JPH0462341B2 - - Google Patents
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- JPH0462341B2 JPH0462341B2 JP60085275A JP8527585A JPH0462341B2 JP H0462341 B2 JPH0462341 B2 JP H0462341B2 JP 60085275 A JP60085275 A JP 60085275A JP 8527585 A JP8527585 A JP 8527585A JP H0462341 B2 JPH0462341 B2 JP H0462341B2
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Description
【発明の詳細な説明】
[発明の分野]
本発明は、核酸の塩基配列決定のための信号処
理方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of the Invention] The present invention relates to a signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid.
[発明の背景]
近年、急速に発達して来た分子生物学の分野に
おいては、生物体の機能や複製のメカニズムを解
明するために生物体のもつ遺伝情報を明らかにす
ることが必須のこととなつている。とりわけ、特
定の遺伝情報を担うDNA(もしくはDNA断片物、
以下同様)などの核酸の塩基配列を決定すること
が必要不可欠なこととなつている。[Background of the invention] In the field of molecular biology, which has developed rapidly in recent years, it is essential to clarify the genetic information of living organisms in order to elucidate their functions and replication mechanisms. It is becoming. In particular, DNA (or DNA fragments,
It has become essential to determine the base sequence of nucleic acids such as (the same applies below).
DNA、RNAなどの核酸の塩基配列を決定する
ための代表的な方法として、オートラジオグラフ
イーを利用するマキサム・ギルバート(Maxam
−Gilbert)法およびサンガー・クールソン
(Sanger−Coulson)法が知られている。前者の
マキサム・ギルバート法は、まず塩基配列を決定
しようとしているDNAあるいはDNA断片物の鎖
状分子の一方の端部に32P等の放射性同位元素を
含む基を結合させることにより、その対象物を放
射性標識物質としたのち、化学的な手段を利用し
て鎖状分子の各構成単位間の結合を塩基特異的に
切断する。次に、この操作により得られた塩基特
異的DNA切断分解物の混合物をゲル電気泳動法
により分離展開し、他の切断分解物がそれぞれ分
離展開されて形成された分離展開パターン(ただ
し、視覚的には見ることができない)を得る。こ
の分離展開パターンをたとえばX線フイルム上に
可視化してそのオートラジオグラフを得、得られ
たオートラジオグラフと各々の塩基特異的切断手
段とから、放射性元素が結合された鎖状分子の端
部から一定の位置関係にある塩基を順次決定し、
これにより対象物全ての塩基配列を決定すること
ができる。 Maxam Gilbert uses autoradiography as a typical method for determining the base sequence of nucleic acids such as DNA and RNA.
-Gilbert method and Sanger-Coulson method are known. The former Maxam-Gilbert method first attaches a group containing a radioactive isotope such as 32P to one end of a chain molecule of DNA or DNA fragments whose base sequence is to be determined. After using it as a radioactive labeling substance, the bonds between each constituent unit of the chain molecule are cleaved base-specifically using chemical means. Next, the mixture of base-specific DNA cleavage products obtained by this operation is separated and developed by gel electrophoresis, and the other cleavage products are separated and developed to form a separated development pattern (however, it is visually (cannot be seen). This separation development pattern is visualized on, for example, an X-ray film to obtain an autoradiograph thereof, and from the obtained autoradiograph and each base-specific cutting means, the end of the chain molecule to which the radioactive element is bound is determined. sequentially determine the bases in a certain positional relationship from
This makes it possible to determine the base sequence of all objects.
また、後者のサンガー・クールソン法は、
DNAあるいはDNA断片物の鎖状分子と相補的で
あつて、かつ放射性標識が付与さたDNA合成物
を化学的な手段を利用して塩基特異的に合成し、
この塩基特異的DNA合成物の混合物を用いて上
記と同様にしてそのオートラジオグラフから塩基
配列を決定する方法である。 In addition, the latter Sanger-Coulson method is
A DNA compound complementary to a chain molecule of DNA or a DNA fragment and to which a radioactive label has been added is synthesized in a base-specific manner using chemical means,
This method uses this mixture of base-specific DNA compounds and determines the base sequence from its autoradiograph in the same manner as above.
本出願人は、上記核酸の塩基配列決定を簡易か
つ高精度で行なうことを目的として、それに利用
されるオートラジオグラフ測定操作において、上
記X線フイルム等の写真感光材料を用いる従来の
放射線写真法の代りに、蓄積性蛍光体シートを用
いる放射線像変換方法を利用する方法について既
に特許出願している(特開昭59−83057号、特願
昭58−201231号)。ここで、蓄積性蛍光体シート
は輝尽性螢光体からなるものであり、放射線エネ
ルギーを該螢光体シートの輝尽性螢光体に吸収さ
せたのち、可視乃至赤外領域の電磁波(励起光)
で励起することにより、放射線エネルギーを螢光
として放出させることができるものである。この
方法によれば、露光時間を大幅に短縮化すること
ができ、また従来より問題となつていた化学カブ
リ等が発生することがない。さらに、放射性標識
物質のオートラジオグラフは、一旦放射線エネル
ギーとして螢光体シートに蓄積されたのち輝尽光
として時系列的に読み出されるから、画像のほか
に記号、数値など任意の形で表示記録することが
可能である。 In order to easily and accurately determine the base sequence of the above nucleic acids, the present applicant has proposed a conventional radiographic method using photographic materials such as the above X-ray film in the autoradiograph measurement operation used therein. Instead, a patent application has been filed for a method using a radiation image conversion method using a stimulable phosphor sheet (Japanese Patent Laid-Open No. 59-83057, Japanese Patent Application No. 58-201231). Here, the stimulable phosphor sheet is made of a stimulable phosphor, and after radiation energy is absorbed by the stimulable phosphor of the phosphor sheet, electromagnetic waves in the visible to infrared region ( excitation light)
By exciting it, radiation energy can be emitted as fluorescent light. According to this method, the exposure time can be significantly shortened, and chemical fog, which has been a problem in the past, does not occur. Furthermore, autoradiographs of radiolabeled substances are stored in a phosphor sheet as radiation energy and then read out in chronological order as photostimulated light, so in addition to images, they can be displayed and recorded in any format such as symbols and numbers It is possible to do so.
従来より、核酸の塩基配列決定をしようとする
者は、可視化されたオートラジオグラフについ
て、放射性標識が付与された核酸の塩基特異的切
断分解物もしくは塩基特異的合成物(以下、単に
核酸の塩基特異的断片物と称する)のそれぞれの
分離展開位置を視覚的に判断し、分離展開列間で
相互に比較することにより核酸の塩基配列を決定
している。よつて、得られたオートラジオグラフ
の解析は通常人間の視覚を通して行なわれてお
り、そのために多大な時間と労力が費されてい
る。 Conventionally, those attempting to determine the base sequence of a nucleic acid have been asked to analyze a visualized autoradiograph with a base-specific cleavage degradation product or a base-specific composite (hereinafter simply referred to simply as a base-specific synthesis product) of a radioactively labeled nucleic acid. The base sequence of the nucleic acid is determined by visually determining the separation and development position of each of the separated and development columns (referred to as specific fragments) and comparing the separated and development columns with each other. Therefore, the analysis of the obtained autoradiograph is usually done through human vision, which requires a great deal of time and effort.
また、人間の目に依存しているため、オートラ
ジオグラフを解析して決定された核酸の塩基配列
が解析者によつて異なるなど得られる情報の精度
には限界がある。 Additionally, because it relies on the human eye, there are limits to the accuracy of the information that can be obtained, such as the fact that the base sequence of a nucleic acid determined by analyzing an autoradiograph differs depending on the analyst.
そこで、本出願人は、上記オートラジオグラフ
をデジタル信号として得た後このデジタル信号に
適当な信号処理を施すことにより、DNAの塩基
配列を自動的に決定する方法についても既に特許
出願している(特開昭59−126527号、特開昭59−
126278号、特願昭59−89615号、特願昭59−
140908号等)。オートラジオグラフに対応するデ
ジタル信号は、従来の放射線フイルムを利用する
場合には一旦オートラジオグラフを該フイルム上
に可視画像化したのち、反射光または透過光を利
用して光電的に読み取ることにより得られる。ま
た、蓄積性蛍光体シートを用いる場合には、オー
トラジオグラフが蓄積記録された蛍光体シートを
直接に読み出すことにより得られる。 Therefore, the applicant has already filed a patent application for a method for automatically determining the base sequence of DNA by obtaining the above-mentioned autoradiograph as a digital signal and then subjecting this digital signal to appropriate signal processing. (Unexamined Japanese Patent Application No. 126527, No. 126527, Unexamined Japanese Patent Publication No. 59-
No. 126278, Patent Application No. 89615, Patent Application No. 1989-
140908 etc.). When using a conventional radiation film, the digital signal corresponding to the autoradiograph can be obtained by first making the autoradiograph into a visible image on the film and then photoelectrically reading it using reflected or transmitted light. can get. When a stimulable phosphor sheet is used, an autoradiograph can be obtained by directly reading out the phosphor sheet on which the stimulable phosphor sheet has been stored.
しかしながら、実際に放射性標識物質を電気泳
動法などにより支持媒体上に分離展開させて得ら
れた分離展開パターンには種々の歪みおよびノイ
ズが生じがちである。代表的なものに、試料の分
離展開の開始位置または開始時点が各列で異なる
ことによる列間相互の全体的な位置ズレ(いわゆ
るオフセツト歪み)がある。オフセツト歪みはた
とえば、ゲル媒体など支持媒体の上端に設けられ
た多数のスロツト(試料の注入口)の形状(凹み
の大きさ)が完全に同一ではなく個々に異なりが
ちであることが原因となつて発生する。また、試
料を支持媒体に付着させる際に付着位置が相互に
ずれたり、試料注入直前におけるゲル媒体の尿素
の洗い出しが不十分である場合には試料の支持媒
体への浸入速度が異なることも歪みの発生の一因
となつている。 However, various distortions and noises tend to occur in separation and development patterns obtained by actually separating and developing radiolabeled substances on a support medium by electrophoresis or the like. A typical example is an overall positional deviation between columns (so-called offset distortion) due to differences in the start position or start time of sample separation and development in each column. Offset distortion is caused, for example, by the fact that the shapes (indentation sizes) of the numerous slots (sample injection ports) provided at the top of the support medium, such as gel media, are not completely the same and tend to vary individually. occurs. In addition, when the sample is attached to the support medium, if the attachment positions are shifted from each other, or if urea is not sufficiently washed out of the gel medium immediately before sample injection, the rate of penetration of the sample into the support medium may be different, causing distortion. It is a contributing factor to the occurrence of
スロツトの形状が不ぞろいであるために分離展
開パターンにオセツト歪みが発生した場合の具体
例を第1図に示す。第1図aは、試料の分離展開
に使用された支持媒体の上端部を示しており、b
は同一試料を(1)〜(4)の各スロツトに注入したのち
分離展開して得られたパターンを示す。第1図a
に示すように、第三スロツトが他のスロツトより
も凹みが大きい結果、bに示すように第三スロツ
トの分離展開列のみが全体的に下方にずれてお
り、他の列との間でズレ(Δy)を生じている。
このような列間の相対的な位置ズレをオフセツト
歪みという。 FIG. 1 shows a specific example where offset distortion occurs in the separation and development pattern due to the irregular shapes of the slots. Figure 1 a shows the upper end of the support medium used for separation and development of the sample, and b
shows the pattern obtained by injecting the same sample into each slot (1) to (4) and then separating and developing it. Figure 1a
As shown in (b), as a result of the third slot having a larger recess than the other slots, only the separation/deployment row of the third slot is shifted downward as a whole, as shown in (b), and there is a misalignment between it and the other rows. (Δy).
Such relative positional deviation between columns is called offset distortion.
このような歪みが発生した場合にも、そのオー
トラジオグラフに対応するデジタル信号を効率良
く信号処理して核酸の塩基配列を高精度で自動決
定することが望まれている。 Even when such distortion occurs, it is desired to efficiently process the digital signal corresponding to the autoradiograph and automatically determine the base sequence of the nucleic acid with high precision.
[発明の要旨]
本発明者は、オートラジオグラフイーを利用し
て核酸の塩基配列を自動決定する方法において、
オフセツト歪みの生じている分離回転パターンで
あつてもそのオートラジオグラフに対応するデジ
タル信号を好適に信号処理することにより、核酸
の塩基配列を簡易かつ高精度で自動決定すること
を実現した。[Summary of the Invention] The present inventor has proposed a method for automatically determining the base sequence of a nucleic acid using autoradiography,
By suitably processing the digital signal corresponding to the autoradiograph of a separation rotation pattern with offset distortion, it has been possible to automatically determine the base sequence of a nucleic acid easily and with high precision.
すなわち、本発明は、放射性標識が付与された
塩基特異的DNA断片物もしくは塩基特異的RNA
断片物の混合物が支持媒体上に一次元的方向に分
離展開されて形成された複数の分離展開列のオー
トラジオグラフに対応するデジタル信号について
信号処理を行なうことにより、核酸の塩基配列を
決定する方法において、
(1) 各分離展開列について下部の少なくとも二つ
のバンドを検出し、下端から順にバンドに通し
番号を付する工程、
(2) 分離展開列ごとに、該バンドの番号とその分
離展開距離との相関関係を得る工程、および
(3) 得られた相関関係から分離展開列間における
分離展開距離の差を得、この差を列間の位置ズ
レとして各列について分離展開位置を補正する
工程、
を含むことを特徴とする核酸の塩基配列決定のた
めの信号処理方法を提供するものである。 That is, the present invention provides base-specific DNA fragments or base-specific RNAs to which a radioactive label has been added.
Determining the base sequence of a nucleic acid by performing signal processing on digital signals corresponding to autoradiographs of multiple separation and development columns formed by separating and developing a mixture of fragments in one-dimensional direction on a support medium. In the method, (1) detecting at least two bands at the bottom of each separation deployment column and sequentially numbering the bands from the bottom end; (2) determining the number of the band and its separation development distance for each separation deployment column; (3) Obtaining the difference in the separation development distance between the separation development columns from the obtained correlation, and correcting the separation development position for each column by using this difference as a positional deviation between the columns. The present invention provides a signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid, comprising the following steps.
また、本発明は、上記オートラジオグラフに対
応するデジタル信号について信号処理を行なうこ
とにより、核酸の塩基配列を決定する方法におい
て、
(1) 各分離展開列について下部の少なくとも二つ
のバンドを検出し、下端から順にバンドに通し
番号を付する工程、
(2) 分離展開列ごとに、該バンドの番号とその分
離展開距離との相関関係を得る工程、
(3) 得られた相関関係から分離展開列間における
分離展開距離の差を得、この差を列間の位置ズ
レとして各列について分離展開位置を補正する
工程、および
(4) 各分離展開列上の全てのバンドを検出し、そ
の位置に基づいてバンドに序列を付する工程、
を含むことを特徴とする核酸の塩基配列決定のた
めの信号処理方法をも提供するものである。 The present invention also provides a method for determining the base sequence of a nucleic acid by performing signal processing on a digital signal corresponding to the autoradiograph, which includes: (1) detecting at least two bands at the bottom of each separation development column; , a step of assigning serial numbers to the bands in order from the bottom end; (2) a step of obtaining a correlation between the band number and its separation expansion distance for each separation expansion column; (3) a step of determining the separation expansion column from the obtained correlation. (4) detecting all the bands on each separation development column, and correcting the separation development position for each column by using this difference as the positional deviation between the columns; and (4) detecting all the bands on each separation development column, and The present invention also provides a signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid, which comprises the step of assigning an order to bands based on the following.
本発明によれば、核酸の塩基特異的断片物の混
合物を支持媒体上で分離展開して得られた分離展
開パターンにオフセツト歪みが発生している場合
でも、そのオートラジオグラフに対応するデジタ
ル信号をオフセツト歪みの補正のための信号処理
機能を有する適当な信号処理回路を通すことによ
り、核酸の塩基配列を簡易かつ高精度を得ること
ができる。 According to the present invention, even if offset distortion occurs in the separation and development pattern obtained by separating and developing a mixture of base-specific fragments of nucleic acids on a support medium, a digital signal corresponding to the autoradiograph can be generated. By passing the signal through an appropriate signal processing circuit having a signal processing function for correcting offset distortion, the base sequence of the nucleic acid can be obtained easily and with high precision.
分離展開パターンは一般に、下部(すなわち分
離展開距離が大きい領域)においては分離展開バ
ンドの間隔が疎であり、一方、上部の分離展開の
開始位置に近づくにつれてバンドの間隔が密にな
つている。ここで、下部とは一般に支持媒体の中
央付近より下側の領域を意味し、また上部とは中
央付近より上側の領域を意味する。そのため、分
離展開列相互においてオフエツト歪みが生じてバ
ンドの位置がずれている場合であつても、下部領
域においては各列のバンドの位置を相互に比較す
ることにより、その序列を比較的容易に決定する
ことが可能である。しかしながら、上部領域にお
いてはバンドの間隔が密であるために列間の位置
ズレはバンドの序列決定を困難にし、得られる核
酸の塩基配列を誤差が生じる原因となる。 Generally, in the separation development pattern, the intervals between the separation development bands are sparse in the lower part (ie, the region where the separation development distance is large), while the intervals between the bands become closer as the separation development start position in the upper part is approached. Here, the term "lower part" generally refers to the area below the vicinity of the center of the support medium, and the term "upper part" generally refers to the area above the vicinity of the center. Therefore, even if offset distortion occurs between the separation and development columns and the band positions are shifted, the order of the bands can be relatively easily determined by comparing the band positions of each column in the lower region. It is possible to decide. However, since the bands are closely spaced in the upper region, positional deviations between columns make it difficult to determine the order of the bands, causing errors in the base sequence of the resulting nucleic acid.
本発明者は、バンドの間隔が分離展開パターン
の上部と下部とで異なり、下部領域においてはオ
フセツト歪みが生じている場合でもバンドの序列
を決定することが容易であることに注目して、オ
フセツト歪みの補正を適性かつ簡単に行なう方法
を見い出したものである。すなわち、下部領域に
おいてはバンドの序列が容易に決定されるのみな
らず、各列についてバンドの通し番号とその分離
展開距離との相関関係が直線的であることから、
列間の位置ズレを簡単に検出でき、これによりオ
フセツト歪みを一括して補正することができる。 The present inventor focused on the fact that the interval between bands is different between the upper and lower parts of the separated developed pattern, and that it is easy to determine the order of the bands even when offset distortion occurs in the lower region. We have discovered a method for appropriately and easily correcting distortion. That is, in the lower region, not only is the order of the bands easily determined, but also the correlation between the serial number of the band and its separation development distance for each column is linear.
Positional deviations between columns can be easily detected, and thereby offset distortion can be corrected all at once.
そして、オフセツト歪みの補正がなされたデジ
タル信号にさらに適当な信号処理を施すことによ
り、核酸の塩基配列決定を簡易かつ高精度で行な
うことができる。 By further performing appropriate signal processing on the offset distortion-corrected digital signal, the base sequence of a nucleic acid can be determined easily and with high precision.
[発明の構成]
本発明において用いられる試料の例としては、
放射性標識が付与されたDNA、RNA等の核酸の
塩基特異的断片物の混合物を挙げることができ
る。ここで、核酸の断片物とは長鎖状の分子の一
部分を意味する。たとえば、塩基特異的DNA断
片物混合物の一種である塩基特異的DNA切断分
解物混合物は、前述のマキサム・ギルバート法に
従つて、放射性標識が付与されたDNAを塩基特
異的に切断分解することにより得られる。[Structure of the Invention] Examples of samples used in the present invention include:
Examples include mixtures of base-specific fragments of nucleic acids such as DNA and RNA that have been given radioactive labels. Here, the nucleic acid fragment means a part of a long chain molecule. For example, a base-specific DNA cleavage mixture, which is a type of base-specific DNA fragment mixture, is produced by base-specific cleavage and decomposition of radiolabeled DNA according to the Maxam-Gilbert method described above. can get.
また、塩基特異的DNA合成混合物は前述のサ
ンガー・クールソン法に従つて、DNAをテンプ
レート(鋳型)として、放射性標識が付与された
デオキシヌクレオシドトリフオスフエートと
DNA合成酵素とを用いて合成することにより得
られる。 In addition, the base-specific DNA synthesis mixture is prepared using DNA as a template and a radioactively labeled deoxynucleoside triphosphate according to the Sanger-Coulson method described above.
It can be obtained by synthesis using DNA synthase.
さらに、塩基特異的RNA断片物の混合物も上
記と同様の方法により、切断分解物混合物として
または合成物混合物として得ることができる。な
お、DNAはその構成単位としてアデニン、グア
ニン、チミン、シトシンの四種類の塩基からなる
が、一方RNAはアデニン、グアニン、ウラシル、
シトシンの四種類の塩基からなる。 Furthermore, a mixture of base-specific RNA fragments can also be obtained as a mixture of cleavage and degradation products or a mixture of synthetic products by the same method as above. Furthermore, DNA consists of four types of bases as its constituent units: adenine, guanine, thymine, and cytosine, while RNA consists of adenine, guanine, uracil,
Consists of four types of bases: cytosine.
放射性標識は、これらの物質に適当な方法で
32P、14C、35S、3H、125Iなどの放射性同位元素を保
持させることによつて付与される。 Radioactive labels can be applied to these substances in an appropriate manner.
It is given by retaining radioactive isotopes such as 32 P, 14 C, 35 S, 3 H, 125 I, etc.
試料である放射性標識が付与された核酸の塩基
特異的断片物の混合物はゲル状支持媒体など公知
の各種の支持媒体を用いて、電気泳動法、薄層ク
ロマトグラフイー、カラムクロマトグラフイー、
ペーパークロマトグラフイーなど種々の分離展開
方法により支持媒体上に分離展開される。 The sample, a mixture of base-specific fragments of radioactively labeled nucleic acids, is subjected to electrophoresis, thin layer chromatography, column chromatography, etc. using various known support media such as gel support media.
Separation and development are carried out on a support medium using various separation and development methods such as paper chromatography.
次に、放射性標識物質が分離展開された支持媒
体について、従来の写真感光材料を用いる放射線
写真法により、あるいは蓄積性蛍光体シートを用
いる放射線像変換方法によりそのオートラジオグ
ラフが得られ、次いで適当な読取り(読出し)系
を介して放射性標識物質のオートラジオグラフに
対応するデジタル信号が得られる。 Next, an autoradiograph of the support medium on which the radiolabeled substance has been separated and developed is obtained by radiography using a conventional photographic light-sensitive material or by a radiation image conversion method using a stimulable phosphor sheet. A digital signal corresponding to the autoradiograph of the radiolabeled substance is obtained via a readout system.
前者の放射線写真法を利用する場合は、まず支
持媒体とX線フイルム等の写真感光材料とを低温
(−90〜−70℃)で長時間(数+時間)重ね合わ
せて放射線フイルムを感光させたのち、現像して
放射性標識物質のオートラジオグラフを放射線フ
イルム上に可視画像化する。次いで、画像読取装
置を用いて放射線フイルム上に可視化されたオー
トラジオグラフを読み取る。たとえば、放射線フ
イルムに光ビームを照射してその透明光または反
射光を光電的に検出することにより、オートラジ
オグラフは電気信号として得られる。さらに、こ
の電気信号をA/D変換することにより、オート
ラジオグラフに対応するデジタル信号を得ること
ができる。 When using the former radiographic method, first the support medium and a photographic material such as an X-ray film are overlapped for a long time (several hours) at a low temperature (-90 to -70°C) to expose the radiation film. It is then developed to create a visible image of the autoradiograph of the radiolabeled substance on the radiographic film. Next, the autoradiograph visualized on the radiographic film is read using an image reading device. For example, an autoradiograph is obtained as an electrical signal by irradiating a radiation film with a light beam and photoelectrically detecting the transparent or reflected light. Furthermore, by A/D converting this electrical signal, a digital signal corresponding to an autoradiograph can be obtained.
後者の放射線像変換方法を利用する場合には、
まず、支持媒体と蓄積性蛍光体シートとを常温で
短時間(数秒〜数十分間)重ね合わせて蛍光体シ
ートに放射性標識物質から放出される放射線エネ
ルギーを蓄積させることにより、そのオートラジ
オグラフを蛍光体シートに一種の潜像として記録
する。ここで、蓄積性蛍光体シートは、たとえば
プラスチツクフイルムからなる支持体、二価ユー
ロピウム賦活弗化臭化バリウム(BaFBr:Eu2+)
等の輝尽性蛍光体からなる蛍光体層、および透明
な保護膜がこの順に積層されたものである。蓄積
性蛍光体シートに含有されている輝尽性蛍光体
は、X線等の放射線が照射されるとその放射線エ
ネルギーを吸収して蓄積し、そののち可視乃至赤
外領域の光で励起すると蓄積していた放射線エネ
ルギーを輝尽光として放出するという特性を有す
る。 When using the latter radiation image conversion method,
First, the support medium and the stimulable phosphor sheet are overlapped for a short time (several seconds to several tens of minutes) at room temperature, and the radiation energy emitted from the radiolabeled substance is accumulated in the phosphor sheet. is recorded on the phosphor sheet as a kind of latent image. Here, the stimulable phosphor sheet is made of a support made of, for example, a plastic film, divalent europium-activated barium fluoride bromide (BaFBr: Eu 2+ )
A phosphor layer made of a stimulable phosphor such as phosphor and a transparent protective film are laminated in this order. The stimulable phosphor contained in the stimulable phosphor sheet absorbs and accumulates radiation energy when it is irradiated with radiation such as X-rays, and then accumulates when excited with light in the visible to infrared region. It has the property of emitting radiation energy as photostimulated light.
次いで、読出装置を用いて蓄積性蛍光体シート
に蓄積記録されたオートラジオグラフを読み出
す。具体的には、たとえば蛍光体シートをレーザ
ー光で走査して放射線エネルギーを輝尽光として
放出させ、この輝尽光を光電的に検出することに
より、放射性標識物質のオートラジオグラフは可
視画像化することなく直接に電気信号として得ら
れる。さらに、この電気信号をA/D変換するこ
とにより、オートラジオグラフに対応するデジタ
ル信号を得ることができる。 Next, the autoradiograph stored and recorded on the stimulable phosphor sheet is read out using a reading device. Specifically, for example, by scanning a phosphor sheet with a laser beam to emit radiation energy as photostimulated light, and detecting this photostimulated light photoelectrically, an autoradiograph of a radioactively labeled substance is converted into a visible image. It can be obtained directly as an electrical signal without any additional processing. Furthermore, by A/D converting this electrical signal, a digital signal corresponding to an autoradiograph can be obtained.
上述のオートラジオグラフ測定操作およびオー
トラジオグラフに対応するデジタル信号を得る方
法の詳細については、前記特開昭59−83057号、
特開昭59−126527号、特開昭59−126278号等の各
公報に記載されている。 For details on the above-mentioned autoradiograph measurement operation and method for obtaining a digital signal corresponding to the autoradiograph, see the aforementioned Japanese Patent Application Laid-open No. 59-83057;
It is described in various publications such as JP-A-59-126527 and JP-A-59-126278.
なお、上記においては、支持媒体上に分離展開
された放射性標識物質のオートラジオグラフに対
応するデジタル信号を得る方法として、従来の放
射線写真法および放射線像変換方法を利用する方
法について述べたが、これらの方法に限定される
ものではなく、それ以外の如何なる方法により得
られたデジタル信号であつても放射性標識物質の
オートラジオグラフと対応関係がある限り、本発
明の信号処理方法を適用することが可能である。 In the above, a method using conventional radiography and radiographic image conversion methods was described as a method for obtaining a digital signal corresponding to an autoradiograph of a radiolabeled substance separated and developed on a support medium. The signal processing method of the present invention is not limited to these methods, and the signal processing method of the present invention can be applied to digital signals obtained by any other method as long as there is a correspondence with the autoradiograph of the radiolabeled substance. is possible.
また、上記いずれの方法においてもオートラジ
オグラフの読取り(または読出し)は、放射線フ
イルム(または蓄積性蛍光体シート)の全面に亘
つて行なう必要はなく、画像領域のみについて行
なうことも勿論可能である。 Furthermore, in any of the above methods, it is not necessary to read (or read out) the autoradiograph over the entire surface of the radiation film (or stimulable phosphor sheet), and it is of course possible to read out the autoradiograph only on the image area. .
さらに、本発明においては、予め各分離展開列
の位置およびバンドの幅等についての情報を入力
して読取り(読出し)条件を設定しておき、読取
り(読出し)操作においては各バンド上を走査線
が通過するように光ビームによる走査を行なうこ
とにより、読取(読出)時間を短縮化して必要な
情報を効率良く得ることができる。なお、本発明
においてオートラジオグラフに対応するデジタル
信号とは、このようにして得られたデジタル信号
をも包含する。 Furthermore, in the present invention, reading conditions are set by inputting information about the position of each separation expansion column, band width, etc. in advance, and in the reading operation, a scanning line is scanned on each band. By performing scanning with a light beam so that it passes through, the reading time can be shortened and necessary information can be efficiently obtained. Note that in the present invention, the digital signal corresponding to an autoradiograph includes the digital signal obtained in this manner.
得られたデジタル信号Dxyは、放射線フイルム
(または蛍光体シート)に固定された座標系で表
わされた座標(x、y)とその座標における信号
のレベル(z)とからなる。信号のレベルはその
座標における画像濃度、すなわち放射性標識物質
の量を表わしている。従つて、一連のデジタル信
号(すなわち、デジタル画像データ)は放射性標
識物質の二次元的な位置情報を有している。 The obtained digital signal D xy consists of coordinates (x, y) expressed in a coordinate system fixed to the radiation film (or phosphor sheet) and the signal level (z) at the coordinates. The level of the signal represents the image density at that coordinate, ie, the amount of radiolabeled substance. Therefore, the series of digital signals (ie, digital image data) has two-dimensional positional information of the radiolabeled substance.
このようにして得られた支持媒体上に分離展開
された放射性標識物質のオートラジオグラフに対
応するデジタル信号には、以下に述べるような本
発明の方法により信号処理が施されて、目的の核
酸の塩基配列決定が行なわれる。 The digital signal corresponding to the autoradiograph of the radiolabeled substance separated and developed on the support medium obtained in this way is subjected to signal processing by the method of the present invention as described below, and the target nucleic acid is The base sequence will be determined.
本発明の信号処理方法の実施の態様を、次の四
種類の放射性標識が付与された塩基特異的DNA
断片物の組合せにより形成された泳動列(分離展
開列)からなる場合について説明する。 The embodiment of the signal processing method of the present invention is based on base-specific DNA to which the following four types of radioactive labels have been added.
A case will be explained in which the electrophoresis column (separation and development column) is formed by a combination of fragments.
(1) グアニン(G)特異的DNA断片物
(2) アデニン(A)特異的DNA断片物
(3) チミン(T)特異的DNA断片物
(4) シトシン(C)特異的DNA断片物
ここで、各塩基特異的DNA断片物は、塩基特
異的に切断分解もしくは合成された、すなわち末
端の塩基を同じくする種々の長さのDNA断片物
からなる。(1) Guanine (G)-specific DNA fragment (2) Adenine (A)-specific DNA fragment (3) Thymine (T)-specific DNA fragment (4) Cytosine (C)-specific DNA fragment Here Each base-specific DNA fragment is base-specifically cleaved, degraded, or synthesized, that is, it consists of DNA fragments of various lengths that have the same terminal base.
第2図は、上記四種類の塩基特異的DNA断片
物をそれぞれ四個のスロツトに電気泳動してなる
泳動パターンのオートラジオグラフを示す。第2
図に示すように、得られたオートラジオグラフに
はオフセツト歪みが生じている。 FIG. 2 shows an autoradiograph of the electrophoresis pattern obtained by electrophoresing the above-mentioned four types of base-specific DNA fragments into four slots. Second
As shown in the figure, offset distortion occurs in the obtained autoradiograph.
このオートラジオグラフに対応するデジタル信
号は、信号処理回路において一旦メモリ(バツフ
アーメモリ、または磁気デイスク等の不揮発性メ
モリ)に記憶される。 A digital signal corresponding to this autoradiograph is temporarily stored in a memory (buffer memory or nonvolatile memory such as a magnetic disk) in a signal processing circuit.
まず、各泳動列(レーン)について二つ以上の
バンドを検出し、その序列を決定する。 First, two or more bands are detected for each electrophoresis column (lane) and their order is determined.
たとえば、各レーンの泳動方向に沿つた一定領
域内のデジタル信号を抽出したのち、各レーンに
ついて抽出された信号の位置(y)とその信号のレベ
ル(z)とからなる一次元波形を作成する。なお、デ
ジタル信号の検出を、前記のように各バンドにつ
いて走査線がかかるような走査線密度で泳動方向
に走査することにより行なつた場合には、直接に
各レーンについてその一次元波形を作成すること
ができる。 For example, after extracting a digital signal within a certain area along the migration direction of each lane, a one-dimensional waveform consisting of the position (y) of the extracted signal and the level (z) of that signal is created for each lane. . If the digital signal is detected by scanning in the electrophoresis direction at a scanning line density that covers each band as described above, the one-dimensional waveform for each lane can be directly created. can do.
第3図は、各レーンについて信号の位置(y)と信
号のレベル(z)とからなる一次元波形を示す。な
お、第3図において、縦軸の位置(y=y0)はデ
ジタル画像データ上の基準原点を示す。 FIG. 3 shows a one-dimensional waveform consisting of a signal position (y) and a signal level (z) for each lane. In FIG. 3, the position of the vertical axis (y=y 0 ) indicates the reference origin on the digital image data.
第3図の各一次元波形の右側部分(yが大であ
る領域)において、たとえば信号のレベルの差分
値の符号が反転する(+から−に変化する)点を
求めることにより、信号レベルが極大となる位置
を探し出す。この極大値をとる位置をバンドの位
置とする。検出すべきバンドの数は、泳動パター
ン上の総バンド数およびパターンの状態などによ
つても異なるが、たとえば総バンド数が150〜200
の範囲にある場合には各レーンについて10個程度
のバンドを検出するのが好ましい。 On the right side of each one-dimensional waveform in Figure 3 (area where y is large), for example, by finding the point where the sign of the signal level difference value is reversed (changes from + to -), the signal level can be determined. Find the position of maximum. The position where this maximum value is obtained is defined as the band position. The number of bands to be detected varies depending on the total number of bands on the electrophoresis pattern and the condition of the pattern, but for example, if the total number of bands is 150 to 200,
It is preferable to detect about 10 bands for each lane.
得られたバンド全部について、泳動位置(y)が基
準原点から遠い順に通し番号(n)を付す。泳動
パターンの下部領域においては、第3図の一次元
波形から明らかなようにバンドの間隔が疎である
ために、オフセツト歪みが生じていてもバンドの
位置がレーン間で逆転するようなことがなく、バ
ンドの序列を容易に決定することができる。 For all of the obtained bands, serial numbers (n) are assigned in order of the electrophoresis position (y) farthest from the reference origin. In the lower region of the electrophoresis pattern, as is clear from the one-dimensional waveform in Figure 3, the band spacing is sparse, so even if offset distortion occurs, the band positions may not be reversed between lanes. Therefore, the order of bands can be easily determined.
次に、各レーンについて、バンドの番号とその
泳動距離との相関関係を求める。 Next, for each lane, the correlation between the band number and its migration distance is determined.
たとえば、横軸にバンド番号(n)をとり、縦軸に
泳動距離(y′)をとつたグラフを作成することに
より、第4図に示すように回帰直線を得る。なお
第4図は、各レーンについてのバンド番号(n)と泳
動距離(y′)とからなる回帰直線を示す。直線1
〜4はスロツトの番号に対応する。 For example, by creating a graph in which the horizontal axis represents the band number (n) and the vertical axis represents the migration distance (y'), a regression line as shown in FIG. 4 is obtained. Note that FIG. 4 shows a regression line consisting of the band number (n) and migration distance (y') for each lane. straight line 1
4 corresponds to the slot number.
ここで、泳動距離(y′)は基準原点(y0)から
各バンドの位置までの距離(y′=y−y0)を表わ
す。基準原点はたとえばスロツトの位置とするこ
とができる。従つて、レーン相互に位置ズレがあ
る場合に共通の基準原点からの距離y′は真の泳動
距離とは限らない。また、各レーンの回帰直線は
一般式:y′=an+b
で表わされる。ここで、aおよびbはそれぞれ定
数であり、bはy′切片を表わす。 Here, the migration distance (y') represents the distance from the reference origin ( y0 ) to the position of each band (y'=y- y0 ). The reference origin can be, for example, the position of the slot. Therefore, when there is a positional shift between the lanes, the distance y' from the common reference origin is not necessarily the true migration distance. Furthermore, the regression line for each lane is expressed by the general formula: y'=an+b. Here, a and b are each constants, and b represents the y' intercept.
通常、泳動パターンの下部領域においては局所
的に、バンド番号と泳動距離とが直線関係を有し
ており、第4図に示すような回帰直線で近似する
ことができる。従つて、オフセツト歪みが発生し
ていなければ、検出されたバンドは一つの回帰直
線上に存在したはずである。換言すれば、各レー
ンについて得られた四本の回帰直線は一つに重な
つたはずである。 Usually, there is a local linear relationship between the band number and the migration distance in the lower region of the migration pattern, which can be approximated by a regression line as shown in FIG. Therefore, if offset distortion had not occurred, the detected bands would have existed on one regression line. In other words, the four regression lines obtained for each lane should have overlapped into one.
なお、バンド番号とその泳動位置との相関関係
の表わし方は、上記の回帰直線に限定されるもの
ではなく、たとえば適当な高次曲線で近似して回
帰曲線とすることにより一層高精度に相関関係を
決定することもできる。 Note that the method of expressing the correlation between band numbers and their migration positions is not limited to the regression line described above; for example, the correlation can be expressed with higher precision by approximating an appropriate higher-order curve to create a regression curve. Relationships can also be determined.
次いで、得られた相関関係からレーン間の泳動
距離の差を求め、この差に基づいて各レーンの泳
動位置の補正を行なう。 Next, the difference in migration distance between the lanes is determined from the obtained correlation, and the migration position of each lane is corrected based on this difference.
第4図において、レーン間の泳動距離の差は、
横軸の任意の点における泳動距離y′を求めたとき
のy′切片の差として現れる。たとえば第一スロツ
トと第二スロツトとの泳動距離の差はb12である。
このy′切片の差がオフセツト歪みによるレーン間
の位置ズレに相当する。各回帰直線の傾き(上記
一般式におけるa値)が異なる場合には、横軸の
任意の点におけるy′の差の平均値、あるいは横軸
の好適な点におけるy′の差を泳動距離の差とする
ことができる。また、相関関係が回帰曲線で表わ
された場合にも上記と同様にして泳動距離の差、
すなわちレーン間の位置ズレを決定することがで
きる。 In Figure 4, the difference in migration distance between lanes is
It appears as the difference in the y′ intercept when the migration distance y′ at any point on the horizontal axis is determined. For example, the difference in migration distance between the first slot and the second slot is b12 .
This difference in y' intercept corresponds to the positional deviation between lanes due to offset distortion. If the slope of each regression line (a value in the above general formula) is different, the average value of the difference in y' at any point on the horizontal axis, or the difference in y' at a suitable point on the horizontal axis is calculated as the migration distance. It can be the difference. Also, when the correlation is expressed by a regression curve, the difference in migration distance,
That is, positional deviation between lanes can be determined.
得られた泳動距離の差に基づいて、各レーン上
の信号の位置(y)を上部または下部方向にずらす。
たとえば、第二スロツトのレーンについては第4
図に示す一次元波形2全体をy軸について原点方
向にb12だけずらす(yに関してb12の値を減算す
る)ことにより、泳動位置を一括して補正するこ
とができる。このようにして、レーンごとにレー
ン間の位置ズレを一括して補正することができ、
泳動パターンのオフセツト歪みを補正することが
できる。 Based on the difference in migration distance obtained, shift the position (y) of the signal on each lane toward the top or bottom.
For example, for the second slot lane, the fourth
By shifting the entire one-dimensional waveform 2 shown in the figure by b 12 in the direction of the origin on the y-axis (subtracting the value of b 12 with respect to y), the migration position can be corrected all at once. In this way, positional deviations between lanes can be corrected for each lane at once.
Offset distortion of the migration pattern can be corrected.
泳動位置の補正された各レーンの一次元波形に
ついて、たとえば該波形上に現れた信号のレベル
が極大となる全ての位置を検出することにより、
各レーン上の全てのバンドの位置を検出すること
ができる。 For example, by detecting all the positions where the level of the signal appearing on the waveform is maximum for the one-dimensional waveform of each lane whose migration position has been corrected,
The positions of all bands on each lane can be detected.
検出されたバンドの位置に基づいて、全てのバ
ンドを泳動パターンの下端部から順に序列付けを
行なう。この際に、上記四種類の塩基特異的
DNA断片物の組合せが排他的な組合せであるこ
とから、レーンを換えて同じ位置に二つ以上のバ
ンドは検出されないことを利用して、容易に序列
を決定することができる。上記(1)〜(4)のスロツト
はそれぞれ(G)、(A)、(T)、(C)からなる末端塩基につ
いての情報を有するから、各バンドの属するスロ
ツトに対応する塩基で置換することにより、
DNAの塩基配列(例えば、A−G−C−T−A
−A−G−…)を得ることができる。 Based on the position of the detected band, all bands are ranked in order from the bottom of the electrophoresis pattern. At this time, the four types of base-specific
Since the combination of DNA fragments is an exclusive combination, the sequence can be easily determined by changing lanes and taking advantage of the fact that two or more bands are not detected at the same position. The slots (1) to (4) above each have information about the terminal bases consisting of (G), (A), (T), and (C), so replace them with the base corresponding to the slot to which each band belongs. By this,
DNA base sequence (e.g. A-G-C-T-A
-A-G-...) can be obtained.
なお、本発明において泳動パターンにスマイリ
ング現像が発生している場合には、デジタル信号
に上述のオフセツト歪みの補正を行なう前に、ス
マイリングの補正を行なつてもよい。 In the present invention, if smiling development occurs in the electrophoretic pattern, the smiling correction may be performed before the above-described offset distortion correction is performed on the digital signal.
スマイリング現像は、支持媒体の中央部のスロ
ツトの泳動距離に比べて両端部のスロツトの泳動
距離が短くなる現像であり、泳動過程における放
熱効果(いわゆるエツジ効果)などが原因となつ
て生じるものである。 Smiling development is a development in which the migration distance in the slots at both ends of the support medium is shorter than the migration distance in the slot in the center of the support medium, and is caused by the heat dissipation effect (so-called edge effect) during the migration process. be.
スマイリングの補正は、たとえば、以下のよう
にして行なうことができる。 Smiling correction can be performed, for example, as follows.
スマイリング現像の発生している泳動パターン
においては通常、バンド(幅方向に長い帯状であ
る)が、スマイリング効果の程度に応じて泳動方
向に対して直角ではなく傾きを有していることか
ら、まず各レーンについて少なくとも一つのバン
ドの傾きを検出する。傾きはたとえば、デジタル
画像データ上を、各バンドに少なくとも二本の走
査線がかかるように走査してデジタル信号を抽出
したのち、各走査線について一次元波形を作成
し、その極大値の位置を結んで得られる回帰直線
から求めることができる。あるいは、オートラジ
オグラフの読取(読出)過程において予め上記の
ようなデジタル信号を検出しておいてもよい。 In the electrophoresis pattern where smiling development occurs, the band (long strip in the width direction) is usually not perpendicular to the electrophoresis direction but at an angle depending on the degree of the smiling effect. Detect the slope of at least one band for each lane. For example, the slope can be determined by scanning digital image data so that each band has at least two scanning lines, extracting a digital signal, creating a one-dimensional waveform for each scanning line, and finding the position of its maximum value. It can be determined from the regression line obtained by connecting the lines. Alternatively, the digital signal as described above may be detected in advance in the autoradiograph reading process.
次に、スマイリング効果の程度の最も小さな一
つのレーン(基準レーンとする)上の一つのバン
ド(基準バンド)を求め、このバンドの傾きと他
のレーンの最寄りのバンドの傾きとから、基準バ
ンドを当該他レーンに外挿し、他のレーンにおけ
る基準バンドの相対位置を決定する。次いで、こ
の相対位置と基準レーン上の位置とから、各レー
ンについて泳動距離の比率を求める。得られた比
率は各レーンのスマイリング効果の程度を表わし
ており、この比率に基づいて各レーンの泳動距離
を一括して伸縮させる。このようにして、全ての
レーンについてスマイリングの補正を行なうこと
ができる。 Next, one band (reference band) on one lane (reference lane) with the smallest degree of smiling effect is determined, and from the slope of this band and the slope of the nearest band on the other lanes, the standard band is determined. is extrapolated to the other lane to determine the relative position of the reference band in the other lane. Next, the ratio of migration distances for each lane is determined from this relative position and the position on the reference lane. The obtained ratio represents the degree of the smiling effect of each lane, and the migration distance of each lane is collectively expanded or contracted based on this ratio. In this way, smiling can be corrected for all lanes.
あるいは、全てのバンドについてその傾きを検
出し、基準レーン以外のレーン上の各バンドをそ
の傾きに基づいて基準レーンに外挿することによ
り、個々のバンドについて個別に泳動距離の補正
をすることもできる。 Alternatively, the migration distance can be corrected for each band individually by detecting the slope of all bands and extrapolating each band on a lane other than the reference lane to the reference lane based on its slope. can.
なお、前記の方法によるスマイリング補正の詳
細については、本出願人による特願昭60−74899
号[昭和60年4月9日出願(1)]および特願昭60−
74900号[昭和60年4月9日出願(2)]の各明細書
に記載されている。 For details on smile correction using the above method, please refer to Japanese Patent Application No. 1986-74899 filed by the present applicant.
No. [Application filed on April 9, 1985 (1)] and patent application 1988-
It is stated in each specification of No. 74900 [filed on April 9, 1985 (2)].
以上に述べた方法により、DNAの片方の鎖状
分子についての塩基配列を決定することができ
る。なお、DNAの塩基配列についての情報は、
上記の表示形態に限られるものではなく、たとえ
ば所望により同時に各バンドの強度(z′)を放射
性標識物質の相対量として表示することも可能で
ある。さらに、DNAの二本の鎖状分子両方につ
いての塩基配列を表示することもできる。 By the method described above, the base sequence of one chain molecule of DNA can be determined. In addition, information about the base sequence of DNA is
The display format is not limited to the above display format; for example, it is also possible to simultaneously display the intensity (z') of each band as the relative amount of the radiolabeled substance, if desired. Furthermore, it is also possible to display the base sequences of both DNA strands.
あるいはまた、DNAの塩基配列情報は、上記
のオフセツト歪みの補正(さらにはスマイリング
の補正)がなされたデジタル信号に基づいて画像
として表示することもできる。同時に、オリジナ
ルのオートラジオグラフを可視画像化して表示し
てもよい。この場合には、最終的な塩基配列決定
を解析者自身がこの表示画像に基づいて行なうこ
とが可能である。 Alternatively, DNA base sequence information can be displayed as an image based on a digital signal that has been corrected for offset distortion (and smile correction) as described above. At the same time, the original autoradiograph may be visualized and displayed. In this case, it is possible for the analyst himself to determine the final base sequence based on this displayed image.
なお、上記においては、試料である塩基特異的
DNA断片物の混合物として(G、A、T、C)
の排他的組合せを利用した場合について説明した
が、本発明の信号処理方法はこの組合せに限定さ
れるものではなく、例えば(G、G+A、T+
C、C)などの種々の組合せに適用することがで
きる。また同様に、塩基特異的RNA断片物の混
合物(例えば、G、A、U、Cの組合せ)につい
ても本発明の信号処理方法を適用することができ
る。さらに、オフセツト歪みの補正は、一組の核
酸の塩基特異的断片物の分離展開列に限定される
ものではなく、支持媒体上に同時に分離展開され
た全ての分離展開列について行なうことが可能で
ある。 In addition, in the above, the sample base-specific
As a mixture of DNA fragments (G, A, T, C)
Although the case where exclusive combinations of (G, G+A, T+
It can be applied to various combinations such as C and C). Similarly, the signal processing method of the present invention can be applied to a mixture of base-specific RNA fragments (for example, a combination of G, A, U, and C). Furthermore, correction of offset distortion is not limited to the separation and development array of a set of base-specific fragments of nucleic acids, but can be performed for all separation and development arrays that are simultaneously separated and developed on the support medium. be.
このようにして得られた塩基配列情報について
はこのほかにも、たとえば、既に記録保存されて
いる他の核酸の塩基配列と照合するなどの遺伝言
語学的情報処理を行なうことも可能である。 The base sequence information obtained in this way can also be subjected to genetic linguistic information processing, such as comparing it with the base sequences of other nucleic acids that have already been recorded and preserved.
上述の信号処理により決定された核酸の塩基配
列についての情報は、信号処理回路から出力され
たのち、次いで直接的に、もしくは必要により磁
気デイスクや磁気テープなどの記憶保存手段を介
して記録装置に伝送される。 The information about the base sequence of the nucleic acid determined by the above-mentioned signal processing is output from the signal processing circuit and then sent to a recording device directly or, if necessary, via a storage means such as a magnetic disk or magnetic tape. transmitted.
記録装置としては、たとえば、感光材料上をレ
ーザー光等で走査して光学的に記録するもの、
CRT等に表示された記号・数値をビデオ・プリ
ンター等に記録するもの、熱線を用いて感熱記録
材料上に記録するものなど種々の原理に基づいた
記録装置を用いることができる。 Examples of recording devices include those that optically record by scanning a photosensitive material with a laser beam or the like;
Recording devices based on various principles can be used, such as those that record symbols and numbers displayed on a CRT or the like on a video printer or the like, and those that record on a heat-sensitive recording material using heat rays.
第1図aは、支持媒体の上端部に設けられたス
ロツト形状を示す部分図であり、bは、オフセツ
ト歪みが発生したり分離展開パターンの例を示す
図である。第2図は、オフセツト歪みが発生した
泳動パターンの例を示す図である。第3図は、各
レーンについて信号の位置(y)と信号のレベル(z)と
からなる一次元波形を示す図である。
第4図は、各レーンについてバンド番号(n)と泳
動距離(y′)とからなる回帰直線を示す図であ
る。直線1〜4はそれぞれ(1)〜(4)のスロツトに対
応する。
FIG. 1a is a partial view showing the shape of a slot provided at the upper end of the support medium, and FIG. 1b is a view showing an example of a separation development pattern in which offset distortion occurs. FIG. 2 is a diagram showing an example of a migration pattern in which offset distortion has occurred. FIG. 3 is a diagram showing a one-dimensional waveform consisting of a signal position (y) and a signal level (z) for each lane. FIG. 4 is a diagram showing a regression line consisting of band number (n) and migration distance (y') for each lane. Straight lines 1 to 4 correspond to slots (1) to (4), respectively.
Claims (1)
片物もしくは塩基特異的RNA断片物の混合物が
支持媒体上に一次元的方向に分離展開されて形成
された複数の分離展開列のオートラジオグラフに
対応するデジタル信号について信号処理を行なう
ことにより、核酸の塩基配列を決定する方法にお
いて、 (1) 各分離展開列について下部の少なくとも二つ
のバンドを検出し、下端から順にバンドに通し
番号を付する工程、 (2) 分離展開列ごとに、該バンドの番号とその分
離展開距離との相関関係を得る工程、および (3) 得られた相関関係から分離展開列間における
分離展開距離の差を得、この差を列間の位置ズ
レとして各列について分離展開位置を補正する
工程、 を含むことを特徴とする核酸の塩基配列決定のた
めの信号処理方法。 2 上記第一工程において、各列の分離展開方向
に沿つてデジタル信号を抽出したのち、各列にお
ける抽出信号のレベルが極大となる位置を求める
ことにより、バンドを検出することを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の核酸の塩基配列決定
のための信号処理方法。 3 上記第二工程において、バンドの番号とその
分離展開距離との相関関係を回帰直線もしくは回
帰曲線として得ることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の核酸の塩基配列決定のための信号
処理方法。 4 上記第三工程において、分離展開列間におけ
る分離展開距離の差を回帰直線もしくは回帰曲線
の切片の差として得ることを特徴とする特許請求
の範囲第3項記載の核酸の塩基配列決定のための
信号処理方法。 5 上記第一工程の前に、各分離展開列について
少なくとも一つのバンドの分離展開方向に対する
傾きを検出したのち、この傾きに基づいて該バン
ドの他の分離展開列における相対位置を求めるこ
とにより、各バンドの分離展開距離を補正するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の核酸
の塩基配列決定のための信号処理方法。 6 上記塩基特異的DNA断片物の混合物が、 (1) グアニン特異的DNA断片物、 (2) アデニン特異的DNA断片物、 (3) チミン特異的DNA断片物、 (4) シトシン特異的DNA断片物、 の四種類からなり、分離展開列が、これら四種類
の塩基特異的DNA断片物がそれぞれ支持媒体上
に分離展開されて形成された四列の分離展開列か
らなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の核酸の塩基配列決定のための信号処理方法。 7 上記オートラジオグラフに対応するデジタル
信号が、支持媒体と輝尽性蛍光体を含有する蓄積
性蛍光体シートとを重ね合わせて、支持媒体上の
放射性標識物質のオートラジオグラフを該蛍光体
シートに蓄積記録したのち、該蛍光体シートに励
起光を照射して該オートラジオグラフを輝尽光と
して光電的に読み出すことにより得られたもので
あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の核酸の塩基配列決定のための信号処理方法。 8 上記オートラジオグラフに対応するデジタル
信号が、支持媒体と写真感光材料とを重ね合わせ
て、支持媒体上の放射性標識物質のオートラジオ
グラフを該感光材料に感光記録したのち、該感光
材料上に可視化されたオートラジオグラフを光電
的に読み取ることにより得られたものであること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の核酸の
塩基配列決定のための信号処理方法。 9 放射性標識が付与された塩基特異的DNA断
片物もしくは塩基特異的RNA断片物の混合物が
支持媒体上に一次元的方向に分離展開されて形成
された複数の分離展開列のオートラジオグラフに
対応するデジタル信号について信号処理を行なう
ことにより、核酸の塩基配列を決定する方法にお
いて、 (1) 各分離展開列について下部の少なくとも二つ
のバンドを検出し、下端から順にバンドに通し
番号を付する工程、 (2) 分離展開列ごとに、該バンドの番号とその分
離展開距離との相関関係を得る工程、 (3) 得られた相関関係から分離展開列間における
分離展開距離の差を得、この差を列間の位置ズ
レとして各列について分離展開位置を補正する
工程、および (4) 各分離展開列上の全てのバンドを検出し、そ
の位置に基づいてバンドに序列を付する工程、 を含むことを特徴とする核酸の塩基配列決定のた
めの信号処理方法。 10 上記第一および第四工程において、各列の
分離展開方向に沿つてデジタル信号を抽出したの
ち、各列における抽出信号のレベルが極大となる
位置を求めることにより、バンドを検出すること
を特徴とする特許請求の範囲第9項記載の核酸の
塩基配列決定のための信号処理方法。 11 上記第二工程において、バンドの番号とそ
の分離展開距離との相関関係を回帰直線もしくは
回帰曲線として得ることを特徴とする特許請求の
範囲第9項記載の核酸の塩基配列決定のための信
号処理方法。 12 上記第三工程において、分離展開列間にお
ける分離展開距離の差を回帰直線もしくは回帰曲
線の切片の差として得ることをを特徴とする特許
請求の範囲第11項記載の核酸の塩基配列決定の
ための信号処理方法。 13 上記第一工程の前に、各分離展開列につい
て少なくとも一つのバンドの分離展開方向に対す
る傾きを検出したのち、この傾きに基づいて該バ
ンドの他の分離展開列における相対位置を求める
ことにより、各バンドの分離展開距離を補正する
ことを特徴とする特許請求の範囲第9項記載の核
酸の塩基配列決定のための信号処理方法。 14 上記塩基特異的DNA断片物の混合物が (1) グアニン特異的DNA断片物、 (2) アデニン特異的DNA断片物、 (3) チミン特異的DNA断片物、 (4) シトシン特異的DNA断片物、 の四種類からなり、分離展開列が、これら四種類
の塩基特異的DNA断片物がそれぞれ支持媒体上
に分離展開されて形成された四列の分離展開列か
らなることを特徴とする特許請求の範囲第9項記
載の核酸の塩基配列決定のための信号処理方法。 15 上記オートラジオグラフに対応するデジタ
ル信号が、支持媒体と輝尽性蛍光体を含有する蓄
積性蛍光体シートとを重ね合わせて、支持媒体上
の放射性標識物質のオートラジオグラフを該蛍光
体シートに蓄積記録したのち、該蛍光体シートに
励起光を照射して該オートラジオグラフを輝尽光
として光電的に読み出すことにより得られたもの
であることを特徴とする特許請求の範囲第9項記
載の核酸の塩基配列決定のための信号処理方法。 16 上記オートラジオグラフに対応するデジタ
ル信号が、支持媒体と写真感光材料とを重ね合わ
せて、支持媒体上の放射性標識物質のオートラジ
オグラフを該感光材料に感光記録したのち、該感
光材料上に可視化されたオートラジオグラフを光
電的に読み取ることにより得られたものであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第9項記載の核酸
の塩基配列決定のための信号処理方法。[Scope of Claims] 1. A plurality of separated and developed arrays formed by separating and developing a mixture of radioactively labeled base-specific DNA fragments or base-specific RNA fragments in a one-dimensional direction on a support medium. In a method for determining the base sequence of a nucleic acid by performing signal processing on a digital signal corresponding to an autoradiograph, (1) detect at least two bands at the bottom of each separation development column, and sequentially form the bands from the bottom. (2) obtaining a correlation between the band number and its separation distance for each separation expansion column; and (3) determining the separation distance between the separation expansion columns from the obtained correlation. 1. A signal processing method for determining a base sequence of a nucleic acid, the method comprising: obtaining a difference between the columns, and correcting the separation development position for each column by using this difference as a positional shift between columns. 2. A patent characterized in that in the first step, a band is detected by extracting a digital signal along the separation development direction of each column and then determining the position where the level of the extracted signal in each column is maximum. A signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 1. 3. A signal for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 1, wherein in the second step, the correlation between the band number and its separation distance is obtained as a regression line or a regression curve. Processing method. 4. For determining the base sequence of a nucleic acid as set forth in claim 3, wherein in the third step, the difference in separation distance between the separation and development columns is obtained as a difference in the intercept of a regression line or a regression curve. signal processing method. 5. Before the first step, by detecting the inclination of at least one band with respect to the separation and development direction for each separation and development row, and then determining the relative position of the band in other separation and development rows based on this inclination, The signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 1, characterized in that the separation distance of each band is corrected. 6 The mixture of the base-specific DNA fragments is (1) a guanine-specific DNA fragment, (2) an adenine-specific DNA fragment, (3) a thymine-specific DNA fragment, and (4) a cytosine-specific DNA fragment. A patent characterized in that the separation and development array consists of four separation and development arrays formed by separating and developing these four types of base-specific DNA fragments on a support medium, respectively. A signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 1. 7 The digital signal corresponding to the autoradiograph is transmitted to the autoradiograph of the radiolabeled substance on the support medium by superimposing the support medium and the stimulable phosphor sheet containing the stimulable phosphor on the phosphor sheet. Claim 1, characterized in that the autoradiograph is obtained by accumulating and recording the phosphor sheet, and then photoelectrically reading out the autoradiograph as photostimulated light by irradiating the phosphor sheet with excitation light. A signal processing method for base sequencing of the described nucleic acid. 8 A digital signal corresponding to the above-mentioned autoradiograph is transferred onto the photosensitive material after the autoradiograph of the radiolabeled substance on the support medium is photosensitively recorded on the photosensitive material by superimposing the support medium and the photosensitive material. 2. The signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 1, wherein the signal processing method is obtained by photoelectrically reading a visualized autoradiograph. 9 Compatible with autoradiographs of multiple separation and development columns formed by separation and development of a mixture of radioactively labeled base-specific DNA fragments or base-specific RNA fragments on a support medium in one-dimensional direction. In a method for determining the base sequence of a nucleic acid by performing signal processing on a digital signal, the steps include: (1) detecting at least two bands at the bottom of each separation and development column and serially numbering the bands from the bottom; (2) Obtaining the correlation between the band number and its separation expansion distance for each separation expansion column; (3) Obtaining the difference in separation expansion distance between the separation expansion columns from the obtained correlation; and calculating this difference. (4) detecting all bands on each separation development column and ranking the bands based on their positions; A signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid, characterized in that: 10 In the first and fourth steps, after extracting the digital signal along the separation development direction of each column, the band is detected by finding the position where the level of the extracted signal in each column is maximum. A signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 9. 11. A signal for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 9, wherein in the second step, the correlation between the band number and its separation distance is obtained as a regression line or a regression curve. Processing method. 12. In the third step, the difference in separation and development distance between the separation and development rows is obtained as a difference in the intercept of a regression line or a regression curve. signal processing methods for. 13. Before the above first step, by detecting the inclination of at least one band with respect to the separation and development direction for each separation and development row, and then determining the relative position of the band in other separation and development rows based on this inclination, 10. The signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 9, wherein the separation distance of each band is corrected. 14 The mixture of the above base-specific DNA fragments is (1) a guanine-specific DNA fragment, (2) an adenine-specific DNA fragment, (3) a thymine-specific DNA fragment, and (4) a cytosine-specific DNA fragment. , and the separation and development array consists of four separation and development arrays formed by separating and developing these four types of base-specific DNA fragments on a support medium, respectively. A signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to item 9. 15 A digital signal corresponding to the autoradiograph is transmitted to the autoradiograph of the radiolabeled substance on the support medium by superimposing the support medium and the stimulable phosphor sheet containing the stimulable phosphor. Claim 9, characterized in that the autoradiograph is obtained by accumulating and recording the phosphor sheet, and then photoelectrically reading out the autoradiograph as photostimulated light by irradiating the phosphor sheet with excitation light. A signal processing method for base sequencing of the described nucleic acid. 16 A digital signal corresponding to the autoradiograph is transferred onto the photosensitive material after superimposing the support medium and the photographic light-sensitive material to photosensitively record the autoradiograph of the radiolabeled substance on the support medium on the photosensitive material. 10. The signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 9, wherein the signal processing method is obtained by photoelectrically reading a visualized autoradiograph.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60085275A JPS61243361A (en) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | Signal processing for determining base sequence of nucleic acid |
EP86105493A EP0199327B1 (en) | 1985-04-19 | 1986-04-21 | Signal processing method for determining base sequence of nucleic acids |
DE8686105493T DE3684030D1 (en) | 1985-04-19 | 1986-04-21 | SIGNAL PROCESSING METHOD FOR DETECTING THE ORDER OF THE BASES OF NUCLEIC ACID. |
US06/854,381 US4720786A (en) | 1985-04-19 | 1986-04-21 | Method of compensating for offset distortion in rows of electrophoretic patterns |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60085275A JPS61243361A (en) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | Signal processing for determining base sequence of nucleic acid |
Publications (2)
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---|---|
JPS61243361A JPS61243361A (en) | 1986-10-29 |
JPH0462341B2 true JPH0462341B2 (en) | 1992-10-06 |
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Family Applications (1)
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JP60085275A Granted JPS61243361A (en) | 1985-04-19 | 1985-04-19 | Signal processing for determining base sequence of nucleic acid |
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