JP5391907B2 - Base sequence analyzer and program thereof - Google Patents

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本発明は、塩基配列解析装置及びそのプログラムに関する。   The present invention relates to a base sequence analysis apparatus and a program thereof.

核酸の塩基配列を決定するための一手法として、DNA合成反応を利用したサンガー法と呼ばれる手法が広く知られている。この手法では、各塩基に対応する4種のジデオキシヌクレオシド三リン酸類似体(ddNTP)の存在下で鋳型DNAに相補的なDNA鎖の合成反応を行う。DNAの伸長は、ddNTPが取り込まれた位置で停止するため、上記の合成反応によって一塩基分ずつ長さの異なるDNA断片群が生成される。また、上記サンガー法の一手法であるダイターミネータ法では、上記4種類のddNTP(ddATP,ddCTP,ddGTP,及びddTTP)が、それぞれ異なる蛍光色素によって標識されているため、各DNA断片には、伸長停止した末端の塩基の種類に応じた蛍光標識が付与される。このDNA断片群を電気泳動によって塩基長に従って分離すると共に、分離された各DNA断片に励起光を照射して蛍光色素を励起し、各蛍光色素に対応した4種類の検出器で各蛍光色素から発生する蛍光を順次検出する。そして、これらの検出器から出力される検出信号を波形処理することにより、鋳型DNAの塩基配列を同定することができる。   As one technique for determining the base sequence of a nucleic acid, a technique called the Sanger method using a DNA synthesis reaction is widely known. In this method, a DNA strand complementary to a template DNA is synthesized in the presence of four kinds of dideoxynucleoside triphosphate analogs (ddNTPs) corresponding to each base. Since DNA elongation stops at the position where ddNTP is incorporated, DNA fragments having different lengths by one base are generated by the above synthesis reaction. In the dye terminator method, which is one of the Sanger methods, the four types of ddNTPs (ddATP, ddCTP, ddGTP, and ddTTP) are labeled with different fluorescent dyes. A fluorescent label corresponding to the type of the terminal base at the end is provided. The DNA fragments are separated by electrophoresis according to the base length, and each separated DNA fragment is irradiated with excitation light to excite the fluorescent dye, and the four types of detectors corresponding to each fluorescent dye detect each fluorescent dye. The generated fluorescence is sequentially detected. Then, by processing the detection signals output from these detectors, the base sequence of the template DNA can be identified.

上記4種類の検出器は4種類の蛍光色素群それぞれを最も感度よく検出するように設定されている。このような蛍光色素群の例として、dR110、dR6G、dTAMRA、dROXの4種の蛍光色素からなるBigDye(登録商標)ターミネータキットにおけるdRhodamine色素が挙げられる。dRhodamine色素に含まれる4種の蛍光色素の正規化された発光スペクトル(“ABIPRISM(登録商標)BigDye Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction Kits”から引用)を図6に示す。各蛍光色素の発光スペクトルは決してシャープなものではなく、各色素に対応する検出器以外の検出器にも、そのすそ野部分が当然もれて検出される。例えば、dR6Gで標識されている塩基A(アデニン)の信号波形(図7)は、強度の差はあるが、4種類の検出器(Da, Dt, Dg, Dc)の全てで検出される。ここで、塩基A(アデニン)、G(グアニン)、C(シトシン)、T(チミン)用の光検出器をそれぞれ、光検出器Da、Dg、Dc、Dtと呼ぶものとする。dR6Gで標識されている塩基A(アデニン)についての、光検出器Daによる信号強度をPa、光検出器Dtによる信号強度をPt、光検出器Dgによる信号強度をPg、光検出器Dcによる信号強度をPcとする。この時の信号強度比率(Pa:Pt:Pg:Pc)は一定なので、この値をもとに逆変換すれば、純粋に塩基Aだけのピーク波形が得られることになる。これは他の3種類の蛍光色素についても同じであり、蛍光スペクトルが別の塩基の蛍光スペクトルと重なっている場合にも、検出される波形は単なるスペクトルの加算と考えられる。したがって、4種類の蛍光色素についての信号強度比率が得られれば、それを行列に表し、その逆行列を元の検出されたピーク波形にかければ、各蛍光色素(4種類の塩基)のピーク波形が得られる。この信号強度比率を正確に求めることが、蛍光色素のマトリックス値を求めることである(非特許文献1及び特許文献1を参照)。   The four types of detectors are set to detect each of the four types of fluorescent dye groups with the highest sensitivity. An example of such a fluorescent dye group is a dRhodamine dye in a BigDye (registered trademark) terminator kit comprising four fluorescent dyes, dR110, dR6G, dTAMRA, and dROX. FIG. 6 shows normalized emission spectra (cited from “ABIPRISM (registered trademark) BigDye Terminator Cycle Sequencing Ready Reaction Kits”) of four fluorescent dyes contained in the dRhodamine dye. The emission spectrum of each fluorescent dye is not sharp, and the bottom portion is naturally detected by a detector other than the detector corresponding to each dye. For example, the signal waveform (FIG. 7) of the base A (adenine) labeled with dR6G is detected by all four types of detectors (Da, Dt, Dg, Dc) although there is a difference in intensity. Here, the photodetectors for bases A (adenine), G (guanine), C (cytosine), and T (thymine) are referred to as photodetectors Da, Dg, Dc, and Dt, respectively. For the base A (adenine) labeled with dR6G, the signal intensity by the photodetector Da is Pa, the signal intensity by the photodetector Dt is Pt, the signal intensity by the photodetector Dg is Pg, and the signal by the photodetector Dc The strength is Pc. Since the signal intensity ratio (Pa: Pt: Pg: Pc) at this time is constant, if a reverse conversion is performed based on this value, a peak waveform of only the base A can be obtained. This is the same for the other three types of fluorescent dyes, and even when the fluorescence spectrum overlaps with the fluorescence spectrum of another base, the detected waveform is considered to be simply the addition of the spectrum. Therefore, if the signal intensity ratios for the four types of fluorescent dyes are obtained, this is represented in a matrix, and if the inverse matrix is applied to the original detected peak waveform, the peak waveform of each fluorescent dye (four types of bases) Is obtained. Obtaining the signal intensity ratio accurately is obtaining the matrix value of the fluorescent dye (see Non-Patent Document 1 and Patent Document 1).

ここで、各塩基のピーク波形の信号強度比率、及び各塩基による発光強度、各検出器で検出される信号強度を以下の記号で表す。
塩基Aのピーク波形の信号強度比率=APa(=1.0):APg:APc:APt
塩基Gのピーク波形の信号強度比率=GPa:GPg(=1.0):GPc:GPt
塩基Cのピーク波形の信号強度比率=CPa:CPg:CPc(=1.0):CPt
塩基Tのピーク波形の信号強度比率=TPa:TPg:TPc:TPt(=1.0)
塩基Aによる発光強度=Ia、検出器Daで検出される信号強度=Oa
塩基Gによる発光強度=Ig、検出器Dgで検出される信号強度=Og
塩基Cによる発光強度=Ic、検出器Dcで検出される信号強度=Oc
塩基Tによる発光強度=It、検出器Dtで検出される信号強度=Ot
このとき、各塩基による発光強度(Ia, Ig, Ic, It)と検出器で検出される信号強度(Oa, Og, Oc, Ot)は、次の行列の計算で表される。
Here, the signal intensity ratio of the peak waveform of each base, the emission intensity by each base, and the signal intensity detected by each detector are represented by the following symbols.
Signal intensity ratio of peak waveform of base A = APa (= 1.0): APg: APc: APt
Signal strength ratio of base G peak waveform = GPa: GPg (= 1.0): GPc: GPt
Signal intensity ratio of base C peak waveform = CPa: CPg: CPc (= 1.0): CPt
Signal strength ratio of base T peak waveform = TPa: TPg: TPc: TPt (= 1.0)
Luminescence intensity from base A = Ia, signal intensity detected by detector Da = Oa
Luminescence intensity by base G = Ig, signal intensity detected by detector Dg = Og
Emission intensity from base C = Ic, signal intensity detected by detector Dc = Oc
Luminescence intensity by base T = It, signal intensity detected by detector Dt = Ot
At this time, the light emission intensity (Ia, Ig, Ic, It) by each base and the signal intensity (Oa, Og, Oc, Ot) detected by the detector are expressed by the following matrix calculation.

Figure 0005391907
Figure 0005391907

したがって、各検出器により得られた信号強度(Oa, Og, Oc, Ot)から元信号、すなわち純粋に各塩基だけの発光強度(Ia, Ig, Ic, It)を得るには、両辺に行列Mの逆行列をかければよい。この逆行列がマトリックス値である。 Therefore, in order to obtain the original signal, that is, the emission intensity (Ia, Ig, Ic, It) of each base purely from the signal intensity (Oa, Og, Oc, Ot) obtained by each detector, a matrix is formed on both sides. You can apply an inverse matrix of M. This inverse matrix is a matrix value.

ダイターミネータ法で蛍光色素のマトリックス値を得る方法としては、塩基ごとに異なる蛍光色索で修飾された塩基を一種類ずつ泳動し、4種類の蛍光波長を選択的に検出する4種類の検出器で得られた信号ピークの強度(高さ)を計測して行うのが一般的である。   The dye terminator method is used to obtain the matrix value of the fluorescent dye by four types of detectors that selectively detect four types of fluorescence wavelengths by migrating one type of base modified with a different fluorescent color for each base. In general, the intensity (height) of the signal peak obtained in step 1 is measured.

但し、実際のサンプルの塩基配列決定には、4種類の蛍光色素が混合された試薬キットが用いられるため、上記のようにしてマトリックス値をキャリブレーションするためには、塩基配列決定用の試薬キットとは別に、蛍光色素が別々になった特別な試薬キットが必要となる。このように塩基を一種類ずつ泳動するのは、まず、得られるピーク波形がどの塩基のものか明示的に区別がつかないためである。次に、ピーク波形について最も信号強度がある検出器をその塩基と仮定する(例えば、図7の場合には塩基A)手法を用いても、蛍光色素ごとの移動度の差から、そのピーク波形が一塩基からだけなっており、決して一部分たりとも他の塩基と重なってはいない、という保証はないためである。部分的に重なっていれば、信号強度比率が変化し、正確なマトリックス値が得られなくなる。   However, since a reagent kit in which four types of fluorescent dyes are mixed is used to determine the base sequence of an actual sample, in order to calibrate the matrix values as described above, a base kit determination reagent kit Apart from this, a special reagent kit with separate fluorescent dyes is required. The reason why the bases are migrated one by one in this way is because it is not possible to explicitly distinguish which base the obtained peak waveform is. Next, it is assumed that the detector having the highest signal intensity for the peak waveform is the base (for example, base A in the case of FIG. 7). This is because there is no guarantee that is composed of only one base and never overlaps with another base. If they partially overlap, the signal intensity ratio changes and an accurate matrix value cannot be obtained.

以上のように、上記従来の方法では、塩基を一種類ずつ泳動する必要があるため、マトリックス値の算定に多くの時間と手間を要するという問題があった。また、上記のように塩基配列決定用の試薬キットとは別に特別な試薬キットが必要となるため、コストが嵩むという問題があった。   As described above, the conventional method has a problem in that it takes a lot of time and labor to calculate the matrix value because it is necessary to migrate the bases one by one. Moreover, since a special reagent kit is required separately from the reagent kit for determining the base sequence as described above, there is a problem that the cost increases.

これを解決するため、近年では、専用の試薬キットを用いることなく、実際のサンプル泳動によって得られた泳動波形から純粋に一塩基だけから成るピークを自動的に検出することにより、マトリックス値の算定に適した位置(即ち上記の信号強度比率を求める位置)を決定する機能を備えた塩基配列解析装置が開発されている。この塩基配列解析装置では、例えば、泳動波形上で同一塩基が連続する部分を塩基の種類毎に自動計算によって割り出し、当該位置における各検出器の信号強度比率を求めることにより、マトリックス値を算定している。   In order to solve this problem, in recent years, matrix values have been calculated by automatically detecting a pure peak consisting of only one base from the electrophoresis waveform obtained by actual sample migration without using a dedicated reagent kit. A base sequence analyzing apparatus having a function of determining a position suitable for the above (that is, a position for obtaining the above signal intensity ratio) has been developed. In this base sequence analyzer, for example, a matrix value is calculated by automatically calculating the portion where the same base is continuous on the electrophoresis waveform for each type of base, and determining the signal intensity ratio of each detector at that position. ing.

特許第3690271号公報Japanese Patent No. 3690271

中村、狭間、原田、山本、西根、「RISA384システムにおける開発技術」、島津評論、島津評論編集部、2002年3月、第58巻、第3・4号、pp.111−124Nakamura, Sakuma, Harada, Yamamoto, Nishine, “Development Technology in RISA384 System”, Shimazu Review, Shimazu Review Editorial Department, March 2002, Vol. 58, No. 3, No. 4, pp.111-124

しかしながら、上記のように自動計算によってマトリックス値の算定に適した泳動波形上の位置を決定する方法では、サンプルの種類や反応状態により、必ずしも正確にマトリックス値の算定に適した位置を割り出すことができない場合があった。   However, in the method for determining the position on the electrophoresis waveform suitable for the calculation of the matrix value by automatic calculation as described above, the position suitable for the calculation of the matrix value is not necessarily accurately determined depending on the type of sample and the reaction state. There were cases where it was not possible.

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、塩基を一種類ずつ泳動することなく、実際のサンプル泳動等によって得られた泳動波形を用いてマトリックス値を算定するに際し、当該泳動波形上でマトリックス値の算定に用いる位置(即ち各検出器による信号強度の比率を求めるべき位置)を適切に設定することのできる塩基配列解析装置及びそのためのプログラムを提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to perform matrix values using electrophoresis waveforms obtained by actual sample migration or the like without performing migration of each type of base one by one. Provides a base sequence analyzer that can appropriately set the position used to calculate the matrix value on the electrophoretic waveform (that is, the position where the ratio of the signal intensity by each detector should be obtained), and a program therefor There is to do.

上記課題を解決するために成された本発明に係る塩基配列解析装置は、末端塩基の種類毎に異なる蛍光色素で標識されたDNA断片群を塩基長に従って分離し、前記各蛍光色素に対応させた4つの検出手段から得られた蛍光強度波形信号に基づいて核酸の塩基配列を決定する際に用いられる塩基配列解析装置であって、
a)前記4つの検出手段からの蛍光強度波形信号を取得する信号取得手段と、
b)前記信号取得手段によって取得された蛍光強度波形信号にマトリックス変換を行って塩基の種類毎の信号波形を求め、該塩基の種類毎の信号波形に基づいて核酸の塩基配列を決定する塩基配列決定手段と、
c)前記マトリックス変換のためのマトリックス値を導出するマトリックス値導出手段と、
を備え、
前記マトリックス値導出手段が、
d)前記4つの検出手段の蛍光強度波形信号に基づく泳動波形を表示装置に表示させる泳動波形表示手段と、
e)前記泳動波形表示手段によって表示された泳動波形上で、塩基の種類毎に後述の信号強度比率を求めるべき位置の指定をユーザから受け付ける指定入力受付手段と、
f)前記指定入力受付手段で指定された各位置における前記4つの検出手段の信号強度比率を求め、該信号強度比率から前記マトリックス値を決定するマトリックス値決定手段と、
を有することを特徴としている。
In order to solve the above problems, the base sequence analyzer according to the present invention separates DNA fragment groups labeled with different fluorescent dyes for each type of terminal base according to the base length, and makes them correspond to the respective fluorescent dyes. A base sequence analyzer used for determining the base sequence of a nucleic acid based on the fluorescence intensity waveform signals obtained from the four detection means,
a) signal acquisition means for acquiring fluorescence intensity waveform signals from the four detection means;
b) A base sequence for performing a matrix transformation on the fluorescence intensity waveform signal acquired by the signal acquisition means to obtain a signal waveform for each base type, and determining a nucleic acid base sequence based on the signal waveform for each base type A determination means;
c) matrix value deriving means for deriving matrix values for the matrix transformation;
With
The matrix value deriving means comprises:
d) Electrophoretic waveform display means for displaying the electrophoretic waveform based on the fluorescence intensity waveform signals of the four detecting means on the display device;
e) On the electrophoresis waveform displayed by the electrophoresis waveform display means, designation input acceptance means for accepting designation of a position for obtaining a signal intensity ratio described later for each type of base from a user;
f) Matrix value determining means for determining the signal intensity ratio of the four detecting means at each position specified by the specified input receiving means, and determining the matrix value from the signal intensity ratio;
It is characterized by having.

このような構成によれば、泳動波形表示手段に表示された波形をユーザが参照し、前記信号強度比率を求めるべき位置として適当であるとユーザが判断した位置を前記指定入力受付手段によって受け付けることができる。一般に、上述した従来の自動計算による手法では信号強度比率を求めるべき位置を正確に割り出せないような場合であっても、ユーザが泳動波形を参照すれば、適切な位置が分かる場合がある。そのため、本発明の塩基配列解析装置によれば、マトリックス値の算定に適した位置をより正確に決定することが可能となる。   According to such a configuration, the user refers to the waveform displayed on the electrophoretic waveform display means, and the designated input accepting means accepts the position determined by the user that is appropriate as the position where the signal intensity ratio should be obtained. Can do. In general, even if the above-described conventional automatic calculation method cannot accurately determine the position where the signal intensity ratio is to be obtained, an appropriate position may be known if the user refers to the electrophoretic waveform. Therefore, according to the base sequence analysis apparatus of the present invention, it is possible to more accurately determine a position suitable for calculating the matrix value.

なお、本発明に係る塩基配列解析装置は、前記の信号強度比率を求めるべき位置を、4種類の塩基の全てについてユーザが指定するものとしてもよく、一部の塩基についてのみユーザが指定するものであってもよい。後者の場合、まず、全ての塩基について信号強度比率を求めるべき波形上の位置を装置側が自動計算によって割り出した上で、当該位置を前記波形と共に表示装置に表示し、その後、ユーザがこれらの波形と位置を参照して、必要に応じて前記各位置を変更できるようにすることなどが考えられる。   In the base sequence analysis apparatus according to the present invention, the position where the signal intensity ratio should be obtained may be designated by the user for all four types of bases, or the user designates only a part of the bases. It may be. In the latter case, first, the apparatus side automatically calculates the position on the waveform for which the signal intensity ratio should be obtained for all the bases, and displays the position on the display device together with the waveform. It is conceivable to refer to the positions so that the positions can be changed as necessary.

すなわち、本発明に係る塩基配列解析装置は、末端塩基の種類毎に異なる蛍光色素で標識されたDNA断片群を塩基長に従って分離し、前記各蛍光色素に対応させた4つの検出手段から得られた蛍光強度波形信号に基づいて核酸の塩基配列を決定する際に用いられる塩基配列解析装置であって、
a)前記4つの検出手段からの蛍光強度波形信号を取得する信号取得手段と、
b)前記信号取得手段によって取得された蛍光強度波形信号にマトリックス変換を行って塩基の種類毎の信号波形を求め、該塩基の種類毎の信号波形に基づいて核酸の塩基配列を決定する塩基配列決定手段と、
c)前記マトリックス変換のためのマトリックス値を導出するマトリックス値導出手段と、
を備え、
前記マトリックス値導出手段が、
d)前記4つの検出手段の蛍光強度波形信号に基づいて後述の信号強度比率を求めるべき指定位置を塩基の種類毎に決定する指定位置自動決定手段と、
e)前記4つの検出手段の蛍光強度波形信号に基づく泳動波形と上記指定位置自動決定手段で決定された指定位置とを表示装置に表示させる指定位置表示手段と、
f)前記表示装置に表示された指定位置の変更をユーザから受け付ける指定位置変更手段と、
g)前記指定位置における前記4つの検出手段の信号強度比率を求め、該信号強度比率から前記マトリックス値を決定するマトリックス値決定手段と、
を有することを特徴とするものであってもよい。
That is, the base sequence analysis apparatus according to the present invention is obtained from four detection means that separate DNA fragment groups labeled with different fluorescent dyes for each type of terminal base according to the base length and correspond to the respective fluorescent dyes. A base sequence analyzer used for determining the base sequence of a nucleic acid based on the fluorescence intensity waveform signal,
a) signal acquisition means for acquiring fluorescence intensity waveform signals from the four detection means;
b) A base sequence for performing a matrix transformation on the fluorescence intensity waveform signal acquired by the signal acquisition means to obtain a signal waveform for each base type, and determining a nucleic acid base sequence based on the signal waveform for each base type A determination means;
c) matrix value deriving means for deriving matrix values for the matrix transformation;
With
The matrix value deriving means comprises:
d) designated position automatic decision means for deciding a designated position for each type of base to determine a signal intensity ratio described later based on the fluorescence intensity waveform signals of the four detection means;
e) designated position display means for displaying on the display device the electrophoretic waveform based on the fluorescence intensity waveform signals of the four detection means and the designated position determined by the designated position automatic decision means;
f) designated position changing means for accepting a change of the designated position displayed on the display device from a user;
g) Matrix value determining means for determining a signal intensity ratio of the four detection means at the designated position and determining the matrix value from the signal intensity ratio;
It may be characterized by having.

また、上記課題を解決するために成された本発明に係るプログラムは、末端塩基の種類毎に異なる蛍光色素で標識されたDNA断片群を塩基長に従って分離し、前記各蛍光色素に対応させた4つの検出手段から得られた蛍光強度波形信号に基づいて核酸の塩基配列を決定する際に用いられる塩基配列解析装置であって、前記4つの検出手段からの蛍光強度波形信号を取得する信号取得手段と、前記4つの検出手段の蛍光強度波形信号に基づく泳動波形を表示装置に表示させる泳動波形表示手段と、前記信号取得手段によって取得された蛍光強度波形信号にマトリックス変換を行って塩基の種類毎の信号波形を求め、該塩基の種類毎の信号波形に基づいて核酸の塩基配列を決定する塩基配列決定手段とを備える塩基配列解析装置を制御するプログラムであって、前記塩基配列解析装置を、
上記マトリックス変換のためのマトリックス値を導出する手段であって、
a)前記泳動波形表示手段によって表示装置に表示された泳動波形上で塩基の種類毎にユーザが指定した位置を、後述の信号強度比率を求めるべき位置として受け付ける指定入力受付手段と、
b)前記指定入力受付手段によって受け付けられた各位置における前記4つの検出器の信号強度比率を求め、該信号強度比率から前記マトリックス値を決定するマトリックス値決定手段と、
を有するマトリックス値導出手段として機能させることを特徴としている。
In addition, the program according to the present invention, which has been made to solve the above problems, separates DNA fragment groups labeled with different fluorescent dyes for each type of terminal base according to the base length, and makes them correspond to the respective fluorescent dyes. A base sequence analyzer used for determining a base sequence of a nucleic acid based on fluorescence intensity waveform signals obtained from four detection means, wherein the signal acquisition is performed for obtaining fluorescence intensity waveform signals from the four detection means. Means, an electrophoretic waveform display means for displaying an electrophoretic waveform based on the fluorescence intensity waveform signals of the four detection means on a display device, and a base type by performing matrix conversion on the fluorescent intensity waveform signal acquired by the signal acquiring means A program for controlling a base sequence analyzer comprising a base sequence determination means for determining a signal waveform for each base and determining a base sequence of a nucleic acid based on the signal waveform for each base type A is, the base sequence analysis apparatus,
Means for deriving a matrix value for the matrix transformation,
a) designated input receiving means for receiving a position designated by the user for each type of base on the electrophoresis waveform displayed on the display device by the electrophoresis waveform display means, as a position for obtaining a signal intensity ratio described later;
b) Matrix value determining means for determining the signal intensity ratio of the four detectors at each position received by the designated input receiving means, and determining the matrix value from the signal intensity ratio;
It is characterized by functioning as matrix value deriving means having

また、本発明に係るプログラムは、末端塩基の種類毎に異なる蛍光色素で標識されたDNA断片群を塩基長に従って分離し、前記各蛍光色素に対応させた4つの検出手段から得られた蛍光強度波形信号に基づいて核酸の塩基配列を決定する際に用いられる塩基配列解析装置であって、前記4つの検出手段からの蛍光強度波形信号を取得する信号取得手段と、前記4つの検出手段の蛍光強度波形信号に基づく泳動波形を表示装置に表示させる泳動波形表示手段と、前記信号取得手段によって取得された蛍光強度波形信号にマトリックス変換を行って塩基の種類毎の信号波形を求め、該塩基の種類毎の信号波形に基づいて核酸の塩基配列を決定する塩基配列決定手段とを備える塩基配列解析装置を制御するプログラムであって、前記塩基配列解析装置を、
上記マトリックス変換のためのマトリックス値を導出する手段であって、
a)前記4つの検出手段の蛍光強度波形信号に基づいて後述の信号強度比率を求めるべき指定位置を塩基の種類毎に決定する指定位置自動決定手段と、
b)前記4つの検出手段の蛍光強度波形信号に基づく泳動波形と上記指定位置自動決定手段で決定された指定位置とを表示装置に表示させる指定位置表示手段と、
c)ユーザの操作に従って前記表示装置に表示された指定位置を変更する指定位置変更手段と、
d)前記指定位置における前記4つの検出手段の信号強度比率を求め、該信号強度比率から前記マトリックス値を決定するマトリックス値決定手段と、
を有するマトリックス値導出手段として機能させることを特徴とするものであってもよい。
The program according to the present invention separates a group of DNA fragments labeled with different fluorescent dyes for each type of terminal base according to the base length, and obtains fluorescence intensities obtained from the four detection means corresponding to the respective fluorescent dyes. A base sequence analyzing apparatus used for determining a base sequence of a nucleic acid based on a waveform signal, comprising: a signal acquisition unit for acquiring fluorescence intensity waveform signals from the four detection units; and a fluorescence of the four detection units An electrophoretic waveform display means for displaying an electrophoretic waveform based on an intensity waveform signal on a display device, and performing a matrix conversion on the fluorescence intensity waveform signal acquired by the signal acquisition means to obtain a signal waveform for each type of base, A program for controlling a base sequence analyzer comprising base sequence determination means for determining a base sequence of a nucleic acid based on a signal waveform for each type, the base sequence analyzer ,
Means for deriving a matrix value for the matrix transformation,
a) designated position automatic determination means for determining a designated position for each type of base based on the fluorescence intensity waveform signals of the four detection means;
b) designated position display means for displaying on the display device the electrophoretic waveform based on the fluorescence intensity waveform signals of the four detection means and the designated position determined by the designated position automatic decision means;
c) designated position changing means for changing the designated position displayed on the display device in accordance with a user operation;
d) Matrix value determining means for determining a signal intensity ratio of the four detection means at the designated position and determining the matrix value from the signal intensity ratio;
It may function as a matrix value deriving unit having

上記構成を有する本発明に係る塩基配列解析装置及びプログラムによれば、塩基を一種類ずつ泳動することなく、より簡便に実際のサンプル泳動等によって得られた泳動波形を用いてマトリックス値を算定するに際し、該泳動波形上で信号強度比率を求めるべき位置をより適切且つ確実に設定することができるようになる。これにより、正確なマトリックス値を得ることができるようになり、結果的により精度の高い塩基配列決定を実現することができる。   According to the base sequence analyzing apparatus and program according to the present invention having the above-described configuration, the matrix value is calculated more easily by using the electrophoresis waveform obtained by actual sample migration or the like, without migrating the bases one by one. At this time, the position where the signal intensity ratio should be obtained can be set more appropriately and reliably on the electrophoretic waveform. As a result, an accurate matrix value can be obtained, and as a result, more accurate base sequence determination can be realized.

本発明の一実施例に係る塩基配列解析装置を含む塩基配列解析システムの要部構成を示すブロック図。The block diagram which shows the principal part structure of the base sequence analysis system containing the base sequence analyzer which concerns on one Example of this invention. 同実施例の塩基配列解析システムにおいてマトリックス値を算定する際の手順を説明するフローチャート。The flowchart explaining the procedure at the time of calculating a matrix value in the base sequence analysis system of the Example. 同実施例の塩基配列解析システムにおける画面表示の一例を示す図。The figure which shows an example of the screen display in the base sequence analysis system of the Example. 同実施例の塩基配列解析システムにおける画面表示の別の例を示す図。The figure which shows another example of the screen display in the base sequence analysis system of the Example. 本発明の他の実施例に係る塩基配列解析システムにおいてマトリックス値を算定する際の手順を説明するフローチャート。The flowchart explaining the procedure at the time of calculating a matrix value in the base sequence analysis system which concerns on the other Example of this invention. dRhodamin色素の発光スペクトルを示す図。The figure which shows the emission spectrum of dRhodamin pigment | dye. 各検出器で検出される塩基Aの信号ピーク波形を示す図。The figure which shows the signal peak waveform of the base A detected by each detector.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施例に係る塩基配列解析装置を適用した塩基配列解析システムの構成を示すブロック図である。この塩基配列解析システムは、主に泳動装置10と解析装置20で構成されている。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a base sequence analysis system to which a base sequence analysis apparatus according to an embodiment of the present invention is applied. This base sequence analysis system mainly includes an electrophoresis apparatus 10 and an analysis apparatus 20.

泳動装置10は、キャピラリー電気泳動によってサンプルの分離を行う電気泳動部11と、分離されたサンプルを検出するための蛍光検出部12を備えている。更に、蛍光検出部12は、キャピラリー内を流れるサンプルに励起光を照射する励起光学系13と各塩基に対応した光検出器とが設けられており、ここでは塩基A(アデニン)、G(グアニン)、C(シトシン)、T(チミン)用の光検出器をそれぞれ、光検出器Da、Dg、Dc、Dtと呼ぶものとする。   The electrophoresis apparatus 10 includes an electrophoresis unit 11 that separates a sample by capillary electrophoresis, and a fluorescence detection unit 12 that detects the separated sample. Further, the fluorescence detection unit 12 is provided with an excitation optical system 13 for irradiating the sample flowing in the capillary with excitation light and a photodetector corresponding to each base. Here, the bases A (adenine) and G (guanine) are provided. ), C (cytosine), and T (thymine) photodetectors are referred to as photodetectors Da, Dg, Dc, and Dt, respectively.

電気泳動部11には図示しない電圧印加手段が設けられており、電気泳動用のゲルやポリマーなどの分離媒体を充填したキャピラリー(ガラス細管)を電気泳動部11にセットし、前記電圧印加手段によって該キャピラリーの両端に電圧を印加することでキャピラリーの一端からサンプル(DNA断片群)が導入され、キャピラリーの他端に向かって泳動される。サンプル中の各DNA断片は、キャピラリー内を移動する過程で塩基長に従って分離され、キャピラリーの終端付近で励起光学系13によって励起光を照射される。この励起光によって該DNA断片に付与された蛍光色素が励起されてそれぞれ特有の波長を有する蛍光を発生し、該蛍光が各光検出器Da、Dg、Dc、Dtによって検出される。   The electrophoresis unit 11 is provided with voltage application means (not shown). A capillary (glass capillary) filled with a separation medium such as an electrophoresis gel or polymer is set in the electrophoresis unit 11, and the voltage application means By applying a voltage to both ends of the capillary, a sample (a group of DNA fragments) is introduced from one end of the capillary and migrates toward the other end of the capillary. Each DNA fragment in the sample is separated according to the base length in the process of moving in the capillary, and is irradiated with excitation light by the excitation optical system 13 near the end of the capillary. The fluorescent dye imparted to the DNA fragment is excited by the excitation light to generate fluorescence having a specific wavelength, and the fluorescence is detected by the photodetectors Da, Dg, Dc, and Dt.

この光検出器Da、Dg、Dc、Dtの各々による検出信号は、解析装置20に入力される。この解析装置20が本発明の塩基配列解析装置に相当する。解析装置20には各種データ解析のためのプログラムが格納されており、取得したデータに対してそれらのプログラムに従った解析処理を実行することにより、塩基配列の決定やマトリックス値の算定などを実行する。その結果は、解析装置20に付設されたモニタ60に表示されたり、あるいはプリンタ(図示略)に印字出力されたりする。なお、解析装置20はデータ処理のみならず、泳動装置10の各部の動作を制御する機能も有している。   Detection signals from the photodetectors Da, Dg, Dc, and Dt are input to the analysis device 20. This analyzer 20 corresponds to the base sequence analyzer of the present invention. The analysis device 20 stores various data analysis programs. By executing analysis processing according to the acquired data for the acquired data, the base sequence is determined and the matrix value is calculated. To do. The result is displayed on a monitor 60 attached to the analysis device 20 or printed out on a printer (not shown). The analysis device 20 has not only data processing but also a function of controlling the operation of each part of the electrophoresis device 10.

上記光検出器Da、Dg、Dc、Dtはキャピラリーの所定の位置を順次通過するDNA断片からの蛍光信号を時々刻々と採取する。従って、解析装置20では、図3に示すように、信号強度を縦軸とし、横軸に泳動時間を取ると蛍光強度波形となる蛍光強度波形信号が光検出器毎に取得されることとなる。図3に示す蛍光強度波形は、本明細書において「泳動波形」ともいう。なお、図3では各光検出器で得られた泳動波形を重畳して表示しているが、これらは画面上に並べて表示するようにしてもよい。   The photodetectors Da, Dg, Dc, and Dt collect a fluorescence signal from a DNA fragment that passes through a predetermined position of the capillary sequentially. Therefore, in the analysis device 20, as shown in FIG. 3, when the signal intensity is on the vertical axis and the migration time is taken on the horizontal axis, a fluorescence intensity waveform signal that becomes a fluorescence intensity waveform is acquired for each photodetector. . The fluorescence intensity waveform shown in FIG. 3 is also referred to as an “electrophoresis waveform” in this specification. In FIG. 3, the electrophoretic waveforms obtained by the respective photodetectors are superimposed and displayed, but these may be displayed side by side on the screen.

解析装置20の実体は汎用のパーソナルコンピュータであり、CPUを中心に構成された中央制御部30は、機能的に、泳動波形生成部31、指定点決定部32、マトリックス値算定部33、マトリックス変換部34、及び塩基配列決定部35を含んでいる。また、中央制御部30にはキーボードやマウス等のポインティングデバイスから成る入力部70、モニタ60の画面上に表示する表示信号を出力する表示制御部50、ハードディスク装置などで構成される記憶部40等が接続されている。記憶部40は、中央制御部30による各種の解析結果などを記憶するものであり、マトリックス値算定部33で算定されたマトリックス値を記憶するためのマトリックス値記憶部41を含んでいる。   The analysis device 20 is a general-purpose personal computer, and a central control unit 30 mainly composed of a CPU functionally includes an electrophoretic waveform generation unit 31, a specified point determination unit 32, a matrix value calculation unit 33, a matrix conversion. Part 34 and base sequence determination part 35. The central control unit 30 includes an input unit 70 including a pointing device such as a keyboard and a mouse, a display control unit 50 that outputs a display signal to be displayed on the screen of the monitor 60, a storage unit 40 including a hard disk device, and the like. Is connected. The storage unit 40 stores various analysis results obtained by the central control unit 30 and includes a matrix value storage unit 41 for storing the matrix values calculated by the matrix value calculation unit 33.

泳動装置10の光検出器Da、Dg、Dc、Dtは、DNA断片の標識に用いられる4種類の蛍光色素のそれぞれを最も感度よく検出するように設定されている。しかしながら、各蛍光色素の発光スペクトルは或る程度の幅を有しているため、例えば、末端塩基がAのDNA断片に付与された蛍光色素は、該蛍光色素に対応付けられた光検出器Da以外の光検出器Dg、Dc、Dtにも一定の割合で検出されることとなる。従って、予め各蛍光色素の発光による4種類の光検出器Da、Dg、Dc、Dtの信号強度比率が得られれば、それを行列で表し、その逆行列、すなわちマトリックス値を各光検出器で検出されたピーク波形に掛けることで、純粋に一種類の塩基だけに由来するピーク波形を得ることができる。   The photodetectors Da, Dg, Dc, Dt of the electrophoresis apparatus 10 are set so as to detect each of the four types of fluorescent dyes used for labeling DNA fragments with the highest sensitivity. However, since the emission spectrum of each fluorescent dye has a certain width, for example, the fluorescent dye attached to the DNA fragment having the terminal base A is the photodetector Da associated with the fluorescent dye. The other photodetectors Dg, Dc, and Dt are also detected at a constant rate. Therefore, if the signal intensity ratios of the four types of photodetectors Da, Dg, Dc, and Dt obtained by the emission of each fluorescent dye are obtained in advance, it is represented by a matrix, and its inverse matrix, that is, the matrix value is represented by each photodetector. By multiplying the detected peak waveform, a peak waveform derived purely from only one kind of base can be obtained.

以下、このようなマトリックス値の算定時における本実施例の解析装置の動作について図2のフローチャートを参照しつつ説明する。   Hereinafter, the operation of the analyzing apparatus of this embodiment at the time of calculating such matrix values will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、泳動装置10において所定のサンプルを電気泳動する。ここで、サンプルは末端塩基の種類に応じた4種類の蛍光色素で標識されたDNA断片の混合物であり、所定の鋳型DNAと一般的な塩基配列解析用の反応試薬を用いたサンガー反応によって生成される。ここで、前記鋳型DNAの配列は4種類の塩基を含むものであれば特に限定されるものではない。また、電気泳動に供するサンプルとしては、マトリックス値の算定用に用意したサンプルを用いてもよく、あるいは塩基配列を決定しようとする実際のサンプルを用いてもよい。   First, a predetermined sample is electrophoresed in the electrophoresis apparatus 10. Here, the sample is a mixture of DNA fragments labeled with four types of fluorescent dyes depending on the type of terminal base, and is generated by a Sanger reaction using a predetermined template DNA and a general reagent for base sequence analysis. Is done. Here, the sequence of the template DNA is not particularly limited as long as it contains four types of bases. In addition, as a sample to be subjected to electrophoresis, a sample prepared for calculating a matrix value may be used, or an actual sample for which a base sequence is to be determined may be used.

解析装置20は、泳動装置10の各光検出器Da、Dg、Dc、Dtから順次出力される蛍光強度波形信号を取得し(ステップS11)、泳動波形生成部31において、これらの波形信号からモニタ60の画面に表示するための描画データを生成する。該描画データは、表示制御部50を介してモニタ60に出力される。これにより、モニタ60の画面上には、図3に示すような各光検出器Da、Dg、Dc、Dtの出力に基づく4つの泳動波形を重畳した画像が表示される(ステップS12)。   The analysis device 20 acquires fluorescence intensity waveform signals that are sequentially output from the photodetectors Da, Dg, Dc, and Dt of the electrophoresis apparatus 10 (step S11), and the electrophoresis waveform generation unit 31 monitors these waveform signals. Drawing data to be displayed on the 60 screen is generated. The drawing data is output to the monitor 60 via the display control unit 50. As a result, an image in which four electrophoretic waveforms based on the outputs of the photodetectors Da, Dg, Dc, and Dt as shown in FIG. 3 are superimposed is displayed on the screen of the monitor 60 (step S12).

ユーザは、モニタ60に表示された泳動波形を参照して、塩基Aに関する信号強度比率を求めるべき位置として適当な位置を探し、入力部70で所定の操作(例えば、マウスのクリック操作と同時に所定のキーを押下)を行って当該位置を信号強度比率を求めるべき位置(以下、これを指定点と呼ぶ)として指定する(ステップS13)。これにより、入力部70からの指示信号が中央制御部30に入力され、指定点決定部32が当該指示信号に基づいた所定の画像表示を行うよう表示制御部50に指示を送る。これにより、画面上のユーザが指定した位置に塩基Aについての指定点を表す指定点マーク81が表示される。   The user refers to the electrophoretic waveform displayed on the monitor 60, searches for an appropriate position as the position where the signal intensity ratio regarding the base A is to be obtained, and performs a predetermined operation (for example, at the same time as a mouse click operation) with the input unit 70. The position is designated as a position where the signal intensity ratio is to be obtained (hereinafter referred to as a designated point) (step S13). As a result, the instruction signal from the input unit 70 is input to the central control unit 30, and the designated point determination unit 32 sends an instruction to the display control unit 50 to perform a predetermined image display based on the instruction signal. Thereby, the designated point mark 81 indicating the designated point for the base A is displayed at the position designated by the user on the screen.

マトリックス値を正確に算定するためには、一種類の塩基だけが検出されている時点において上記信号強度比率を求めることが望ましい。そこで、上記のようにしてユーザが指定点を指定する際には、例えば、泳動波形上で同種の塩基が連続して出現する箇所などを当該塩基に関する指定点として指定する。特に、同一塩基が三個以上連続する箇所における最初と最後以外のピークは他種の塩基と重なっている可能性が低いため、このような位置を指定点として指定することが望ましい。また、各蛍光色素の分子量の違いに起因して各塩基の移動度も異なっており、移動度の大きい塩基と移動度の小さい塩基が連続する箇所ではピーク間隔が広くなる。従って、このような箇所では、ピークが他のピークと重ならずに独立している場合があるため、このようなピークの出現位置を指定点として指定してもよい。   In order to accurately calculate the matrix value, it is desirable to obtain the signal intensity ratio at the time when only one type of base is detected. Therefore, when the user designates the designated point as described above, for example, a location where the same type of base appears continuously on the electrophoresis waveform is designated as the designated point for the base. In particular, since it is unlikely that peaks other than the first and last peaks at locations where three or more identical bases are continuous, it is desirable to designate such positions as designated points. In addition, the mobility of each base is also different due to the difference in molecular weight of each fluorescent dye, and the peak interval becomes wide at a location where a base having a high mobility and a base having a low mobility are continuous. Therefore, in such a place, the peak may be independent without overlapping with other peaks, so the appearance position of such a peak may be designated as the designated point.

同様の操作を他の塩基G、C、Tについても行い(ステップS13)、全ての塩基に関する指定点の指定が完了したら、ユーザが入力部70を操作して画面上のOKボタン82を押下する。これにより、指定点マーク81が付与された位置が各塩基についての指定点として確定され、指定点決定部32によって、各指定点マーク81の水平方向の位置座標から各指定点に相当する蛍光強度波形信号上の位置(即ち泳動時間)が求められる。   The same operation is performed for the other bases G, C, and T (step S13), and when the designation of designated points for all the bases is completed, the user operates the input unit 70 and presses the OK button 82 on the screen. . As a result, the position to which the designated point mark 81 is assigned is determined as the designated point for each base, and the designated point determining unit 32 determines the fluorescence intensity corresponding to each designated point from the horizontal position coordinates of each designated point mark 81. A position on the waveform signal (that is, migration time) is obtained.

指定点決定部32にて求められた各指定点の位置情報は、マトリックス値算定部33に入力される。マトリックス値算定部33は、当該位置情報に基づいて、各指定点に相当する時間における各光検出器Da、Dg、Dc、Dtの蛍光強度波形信号の強度比率をそれぞれ算出する(ステップS14)と共に、これらの信号強度比率から行列をつくり、その逆行列を求めてマトリックス値とする(ステップS15)。以上により、得られたマトリックス値はマトリックス値記憶部41に保存される(ステップS16及び終了)。   The position information of each designated point obtained by the designated point determination unit 32 is input to the matrix value calculation unit 33. The matrix value calculation unit 33 calculates the intensity ratios of the fluorescence intensity waveform signals of the photodetectors Da, Dg, Dc, and Dt at the time corresponding to each designated point based on the position information (step S14). Then, a matrix is created from these signal intensity ratios, and its inverse matrix is obtained as a matrix value (step S15). As described above, the obtained matrix value is stored in the matrix value storage unit 41 (step S16 and end).

以上により得られたマトリックス値は、以降の塩基配列解析の際に自動的にマトリックス値記憶部41から読み出されて使用される。その際には、塩基配列を求めようとするサンプルを泳動装置10で電気泳動することにより得られた各光検出器Da、Dg、Dc、Dtからの蛍光強度波形信号がマトリックス変換部34に入力され、これらの蛍光強度波形信号にマトリックス値記憶部41から読み出したマトリックス値を掛けることにより、塩基の種類毎の波形信号が求められる。そして、マトリックス変換部34によって得られた塩基の種類毎の波形信号を塩基配列決定部35において所定のアルゴリズムに従って処理することにより塩基配列が決定され、その結果がモニタ60に出力される。このときの画面表示の一例を図4に示す。これは、図3中の各指定点マーク81で指定された位置における信号強度比率から求められたマトリックス値を用いて、図3中に示す蛍光強度波形信号をマトリックス変換して塩基配列決定を行った結果を示している。   The matrix value obtained as described above is automatically read from the matrix value storage unit 41 and used in the subsequent base sequence analysis. At that time, fluorescence intensity waveform signals from the respective photodetectors Da, Dg, Dc, and Dt obtained by electrophoresis of the sample whose base sequence is to be obtained by the electrophoresis apparatus 10 are input to the matrix conversion unit 34. Then, by multiplying these fluorescence intensity waveform signals by the matrix value read from the matrix value storage unit 41, a waveform signal for each type of base is obtained. Then, the base sequence is determined by processing the waveform signal for each base type obtained by the matrix converter 34 according to a predetermined algorithm in the base sequence determination unit 35, and the result is output to the monitor 60. An example of the screen display at this time is shown in FIG. This is based on matrix conversion of the fluorescence intensity waveform signal shown in FIG. 3 using the matrix value obtained from the signal intensity ratio at the position designated by each designated point mark 81 in FIG. The results are shown.

マトリックス値の算定は装置の立ち上げ時に一度行い、得られたマトリックス値をマトリックス値記憶部41に保存しておけば、以降の塩基配列決定時には保存しておいたマトリックス値を使用することができる。但し、泳動装置10の光学系の経時的変化や、反応試薬の経時変化による蛍光発光の微妙な違いなどにより、必ずしも過去に求めたマトリックス値が適合せず、正しい解析結果が得られない場合もある。そのような場合には、配列を決定しようとする実際のサンプルを用いてマトリックス値の算定を行うことも可能である。   The matrix value is calculated once when the apparatus is started up, and if the obtained matrix value is stored in the matrix value storage unit 41, the stored matrix value can be used for subsequent base sequence determination. . However, due to changes in the optical system of the electrophoresis apparatus 10 over time and subtle differences in fluorescence emission due to changes in the reaction reagent over time, the matrix values obtained in the past do not always match and correct analysis results may not be obtained. is there. In such a case, the matrix value can be calculated using an actual sample to be sequenced.

なお、上記では各塩基に関する指定点をユーザが全て手動指定する例を示したが、装置側が自動計算によって割り出した指定点を、ユーザが適宜変更できる構成としてもよい。この場合、指定点決定部32は、上述の機能に加えて、自動計算による指定点の割り出しを行う機能を備えたものとする。   In addition, although the example which the user designates all the designation | designated points regarding each base was shown above, it is good also as a structure which a user can change suitably the designation | designated point calculated | required by the apparatus side by automatic calculation. In this case, it is assumed that the designated point determination unit 32 has a function of calculating a designated point by automatic calculation in addition to the above-described function.

このような例における、マトリックス値算定時の解析装置20の動作を図5のフローチャートに従って説明する。まず、上記と同様のサンプルを用いた電気泳動による各光検出器Da、Dg、Dc、Dtからの蛍光強度波形信号が、泳動波形生成部31及び指定点決定部32に入力される(ステップS21)。指定点決定部32では当該波形信号から所定のアルゴリズムに従った自動計算により指定点として適した位置を割り出す(ステップS22)。即ち、上述したような、同一塩基が連続して出現する箇所や他のピークと重なっていないピークなどを塩基の種類毎に検出して、このような位置を仮の指定点とする。   The operation of the analysis device 20 at the time of calculating the matrix value in such an example will be described with reference to the flowchart of FIG. First, fluorescence intensity waveform signals from each of the photodetectors Da, Dg, Dc, and Dt by electrophoresis using the same sample as described above are input to the electrophoresis waveform generation unit 31 and the designated point determination unit 32 (step S21). ). The designated point determination unit 32 determines a position suitable as the designated point from the waveform signal by automatic calculation according to a predetermined algorithm (step S22). That is, as described above, a location where the same base appears continuously or a peak that does not overlap with another peak is detected for each type of base, and such a position is set as a temporary designated point.

一方、泳動波形生成部31では入力された蛍光強度波形信号からモニタ60の画面に表示するための泳動波形の描画データが生成される。指定点決定部32で決定された仮の指定点の情報と泳動波形生成部31で生成された泳動波形の描画データは表示制御部50に出力され、表示制御部50は前記描画データ上に前記仮の指定点を表す指定点マーク81を重畳させた合成画像をモニタ60に出力する。これにより、モニタ60の画面上には、図3に示すような、各光検出器Da、Dg、Dc、Dtの出力に基づく4つの泳動波形と各塩基についての指定点マーク81とが表示される(ステップS23)。   On the other hand, the electrophoretic waveform generation unit 31 generates electrophoretic waveform drawing data to be displayed on the screen of the monitor 60 from the input fluorescence intensity waveform signal. Information on the provisional designated point determined by the designated point determination unit 32 and drawing data of the migration waveform generated by the migration waveform generation unit 31 are output to the display control unit 50, and the display control unit 50 displays the drawing data on the drawing data. A composite image in which designated point marks 81 representing temporary designated points are superimposed is output to the monitor 60. Thereby, on the screen of the monitor 60, as shown in FIG. 3, four electrophoretic waveforms based on the outputs of the respective photodetectors Da, Dg, Dc, and Dt and designated point marks 81 for the respective bases are displayed. (Step S23).

ここで、各指定点マーク81は、ユーザの操作によって水平方向に自由に移動できるものとなっている。ユーザは、これらの泳動波形及び指定点マークを参照して、各塩基に関する指定点マーク81の位置が適当であるか否かを検討し、必要に応じて入力部70で所定の操作(例えば、マウスのドラッグ操作)を行って、指定点マーク81を適当な位置に移動させる(ステップS24)。ユーザは全ての指定点マーク81が適切な位置に配置されたと判断したら、入力部70を操作して画面上のOKボタン82を押下する。これにより、指定点マーク81が付与された位置が指定点として確定され、指定点決定部32によって、各指定点マークの水平方向の位置座標から各指定点に相当する蛍光強度波形信号上の位置(即ち泳動時間)が求められる。その後、マトリックス値算定部33において前記蛍光強度波形信号上の各位置における各光検出器Da、Dg、Dc、Dtの信号強度比率からマトリックス値が求められ(ステップS25、S26)、得られたマトリックス値がマトリックス値記憶部41に記憶される(ステップS27)。   Here, each designated point mark 81 can be freely moved in the horizontal direction by a user operation. The user refers to these electrophoretic waveforms and designated point marks to determine whether or not the position of the designated point mark 81 for each base is appropriate, and performs a predetermined operation (for example, for example, using the input unit 70 as necessary). The designated point mark 81 is moved to an appropriate position by performing a mouse drag operation (step S24). When the user determines that all the designated point marks 81 are arranged at appropriate positions, the user operates the input unit 70 and presses an OK button 82 on the screen. As a result, the position to which the designated point mark 81 is assigned is determined as the designated point, and the designated point determination unit 32 determines the position on the fluorescence intensity waveform signal corresponding to each designated point from the horizontal position coordinates of each designated point mark. (Ie, migration time) is determined. Thereafter, a matrix value is obtained from the signal intensity ratio of each of the photodetectors Da, Dg, Dc, Dt at each position on the fluorescence intensity waveform signal in the matrix value calculation unit 33 (steps S25, S26), and the obtained matrix is obtained. The value is stored in the matrix value storage unit 41 (step S27).

以上、本発明を実施するための最良の形態について説明を行ったが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で適宜変更が許容されるものである。例えば、上記の例では、泳動装置10と解析装置20が別体に構成された塩基配列解析システムを示したが、本発明の塩基配列解析装置は、泳動装置と一体に構成されたものであってもよい。また、上記では泳動装置として毛細管を用いたキャピラリー電気泳動装置を示したが、微細流路が内部に形成された平板を用いるいわゆるマイクロチップ式のキャピラリー電気泳動装置を用いてもよい。キャピラリー電気泳動装置のほか、スラブゲルを用いた電気泳動装置にも本発明を同様に適用可能である。   Although the best mode for carrying out the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and appropriate modifications are allowed within the scope of the gist of the present invention. For example, in the above example, a base sequence analysis system in which the electrophoresis apparatus 10 and the analysis apparatus 20 are configured separately is shown. However, the base sequence analysis apparatus of the present invention is configured integrally with the electrophoresis apparatus. May be. In the above description, a capillary electrophoresis apparatus using a capillary tube is shown as the electrophoresis apparatus. However, a so-called microchip capillary electrophoresis apparatus using a flat plate in which a fine channel is formed may be used. The present invention can be similarly applied to an electrophoresis apparatus using a slab gel in addition to a capillary electrophoresis apparatus.

10…泳動装置
11…電気泳動部
12…蛍光検出部
13…励起光学系
Da、Dg、Dc、Dt…光検出器
20…解析装置
30…中央制御部
31…泳動波形生成部
32…指定点決定部
33…マトリックス値算定部
34…マトリックス変換部
35…塩基配列決定部
40…記憶部
41…マトリックス値記憶部
50…表示制御部
60…モニタ
70…入力部
81…指定点マーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electrophoresis apparatus 11 ... Electrophoresis part 12 ... Fluorescence detection part 13 ... Excitation optical system
Da, Dg, Dc, Dt ... photodetector 20 ... analysis device 30 ... central control unit 31 ... migration waveform generation unit 32 ... designated point determination unit 33 ... matrix value calculation unit 34 ... matrix conversion unit 35 ... base sequence determination unit 40 ... Storage unit 41 ... Matrix value storage unit 50 ... Display control unit 60 ... Monitor 70 ... Input unit 81 ... Specified point mark

Claims (4)

末端塩基の種類毎に異なる蛍光色素で標識されたDNA断片群を塩基長に従って分離し、前記各蛍光色素に対応させた4つの検出手段から得られた蛍光強度波形信号に基づいて核酸の塩基配列を決定する際に用いられる塩基配列解析装置であって、
a)前記4つの検出手段からの蛍光強度波形信号を取得する信号取得手段と、
b)前記信号取得手段によって取得された蛍光強度波形信号にマトリックス変換を行って塩基の種類毎の信号波形を求め、該塩基の種類毎の信号波形に基づいて核酸の塩基配列を決定する塩基配列決定手段と、
c)前記マトリックス変換のためのマトリックス値を導出するマトリックス値導出手段と、
を備え、
前記マトリックス値導出手段が、
d)前記4つの検出手段の蛍光強度波形信号に基づく泳動波形を表示装置に表示させる泳動波形表示手段と、
e)前記泳動波形表示手段によって表示された泳動波形上で、塩基の種類毎に後述の信号強度比率を求めるべき位置の指定をユーザから受け付ける指定入力受付手段と、
f)前記指定入力受付手段で指定された各位置における前記4つの検出手段の信号強度比率を求め、該信号強度比率から前記マトリックス値を決定するマトリックス値決定手段と、
を有することを特徴とする塩基配列解析装置。
A group of DNA fragments labeled with different fluorescent dyes for each type of terminal base is separated according to the base length, and the nucleic acid base sequence is based on the fluorescence intensity waveform signals obtained from the four detection means corresponding to the respective fluorescent dyes. A base sequence analyzer used for determining
a) signal acquisition means for acquiring fluorescence intensity waveform signals from the four detection means;
b) A base sequence for performing a matrix transformation on the fluorescence intensity waveform signal acquired by the signal acquisition means to obtain a signal waveform for each base type, and determining a nucleic acid base sequence based on the signal waveform for each base type A determination means;
c) matrix value deriving means for deriving matrix values for the matrix transformation;
With
The matrix value deriving means comprises:
d) Electrophoretic waveform display means for displaying the electrophoretic waveform based on the fluorescence intensity waveform signals of the four detecting means on the display device;
e) On the electrophoresis waveform displayed by the electrophoresis waveform display means, designation input acceptance means for accepting designation of a position for obtaining a signal intensity ratio described later for each type of base from a user;
f) Matrix value determining means for determining the signal intensity ratio of the four detecting means at each position specified by the specified input receiving means, and determining the matrix value from the signal intensity ratio;
A base sequence analyzing apparatus characterized by comprising:
末端塩基の種類毎に異なる蛍光色素で標識されたDNA断片群を塩基長に従って分離し、前記各蛍光色素に対応させた4つの検出手段から得られた蛍光強度波形信号に基づいて核酸の塩基配列を決定する際に用いられる塩基配列解析装置であって、
a)前記4つの検出手段からの蛍光強度波形信号を取得する信号取得手段と、
b)前記信号取得手段によって取得された蛍光強度波形信号にマトリックス変換を行って塩基の種類毎の信号波形を求め、該塩基の種類毎の信号波形に基づいて核酸の塩基配列を決定する塩基配列決定手段と、
c)前記マトリックス変換のためのマトリックス値を導出するマトリックス値導出手段と、
を備え、
前記マトリックス値導出手段が、
d)前記4つの検出手段の蛍光強度波形信号に基づいて後述の信号強度比率を求めるべき指定位置を塩基の種類毎に決定する指定位置自動決定手段と、
e)前記4つの検出手段の蛍光強度波形信号に基づく泳動波形と上記指定位置自動決定手段で決定された指定位置とを表示装置に表示させる指定位置表示手段と、
f)前記表示装置に表示された指定位置の変更をユーザから受け付ける指定位置変更手段と、
g)前記指定位置における前記4つの検出手段の信号強度比率を求め、該信号強度比率から前記マトリックス値を決定するマトリックス値決定手段と、
を有することを特徴とする塩基配列解析装置。
A group of DNA fragments labeled with different fluorescent dyes for each type of terminal base is separated according to the base length, and the nucleic acid base sequence is based on the fluorescence intensity waveform signals obtained from the four detection means corresponding to the respective fluorescent dyes. A base sequence analyzer used for determining
a) signal acquisition means for acquiring fluorescence intensity waveform signals from the four detection means;
b) A base sequence for performing a matrix transformation on the fluorescence intensity waveform signal acquired by the signal acquisition means to obtain a signal waveform for each base type, and determining a nucleic acid base sequence based on the signal waveform for each base type A determination means;
c) matrix value deriving means for deriving matrix values for the matrix transformation;
With
The matrix value deriving means comprises:
d) designated position automatic decision means for deciding a designated position for each type of base to determine a signal intensity ratio described later based on the fluorescence intensity waveform signals of the four detection means;
e) designated position display means for displaying on the display device the electrophoretic waveform based on the fluorescence intensity waveform signals of the four detection means and the designated position determined by the designated position automatic decision means;
f) designated position changing means for accepting a change of the designated position displayed on the display device from a user;
g) Matrix value determining means for determining a signal intensity ratio of the four detection means at the designated position and determining the matrix value from the signal intensity ratio;
A base sequence analyzing apparatus characterized by comprising:
末端塩基の種類毎に異なる蛍光色素で標識されたDNA断片群を塩基長に従って分離し、前記各蛍光色素に対応させた4つの検出手段から得られた蛍光強度波形信号に基づいて核酸の塩基配列を決定する際に用いられる塩基配列解析装置であって、前記4つの検出手段からの蛍光強度波形信号を取得する信号取得手段と、前記4つの検出手段の蛍光強度波形信号に基づく泳動波形を表示装置に表示させる泳動波形表示手段と、前記信号取得手段によって取得された蛍光強度波形信号にマトリックス変換を行って塩基の種類毎の信号波形を求め、該塩基の種類毎の信号波形に基づいて核酸の塩基配列を決定する塩基配列決定手段とを備える塩基配列解析装置を制御するプログラムであって、前記塩基配列解析装置を、
上記マトリックス変換のためのマトリックス値を導出する手段であって、
a)前記泳動波形表示手段によって表示装置に表示された泳動波形上で塩基の種類毎にユーザが指定した位置を、後述の信号強度比率を求めるべき位置として受け付ける指定入力受付手段と、
b)前記指定入力受付手段によって受け付けられた各位置における前記4つの検出器の信号強度比率を求め、該信号強度比率から前記マトリックス値を決定するマトリックス値決定手段と、
を有するマトリックス値導出手段として機能させることを特徴とするプログラム。
A group of DNA fragments labeled with different fluorescent dyes for each type of terminal base is separated according to the base length, and the nucleic acid base sequence is based on the fluorescence intensity waveform signals obtained from the four detection means corresponding to the respective fluorescent dyes. A base sequence analyzing apparatus used for determining a signal, a signal acquisition means for acquiring fluorescence intensity waveform signals from the four detection means, and an electrophoretic waveform based on the fluorescence intensity waveform signals of the four detection means Electrophoretic waveform display means to be displayed on the apparatus, and the fluorescence intensity waveform signal acquired by the signal acquisition means are subjected to matrix conversion to obtain a signal waveform for each base type, and nucleic acid based on the signal waveform for each base type A base sequence analyzing device comprising a base sequence determining means for determining the base sequence of the base sequence analyzing device, the base sequence analyzing device,
Means for deriving a matrix value for the matrix transformation,
a) designated input receiving means for receiving a position designated by the user for each type of base on the electrophoresis waveform displayed on the display device by the electrophoresis waveform display means, as a position for obtaining a signal intensity ratio described later;
b) Matrix value determining means for determining the signal intensity ratio of the four detectors at each position received by the designated input receiving means, and determining the matrix value from the signal intensity ratio;
A program characterized in that it functions as a matrix value deriving means.
末端塩基の種類毎に異なる蛍光色素で標識されたDNA断片群を塩基長に従って分離し、前記各蛍光色素に対応させた4つの検出手段から得られた蛍光強度波形信号に基づいて核酸の塩基配列を決定する際に用いられる塩基配列解析装置であって、前記4つの検出手段からの蛍光強度波形信号を取得する信号取得手段と、前記4つの検出手段の蛍光強度波形信号に基づく泳動波形を表示装置に表示させる泳動波形表示手段と、前記信号取得手段によって取得された蛍光強度波形信号にマトリックス変換を行って塩基の種類毎の信号波形を求め、該塩基の種類毎の信号波形に基づいて核酸の塩基配列を決定する塩基配列決定手段とを備える塩基配列解析装置を制御するプログラムであって、前記塩基配列解析装置を、
上記マトリックス変換のためのマトリックス値を導出する手段であって、
a)前記4つの検出手段の蛍光強度波形信号に基づいて後述の信号強度比率を求めるべき指定位置を塩基の種類毎に決定する指定位置自動決定手段と、
b)前記4つの検出手段の蛍光強度波形信号に基づく泳動波形と上記指定位置自動決定手段で決定された指定位置とを表示装置に表示させる指定位置表示手段と、
c)ユーザの操作に従って前記表示装置に表示された指定位置を変更する指定位置変更手段と、
d)前記指定位置における前記4つの検出手段の信号強度比率を求め、該信号強度比率から前記マトリックス値を決定するマトリックス値決定手段と、
を有するマトリックス値導出手段として機能させることを特徴とするプログラム。
A group of DNA fragments labeled with different fluorescent dyes for each type of terminal base is separated according to the base length, and the nucleic acid base sequence is based on the fluorescence intensity waveform signals obtained from the four detection means corresponding to the respective fluorescent dyes. A base sequence analyzing apparatus used for determining a signal, a signal acquisition means for acquiring fluorescence intensity waveform signals from the four detection means, and an electrophoretic waveform based on the fluorescence intensity waveform signals of the four detection means Electrophoretic waveform display means to be displayed on the apparatus, and the fluorescence intensity waveform signal acquired by the signal acquisition means are subjected to matrix conversion to obtain a signal waveform for each base type, and nucleic acid based on the signal waveform for each base type A base sequence analyzing device comprising a base sequence determining means for determining the base sequence of the base sequence analyzing device, the base sequence analyzing device,
Means for deriving a matrix value for the matrix transformation,
a) designated position automatic determination means for determining a designated position for each type of base based on the fluorescence intensity waveform signals of the four detection means;
b) designated position display means for displaying on the display device the electrophoretic waveform based on the fluorescence intensity waveform signals of the four detection means and the designated position determined by the designated position automatic decision means;
c) designated position changing means for changing the designated position displayed on the display device in accordance with a user operation;
d) Matrix value determining means for determining a signal intensity ratio of the four detection means at the designated position and determining the matrix value from the signal intensity ratio;
A program characterized in that it functions as a matrix value deriving means.
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