30mM Na
cl)に溶解し試料溶液とした。
This reaction product was microfiltered: microc
on (TM) 30 (Grace Japan Co., Ltd.) for desalination and concentration TNE
Buffer l (10mM Tris-Hcl, 1mM EDTA (pH8.0), 30mM Na
cl) and used as a sample solution.

【0025】ちなみに本実施例では一本鎖DNAの調製
に非対称PCRを用いたが、他の方法として二本鎖DN
AをPCR増幅した後、片側一本鎖をλエキソヌクレア
ーゼにより消化する方法(λエキソヌクレアーゼ法)
や、PCRに用いるプライマのうち片側一方を膜上に固
定した状態でPCR増幅を行ない、その後変性温度まで
温度を上昇させた状態で膜上に固定されてない一本鎖D
NAを洗い流す方法(メンブレン法)などが採用出来
る。メンブレン法は膜上に所定のプライマを固定する作
業が必要であるが、一本鎖を非常に簡便に、高純度に調
製することが可能で、かつ自動化に適している。
Incidentally, although asymmetric PCR was used for the preparation of single-stranded DNA in this example, double-stranded DN was used as another method.
Method in which A is PCR-amplified and then one-sided single strand is digested with λ exonuclease (λ exonuclease method)
Alternatively, PCR is performed with one of the primers used for PCR being immobilized on the membrane, and then the single-stranded D that is not immobilized on the membrane with the temperature raised to the denaturation temperature.
A method of washing out NA (membrane method) can be adopted. The membrane method requires an operation of immobilizing a predetermined primer on the membrane, but it is possible to prepare a single strand with high purity in a very simple manner and is suitable for automation.

【0026】上記の試料溶液を試料部4に、対照溶液と
してTNEバッファ1を対照部5に設置し、一旦、試料温度
を0℃まで下降した後、1℃/minの昇温速度で60℃ま
で昇温した。
The above sample solution was placed in the sample section 4, and the TNE buffer 1 as a control solution was placed in the control section 5, and once the sample temperature was lowered to 0 ° C., the temperature was raised to 1 ° C./min at 60 ° C. The temperature was raised to.

【0027】図2〜図7の(a)、(b)は上記の方法
によって、HLAーDQA1領域遺伝子(242塩基 or 23
9塩基)の中から既知の6タイプ(0101、0102、0103、0301、
0401、0601:The WHO nomenclature committee for facto
rs of the HLA system,1989.Immunogenetics,31:131-14
0,1990)の一本鎖DNAについて得た変性曲線(melting
curve)を吸光度データおよびこれを温度で微分した微
分吸光度データとして示したものである(他の0201、050
1の2タイプについては、発明者がホモ接合型の試料を
入手できなかったのでここでは割愛した)。また(b)
では微分吸光度データのみを示した。ここで0101と0102
は1塩基相異、0101と0103は3塩基、0102と0103は2塩
基相異である。0101と0301は27塩基相異、0401と0601
は他の型よりも3塩基短く配列も0101と比べると20塩
基以上相異しているが、0401と0601とでは1塩基しか相
異していない。
2 to 7 (a) and (b) show the HLA-DQA1 region gene (242 bases or 23 bases by the above method).
6 known types out of 9 bases (0101, 0102, 0103, 0301,
0401, 0601: The WHO nomenclature committee for facto
rs of the HLA system, 1989.Immunogenetics, 31: 131-14
(1990, 1990) denaturation curve (melting curve)
curve) is shown as absorbance data and differential absorbance data obtained by differentiating this with temperature (other 0201, 050
Regarding the two types of 1), since the inventor could not obtain a homozygous sample, it was omitted here). Also (b)
Shows only the differential absorbance data. Where 0101 and 0102
Is 1 base difference, 0101 and 0103 are 3 bases, and 0102 and 0103 are 2 bases. 0101 and 0301 differ by 27 bases, 0401 and 0601
Is 3 bases shorter than the other types, and the sequence differs by 20 bases or more compared to 0101, but 0401 and 0601 differ by only 1 base.

【0028】また、(a)、(b)は同一の試料につい
ての解析結果を示すものであるが、(a)は本願の優先
権に係る出願時に得られた解析結果であり、(b)は比
較的最近得られた解析結果である。両者が、同じ試料に
ついての解析結果を示すものであるにもかかわらず、完
全に一致していないのは、解析技法の熟度の差異と、解
析技法の未熟を補うために採用したデータの補正による
ものであり、解析に再現性が無いということではない。
Further, although (a) and (b) show the analysis results for the same sample, (a) shows the analysis results obtained at the time of filing the priority application of the present application, and (b). Is the analysis result obtained relatively recently. Despite the fact that the two show the analysis results for the same sample, the inconsistency is due to the difference in the maturity of the analysis technique and the correction of the data adopted to compensate for the immaturity of the analysis technique. This does not mean that the analysis is not reproducible.

【0029】図より、まず、大きく配列のことなるグル
ープ、例えば0101〜0103(1型)と0301(3型)と0401
および0601(短型)とは明らかにmelting curveの特徴
が異なっていることがわかる。また1塩基相異や2塩基
相異であるタイプの違いも(例えば0101〜0103や0401、
0601)メインのピークではないが、明らかな違いとして
検出できることがわかる。
As shown in the figure, first, groups having large arrangements, for example, 0101 to 0103 (type 1), 0301 (type 3), and 0401.
It can be seen that the melting curve features are clearly different from those of 0601 (short type). In addition, there are also differences in types that are 1 base difference or 2 base differences (for example, 0101 to 0103 or 0401,
Although it is not the main peak, it can be detected as an obvious difference.

【0030】また図8は0301型のmelting curveおよび
その微分関数をガウス分布関数の重ね合わせで近似した
ものである。図8から明らかなように、0301型のmeltin
g curveは2種類のガウス曲線の重ね合わせにより良く
近似される。
FIG. 8 shows a melting curve of 0301 type and its differential function approximated by superposition of Gaussian distribution functions. As is clear from FIG. 8, type 0301 meltin
The g curve is well approximated by the superposition of two Gaussian curves.

【0031】このことは、すなわち、これら既知の多型
DNAについて変性曲線(meltingcurve)を調べてお
き、検体DNAをこれらの既知の多型DNAについての
変性曲線(melting curve)を鋳型として引き較べれ
ば、検体DNAを特定出来ることを意味する。さらにヘ
テロ接合型DNAについてはガウス曲線に分析した上で
重ね合わせを特定することで検体DNAを特定出来る。
This means that if the denaturation curves (melting curves) of these known polymorphic DNAs are examined and the sample DNAs are compared using the denaturation curves (melting curves) of these known polymorphic DNAs as templates. Means that the sample DNA can be specified. Furthermore, for heterozygous DNA, the sample DNA can be specified by analyzing the Gaussian curve and then specifying the overlap.

【0032】表1は図2〜図7に示した既知の6種類の
変性曲線(melting curve)の微分関数を同様に複数種
類のガウス曲線で表現した場合の、a:大きさ、μ:ピ
ーク位置(平均値)、σ:広がり度合い(標準偏差)と
をまとめたものである。
Table 1 shows a: size, μ: peak when differential functions of six known melting curves shown in FIGS. 2 to 7 are similarly expressed by plural kinds of Gaussian curves. Position (average value), σ: extent of spread (standard deviation).

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】近似に用いたガウス関数の項数は、近似誤
差が最小値に飽和した点とした。この表に示すとおり各
型に対応する変性曲線(melting curve)の微分関数は
特徴的なパラメータ(a、μ、σ)で表されることがわ
かる。すなわち、これらの既知の多型DNAについての
変性曲線(melting curve)を鋳型として未知の遺伝子
(型)と引き較べる際、表1に示すパラメータとの対比
という形で行なえば、自動的な演算処理として行なえる
のみならず、数学的な処理により厳密な比較が出来るこ
とになる。
The number of terms of the Gaussian function used for the approximation is the point where the approximation error is saturated to the minimum value. As shown in this table, it can be seen that the differential function of the melting curve corresponding to each type is represented by characteristic parameters (a, μ, σ). That is, when comparing the denaturation curve (melting curve) of these known polymorphic DNAs with an unknown gene (type) as a template, if it is carried out in the form of comparison with the parameters shown in Table 1, automatic calculation processing is performed. Not only can it be performed as, but also a strict comparison can be made by mathematical processing.

【0035】数学的な処理としては、予め準備された既
知の変性曲線データの一つまたは複数の鋳型曲線データ
の線形結合によって作られる曲線データの全ての組み合
わせと、新たに計測し入力された信号曲線データとを比
較し、最も統計的誤差の少ない該鋳型曲線データもしく
はその線形結合によって作られた曲線データの基となる
該鋳型曲線データの組み合わせを、検体二本鎖DNA断
片から準備された一本鎖DNA断片の配列特徴とすれば
良い。
As the mathematical processing, all combinations of curve data created by linear combination of one or more template curve data of known denaturation curve data prepared in advance, and the signal newly measured and input. By comparing the curve data with the template curve data having the least statistical error, or the combination of the template curve data which is the basis of the curve data generated by the linear combination thereof, a combination prepared from the sample double-stranded DNA fragment was prepared. The sequence characteristic of the double-stranded DNA fragment may be used.

【0036】図9は、0102および0301のヘテロ接合型の
試料の場合の変性曲線(meltingcurve)の微分関数およ
び該曲線データの特徴パラメータである。ヘテロ接合型
の場合もそれぞれの遺伝子タイプの重ね合わせで表現さ
れており、スペクトル解析の容量でタイピングができる
ことがわかる。
FIG. 9 shows the derivative function of the melting curve and the characteristic parameters of the curve data for the heterozygous samples 0102 and 0301. Even in the case of heterozygous type, it is expressed by superimposing each gene type, and it is understood that typing can be performed by the capacity of spectrum analysis.

【0037】表2は、図9の結果から遺伝子型別のパラ
メータを整理したものである。すなわち、ヘテロ接合型
の遺伝子がガウス曲線データで表現した場合パラメータ
μ:ピーク位置(平均値)、およびσ:広がり度合い
(標準偏差)について表2の回帰値とほぼ同じ値を示せ
ば、それらから推測される二つの遺伝子型のヘテロ接合
型であると特定出来る。
Table 2 summarizes the parameters for each genotype from the results shown in FIG. That is, when a heterozygous gene is represented by Gaussian curve data, if parameters μ: peak position (mean value) and σ: spread degree (standard deviation) show almost the same values as the regression values in Table 2, then It can be identified as a heterozygous type of the two suspected genotypes.

【0038】[0038]

【表2】 [Table 2]

【0039】本実施例においては、最大、5℃/min
の昇温速度で実用的な意味での十分正確な変性曲線デー
タ(melting curve data)が得られた。この場合一検体の
解析に対して約10分の解析時間であり、従来の配列決
定やSSCP法(4時間以上)に対して、20倍以上の
高速化を達成したこととなる。
In this embodiment, the maximum is 5 ° C./min.
Sufficiently accurate denaturing curve data (melting curve data) in a practical sense was obtained at the heating rate of. In this case, the analysis time is about 10 minutes for the analysis of one sample, which is 20 times faster than the conventional sequencing or SSCP method (4 hours or more).

【0040】図10はヘテロ結合型DNAについての図
2(b)−図7(b)を元にした他の解析例を示す。本
例においても、HLA−DQA1のexon2領域(24
2塩基 or 239塩基(3塩基欠失))にある8種類の遺伝
子多型に対して、センス鎖それぞれについて鋳型となる
変性曲線データ(melting curve data)を予め計測して
おく。試料から得られたヘテロ結合型実測曲線データが
DQA1*0101を示す鋳型0101とDQA1*010
2を示す鋳型0102の合成曲線として良く一致する(平均
二乗誤差RMS=0.00008)ことを示しており、この結果、
試料が両者のヘテロ接合型DNAと判定出来ることを示
す。
FIG. 10 shows another analysis example based on FIG. 2 (b) -FIG. 7 (b) for heterozygous DNA. Also in this example, the exon2 region of HLA-DQA1 (24
For 8 types of polymorphisms with 2 bases or 239 bases (3 bases deleted), denaturing curve data (melting curve data) serving as a template for each sense strand is measured in advance. The heterojunction type actual measurement curve data obtained from the sample shows DQA1 * 0101 Template 0101 and DQA1 * 010
It is shown that they are in good agreement (mean squared error RMS = 0.00008) as a synthetic curve of template 0102 showing 2.
It shows that the sample can be judged to be a heterozygous DNA of both.

【0041】多型解析においては、分析する試料の遺伝
子型が既知の遺伝子型の中のどの型に帰属されるか、ま
たは新規なものであるのかを判断することが必要であ
る。また複数種類の遺伝子型を同時に有するヘテロ接合
型の分離分析が可能であることが必要課題であるが、本
解析例では、複数種類の遺伝子型を同時に有するヘテロ
接合型の分離分析を容易にする信号処理として、既知の
全多型に対応する変性曲線データを記憶しておき(鋳型
曲線データ)、一つまたは複数の鋳型曲線データの線形
結合によって作られる曲線データの全ての組み合わせ
と、新たに計測し入力された信号曲線データとを比較
し、その平均二乗誤差が所定の値以下で、かつ最も小さ
い場合に、その鋳型曲線データの組み合わせを計測され
た一本鎖DNA断片の遺伝子の型(即ち配列特徴)とし
て認識することにより、容易かつより確実に遺伝子型の
決定が可能となった。また上記平均二乗誤差が小さい順
番に、確からしい組み合わせとして出力することも可能
である。
In polymorphism analysis, it is necessary to determine which of the known genotypes the genotype of the sample to be analyzed belongs to, or whether the genotype is novel. It is also necessary to be able to perform separation / analysis of heterozygotes having multiple genotypes simultaneously, but in this analysis example, separation / analysis of heterozygotes simultaneously having multiple genotypes is facilitated. As signal processing, denaturation curve data corresponding to all known polymorphisms are stored (template curve data), and all combinations of curve data created by linear combination of one or more template curve data The measured and input signal curve data is compared, and when the mean square error is less than or equal to a predetermined value and is the smallest, the combination of the template curve data is measured for the gene type of the single-stranded DNA fragment ( That is, the genotype can be determined easily and more reliably by recognizing it as a sequence feature). It is also possible to output as probable combinations in the ascending order of the mean square error.

【0042】図10に示す結果について、結果最少の誤
差を与える組み合わせの有効性を表3によって説明す
る。
With respect to the results shown in FIG. 10, Table 3 explains the effectiveness of the combination that gives the smallest error.

【0043】結果最少の誤差を与える組み合わせは、正
しいヘテロ接合型の組み合わせを示し、その誤差量は、
変性曲線データ(melting curve data)を5回計測して
とった再現誤差と同程度(より小さいが)であった。表
3に再現誤差および正しい組合せの場合(表に二重丸を
付して示す組み合わせ)の平均二乗誤差と、それ以外の
組み合わせのうち誤差の小さい組み合わせの内の幾つか
についての平均二乗誤差を示す。一塩基差異の配列の組
み合わせによるヘテロ接合の場合に、最も判断を誤りや
すい遺伝子型は、該ヘテロ接合を構成する基の各遺伝子
型によるホモ接合型であるが、表3から明らかなよう
に、正解と不正解の場合との間に有意な差異の存在する
ことが分かる。
As a result, the combination giving the smallest error shows the correct heterojunction type combination, and the error amount is
It was about the same as (but smaller than) the reproduction error obtained by measuring the melting curve data 5 times. Table 3 shows the mean squared error of the reproduction error and the correct combination (combination indicated by double circles in the table), and the mean squared error of some of the other combinations with a small error. Show. In the case of heterozygosity due to the combination of sequences with single nucleotide differences, the genotype that is most likely to be misjudged is the homozygous type due to each genotype of the groups that make up the heterozygote. It can be seen that there is a significant difference between the correct and incorrect answers.

【0044】[0044]

【表3】 [Table 3]

【0045】また、試料の温度を高速かつ実質的に均一
に制御することにより、幾つかの検体では、10℃/分
を越えた昇温および降温速度で域で制御すると、一本鎖
DNA高次構造の動的温度特性が計測できた。すなわ
ち、高次構造融解時(昇温)と高次構造形成時(降温)
とで、変性曲線(Melting Curve)が図11に示すよう
なヒステリシスカーブ(1→2→3→4→5→6→2→
3→4→5→…)を描くことが計測された。これらのこ
のヒステリシスカーブは、しかも、検体試料によって異
なり、塩基の置換、欠失または挿入による配列の違いに
よって特異的なものであることが分かった。このこと
は、前述した吸光度変化に限らず、吸光度のヒステリシ
スカーブについて前記信号処理方法と同様な方法によ
り、鋳型となるヒステリシスカーブと計測したヒステリ
シスカーブとの一致を評価することにより、より高速に
正確な型決定を行なうことが可能であることを意味す
る。
Further, by controlling the temperature of the sample at a high speed and substantially uniformly, in some samples, when the temperature is controlled at a rate of temperature increase and temperature decrease exceeding 10 ° C./min, the single-stranded DNA becomes high. The dynamic temperature characteristics of the secondary structure could be measured. That is, during melting of higher-order structure (temperature increase) and during formation of higher-order structure (temperature decrease)
And the hysteresis curve (1 → 2 → 3 → 4 → 5 → 6 → 2 →
It was measured to draw 3 → 4 → 5 → ...). It was also found that these hysteresis curves differed depending on the specimen sample and were specific due to the difference in sequence due to base substitution, deletion or insertion. This is not limited to the change in absorbance described above, by a method similar to the signal processing method for the hysteresis curve of the absorbance, by evaluating the match between the hysteresis curve to be the template and the measured hysteresis curve, it is possible to perform faster and more accurate measurement. This means that it is possible to make various typings.

【0046】このやり方の場合、最高で一検体当たり一
分以内(50秒)で昇降温2サイクルのヒステリシスカ
ーブを得て計測を完了することが可能であった。ヒステ
リシスカーブは昇温速度に応じてカーブが変化する。従
って、昇温速度を多型に応じて適切な値にすれば遺伝子
型に対応したヒステリシスカーブを効果的に得られるの
で、このヒステリシスカーブの昇温速度依存性による遺
伝子解析も出来る。
In the case of this method, it was possible to obtain the hysteresis curve of temperature rising / falling 2 cycles within 1 minute (50 seconds) per sample at the maximum and complete the measurement. The hysteresis curve changes according to the temperature rising rate. Therefore, if the heating rate is set to an appropriate value according to the polymorphism, a hysteresis curve corresponding to the genotype can be effectively obtained, and thus the gene analysis based on the heating rate dependency of this hysteresis curve can also be performed.

【0047】次に、PCRを前処理として、フロー(流
れ)系として前処理からmelting curveの計測までを連
続処理する遺伝子解析装置の実施例について図12、図
13によって説明する。
Next, an example of a gene analysis apparatus which performs continuous processing from pretreatment to measurement of a melting curve as a flow system using PCR as pretreatment will be described with reference to FIGS. 12 and 13.

【0048】図12にプロセスの概略流れ図、図13に
装置構成の概略図、図14に分光用セルの詳細構成図
を、それぞれ示す。
FIG. 12 is a schematic flow chart of the process, FIG. 13 is a schematic diagram of the apparatus configuration, and FIG. 14 is a detailed configuration diagram of the spectroscopic cell.

【0049】反応プロセスは、図12に示す(a)から
(g)の過程を経過して進行する。(a)に示すよう
に、PCRは、PCR反応セル内の底面に多孔質のフイ
ルター膜601にPCRのプライマとなるオリゴヌクレ
オチドA602を固定したPCR反応セル600中で行
なわれる。このPCR反応セル600中に検体としての
抽出精製したゲノムDNAを供したものを後述する図1
3の装置に組み付ける。PCR反応が進むと(b)に示
すように、検体DNAに対応し、固相の1本鎖がフイル
ター膜601に一端が固着された形で2本鎖DNA(P
CR生成物)が生成される。この2本鎖DNAを変性さ
せると、(c)に示すように、フイルター膜601に一
端が固着された形で1本鎖DNA(固相)と、(d)に
示すように、フリーの1本鎖DNA(液相)とに分離さ
れる。この液相の1本鎖DNAを計測用バッファ液に溶
解し、分光セルに送りこみ、分光セルの温度制御をし
て、(e)に示す(融解した)液相の1本鎖DNA、
(f)に示す高次構造の形成との制御を行なう。この分
光セルによって、(g)に示すように、吸光度を計測し
変性曲線(melting curve)を得ることが出来る。
The reaction process proceeds after passing through the steps (a) to (g) shown in FIG. As shown in (a), PCR is carried out in a PCR reaction cell 600 in which an oligonucleotide A602 serving as a PCR primer is immobilized on a porous filter film 601 on the bottom surface inside the PCR reaction cell. The PCR reaction cell 600 provided with the extracted and purified genomic DNA as a sample is shown in FIG.
Assemble to the device of 3. As the PCR reaction proceeds, as shown in (b), the double-stranded DNA (P) corresponding to the sample DNA is formed in such a manner that one end of the solid phase is fixed to the filter film 601 at one end.
CR product) is produced. When this double-stranded DNA is denatured, as shown in (c), single-stranded DNA (solid phase) with one end fixed to the filter film 601 and free 1-stranded DNA as shown in (d) are obtained. Separated into single-stranded DNA (liquid phase). This liquid-phase single-stranded DNA is dissolved in a measurement buffer solution, sent to a spectroscopic cell, the temperature of the spectroscopic cell is controlled, and the (melted) liquid-phase single-stranded DNA shown in (e),
The formation of the higher-order structure shown in (f) is controlled. With this spectroscopic cell, the absorbance can be measured to obtain a denaturing curve (melting curve) as shown in (g).

【0050】図13に装置構成の概略図を示す。試料前
処理セル700の出入り口705、706を介して、P
CR反応セル600に、後述するように、PCR反応
液、洗浄用バッファ液および分光用バッファ液が送りこ
まれるとともに、PCR反応セル600を所定の熱サイ
クルで制御する。PCR反応セル600にはプライマA
を固定した多孔質フィルタ601が備えられる。試料前
処理セル700では、図12で説明した(a)−(d)
の処理が行なわれることになる。
FIG. 13 shows a schematic diagram of the apparatus configuration. P through the inlet / outlet ports 705 and 706 of the sample pretreatment cell 700
As will be described later, a PCR reaction solution, a washing buffer solution, and a spectroscopy buffer solution are sent to the CR reaction cell 600, and the PCR reaction cell 600 is controlled by a predetermined thermal cycle. Primer A is used in the PCR reaction cell 600.
Is provided with a porous filter 601. In the sample pretreatment cell 700, (a)-(d) described in FIG.
Will be performed.

【0051】PCR反応セル600内の多孔質フイルタ
601にPCRのプライマとなるオリゴヌクレオチドA
を10 pmol固定し、このPCR反応セル600中に検体
である抽出精製したゲノムDNAを100ng供する。P
CR反応液槽701にガス源707、バルブ723、7
22、721を介してガスが送りこまれ、PCR反応液
50μlがバルブ725、724を介してPCR反応セ
ル600に送りこまれる。PCR反応液としては50mM
Kcl,10mM Tris-HCl(pH8.3),1.5mMMgC12,
0.001%ゼラチン(終濃度)のバッファ溶液中に、
プライマ(オリゴヌクレオチド)Bを10pmolと各10
nmolのデオキシリボヌクレオチド三燐酸(dNTP:d
ATP,dCTP,dGTP,dTTP)および耐熱性
DNAポリメラーゼ(Taqポリメラーゼ)を1unitが
混合されているものを用いた。
Oligonucleotide A serving as a PCR primer is added to the porous filter 601 in the PCR reaction cell 600.
Is immobilized at 10 pmol, and 100 ng of the extracted and purified genomic DNA as a sample is supplied to the PCR reaction cell 600. P
A gas source 707 and valves 723 and 7 are provided in the CR reaction liquid tank 701.
Gas is sent in via 22 and 721, and 50 μl of the PCR reaction solution is sent into the PCR reaction cell 600 via valves 725 and 724. 50 mM as PCR reaction solution
Kcl, 10 mM Tris-HCl (pH 8.3), 1.5 mM MgC12,
In a buffer solution of 0.001% gelatin (final concentration),
10 pmol each of primer (oligonucleotide) B and 10
nmol deoxyribonucleotide triphosphate (dNTP: d
ATP, dCTP, dGTP, dTTP) and thermostable DNA polymerase (Taq polymerase) mixed in 1 unit were used.

【0052】この状態で、前記PCR反応セル600を
熱風もしくは冷風によって温度制御しPCRを行う。サ
イクル数は25サイクルで、温度条件は94℃ 30
秒、55℃ 1分、72℃ 30秒で、総反応時間は5
0分であった。このサイクルに要する時間は、セルの形
状をより細長くし、面積/体積比をより大きくすること
により、20分程度に短くすることが可能であると考え
られる。高温時の反応液の蒸発は、バルブ724、72
8を閉じておくことで、実質的に零に出来た。
In this state, PCR is performed by controlling the temperature of the PCR reaction cell 600 with hot air or cold air. The number of cycles is 25, and the temperature condition is 94 ° C 30
Seconds, 55 ° C for 1 minute, 72 ° C for 30 seconds, total reaction time is 5
It was 0 minutes. It is considered that the time required for this cycle can be shortened to about 20 minutes by making the shape of the cell more elongated and increasing the area / volume ratio. The evaporation of the reaction solution at high temperature is prevented by the valves 724 and 72.
By closing 8 it was possible to make it virtually zero.

【0053】反応後に、洗浄または分光用バッファ液槽
にバルブ722、723を介して、ガス源707からガ
スを供給し、バルブ726、725、724を介して洗
浄用バッファ液をフィルタ601に流して、フィルタ6
01を数回洗うことにより残存プライマや残存dNTP
を除去する。廃液はバルブ728を通して廃液タンク7
03に廃棄される。フィルタ601上にはPCR反応産
物が残る。フィルタ601を通過しない不要物が残る可
能性があるときは、ガス源708からバルブ728を介
してガスを送りこみ、バルブ724を介して廃液タンク
709に廃液を廃棄するようにしても良い。これらの動
作は、全て、図12に示す(b)のように、二本鎖が多
孔質フィルタ601に固相状態にある条件で行なわれ
る。
After the reaction, gas is supplied from the gas source 707 to the cleaning or spectroscopic buffer solution tank through the valves 722 and 723, and the cleaning buffer solution is flown to the filter 601 through the valves 726, 725 and 724. , Filter 6
Residual primer and residual dNTP by washing 01 several times
To remove. Waste liquid is passed through the valve 728 to the waste liquid tank 7
Abandoned in 03. The PCR reaction product remains on the filter 601. When there is a possibility that undesired substances that do not pass through the filter 601 may remain, the gas may be sent from the gas source 708 through the valve 728 and the waste liquid may be discarded into the waste liquid tank 709 through the valve 724. All of these operations are performed under the condition that the double strand is in the solid phase state on the porous filter 601 as shown in (b) of FIG.

【0054】この後、最後の洗浄液(分光用バッファ液
となる)をPCRセル600中に導入し、次にPCR反
応セル600中の温度を上げるなど変性状態にして、液
をガス源708を使用してPCR反応セル600から出
入り口705の方向へ流す。すなわち図12(d)のよ
うに液相の1本鎖DNAを取り出して、分光セル300
に送りこむのである。本実施例においては、洗浄用バッ
ファとして20μlのTNEバッファ(10mM Tris-HC
l,1mM EDTA(pH8.0),30mM NaCl)を
用いた。分光セル300へ導入された試料は、計測後、
バルブ726、727を介して洗浄用バッファを流すこ
とにより廃液タンク704に廃棄される。この結果、用
済み後の試料が除去されるとともに、分光セル300内
が洗浄される。このとき、廃液タンク704の代わり
に、フラクションコレクタを設置し、計測後の試料を採
取することも可能である。
After that, the last washing solution (which serves as a spectroscopic buffer solution) is introduced into the PCR cell 600, and then the temperature in the PCR reaction cell 600 is raised to a denatured state, and the solution is used as a gas source 708. Then, it flows from the PCR reaction cell 600 toward the entrance / exit 705. That is, as shown in FIG. 12D, the single-stranded DNA in the liquid phase is taken out, and the spectroscopic cell 300
Send it to. In this example, 20 μl of TNE buffer (10 mM Tris-HC was used as a washing buffer.
1, 1 mM EDTA (pH 8.0), 30 mM NaCl) was used. The sample introduced into the spectroscopic cell 300 is measured,
The washing buffer is flown through the valves 726 and 727 to be discarded in the waste liquid tank 704. As a result, the used sample is removed and the inside of the spectroscopic cell 300 is cleaned. At this time, it is possible to install a fraction collector instead of the waste liquid tank 704 and collect the sample after measurement.

【0055】以上の装置構成については、PCR反応セ
ル600と分光セル300の数は1対1であったが、複
数のPCR反応セルがバルブを通して一つの分光セルに
結合され、反応産物が順次分光セルに導入され計測が行
なわれてもよい。
In the above apparatus configuration, the number of PCR reaction cells 600 and spectroscopic cells 300 was one to one, but a plurality of PCR reaction cells were combined into one spectroscopic cell through a valve, and reaction products were sequentially spectroscopically separated. The measurement may be performed by being introduced into the cell.

【0056】また、システムの全体構成はやや複雑なも
のになりうるが、PCR反応セル600に、直接、検体
の元となる血液等の生細胞試料を供給し、これから既知
の方法により、検体としての遺伝子を抽出する処理を行
ない、その後、上述した遺伝子型の解析処理を行なうよ
うにして、抽出から解析までのシステムを一貫したもの
とすることもできる。
Further, although the overall configuration of the system may be slightly complicated, a living cell sample such as blood, which is the source of the sample, is directly supplied to the PCR reaction cell 600, and a sample is prepared as a sample by a known method. It is also possible to make the system from extraction to analysis consistent by performing the process of extracting the gene of 1) and then performing the above-described genotype analysis process.

【0057】図14は、図13で採用した分光セル30
0の構成例を示す図であり、左側に側面図を、右側に、
側面図をA−Aの位置で、矢印方向に見た断面図を示
す。
FIG. 14 shows the spectroscopic cell 30 adopted in FIG.
It is a figure which shows the structural example of 0, a side view is on the left side,
The cross-sectional view which saw the side view in the position of AA in the arrow direction is shown.

【0058】本実施例の分光用マイクロセル300は、
石英ガラスおよび黒石英ガラスで、光路窓が石英(透
明)がラスで直方体の上部が開放された形の黒石英ガラ
スの箱を形成し、この上部内側に、両側に試料の流出入
口303を残して黒石英ガラスからなるスペーサーをの
設けたものである。従ってスペーサー下側に、光路長は
10mmで光路断面は1.4mm×1.4mmの正方形の試料
液保持部が形成される。スペーサーの中央部には試料液
保持部に向かって温度センサ301をわずかに突出させ
る。分光用マイクロセル300は、試料液の温度を制御
するための温度制御器302内に、図に太い矢印で(挿
入)としたように、内蔵する形で配置する。
The spectroscopic microcell 300 of this embodiment is
A quartz glass box and a black quartz glass box, in which the optical path window is made of quartz (transparent) and the upper part of the rectangular parallelepiped is open, is formed. The sample inflow port 303 is left on both sides inside this upper part. A spacer made of black quartz glass is provided. Therefore, a square sample solution holding portion having an optical path length of 10 mm and an optical path cross section of 1.4 mm × 1.4 mm is formed below the spacer. At the center of the spacer, the temperature sensor 301 is slightly projected toward the sample solution holding portion. The spectroscopic microcell 300 is arranged in a temperature controller 302 for controlling the temperature of the sample solution in a built-in manner as indicated by a thick arrow (inserted) in the drawing.

【0059】セル壁は反射迷光の極めて少なく熱伝導
率、強度も比較的高いという意味で黒石英ガラスを用
い、厚みは1mm程度としたが、セルの材質に関して
は、反射迷光が少なく熱伝導率の優れた材質が適してお
り、他の例としてはアルミ合金に白金黒やTiN(窒化
チタン)などをコーティングしたものも良い。本実施例
のセルでは、光路の中心位置で試料の温度が温度センサ
301で計測され、かつ温度制御器302中に埋め込ん
だ形とされているので、高効率に試料の温度を制御し、
且つ試料の温度を精密に測定することが可能である。さ
らに、本実施例のセルは、市販の一般的な分光セルと比
較し、表面積/体積比率は2800と大きく、本セルに
よって0.1℃/minの速度から5℃/secでの昇
降温が可能となった。
The cell wall is made of black quartz glass in the sense that the reflected stray light is extremely small and the thermal conductivity and the strength are relatively high, and the thickness thereof is set to about 1 mm. Is suitable, and as another example, an aluminum alloy coated with platinum black or TiN (titanium nitride) may be used. In the cell of this embodiment, the temperature of the sample is measured by the temperature sensor 301 at the center position of the optical path and is embedded in the temperature controller 302. Therefore, the temperature of the sample is controlled with high efficiency,
Moreover, the temperature of the sample can be measured accurately. Further, the cell of the present example has a large surface area / volume ratio of 2800 as compared with a commercially available general spectroscopic cell, and this cell can raise and lower the temperature at a rate of 0.1 ° C./min at 5 ° C./sec. It has become possible.

【0060】最後に、エチジウムブロミドを用いて、試
料DNAとインタカレータとの蛍光を検出することによ
り変性曲線(Melting Curve)を得た実施例について述
べる。
Finally, an example in which denaturation curve (Melting Curve) was obtained by detecting fluorescence of sample DNA and intercalator using ethidium bromide will be described.

【0061】図15はDNAとインタカレータとの蛍光
を検出するための検出装置構成の実施例を示すブロック
図である。光源801で発せられた紫外光(波長260
nm)はフィルタ、レンズ等の光学系802を通って試
料室805に設置される試料804に入射する。試料D
NA中にインタカレートしたエチジウムブロミドの存在
によって590nmの蛍光が発し、その後光学系807
で収光された蛍光は光電変換器808により検出され、
増幅器809を通して解析および信号処理手段810で
処理される。試料室805は温度制御部806によって
任意にプログラムされた温度プロファイルに沿って試料
温度を制御することができる。温度制御は、昇降温速度
0.1℃/minの速度から2℃/secの速度まで任
意に設定可能で、ペルチェ式電子加熱冷却要素により−
20℃〜100℃まで制御可能である。 本実施例で
も、図14に示した分光セルが使用可能であり、信号の
扱い、セルの表面に結露が起こらないように必要な工夫
がされることは先の実施例と同様である。
FIG. 15 is a block diagram showing an embodiment of the structure of a detection device for detecting the fluorescence of DNA and intercalator. Ultraviolet light emitted from a light source 801 (wavelength 260
(nm) passes through an optical system 802 such as a filter and a lens and enters a sample 804 installed in a sample chamber 805. Sample D
The presence of ethidium bromide intercalated in NA causes fluorescence at 590 nm, which is followed by optical system 807.
The fluorescence collected by the light is detected by the photoelectric converter 808,
It is processed by the analysis and signal processing means 810 through the amplifier 809. The sample chamber 805 can control the sample temperature according to a temperature profile arbitrarily programmed by the temperature controller 806. The temperature control can be arbitrarily set from a temperature raising / lowering rate of 0.1 ° C / min to a rate of 2 ° C / sec.
It can be controlled from 20 ° C to 100 ° C. Also in this embodiment, the spectroscopic cell shown in FIG. 14 can be used, and it is the same as the previous embodiment that the signal is handled and necessary measures are taken so that dew condensation does not occur on the surface of the cell.

【0062】インタカレータの蛍光による変性曲線(Me
lting Curve)計測の場合、一本鎖DNA高次構造の融
解と共に蛍光強度は減少する。これは高次構造を形成す
る塩基対に、エチジウムブロミドがインタカレートする
ことにより発せられていた蛍光が、高次構造の融解に伴
ってインタカレートが解消し、発せられなくなるからで
ある。当初、エチジウムブロミドの濃度によって蛍光強
度が変化するなど再現性の問題が在ったが、最低温度で
の蛍光強度を基準に規格化した変性曲線(Melting Curv
e)を用いることにより、同試料間での再現性を保証する
ことが可能となった。
Denatured curve (Me for fluorescence of intercalator)
In the case of lting curve measurement, the fluorescence intensity decreases as the single-stranded DNA higher-order structure melts. This is because the fluorescence emitted by the intercalation of ethidium bromide with the base pairs forming the higher-order structure disappears as the higher-order structure melts and the intercalation disappears. Initially, there was a problem of reproducibility such as change in fluorescence intensity depending on the concentration of ethidium bromide, but the denaturation curve (Melting Curv) standardized based on the fluorescence intensity at the lowest temperature was used.
By using e), it became possible to guarantee reproducibility among the same samples.

【0063】図16は、HLA−DQA1*0101と
DQA1*0102の蛍光による変性曲線(Melting Cur
ve)を示したものである。前記吸光度を用いた場合と同
様に、一塩基置換を分離することが可能であった。また
図16のデータは吸光度を用いた場合の1/50の濃度
で計測したものである。蛍光を用いることで、1桁から
2桁の感度向上(変性曲線(Melting Curve)の計測精度
=S/N比の向上)が実現された。
FIG. 16 is a fluorescence denaturation curve (Melting Cur) of HLA-DQA1 * 0101 and DQA1 * 0102.
ve) is shown. As in the case of using the absorbance, it was possible to separate single base substitution. Further, the data in FIG. 16 is measured at a concentration of 1/50 when the absorbance is used. By using fluorescence, sensitivity improvement of 1 to 2 digits (measurement accuracy of denaturation curve = improvement of S / N ratio) was realized.

【0064】信号処理は、前記吸光度の場合と同様に、
鋳型曲線との比較で行なった結果、行なった全ての試料
に対して正確な分析が可能であった。
The signal processing is the same as in the case of the above-mentioned absorbance.
As a result of comparison with the template curve, accurate analysis was possible for all the samples performed.

【0065】以上、本発明に関する幾つかの実施例を説
明したが、本発明の適用範囲はこれら実施例によって制
限されるものではなく、一本鎖DNAの変性曲線(Melti
ng Curve)を解析することにより当該配列の情報を得る
ことを特徴とする方法および装置を与えるものは本発明
の範疇に属するものである。
Although some examples of the present invention have been described above, the scope of application of the present invention is not limited to these examples, and the denaturation curve (Melti) of single-stranded DNA is not limited thereto.
It is within the scope of the present invention to provide a method and device characterized by obtaining information on the sequence by analyzing the ng curve).

【0066】[0066]

【発明の効果】以上詳細に説明したとおり、本発明の装
置および方法を用いることによって、医療診断や遺伝子
検査に必要な少なくとも最小限の遺伝子情報、即ち目的
配列の存在の有無、存在量や配列特徴を得ることが可能
で、かつ前処理から遺伝子情報の獲得、解析に至るまで
の全過程が、簡便な装置構成および操作により短時間で
実現可能となった。
As described in detail above, by using the apparatus and method of the present invention, at least the minimum genetic information necessary for medical diagnosis and genetic testing, that is, presence / absence of the target sequence, abundance and sequence, is present. It was possible to obtain the characteristics, and the whole process from pretreatment to acquisition and analysis of genetic information could be realized in a short time with a simple device configuration and operation.

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

【図1】本発明の第一の実施例の検出装置構成を示すブ
ロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a detection device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】(a)、(b)はHLA−DQA1領域遺伝子
(242塩基 or 239塩基)の中から既知の0101のタイプの一
本鎖DNAについて得た変性曲線(melting curve)を
吸光度データおよびこれを温度で微分した微分吸光度デ
ータとして示した図。
FIG. 2 (a) and (b) are HLA-DQA1 region genes.
The figure which showed the denaturation curve (melting curve) obtained about the known 0101 type single-stranded DNA from (242 bases or 239 bases) as the absorbance data and the differential absorbance data obtained by differentiating it with temperature.

【図3】(a)、(b)はHLA−DQA1領域遺伝子
(242塩基 or 239塩基)の中から既知の0102のタイプの一
本鎖DNAについて得た変性曲線(melting curve)を
吸光度データおよびこれを温度で微分した微分吸光度デ
ータとして示した図。
3 (a) and 3 (b) are HLA-DQA1 region genes.
The figure which shows the denaturation curve (melting curve) obtained about the known 0102 type single-stranded DNA from (242 bases or 239 bases) as the absorbance data and the differential absorbance data obtained by differentiating it with temperature.

【図4】(a)、(b)はHLA−DQA1領域遺伝子
(242塩基 or 239塩基)の中から既知の0103のタイプの一
本鎖DNAについて得た変性曲線(melting curve)を
吸光度データおよびこれを温度で微分した微分吸光度デ
ータとして示した図。
4 (a) and (b) are HLA-DQA1 region genes.
The figure which showed the denaturation curve (melting curve) obtained about the known 0103 type single-stranded DNA from (242 bases or 239 bases) as the absorbance data and the differential absorbance data obtained by differentiating it with temperature.

【図5】(a)、(b)はHLA−DQA1領域遺伝子
(242塩基 or 239塩基)の中から既知の0301のタイプの一
本鎖DNAについて得た変性曲線(melting curve)を
吸光度データおよびこれを温度で微分した微分吸光度デ
ータとして示した図。
5 (a) and (b) are HLA-DQA1 region genes.
The figure which showed the denaturation curve (melting curve) obtained about the known 0301 type single-stranded DNA from (242 bases or 239 bases) as the absorbance data and the differential absorbance data obtained by differentiating it with temperature.

【図6】(a)、(b)はHLA−DQA1領域遺伝子
(242塩基 or 239塩基)の中から既知の0401のタイプの一
本鎖DNAについて得た変性曲線(melting curve)を
吸光度データおよびこれを温度で微分した微分吸光度デ
ータとして示した図。
6 (a) and (b) are HLA-DQA1 region genes.
The figure which showed the denaturation curve (melting curve) obtained about the known 0401 type single-stranded DNA from (242 bases or 239 bases) as the absorbance data and the differential absorbance data obtained by differentiating it with temperature.

【図7】(a)、(b)はHLA−DQA1領域遺伝子
(242塩基 or 239塩基)の中から既知の0601のタイプの一
本鎖DNAについて得た変性曲線(melting curve)を
吸光度データおよびこれを温度で微分した微分吸光度デ
ータとして示した図。
7 (a) and (b) are HLA-DQA1 region genes.
The figure which showed the denaturation curve (melting curve) obtained about the known 0601 type single-stranded DNA from (242 bases or 239 bases) as the absorbance data and the differential absorbance data obtained by differentiating it with temperature.

【図8】0301型の変性曲線(melting curve)の微分関
数をガウス分布関数の重ね合わせで近似した図。
FIG. 8 is a diagram in which a differential function of a 0301 type melting curve is approximated by superposition of Gaussian distribution functions.

【図9】0102型および0301型のヘテロ接合型の試料の場
合の変性曲線(melting curve)の微分関数および該曲
線の特徴パラメータを示す図。
FIG. 9 is a diagram showing a differential function of a denaturation curve (melting curve) and characteristic parameters of the curves in the case of heterozygous samples of 0102 type and 0301 type.

【図10】ヘテロ結合型DNAについての他の解析例を
示す図。
FIG. 10 is a diagram showing another analysis example of heterozygous DNA.

【図11】変性曲線(Melting Curve)がヒステリシス
カーブを描く場合の計測例を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing a measurement example when a denaturing curve (Melting Curve) draws a hysteresis curve.

【図12】本発明の実施例のプロセスの概略流れを示す
図。
FIG. 12 is a diagram showing a schematic flow of a process of an example of the present invention.

【図13】本発明の第1の実施例の装置構成の概略を示
す図。
FIG. 13 is a diagram showing an outline of a device configuration of a first embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施例の分光用セルの詳細構成を示
す図。
FIG. 14 is a diagram showing a detailed configuration of a spectroscopic cell according to an example of the present invention.

【図15】DNAとインタカレータとの蛍光を検出する
ための検出装置構成の実施例を示すブロック図。
FIG. 15 is a block diagram showing an embodiment of the configuration of a detection device for detecting fluorescence of DNA and intercalator.

【図16】HLA−DQA1*0101とDQA1*0
102の蛍光による変性曲線(Melting Curve)の結果を
示す図。
FIG. 16: HLA-DQA1 * 0101 and DQA1 * 0
The figure which shows the result of the denaturation curve (Melting Curve) by the fluorescence of 102.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…光源、2…光学系、3…紫外光、4…試料、5…対
照、6…試料室、7…光電変換器、8…温度制御器、9
…増幅器、10…信号処理装置、201…セル、202
…シース熱電対、300…分光用マイクロセル、301
…温度センサ(シース熱電対)、302…温度制御器、
303…試料流出入口、600…PCR反応セル、60
1…多孔質フィルタ、602…プライマA(固相)、7
01…PCR反応液供給用バルブ、702…洗浄/分光
用バッファ液供給用バルブ、703…廃液タンク、70
4…廃液タンク、705…出入り口、706…出入り
口、801…光源、802…光学系、803…紫外光、
804…試料、805…試料室、806…温度制御器、
807…光学系、808…光電変換器、809…増幅
器、810…信号処理装置。
1 ... Light source, 2 ... Optical system, 3 ... Ultraviolet light, 4 ... Sample, 5 ... Control, 6 ... Sample chamber, 7 ... Photoelectric converter, 8 ... Temperature controller, 9
... amplifier, 10 ... signal processing device, 201 ... cell, 202
… Sheath thermocouple, 300… Spectroscopic microcell, 301
... Temperature sensor (sheath thermocouple), 302 ... Temperature controller,
303 ... Sample outflow port, 600 ... PCR reaction cell, 60
1 ... Porous filter, 602 ... Primer A (solid phase), 7
01 ... PCR reaction solution supply valve, 702 ... Washing / spectroscopic buffer solution supply valve, 703 ... Waste liquid tank, 70
4 ... Waste liquid tank, 705 ... Door, 706 ... Door, 801, Light source, 802 ... Optical system, 803 ... Ultraviolet light,
804 ... sample, 805 ... sample chamber, 806 ... temperature controller,
Reference numeral 807 ... Optical system, 808 ... Photoelectric converter, 809 ... Amplifier, 810 ... Signal processing device.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 J.Mol.Biol(1994)Vo l.237,No.5,p.560−576 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C12Q 1/68 C12M 1/00 C12N 15/00 - 15/90 BIOSIS/WPI(DIALOG)─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References J. Mol. Biol (1994) Vol. 237, No. 5, p. 560-576 (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) C12Q 1/68 C12M 1/00 C12N 15/00-15/90 BIOSIS / WPI (DIALOG)

Claims (20)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】(1)検体二本鎖DNA断片から検体一本
鎖DNA断片を準備する工程と、(2)前記検体一本鎖
DNA断片の高次構造を所定の変性条件によって変性さ
せる工程と、(3)前記変性条件と前記高次構造の変性
の結果との関係を示す変性曲線データを計測する工程
と、(3)前記変性曲線データと、既知の配列をもつ一
本鎖DNA断片の既知の変性曲線データとを比較する比
較工程とを有し、比較の結果から前記検体一本鎖DNA
断片の配列情報を取得して、前記検体一本鎖DNA断片
における単一塩基置換を含むDNA多型を解析すること
を特徴とする遺伝子解析方法。
1. A (1) preparing a single-stranded DNA fragment sample from the sample double-stranded DNA fragment, denaturing the (2) given denaturing conditions conformation of the sample single-stranded DNA fragments And (3) measuring denaturation curve data showing the relationship between the denaturation conditions and the result of denaturation of the higher-order structure
And (3) one having a known sequence and the above-mentioned denaturation curve data
Ratio comparing known denaturation curve data for single stranded DNA fragments
And comparing the sample single-stranded DNA with the comparison step.
Obtaining the sequence information of the fragment, the sample single-stranded DNA fragment
A method for gene analysis, which comprises analyzing a DNA polymorphism containing a single base substitution in
【請求項2】(1)検体二本鎖DNA断片から検体一本
鎖DNA断片を準備する工程と、(2)前記検体一本鎖
DNA断片が高次構造を形成する塩基対に、励起光を受
て蛍光を発するインターカレータをインターカレート
する工程と、(2)前記インターカレータをインターカ
レートした一本鎖DNA断片に励起光を照射する工程
と、(3)前記励起光の照射の下で前記検体一本鎖DN
A断片の高次構造を所定の変性条件によって変性させる
工程と、(4)前記高次構造の変性によって発生する
蛍光の強度の変化を検出する工程と、(5)前記変性
条件と前記高次構造の変性の結果との関係を示す変性曲
線データを計測する工程と、(6)前記変性曲線データ
、既知の配列をもつ一本鎖DNA断片の既知の変性曲
線データとを比較する比較工程とを有し、比較の結果か
ら前記検体一本鎖DNA断片の配列情報を取得して、前
記検体一本鎖DNA断片における単一塩基置換を含むD
NA多型を解析することを特徴とする遺伝子解析方法。
Wherein (1) a step of preparing a single-stranded DNA fragment sample from the sample double-stranded DNA fragment, the base pairs that form a (2) the sample single-stranded DNA fragments conformation excitation irradiating the steps of intercalating a intercalator receives light emits fluorescent, the excitation Okoshiko single-stranded DNA fragment intercalated with (2) the intercalator
And (3) the sample single-stranded DN under irradiation of the excitation light
Denature the higher-order structure of the A fragment under predetermined denaturing conditions
Step, and (4) Before occurrence due to denaturation of the higher-order structure
The step of detecting a change in fluorescence intensity ; (5) measuring denaturation curve data showing the relationship between the denaturation conditions and the result of denaturation of the higher-order structure ; (6) the denaturation curve data ; Known degeneration of single-stranded DNA fragments with known sequence
It has a comparison process to compare with line data,
Sequence information of the single-stranded DNA fragment of the specimen from
Sample D containing single base substitution in single-stranded DNA fragment
A gene analysis method characterized by analyzing NA polymorphism .
【請求項3】請求項1又は請求項2に記載の遺伝子解析
方法において、前記比較工程は、(a)前記計測された
変性曲線データと、複数の前記既知の変性曲線データの
一つの曲線、又は、複数の前記既知の変性曲線データの
予め準備された線形結合による曲線とを比較し統計誤差
を計算する工程と、(b)前記統計的誤差が最も小さい
前記一つの曲線又は前記線形結合による曲線から前記配
列情報を決定する工程 とを有することを特徴とする遺伝
子解析方法。
3. The gene analysis according to claim 1 or 2.
In the method, the comparison step includes (a) the measured
Denaturation curve data and a plurality of known degeneration curve data
A single curve or a plurality of known denaturation curve data
Statistical error by comparing with curve prepared by linear combination
And (b) the statistical error is the smallest.
From the one curve or the curve resulting from the linear combination,
And a step of determining column information
Child analysis method.
【請求項4】請求項1又は請求項2に記載の遺伝子解析
方法において、前記比較工程は、(a)前記計測された
変性曲線データと、複数の前記既知の変性曲線データの
一つの曲線、又は、複数の前記既知の変性曲線データの
予め準備された線形結合による曲線との間での統計的誤
差を計算し、前記統計的誤差が最も小さい前記一つの曲
線又は前記線形結合による曲線を選択する工程と、
(b)前記統計的誤差が所定の値以下で前記統計的誤差
が最も小さい前記一つの曲線又は前記線形結合による曲
線から前記配列情報を決定する工程とを有することを特
徴とする遺伝子解析方法。
4. The gene analysis according to claim 1 or 2.
In the method, the comparison step includes (a) the measured
Denaturation curve data and a plurality of known degeneration curve data
A single curve or a plurality of known denaturation curve data
Statistical error between pre-prepared linear combination curves
The difference is calculated, and the one song having the smallest statistical error
Selecting a line or a curve with said linear combination,
(B) The statistical error is less than a predetermined value.
The curve with the smallest
And determining the sequence information from the line.
Gene analysis method to determine.
【請求項5】請求項1又は請求項2に記載の遺伝子解析
方法において、前記高次構造の変性は温度による変性で
あり、前記変性曲線データは温度に対する前記検体一本
鎖DNA断片による吸光度又は蛍光強度の変化により得
られることを特徴とする遺伝子解析方法。
5. The gene analysis according to claim 1 or 2.
In the method, the conformational denaturation is temperature denaturation.
Yes, the denaturation curve data is one sample for temperature
Obtained by change in absorbance or fluorescence intensity due to strand DNA fragment
A method for gene analysis characterized in that
【請求項6】請求項1又は請求項2に記載の遺伝子解析
方法において、前記変性条件を前記高次構造が形成され
る向きと、前記高次構造が解ける向きに交互に連続的に
変化させて生じる吸光度又は蛍光強度の変化のヒステリ
シスを計測し解析することによって、前記配列情報を決
定することを特徴とする遺伝子解析方法。
6. The gene analysis according to claim 1 or 2.
In the method, the denaturing conditions are such that the higher order structure is formed.
Direction and the direction in which the higher-order structure can be solved alternately
Hysteresis of changes in absorbance or fluorescence intensity caused by changes
The sequence information was determined by measuring and analyzing cis.
A method for gene analysis characterized by:
【請求項7】請求項2に記載の遺伝子解析方法におい
て、前記インタカレータがエチジウムブロミドであるこ
とを特徴とする遺伝子解析方法。
7. The method for gene analysis according to claim 2.
The intercalator is ethidium bromide.
And a gene analysis method characterized by:
【請求項8】請求項1又は請求項2に記載の遺伝子解析
方法において、前記比較工程は、(a)前記計測された
変性曲線データと、所定の関数の組み合わせにより予め
近似された前記既知の変性曲線データと比較し統計誤差
を計算する工程と、(b)前記統計的誤差が最も小さい
前記既知の変性曲線データから前記配列情報を決定する
工程とを有することを特徴とする遺伝子解析方法。
8. The gene analysis according to claim 1 or 2.
In the method, the comparison step includes (a) the measured
In advance by combining the denaturation curve data and a predetermined function
Statistical error compared to the known known denaturation curve data
And (b) the statistical error is the smallest.
Determining the sequence information from the known denaturation curve data
A method for gene analysis, comprising:
【請求項9】特定の遺伝子領域を選択的に増幅し解析対
象として一本鎖DNA断片を生成するための反応セル
と、前記一本鎖DNA断片を含む溶液を保持する分光セ
ルと、前記溶液を前記反応セルから前記分光セルに送液
する手段と、前記溶液中の前記一本鎖DNA断片による
紫外光の吸光度を計測する分光手段と、前記一本鎖DN
A断片が形成する高次構造を所定の変性条件で変性させ
る変性手段と、前記変性条件を設定し、前記変性手段と
前記分光手段からの信号を蓄積し、前記変性条件と前記
高次構造の変性の結果との関係を示す変性曲線データを
求め、前記変性曲線データと既知の配列をもつ一本鎖D
NA断片の既知の変性曲線データを比較し、前記一本鎖
DNA断片の配列情報を求め、前記検体一本鎖DNA断
片における単一塩基置換を含むDNA多型を解析する信
号処理手段とを有し、前処理としての前記増幅から前記
変性曲線データの計測までをフロー系として連続して実
行することを特徴とする遺伝子解析装置。
9. A pair of genes for selectively amplifying a specific gene region for analysis.
Reaction cell for producing single-stranded DNA fragment as elephant
And a spectroscopic cell holding a solution containing the single-stranded DNA fragment.
And transfer the solution from the reaction cell to the spectroscopic cell.
And the single-stranded DNA fragment in the solution
Spectroscopic means for measuring the absorbance of ultraviolet light, and the single-stranded DN
Denature the higher-order structure formed by the A fragment under prescribed denaturing conditions
Denaturing means and the denaturing conditions are set, and the denaturing means
The signal from the spectroscopic means is accumulated and the denaturing conditions and the
The denaturation curve data showing the relation with the result of denaturation of higher order structure
Single strand D having the above-mentioned denaturation curve data and known sequence
Comparing known denaturation curve data for NA fragments,
The sequence information of the DNA fragment is obtained, and
To analyze DNA polymorphisms containing single base substitutions in a piece
Signal processing means, and from the amplification as a pretreatment to the
The flow system is used continuously until the measurement of the denaturation curve data.
A gene analysis device characterized by performing.
【請求項10】請求項9に記載の遺伝子解析装置におい
て、複数の前記反応セルが単一の前記分光セルにバルブ
を介して接続され、前記各反応セルで生成された前記検
体一本鎖DNA断片を含む前記溶液が前記分光セルに順
次導入されることを特徴とする遺伝子解析装置。
10. The gene analysis device according to claim 9.
Multiple reaction cells into a single spectroscopic cell.
Connected to each of the reaction cells and generated in each of the reaction cells.
The solution containing the single-stranded DNA fragment is transferred to the spectroscopic cell.
A gene analyzer characterized by being introduced next.
【請求項11】目的とする遺伝子領域の一本鎖DNAを
含む試料を保持する試料室と、前記試料室に照射する紫
外光を発する光源と、前記試料室の温度をプログラムさ
れた温度プロファイルに沿って変化させる制御を行なう
温度調節器と、前記試料室の温度を計測する温度センサ
と、前記試料室を通過した前記紫外光を検出する検出器
と、前記温度センサにより計測された前記試料室の温度
と前記検出器からの信号が入力される信号処理装置とを
有し、前記信号処理装置は、前記一本鎖DNAの高次構
造の変化を表わす変性曲線を、前記温度の変化による吸
光度の変化として求める処理と、既知の多型に対応する
予め準備された既知の変性曲線と前記求められた変性曲
線とを比較する処理とを行ない、前記一本鎖DNAの遺
伝子多型を特定することを特徴とする遺伝子解析装置。
11. A single-stranded DNA for a target gene region
The sample chamber that holds the sample containing it, and the purple that irradiates the sample chamber.
A light source that emits external light and the temperature of the sample chamber are programmed.
Control that changes along the specified temperature profile
Temperature controller and temperature sensor for measuring the temperature of the sample chamber
And a detector for detecting the ultraviolet light passing through the sample chamber
And the temperature of the sample chamber measured by the temperature sensor
And a signal processing device to which the signal from the detector is input.
The signal processing device has a higher-order structure of the single-stranded DNA.
The denaturation curve that represents the change in structure is
Corresponding to known polymorphism and processing to obtain as a change in luminous intensity
Known denaturation curve prepared in advance and the obtained denaturation curve
A process for comparing with a line is performed, and the single-stranded DNA is deleted.
A gene analysis device characterized by identifying a gene polymorphism.
【請求項12】目的とする遺伝子領域の一本鎖DNAを
含む試料を保持する試料室と、前記試料室に照射する紫
外光を発する光源と、前記試料室の温度をプログラムさ
れた温度プロファイルに沿って変化させる制御を行なう
温度調節器と、前記試料室の温度を計測する温度センサ
と、前記試料室を通過した前記紫外光を検出する検出器
と、前記温度センサにより計測された前記試料室の温度
と前記検出器からの信号が入力される信号処理装置とを
有し、前記信号処理装置は、前記温度プロファイルを昇
温とこれに続く降温とするプロファイルとして計測され
た吸光度の変化として、前記一本鎖DNAの高次構造の
変化を表わす変性曲線のヒステレシス曲線を求める処理
と、既知の多型に対応する予め準備された既知の変性曲
線のヒステレシス曲線と前記求められた変性曲線のヒス
テレシス曲線とを比較する処理とを行ない、前記一本鎖
DNAの遺伝子多型を特定することを特徴とする遺伝子
解析装置。
12. A single-stranded DNA of a target gene region
The sample chamber that holds the sample containing it, and the purple that irradiates the sample chamber.
A light source that emits external light and the temperature of the sample chamber are programmed.
Control that changes along the specified temperature profile
Temperature controller and temperature sensor for measuring the temperature of the sample chamber
And a detector for detecting the ultraviolet light passing through the sample chamber
And the temperature of the sample chamber measured by the temperature sensor
And a signal processing device to which the signal from the detector is input.
And the signal processing device raises the temperature profile.
It is measured as a profile of temperature and subsequent temperature drop.
As a change in absorbance, the higher-order structure of the single-stranded DNA
A process for obtaining the hysteresis curve of a denaturation curve representing changes
And known pre-defined degenerate songs corresponding to known polymorphisms
Line hysteresis curve and hist of the denaturation curve obtained above
The single strand is processed by comparing with a telesis curve.
Gene characterized by specifying genetic polymorphism of DNA
Analyzer.
【請求項13】目的とする遺伝子領域の一本鎖DNAの
高次構造を形成する塩基対にインタカレートしたインカ
レータを含む試料を保持する試料室と、前記試料室に照
射する紫外光を発する光源と、前記試料の温度をプログ
ラムされた温度プロファイルに沿って変化させる制御を
行なう温度調節器と、前記紫外光の照射により前記イン
カレータから発する蛍光を検出する検出器と、前記検出
器からの信号が入力される信号処理装置とを有し、前記
信号処理装置は、前記蛍光の強度の温度による変化を表
わす変性曲線を求める処理と、既知の多型DNAについ
て予め準備された既知の変性曲線と前記求められた変性
曲線とを比較する処理とを行ない、前記一本鎖DNAの
遺伝子多型を特定することを特徴とする遺伝子解析装
置。
13. A single-stranded DNA of a gene region of interest
Inkers intercalated into base pairs that form higher order structures
The sample chamber that holds the sample, including the
The temperature of the sample and the light source that emits ultraviolet light
Control to vary along the rammed temperature profile
The temperature controller to be used and the
A detector for detecting fluorescence emitted from the calator, and the detection
And a signal processing device to which a signal from the vessel is input,
The signal processing device displays the change in the fluorescence intensity with temperature.
For the process of obtaining the denaturation curve and the known polymorphic DNA
Known denaturation curve prepared in advance and the obtained denaturation
The single-stranded DNA of the single-stranded DNA
Gene analysis device characterized by identifying gene polymorphism
Place
【請求項14】(1)目的とする遺伝子領域の一本鎖D
NAの高次構造の変化を表わす変性曲線を、温度変化に
よる吸光度の変化として計測する工程と、(2)既知の
多型に対応する予め準備された既知の変性曲線と前記計
測された変性曲線とを比較する工程とを有し、前記一本
鎖DNAの遺伝子多型を特定することを特徴とする遺伝
子解析方法。
14. (1) Single chain D of a gene region of interest
The denaturation curve that represents the change in the higher order structure of NA
The process of measuring the change in absorbance due to (2) known
Known denaturation curves prepared in advance corresponding to polymorphisms and the above-mentioned total
And a step of comparing the measured denaturation curve,
Inheritance characterized by specifying gene polymorphism of strand DNA
Child analysis method.
【請求項15】請求項14に記載の遺伝子解析方法に於
いて、前記工程(2)に於いて、前記計測された変性曲
線の微分関数を複数のガウス関数で近似し、前記複数の
ガウス関数のピーク位置及び幅をそれぞれ、前記既知の
変性曲線の微分関数を近似する複数のガウス関数のピー
ク位置及び幅とを比較することを特徴とする遺伝子解析
方法。
15. The method for gene analysis according to claim 14.
In the step (2), the measured degeneration curve is measured.
By approximating the differential function of the line with a plurality of Gaussian functions,
The peak position and the width of the Gaussian function are defined by
The peaks of several Gaussian functions approximating the derivative function of the degenerate curve
Gene analysis characterized by comparing the position and width
Method.
【請求項16】請求項14に記載の遺伝子解析方法に於
いて、前記工程(2)に於いて、前記既知の変性曲線の
微分関数又は前記既知の変性曲線の微分関数の線形結合
と前記計測された変性曲線の微分関数とを比較すること
を特徴とする遺伝子解析方法。
16. The method for gene analysis according to claim 14.
In the step (2), the known denaturation curve
Differential function or linear combination of the differential functions of said known degenerate curves
And comparing the differential function of the measured degeneration curve with
A gene analysis method characterized by:
【請求項17】(1)目的とする遺伝子領域の一本鎖D
NAの高次構造の変化を、昇温とこれに続く降温による
吸光度の変化として求めて、変性曲線のヒステレシス曲
線を計測する工程と、(2)既知の多型に対応する予め
準備された既知の変性曲線のヒステレシス曲線と前記計
測された変性曲線のヒステレシス曲線とを比較する工程
とを有し、前記一本鎖DNAの遺伝子多型を特定するこ
とを特徴とする遺伝子解析方法。
17. (1) Single chain D of a target gene region
Changes in the higher-order structure of NA are caused by temperature increase and subsequent temperature decrease.
Hysteresis curve of denaturation curve obtained as change in absorbance
A step of measuring the line, and (2) corresponding to a known polymorphism in advance
The prepared hysteresis curve of the known denaturation curve and the above
Comparing the measured degeneration curve with the hysteresis curve
And identifying the gene polymorphism of the single-stranded DNA.
And a gene analysis method characterized by:
【請求項18】(1)目的とする遺伝子領域の一本鎖D
NAの高次構造を形成する塩基対にインタカレートした
インカレータの蛍光強度の温度による変化を表わす変性
曲線を計測する工程と、(2)既知の多型DNAについ
て予め準備された既知の変性曲線と前記計測された変性
曲線とを比較して前記一本鎖DNAの遺伝子多型を特定
する工程とを有することを特徴とする遺伝子解析方法。
18. (1) Single chain D of a gene region of interest
Intercalated into base pairs that form the higher order structure of NA
Denaturation showing changes in fluorescence intensity of incalator with temperature
For the process of measuring the curve and (2) known polymorphic DNA
Known denaturation curve prepared in advance and the measured denaturation
Identifying the polymorphism of the single-stranded DNA by comparing with a curve
The method for gene analysis, comprising:
【請求項19】請求項11に記載の遺伝子解析装置に於
いて、前記信号処理装置は、前記求められた変性曲線の
微分関数を複数のガウス関数で近似する処理と、前記複
数のガウス関数のピーク位置及び幅をそれぞれ、前記既
知の変性曲線の微分関数を近似する複数のガウス関数の
ピーク位置及び幅とを比較する処理を行なうことを特徴
とする遺伝子解析装置。
19. The gene analysis device according to claim 11.
And, the signal processing device is
The process of approximating the differential function with a plurality of Gaussian functions,
The peak position and width of the Gaussian function of
Of multiple Gaussian functions approximating the derivative function of a known degenerate curve
Characterized by the process of comparing the peak position and width
Gene analysis device.
【請求項20】請求項11に記載の遺伝子解析装置に於
いて、前記信号処理装置は、前記既知の変性曲線の微分
関数又は前記既知の変性曲線の微分関数の線形結合と前
記求められた変性曲線の微分関数とを比較することを特
徴とする遺伝子解析装置。
20. The gene analysis device according to claim 11.
The signal processing device is a derivative of the known degeneration curve.
Function or linear combination of the derivative functions of said known degenerate curve and
It is special to compare with the derivative function of the obtained degeneration curve.
Gene analysis device to collect.
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