JPH07174701A - 塩基配列決定装置 - Google Patents

塩基配列決定装置

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JPH07174701A
JPH07174701A JP6327393A JP32739394A JPH07174701A JP H07174701 A JPH07174701 A JP H07174701A JP 6327393 A JP6327393 A JP 6327393A JP 32739394 A JP32739394 A JP 32739394A JP H07174701 A JPH07174701 A JP H07174701A
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JP
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light
fluorescence
base sequence
gel electrophoresis
light source
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JP6327393A
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English (en)
Inventor
Junichi Kita
純一 喜多
Kenji Takubo
健二 田窪
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 寿命が長く、しかも装置の小型化も容易な光
源を備えた塩基配列決定装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 蛍光標識されたDNA断片にLED71から
発せられる光を干渉フィルタ77、集光レンズ73を通
して照射し、蛍光を発せさせる。。蛍光ラベルしたDN
A断片から発せられる蛍光は、接眼レンズ74で集光し
平行光にした後、干渉フィルタ及び色フィルタ75、集
光レンズ76を通り、APD72に入射され蛍光が検出
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、DNAなどの塩基配列
決定装置であって、更に詳しくは蛍光ラベルをしたDN
A断片をゲル電気泳動させ、泳動方向と交わる方向に蛍
光の励起・受光光学系を配置し、DNA断片の泳動パタ
ーンを検出するものに関する。
【0002】
【従来の技術】プライマー部又はダイオキシ部に蛍光ラ
ベルを付し、サンガーの方法で調整したDNA断片をゲ
ル電気泳動を行い、得られる展開パターンを解析してD
NAの塩基配列を決定する塩基配列決定装置が知られて
いる。
【0003】代表的な塩基配列決定装置としては、例え
ば特開昭63−313035号公報に記載にものを挙げ
ることができる。この装置は、図6に示されるものであ
り、ガラス板に挟まれて図で紙面垂直方向に延びる泳動
ゲル104に蛍光ラベルしたサンプルが紙面垂直方向に
泳動する。
【0004】ステージ239はガイドレール233に案
内され、モータ237で駆動される棒ネジ252の回転
によって泳動方向と直交する図の上下方向に走査され
る。ステージ239には集光レンズ260が設けられ、
励起光であるレーザビーム250がミラー251で反射
されてレンズ260に入射し、ステージ239上のミラ
ー255で反射されて泳動ゲル104の測定部分を照射
する。
【0005】その測定部分から出た蛍光はステージ23
9に設けられた集光レンズ221で集光され、干渉フィ
ルタ223で分光されてレンズ225を通り、光電子増
倍管229で検知される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図6の装置で
は、励起光としてレーザを使用しているので、その寿命
が短いという課題があった。すなわち、励起用のレーザ
は1000〜2000時間毎に交換を必要とするので、
産業現場における操作効率をダウンさせるとともに、コ
ストを引き上げる要因となっていた。
【0007】また、レーザが大きいため分析装置のダウ
ンサイジングができないという課題も生じた。すなわ
ち、レーザ光源が分析装置の大きさを小さくできる程に
は小さくないために分析装置が大きくなり、装置スペー
ス等に制限が生じてしまい分析装置の普及の阻害要因と
なっていた。
【0008】更にレーザを使用する際に微妙な光軸合わ
せが必要なため装置が高価かつメンテナンスが必要にな
ってしまう課題も生じた。
【0009】そこで、本発明は、上記に鑑みなされたも
ので、レーザを使用しない新規な塩基配列決定装置を提
供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、蛍光ラベルしたDNA断片を複数のレーン
でゲル電気泳動させ、泳動方向と交わる方向に蛍光体励
起光源及び蛍光体検出器を配置し、DNA断片の泳動パ
ターンを検出する塩基配列決定装置において、前記蛍光
体励起光源が発光ダイオードであることを特徴とする。
【0011】ここで、蛍光体励起光源として使用する発
光ダイオード(以下LEDという)は、例えば、近赤外
〜黄の発光を持つGaAs、InAlGaAsP、Al
GaAsを材料とするLEDや緑〜紫外の発光を持つG
aN,ZnSe,ZnSSeを材料とするLEDを用い
ることができる。
【0012】また、蛍光体検出器として、例えばフォト
ダイオードを用いることができ、感度を考慮すると高感
度検出が可能なアバランシェ・フォトダイオードを用い
るのが好ましい。なお、アバランシェフォト・ダイオー
ドとは、pn接合に逆方向バイアスを十分印加し、空乏
層を広げ、空乏層の高電界でそこで発生したキャリアを
発生させ、原子との衝突によって新たな電子正孔対を発
生させるものである。励起光源及び蛍光体検出器は、例
えば、鏡筒の中に光源、検出器、レンズなどを収容し、
励起・受光光学系として一体化することができ、一体化
されたものを、ゲル電気泳動板に設置するときは、光学
系の焦点が泳動レーンにくるようにすることは勿論であ
る。設置は、例えばマウント部材に励起・受光光学系を
泳動レーンの間隔毎に複数個並べて、そのマウント部材
を電気泳動板に嵌め合わせるようにすることが考えられ
るが、これに限定されず励起・受光光学系を直接ゲル電
気泳動板の泳動レーンに設置しても良い。設置方向も励
起光がゲルに垂直に入射する方向には限定されず、斜入
射する方向でも良い。
【0013】なお、本発明で使用する蛍光ラベルとして
は、例えば、イソチオシアン酸フルオレセイン(FIT
C)、イソチオシアン酸エオシン(EITC)、イソチ
オシアン酸テトラメチルローダミン(TMIRTC)、
置換イソチオシアン酸ローダミン(XRITC)、テキ
アスレッドなどを挙げることができる。また、蛍光ラベ
ルは塩基の種類、A(アデニン)、C(シトシン)、T
(チミン),G(グアニン)毎に異なるものを用いても
良いし、同一のものを用いてもよい。もし、塩基の種類
毎に蛍光ラベルを異なえる場合(4種類の蛍光ラベルを
用いる場合)は、一つの泳動レーンで4種類の塩基の測
定が可能となる。
【0014】また、ゲル電気泳動には、キャピラリー
型、平板型の両者を含む。
【0015】
【作用】本発明によれば、励起光源としてLEDを使用
するので、光源の寿命が長く、しかも小型化を図ること
ができる。
【0016】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明にかかる装置の全体概略図で、1はゲル
電気泳動板を示す。これは、例えば厚さ5mmのパイレ
ックスガラス板1a、1a´間に6%ポリアクリルアミ
ドゲル1bを0.35mmの厚さに挟んで形成される。
【0017】2は、ゲル電気泳動板に形成された凹状の
ウェルで、凹部に蛍光ラベルしたDNA断片が注入され
る。従って、このウェル2の凹部をゲル電気泳動板2の
長さ方向に延長したのが泳動レーンとなる。なお、ウェ
ルの幅は典型的には5mm〜10mmの範囲にある。
【0018】ゲル電気泳動板1の両端は緩衝液槽3、4
に挿入され、この緩衝液槽3、4に一対の電極(図示せ
ず)を入れて高電圧電源(図示せず)と接続する。高電
圧の印加によりウェル2に注入されたDNA断片は図の
矢印方向に泳動する。なお、緩衝液槽3、4に入れる緩
衝液としては、例えば、リン酸緩衝液を用いる。
【0019】ゲル電気泳動板1の裏面には、泳動中にゲ
ル電気泳動板を水冷する水冷装置5が設置されており、
この水冷装置5は、例えば、平板に溝を切り、そこに水
が流せるようになっている。なお、水の導入出口は図示
省略してある。
【0020】ゲル電気泳動板1での泳動方向(図の矢印
方向)には、マウント部材6が嵌め込まれており、この
マウント部材6にセンサヘッド7が複数個設置される。
センサヘッド7の間隔は、ウェルの幅に対応し、各泳動
レーンに1個設置されることになる。
【0021】ここで、センサヘッド7の内部構造とゲル
電気泳動板1の関係を図2に示す。センサヘッド7は、
光源であるLED71と検出器であるアバランシェ・フ
ォトダイオード(APD)72を筒70内に固定してい
る。LED71から発せられる光は干渉フィルタ77を
通り、不必要波長がカットされた後、集光レンズ73で
集光しゲル1bに照射される。集光レンズ73の焦点は
ゲル1bに合致されているのは勿論のことである。蛍光
ラベルしたDNA断片から発せられる蛍光は、接眼レン
ズ74で集光し平行光にした後、干渉フィルタ及び色フ
ィルタ75、集光レンズ76を通り、APD72に入射
されるようになっている。
【0022】なお、使用するLEDの種類・波長等は、
蛍光ラベルの種類により適宜選択される。例えば、蛍光
ラベルとしてテキサスレッドを用いる場合は590nm
を中心とする光を発するLEDを用い、干渉フィルタ7
7で610nmより長波長の光をカットする。また、前
記の蛍光ラベルの場合、蛍光ラベルより発せられる蛍光
は中心波長615nmのものとなり、フィルタ75で6
10nm以下の波長をカットして、APD72に入るよ
うにする。センサヘッド7からの信号はCPU(図示せ
ず)に導かれ、そこで信号処理されて塩基配列が決定さ
れる。
【0023】以上の構成において、装置の動作は次のよ
うに行う。試料DNAの一端が蛍光標識で標識されたD
NA混在物をウェル2の凹部に注入し、一対の電極(図
示せず)に高電圧を印加して、電気泳動を行う(ウェル
2に注入されたDNA断片は図の矢印方向に泳動す
る)。各断片はバンド状に分離され、短い断片から順次
センサヘッド7に到達する。そこでLED71から発せ
られる光が干渉フィルタ77、集光レンズ73を通り、
各断片に照射され、蛍光が発せられる。。蛍光ラベルし
たDNA断片から発せられる蛍光は、接眼レンズ74で
集光し平行光にした後、干渉フィルタ及び色フィルタ7
5、集光レンズ76を通り、APD72に入射され蛍光
が検出される。
【0024】なお、センサヘッドの構造は図2のものに
は限定されず、図3〜図5のものでも良い。図3は、図
2のものとは接眼レンズが異なり、半球状の接眼レンズ
78を用いている。これにより、接眼レンズ78は蛍光
の集光レンズとしての機能だけでなく、LED71の集
光レンズを兼ねることにもなり、部品点数を少なく出来
るとともに、等方的に発せられる蛍光に対し、立体角を
広く集光できることになり、光学系が明るくなる。
【0025】図4は、センサヘッド7の設置面と反対側
に反射板(Al反射鏡)79を配置しており、これによ
り、ゲル電気泳動板を通過した光(入射光、蛍光の両
方)を再度利用できることになり、光利用効率を高める
ことができる。
【0026】図5は、図4の変形で、ガラス板1a´の
ゲル側にAl80を蒸着しておくことにより、図4と同
様の効果をもたらしている。
【0027】なお、図3〜図5中、図2と同じものには
同じ番号が付されている。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、寿命が長くしかも小型
の光源を具備した塩基配列決定装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の装置の全体概略を示す図である。
【図2】本発明のセンサヘッドを示す図である。
【図3】本発明のセンサヘッドの他の実施例図である。
【図4】本発明のセンサヘッドの他の実施例図である。
【図5】本発明のセンサヘッドの他の実施例図である。
【図6】従来装置の概略図である。
【符号の説明】
1:ゲル電気泳動板 3、4:緩衝液槽 7:センサヘッド 71:LED 72:APD

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蛍光ラベルしたDNA断片を複数のレー
    ンでゲル電気泳動させ、泳動方向と交わる方向に蛍光体
    励起光源及び蛍光体検出器を配置し、DNA断片の泳動
    パターンを検出する塩基配列決定装置において、 前記蛍光体励起光源が発光ダイオードであることを特徴
    とする塩基配列決定装置。
JP6327393A 1994-12-28 1994-12-28 塩基配列決定装置 Pending JPH07174701A (ja)

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