JPH0847400A - レーザーダイオードを用いる検出のために近赤外線および赤外線で蛍光ラベルしたｄｎａの配列決定方法、ならびに当該方法に用いるために適当なラベル - Google Patents

レーザーダイオードを用いる検出のために近赤外線および赤外線で蛍光ラベルしたｄｎａの配列決定方法、ならびに当該方法に用いるために適当なラベル

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JPH0847400A
JPH0847400A JP7042169A JP4216995A JPH0847400A JP H0847400 A JPH0847400 A JP H0847400A JP 7042169 A JP7042169 A JP 7042169A JP 4216995 A JP4216995 A JP 4216995A JP H0847400 A JPH0847400 A JP H0847400A
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ncs
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ガボール・パトナイ
Narasimhachari Narayanan
ナラシムハチャリ・ナラヤナン
Lucjan Strekowski
ルクジャン・ストレコウスキ
Lyle R Middendorf
ライル・リチャード・ミデンドルフ
Malgorzata Lipowska
マルゴルザタ・リポウスカ
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Li Cor Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型の安価な赤外ダイオードレーザーが使用
でき、かつノイズが比較的小さい、蛍光標識ＤＮＡの配
列決定方法を提供すること。 【構成】 ＤＮＡ鎖を蛍光ラベルにより標識し、該鎖を
照射し、そして蛍光鎖から放出された光を検出すること
を含む、ＤＮＡの同定方法であって、該ラベルが赤外お
よび近赤外領域の中の少なくとも１つの波長を含む波長
領域の光を放出し、かつ鎖を照射するのに用いられる光
が赤外領域および近赤外領域のいずれかの中の波長を有
することを特徴とする方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、蛍光ラベルしたＤＮＡ
の配列決定およびレーザー光の照射によるＤＮＡの検出
のための方法、並びに当該方法に適当なラベルに関す
る。
【０００２】
【従来技術】ＤＮＡの配列決定のための技術の１つにお
いて、ＤＮＡの同一の鎖を蛍光色素で標識する。鎖は、
特別に合成した蛍光オリゴヌクレオチドプライマーもし
くはプローブをＤＮＡ鎖に結合させるか、または鎖に蛍
光色素を直接結合させることによって標識する。
【０００３】鎖を４つのアリコートに分配する。各アリ
コート中の鎖をそれぞれ、４種類の塩基、即ち、アデニ
ン、グアニン、シトシンおよびチミン（以下、「Ａ、
Ｇ、ＣおよびＴ」という）の１種類のみに属する塩基部
分で切断するか、または１種類のみに属する塩基部分ま
で合成する。次に、アデニン−、グアニン−、シトシン
−およびチミン−末端を有する鎖を分離のために電気泳
動し、分離された鎖をレーザーによって照射し、放出物
を検出する。電気泳動の速度が、ＤＮＡの配列を示す。
【０００４】このタイプの公知の配列決定技術におい
て、マーカーとして使用される蛍光色素は可視の範囲に
おいて最大放出スペクトルを有し、ＤＮＡは可視光スペ
クトルにおいて照射され、可視光スペクトル検出器およ
び光源が使用される。一般には、光増幅管が検出に使用
される。
【０００５】ＤＮＡ配列決定のための先行技術には、例
えば、以下のようないくつかの欠点がある。（１）色素
は、光スペクトルの可視範囲に放出スペクトルを有する
ため、蛍光マーカーを励起するために使用するレーザ
ー、および、場合によっては、光の検出装置が高価にな
りがちである。（２）生体分子のバックグラウンド干渉
によって比較的ノイズが大きい。
【０００６】シアニン色素は、赤外線および近赤外線を
吸収することが知られており、シアニン色素の誘導体の
合成のための技術が知られている。しかしながら、ダイ
オードレーザー走査によって照射を行う場合に、電気泳
動装置によるバックグラウンドノイズの影響を減少させ
る吸収および放出バンドを得ることは困難であった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明においては、赤外
または近赤外の領域内の波長を少なくとも１つ含む波長
領域の光を放出する蛍光ラベルでＤＮＡを標識する。蛍
光ラベルは、以下のいずれかの式：
【化９】 または
【化１０】 または
【化１１】 ［式中、Ｘは（ＣＨ2）n（ここでｎ＝４−１０であ
る）、または、−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ
−ＣＨ2−ＣＨ2−である］または
【化１２】 ［式中、ＸはＯまたはＮＨであり、ＹはＮＣＳまたはＨ
であり、そして、ＲはＨ、ＮＣＳ、ＣＨ2ＯＨ、ＣＨ2Ｎ
ＣＳまたはＣＯＯＨである］を有する発色団を含む。
【０００８】赤外および近赤外のいずれかの領域内の波
長を有する光で鎖を照射し、蛍光ラベルから放出された
光を検出する。好ましくは、蛍光マーカーをプローブに
結合させ、該プローブを鎖にハイブリダイズさせる。赤
外レーザーダイオード光源による走査によってラベルを
検出する。
【０００９】より詳細には、ＤＮＡと結合させたときに
赤外または近赤外波長での吸収および最大蛍光を有する
蛍光色素で、ＤＮＡ試料を標識する。標識したＤＮＡを
ゲル電気泳動スラブ中の複数の位置に装填し、ゲル電気
泳動スラブを通して複数のチャネル中を電気泳動させ
る。ゲル電気泳動スラブ間に電位が生じ、ＤＮＡ試料は
ＤＮＡ断片の大きさに基づいて、ゲル電気泳動スラブ中
において蛍光ラベルされたＤＮＡバンドに分離される。
分離された試料は、スラブ中のままレーザーダイオード
およびセンサーによって光電気的に走査される。レーザ
ーは、蛍光標識ＤＮＡ試料の吸収スペクトル内の走査光
周波数で、赤外または近赤外の走査光を用いて走査を行
い、標識ＤＮＡの放出周波数で光を検出する。
【００１０】この方法において適当な色素としては、
【化１３】 または
【化１４】 または
【化１５】 ［式中、Ｘは（ＣＨ2）n（ここでｎ＝４−１０であ
る）、または、−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ
−ＣＨ2−ＣＨ2−である］または
【化１６】 ［式中、ＸはＯまたはＮＨであり、ＹはＮＣＳまたはＨ
であり、そして、ＲはＨ、ＮＣＳ、ＣＨ2ＯＨ、ＣＨ2Ｎ
ＣＳまたはＣＯＯＨである］が挙げられる。
【００１１】上述の概要から、本発明の蛍光標識ＤＮＡ
の配列決定のための技術は、例えば以下のようないくつ
かの利点を有することがわかる。（１）色素はその放出
スペクトルを赤外光または近赤外光スペクトル内に有す
るため、小型の安価な赤外ダイオードレーザーが使用で
きる、（２）ノイズが比較的小さい。
【００１２】本発明の上述のおよびその他の特徴は、添
付図面とともに以下の詳細な説明を考慮することによ
り、さらによく理解できるであろう。
【００１３】レーザーダイオードからの赤外光で照射し
た後の赤外蛍光ラベルＤＮＡの配列決定及びＤＮＡの検
出は、この目的のために調製されかつＤＮＡに直接結合
されるか又はＤＮＡに結合され得るプローブ若しくはプ
ライマーに結合された赤外ラベルを使用して達成され
る。本明細書中では、「赤外」という用語は、時に近赤
外波長（７００〜９００ｎｍ）、赤外波長（６３０〜７
００ｎｍ）及び遠赤外波長（９００〜３０００ｎｍ）を
含ませて用いる。ＤＮＡ鎖は、幾つかの目的のいずれか
のために連続的に電気泳動させ、そして同定する。これ
らの目的には、例えば、（１）ＤＮＡ配列決定；及び
（２）制限酵素切断やポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）
のような技術により調製した種々の長さの鎖の分析があ
る。
【００１４】赤外及び近赤外領域の波長において最大蛍
光および最大吸収を有する蛍光ラベルで前記ＤＮＡ鎖を
標識する。レーザーダイオードからの赤外又は近赤外領
域の光でＤＮＡ鎖を照射し、蛍光ラベルから放出される
光を検出し、ＤＮＡ鎖についての情報を得るために用い
る。検出器には光センサーがあり、好ましくはマーカー
の近赤外光放出物に対して感受性のナダレ型（ａｖａｌ
ａｎｃｈｅ）光ダイオードである。検出器は、光センサ
ーに蛍光マーカーの最適放出物を選択的に通過させるの
に適したパスバンドを有するフィルター系を含んでもよ
い。
【００１５】ＤＮＡ鎖を標識するために、所望の特性を
示す染料を調製するか又は既知の染料を修飾する。好適
な態様では、好適なスペクトル、高吸収特性及び高蛍光
特性、並びにＤＮＡ、タンパク質及び抗体のような生体
分子に結合できる少なくとも１個の反応基を有する新規
な染料を合成する。
【００１６】染料を合成し、既知の染料から修飾し又は
選択して、プローブ、プライマー、オリゴヌクレオチド
若しくはその他の分子に結合したときに、近赤外及び赤
外領域を包含する領域内で吸収バンド及び放出バンドを
有するようにする。染料は、バックグラウンドノイズを
減少させるために、選択したバンドにおいて高量子収量
を与えるべきである。生体分子をラベルするために必要
な多くの用途のための好適な染料はＮＣＳ基を持つシア
ニン染料であり、当該ＮＣＳ基は生体分子のアミノ基と
反応してチオウレア結合を形成することができる。
【００１７】好適な実施態様では、シアニン染料を合成
する。好適な染料はヘプタメチンシアニン類であり、７
５０〜８２０ｎｍ（ナノメーター）の領域の波長を有す
る光を有効に吸収する（最大吸収波長）。この波長はＤ
ＮＡ配列決定におけるバックグラウンド蛍光を減少させ
るのに適しており、７８０ｎｍであるＧａＡｌＡｓダイ
オードレーザーの照射波長に相当する。ＧａＡｌＡｓダ
イオードはＤＮＡ配列決定に使用されるゲル電気泳動サ
ンドイッチを走査するのに使用される。式１〜１７は合
成され又は推奨される代表的な染料であり、式１８は適
切な修飾染料である。
【００１８】式１：
【化１７】 式２：
【化１８】 式３：
【化１９】 式４：
【化２０】
【表１】表１ 式４のシリーズの染料（ＸはＯ） Ｘ Ｙ Ｒ Ｏ ＮＣＳ Ｈ Ｏ Ｈ ＮＣＳ Ｏ Ｈ ＣＨ2ＯＨ Ｏ Ｈ ＣＨ2ＮＣＳ Ｏ Ｈ ＣＯＯＨ
【表２】表２ 式４のシリーズの染料（ＸはＮＨ） Ｘ Ｙ Ｒ ＮＨ ＮＣＳ Ｈ ＮＨ Ｈ ＮＣＳ ＮＨ Ｈ ＣＨ2ＯＨ ＮＨ Ｈ ＣＨ2ＮＣＳ ＮＨ Ｈ ＣＯＯＨ 式５：
【化２１】 式６：
【化２２】 式７：
【化２３】 式８：
【化２４】 式９：
【化２５】 式１０：
【化２６】 式１１：
【化２７】
【表３】 表３ Ｒ１ Ｒ２ Ｘ −Ｃ4Ｈ8ＳＯ3（Ｎａ） Ｈ ＮＣＳ −Ｃ4Ｈ8ＳＯ3（Ｎａ） Ｈ ＯＣＨ3 −Ｃ4Ｈ8ＳＯ3（Ｎａ） Ｈ ＮＯ2 −Ｃ4Ｈ8ＳＯ3（Ｎａ） Ｈ Ｈ −Ｃ2Ｈ5（１） Ｈ ＯＣＨ3 −Ｃ2Ｈ5（１） ＯＣＨ3 ＯＣＨ3 −Ｃ4Ｈ8ＳＯ3（Ｎａ） ＯＣＨ3 ＯＣＨ3 −Ｃ4Ｈ8ＳＯ3（Ｎａ） ＯＣＨ3 ＮＣＳ −Ｃ3Ｈ8ＮＣＳ（Ｂｒ） Ｈ Ｈ −Ｃ2Ｈ5Ｉ Ｈ ＮＣＳ −Ｃ4Ｈ8ＳＯ3（Ｎａ） ＳＯ3Ｎａ ＮＣＳ −Ｃ2Ｈ5（１） ＳＯ3Ｎａ ＮＣＳ
【表４】表４ Ｒ１ Ｘ −Ｃ2Ｈ5（１） ＯＰｈＮＣＳ −Ｃ4Ｈ8ＳＯ3（Ｎａ） ＯＰｈＮＣＳ −Ｃ3Ｈ8ＮＣＳ（Ｂｒ） ＯＰｈ フタルイミドブチル ＯＰｈＮＣＳ
【表５】 表５ Ｒ１ Ｒ２ Ｘ −Ｃ3Ｈ6ＮＣＳ（Ｂｒ） −Ｃ4Ｈ8ＳＯ3Ｈ Ｃｌ −Ｃ3Ｈ6ＮＣＳ（Ｂｒ） −Ｃ2Ｈ5 Ｃｌ −Ｃ3Ｈ6ＮＣＳ −Ｃ4Ｈ8ＳＯ3 ＯＰｈ −Ｃ3Ｈ6ＮＣＳ（Ｂｒ） −Ｃ2Ｈ5 ＯＰｈ −Ｃ3Ｈ6ＮＣＳ −Ｃ4Ｈ8ＳＯ3 ＯＰｈ（ｐＭｅＯ）
【表６】 表６ Ｒ１ Ｒ３ Ｒ２ Ｅｔ（Ｉ）； Ｈ Ｈ （ＣＨ2）4ＳＯ3（Ｎａ）； Ｈ Ｈ Ｅｔ（Ｉ）； ＣＯＯＣＨ3 Ｈ Ｅｔ（Ｉ） ＣＯＯＣＨ3 −（ＣＨ）4− （ＣＨ2）4ＳＯ3（Ｎａ）； ＣＯＯＣＨ3 −（ＣＨ）4−
【表７】表７ Ｒ Ｘ Ｅｔ（Ｉ-） Ｏ （ＣＨ2）4ＳＯ3 -（Ｎａ+） Ｏ Ｅｔ（Ｉ-） Ｓ （ＣＨ2）4ＳＯ3 -（Ｎａ+） Ｓ
【表８】表８ Ｒ Ｅｔ（Ｉ-） （ＣＨ2）4ＳＯ3 -（Ｎａ+） 式１２：
【化２８】 式１３：
【化２９】 式１４：
【化３０】 式１５：
【化３１】 式１６：
【化３２】 式１７：
【化３３】 式１８：
【化３４】 式１は、生体分子の結合用の反応基としてＮＣＳ基を有
する合成シアニン染料である。この態様では、Ｘが水素
のとき、最大吸収波長が溶媒に依存して７８７〜８０１
ｎｍであり、最大放出波長（最大量子収量及びラムダ蛍
光）は溶媒に依存して８０７〜８１８ｎｍである。Ｘが
−ＯＣＨ3のとき、最大吸収波長は７８６ｎｍであり、
最大放出波長は８０６ｎｍである。量子収量は高い。
【００１９】式２は合成されたシアニン染料を示すが、
そのうちの幾つかは高い量子収量を有する。例えば、Ｒ
がエチルまたはスルフォナトブチルであって、Ｎが１ま
たは２の場合、最大吸収波長は７６２から７７８ｎｍで
ある。溶剤に依存して、最大放出波長は７８２から８０
０ｎｍの間になる。
【００２０】式３で表される合成染料においては、Ｒが
ＳＯ3Ｎａの場合、最大吸収波長は７７３から７７８ｎ
ｍであり、最大放出波長は７８９から８０６ｎｍであ
る。
【００２１】式４で示される分子においては、フェノキ
シ基が多数の電子の励起状態の増加を可能にする。この
染料は官能基として水酸基を含むため、蛋白質または、
ＤＮＡの塩基配列決定のためにＤＮＡ鎖にカップリング
することができる。
【００２２】式５で示されるとおり、量子収量のさらな
る増加は、両端の複素環ベース上の窒素基の間の距離が
保たれるように選択された多数のメチレンモノマーを含
むポリメチレン基を用いて、それら窒素基をカップリン
グすることにより得られる。通常は、メチレン鎖は４か
ら１０の基の長さであり、９基が好ましい。同様に、同
じ数の基を有するエーテルを用いることができる。エー
テルはより安定である。官能基を付加することにより便
利なカップリングが提供される。この配列は固有のスペ
クトルおよび高い量子収量を有する。
【００２３】式６で表される提案されたシリーズの分子
は、可溶性が増加したことにより、ベンゼン基に付加さ
れたアミノ基またはエーテル基の使用を通して水性媒体
での使用が可能になることが期待される。このシリーズ
においては、表１または２にしたがい、Ｘは酸素または
ＮＨであり、ＹはＮＣＳ（Ｎ−クロロスクシニミド）ま
たはＨ、そしてＲはＨ，ＮＣＳ，ＣＳ，ＣＨ2ＯＨ，Ｃ
Ｈ2ＮＣＳまたはＣＯＯＨである。
【００２４】式７においては、Ｒはエチル、４−スルフ
ォナトブチル、３＝アミノプロピルフタルイミドブチ
ル、ヘキシルおよびペンチルカルボキシレートであり；
ＺはＳ，Ｏ，ＣＭｅ2であり、ＹはＨ，ＳＯ3Ｎａ，ＳＯ
3ＥＴ3ＮＨ，ＯＣＨ3，ＮＯ2，ＣＯ2ＮａまたはＣＯ2Ｅ
Ｔ3ＮＨであり、そしてＸはＨ，Ｎ（ＣＨ2ＣＯ2ＣＨ3）
2，ＣＨ2ＣＨ2ＯＨ，ＣＨＳ，ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2ＯＨまた
は−（ＣＨ2）n−ＯＨであり、その際、ｎは８から１２
である。
【００２５】式８で表される提案された分子のシリーズ
においては、 （１）ＸおよびＲが水素の場合、吸収波長は７６７ナノ
メーターであり、放出波長は７８７ナノメーターであ
り、高い量子収量である。
【００２６】（２）ＸがＭｅＯに等しく、Ｒが水素の場
合、吸収波長はわずかに高く７６７から７６９ナノメー
ターであり、放出波長はわずかに大きくなるが、収量は
わずかに減少する。
【００２７】（３）Ｘがニトロ基であり、Ｒが水素の場
合、吸収波長並びに放出波長が増加し、吸収波長は７７
０から７７４ナノメーターになり、放出波長は７９２か
ら７９８ナノメーターになり、高い量子収量である。
【００２８】（４）ＸがＮＣＳであり、Ｒが水素の場
合、吸収波長および放出波長共に低くなるが、吸収波長
に関しては７６８から７６９ナノメーターに、そして放
出波長に関しては７８８ナノメーターになり、量子収量
は高い。
【００２９】（５）ＸがＮＣＳであり、ＲがＯＭの場
合、最大吸収波長は７９０から７９６ｎｍであり、最大
放出波長は８１４ｎｍである。
【００３０】（６）ＸがＣ3Ｈ6ＯＨであり、Ｒが水素の
場合、最大吸収波長は７６６から７６８ｎｍであり、最
大放出波長は７８８から７９０ｎｍである。
【００３１】（７）ＸがＮＣＳであり、ＲがＳＯ5Ｎａ
の場合、最大吸収波長は７７３から７７８ｎｍであり、
最大放出波長は７８９から８０６ｎｍである。
【００３２】式９の分子のシリーズにおいては、 （１）ＲがＯＭｅであり、そしてＸがＮＣＳの場合、吸
収波長は７９０から７９６ナノメーターであり、放出波
長は８１４ナノメーターである。量子収量は良好であ
る。
【００３３】（２）ＲがＨであり、Ｘが−ＣＨ2ＣＨ2Ｃ
Ｈ2−ＯＨ（ヒドロプロピル）の場合、吸収波長は７６
６から７６８ナノメーターの間へとわずかに低くなり、
放出波長は７８８から７９０の間へとわずかに低くなる
が、量子収量は増加する。
【００３４】（３）ＲがＳＯ3Ｎａであり、ＸがＮＣＳ
の場合、吸収波長は７７３から７７８ナノメーターの間
へと低くなり、放出波長は７８９から８０６ナノメータ
ーの間へとわずかに低くなる。高い量子収量を生じる。
【００３５】式１０の分子のシリーズにおいては、 （１）ＸがＮＣＳの場合、吸収波長は７６４から７７０
ナノメーターであり、放出波長は７８６から８０２ナノ
メーターであり、中程度の量子収量を伴う。
【００３６】（２）ＸがＣＨ2ＣＨ2ＣＨ2−ＯＨの場
合、吸収波長は７６２から７７０ナノメーターの間へと
わずかに低くなり、放出波長は７８２から７９０ナノメ
ーターであり、高い量子収量の増加を伴う。
【００３７】式１１で表される分子のシリーズを合成
し、これらは、Ｒ1，Ｒ2およびＸが表３に示すものの場
合、ＩＲラベルとして効果的である。
【００３８】式１２で表される分子のシリーズを合成
し、これらは、Ｒ1およびＸが表４に示すものの場合、
ＩＲラベルとして効果的である。
【００３９】式１３で表される分子のシリーズを合成
し、これらは、Ｒ1，Ｒ2およびＸが表５に示すものの場
合、ＩＲラベルとして効果的である。
【００４０】式１４で表される分子のシリーズを合成
し、これらは、Ｒ1，Ｒ3およびＲ2が表６に示すものの
場合、ＩＲラベルとして効果的である。
【００４１】式１５で表される分子のシリーズを合成
し、これらは、ＲおよびＸが表７に示すものの場合、Ｉ
Ｒラベルとして効果的である。
【００４２】式１７で表される分子のシリーズを合成
し、これらは、Ｒが表８に示すものの場合、ＩＲラベル
として効果的である。
【００４３】染料のシリーズは、式１８に示される市販
の染料（ＲはＣＨ2−ＣＨ3である）を修飾することによ
り得られる。このシリーズは、所望の波長の最大蛍光を
有するものに近い。最大吸収の波長は官能基Ｒを変化さ
せることにより修飾することができる。未修飾の染料
は、イーストマンコダック（Ｅａｓｔｍａｎ Ｋｏｄａ
ｋ）社（ロチェスター、ニュヨーク、１４６５０）のラ
ボラトリーアンドリサーチプロダクツ課から得られる。
それは、コダック社の出版物ＪＪ−１６９に広告されて
いる。
【００４４】好ましい態様においては、最大蛍光波長は
約８１９ナノメーターであり、この波長を受けとり他の
波長を遮断するように、適切なフィルターにより検出器
を調節する。最大吸収は、異なるように、かつ好ましい
市販のレーザーダイオードの放出に対応するように選択
される。例えば、この式の場合、Ｒは吸収される光の所
望の波長に依存して以下の４つの基のいずれかである。
４つの基とは： （１）７９６ナノメーターの励起波長に対しては、−Ｃ
Ｈ2−ＣＨ2−ＯＨ； （２）７８０ナノメーターの励起波長に対しては、−Ｃ
Ｈ2−ＣＨ2−ＣＨ2−ＯＨであり、これが最も好ましい
態様である、； （３）７４５ナノメーターの励起波長に対しては、−Ｃ
Ｈ2−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−ＯＨ；およ
び （４）７９０ナノメーターの励起波長に対しては、−Ｃ
Ｈ2−ＣＨ2−Ｏ−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ−ＣＨ2−Ｏ−ＣＨ2
−ＯＨ。
【００４５】他の態様においては、赤外線染料は、少な
くとも４つの染料を与えるように選択され、ここでそれ
ぞれの染料は互いに十分に離れた励起および／または照
射スペクトルを有し、このことにより、それぞれの染料
からの蛍光は、それを蛍光に励起する波長もしくはそれ
が蛍光を発する波長またはその両方により互いに電気的
に区別することができる。その間隔は、レーザーダイオ
ードにより励起されるべく十分に近く維持される。最大
吸収と最大蛍光との間に間隔を設けるために、上述のよ
うに官能基を修飾することができる。染料は、オリゴヌ
クレオチドに結合させるために、ルース（Ｒｕｔｈ，Ｊ
ｅｒｒｙ Ｌ． （１９８４） ＤＮＡ３， １２３）
に記載されるように、プローブおよびプライマーに取り
込ませることができる。−ＯＨ基は適当な結合を与え
る。
【００４６】そのような修飾に適当な多くの染料が挙げ
られる。例えば、（１） ヨウ化３，３’−ジエチルチ
アジカルボシアニン、（２） 過塩素酸３，３’−ジエ
チルチアトリカルボシアニン、（３） ヨウ化３，３’
−ジエチルチアトリカルボシアニン、（４） 過塩素酸
１，１’，３，３，３’−ヘキサメチルインドトリカル
ボシアニン、（５） ヨウ化１，１’−ジエチル−２、
２’−ジカルボシアニン、（６） ヨウ化３，３’−ジ
エチルチアジカルボシアニン、（７） ヨウ化３，３’
−ジエチルオキサトリカルボシアニン、（８） 過塩素
酸１，１’，３，３，３’３’−ヘキサメチルインドト
リカルボシアニン、（９） ヨウ化１，１’，３，３，
３’３’−ヘキサメチルインドトリカルボシアニン、お
よび（１０） インドシアニングリーン。
【００４７】１つの態様においては、染料は式１８に示
される式を有し、ここでＲは−ＣＨ2−ＣＨ3である。こ
の染料は、所望の最大蛍光波長を有するものに近く、官
能基Ｒを変化させることにより最大吸収波長を変更する
ことができる。修飾されていない染料は、イーストマン
コダック（Ｅａｓｔｍａｎ Ｋｏｄａｋ）社（ロチェス
ター、ニュヨーク、１４６５０）のラボラトリーアンド
リサーチプロダクツ課から得られる。それは、コダック
社の出版物ＪＪ−１６９ Ｋｏｄａｋレーザー染料に宣
伝されている。
【００４８】１，３−プロパンジオールによる修飾は、
等式１に例示されるように、当該技術分野において知ら
れた方法により実施することができる。
【００４９】
【化３５】 例えば、元の染料分子（式１８においてＲが−ＣＨ2−
ＣＨ3である）において、エチルアルコールを置換して
異なるエステルを形成することにより変化させることが
できる。異なるグリコールエステルを形成する場合、こ
れらの新規な近赤外線染料の最大吸収はより長い波長に
シフトする。さらに、既存の染料を修飾するのではな
く、当該技術分野において知られている方法により新規
な染料を合成することができる。
【００５０】最大吸収は、グリコール官能基中の酸素原
子の距離に依存している。しかし、これらの新規な近赤
外線染料の最大蛍光は、事実上式１８の染料の波長（８
１９ｎｍ）と同一である。このことは、励起プロセス、
すなわち、どのエネルギーレベルへの遷移が生じたかと
いうことのみが変化したことを示す。第１励起状態の最
低電子振動レベルは変化しないままである。そのような
いくつかのエステルの最大吸収は、（１） エチレング
リコール ７９６ｎｍ（ナノメーター）、（２） １，
３−プロパンジオール ７８０ｎｍ、（３） １，４−
ブタンジオール７５４ｎｍ、（４） １，６−ヘキサン
ジオール ７４４ｎｍ、（５） トリエチレングリコー
ル （＃４） ７９０ｎｍ、および（６） ＩＲ−１４
４ （Ｒ＝ＣＨ2−ＣＨ3） ７４２ｎｍ。
【００５１】好ましい態様においては、最大蛍光波長は
約８１９ナノメーターであり、検出器は、適当なフィル
ターによりこの波長を受け取り他の波長を受け取らない
ように調節されている。最大吸収は、異なるように、か
つ好ましい市販のレーザーダイオードの放出に対応する
ように選択される。例えば、式１８において、Ｒは放出
される光の所望の波長に依存して、次の４つの基のいず
れかである。すなわち、（１） ７９６ナノメーターの
放出波長に対しては、−ＣＨ2−ＣＨ2−ＯＨ、（２）７
８０ナノメーターの放出波長に対しては、−ＣＨ2−Ｃ
Ｈ2−ＣＨ2−ＯＨであり、これが好ましい態様である、
（３）７４５ナノメーターの放出波長に対しては、−Ｃ
Ｈ2−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−ＣＨ2−ＯＨ、
（４）７９０ナノメーターの放出波長に対しては、−Ｃ
Ｈ2−ＣＨ2−Ｏ−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ−ＣＨ2−Ｏ−ＣＨ2
−ＯＨ、（５） ８１０ナノメーターの放出波長に対し
ては、−ＣＨ2−ＣＨ2−ＳＨである。
【００５２】これらの染料の合成は、チャート１に例示
され、式７、８、９、１０および１１の合成が示されて
いる。チャート１のクロロ中間体においては、Ｒ1およ
びＲ2は表９に示される値を有していてもよい。チャー
ト２は式１２の合成を示す。チャート３は式１および１
３の合成を示す。チャート５は式１４の合成を示す。チ
ャート６は式１５の合成を示す。チャート７は式１６の
合成を示す。チャート８は式１７の合成を示す。これら
のチャートにおいて、Ｘはハロゲンである。
【００５３】チャート１：
【化３６】
【表９】表９ Ｒ Ｙ Ｃ4Ｈ8ＳＯ3（Ｈ） Ｈ Ｃ2Ｈ5 Ｈ Ｃ3Ｈ6ＮＨ2ＨＢｒ Ｈ Ｃ4Ｈ8ＳＯ3（Ｈ） ＳＯ3ＮＣ Ｃ2Ｈ5 ＳＯ3ＮＣ Ｃ4Ｈ8ＳＯ3（Ｈ） ＯＣＨ3 Ｃ2Ｈ5 ＯＣＨ3 チャート２：
【化３７】 チャート３：
【化３８】 チャート４：
【化３９】 チャート５：
【化４０】 チャート６：
【化４１】 チャート７：
【化４２】 さらに別の態様においては、赤外線染料は、少なくとも
４つの染料を与えるように選択され、ここでそれぞれの
染料は互いに十分に離れた励起および／または照射スペ
クトルを有し、このことにより、それぞれの染料からの
蛍光は、それを蛍光に励起する波長もしくはそれが蛍光
を発する波長またはその両方により互いに電気的に区別
することができる。その間隔は、レーザーダイオードに
より励起されるべく十分に近く維持される。最大吸収と
最大蛍光との間に間隔を設けるために、上述のように官
能基を修飾することができる。
【００５４】それぞれの態様において、染料は、オリゴ
ヌクレオチドに結合させるために、ルース（Ｒｕｔｈ，
Ｊｅｒｒｙ Ｌ． （１９８４） ＤＮＡ ３， １２
３）に記載されるように、プローブおよびプライマーに
取り込ませることができる。−ＯＨ基は、第１アミン、
カルボン酸基等の適当な反応基と反応して通常のプロー
ブとの適当な結合を与えるが、この目的のために−ＯＨ
以外の反応基を有するように近赤外線染料を修飾するこ
ともできる。
【００５５】図１は、本発明の方法が実施される、シー
ケンサーの１つの態様の透視図を示す。このシーケンサ
ーの構造および動作は、すべてＤＮＡ配列決定（ＤＮＡ
ＳＥＱＵＥＮＣＩＮＧ）と題される、上述の米国特許
出願第０７／５７０，５０３号（１９９０年８月２１日
出願）、同第０７／１７８，２７９号（１９８７年７月
２７日出願）および米国特許第４，７２９，９４７号
（１９８４年３月２９日にＭｉｄｄｅｎｄｏｒｆらによ
り出願）に記載されている。
【００５６】図２には、電気泳動部分１４０、スキャニ
ング部分１４２、電気泳動電源装置１４４、システム電
源装置１４４Ａ、アナログボード１４６およびデジタル
ボード１４８を有する、図１の切断線２−２で切断して
見た、リモートステーション１２２Ａの断面図が示され
ている。電気泳動部分１４０は、キャビネットの前面付
近に位置しており、その一部は、アナログボード１４６
およびデジタルボード１４８上の構成要素と協同してス
キャニング部分１４２によってスキャンされるように適
合されている。装置全体が、かかる作動用の電源部分１
４４Ａと電気的に接続している。
【００５７】異なるＤＮＡ断片を各バンドに分離するた
めに、電気泳動部分１４０は、ゲルサンドイッチ１５
０、上部緩衝液アセンブリ１５２、支持アセンブリ１５
４、およびゲルサンドイッチ１５０の底部を取り囲むよ
うに位置する下部緩衝液アセンブリ１５１を含む。図２
の態様においては、ゲルサンドイッチ１５０は実質的に
垂直に保持され、その温度は作動中は調節されている。
バンドは上部緩衝液アセンブリ１５２および下部緩衝液
アセンブリ１５１に電圧を加えることによって分離さ
れ、スキャニング部分１４２によってスキャンされる。
【００５８】ゲルサンドイッチ１５０を支持するため
に、支持アセンブリ１５４は、一対の上部側面ブラケッ
トおよび下部側面ブラケット１６０および１６２（各対
のうちの１のみが図２に示されている）、温度調節加熱
プレート１６４、および図２の１６６Ａ−１６６Ｃに示
されているプラスチックスペーサーを含む。装置全体
は、上部および下部側面ブラケット１６０および１６２
を装備している支持アセンブリ１５４上で支持されてい
る。
【００５９】上部および下部側面ブラケット１６０およ
び１６２は、ゲルサンドイッチ１５０を受けるべく造形
され、該ゲルサンドイッチをスキャニング部分１４２と
並列に保持する。１６６Ａ−１６６Ｃとして示されてい
るスペーサーは、温度調節加熱プレート１６４と装置支
持プレート１６８との間に間隔を設け、それを周囲の温
度より高い一定の選択した温度に維持する。好ましい態
様においては、温度はセッ氏５０℃に維持され、３０℃
から８０℃の範囲内に維持されるべきである。
【００６０】スキャニング部分１４２は、レーザーダイ
オードアセンブリ（図２には示されていない）、顕微鏡
アセンブリ１７２、光ダイオード部分１７４およびスキ
ャナー固定部分１７６を含む。レーザーダイオードアセ
ンブリ（図２には示されていない）は加熱プレート１６
４中に開いた角度で位置しているために、光はゲルサン
ドイッチ１５０上に衝突して蛍光を生じるが、顕微鏡ア
センブリ１７２の背後を通過する反射は最小である。
【００６１】蛍光を受けとるために、顕微鏡アセンブリ
１７２は、ゲルサンドイッチ１５０上に焦点を合わせて
おり、そこから放出される蛍光を光ダイオード部分１７
４中に送り込み、そこで蛍光は、データの次の解析を与
えるアナログおよびデジタルボード１４６および１４８
への伝達およびそれらによる処理のために、電気シグナ
ルに転換される。スキャニング部分１４２は、ゲルサン
ドイッチ１５０中の支柱を横切ってスキャンする目的の
ために、この作動中、スキャナ固定部分１７６に固定さ
れている装置支持プレート１６８中のスロットに沿って
移動する。
【００６２】スキャナ固定部分１７６は、固定プレート
１８０、ベアリング１８２、ステッピングモーター１８
４、可動式支持体１８６、並びに、ベルトおよび滑車装
置１８５、１８８、１８８Ａを含む。固定プレート１８
０は、装置支持プレート１６８にボルトで留められてお
り、伸長したベアリングプレート１８２、ステッピング
モーター１８４および２個の滑車１８８および１８８Ａ
を支持する。伸長したベアリングプレート１８２は、ゲ
ルサンドイッチ１５０の距離を伸長する。
【００６３】ゲルサンドイッチ１５０に関してのレーザ
ーダイオードアセンブリ（図示されていない）および顕
微鏡アセンブリ１７２の移動を許容するために、可動式
支持体１８６は、顕微鏡アセンブリ１７２とダイオード
アセンブリを支持し、ベアリングプレート１８２の上に
可動的に置かれている。ステッピングモーター１８４の
出力シャフト１８３は、滑車１８８、ベルト１８５、お
よび滑車１８８Ａを介して滑車１８８Ｂを駆動し、滑車
１８８Ｂはベルト（図示されていない）を駆動するが、
該ベルトは可動式支持体１８６に留められており、レー
ザーダイオードおよびその上に位置する顕微鏡アセンブ
リ１７２によるスキャニングの間、ゲルサンドイッチ１
５０の距離だけそれを移動させる。デジタルボード１４
８中の構成要素の調節の下にあるステッピングモーター
１８４は、ベルト（図示されていない）を稼動するため
の滑車１８８Ｂを稼動し、かくしてスキャニングがゲル
サンドイッチ１５０を通過するのである。
【００６４】この図に示されるように、電気泳動電源装
置１４４は、電気コネクター１９４を介して上部緩衝液
アセンブリ１５２中の緩衝液に、そして図示されていな
いコネクターを介して下部緩衝液アセンブリ１５１に、
それぞれ電気的に接続されている。
【００６５】上部緩衝液アセンブリ１５２は、緩衝溶液
１９５を保持するための容器を形成する壁１９７および
カバー１９９を含み、該カバーは上部から壁１９７にふ
たをするためのふち（lip）とともに形成され、かつ、
側面の壁から離れて位置しており伝導体２１１を保持し
ている下方に伸びる平面体を含む。伝導体２１１はコネ
クター１９４を介して電源に電気的に接続され、該コネ
クターはカバー１９９の上部に固定されており、緩衝溶
液１９５に電圧を与えることを許容する。
【００６６】底部緩衝液アセンブリ１５１は、緩衝液２
０３を保持するための容器を特定する閉じた壁２０１お
よびふた２０５を含み、該ふたは容器２０１を閉鎖し、
底部緩衝溶液２０３にエネルギーを供与するための伝導
体２０７を支持するために緩衝液２０３の中に伸びてい
る下方伸張部２１３を有している。ゲルサンドイッチ１
５０は、下方においては緩衝溶液２０３の中に入り込
み、上方においては緩衝液１９５の中に入り込み、電気
泳動の電気的接続を可能にしている。
【００６７】図３において、図１の３−３線に沿う断面
図により、電気泳動部分１４０、スキャニング部分１４
２および電気泳動電源装置１４４が示され、これらは、
図の上から説明すると装置支持プレート１６８、加熱プ
レート１６４、ゲルサンドイッチ１５０、顕微鏡アセン
ブリ１７２および光ダイオードアセンブリ１７４と共に
載置されている。加熱プレート１６４および装置支持プ
レート１６８は、電気泳動部分１４０中のＤＮＡのレー
ンに対して直角に水平方向に走るいくつかのスロットを
有し、これらスロットの寸法は、レーザーダイオードア
センブリ１７０の末端および顕微鏡部分１７２の末端を
スキャニングのために受け入れる寸法である。
【００６８】ＤＮＡバンドの分離およびスキャニングに
協力するため、ゲルサンドイッチ１５０は、前方ガラス
プレート２００、ゲル部分２０２および後方ガラスプレ
ート２０４を含み、加熱プレート１６４と接触して載置
されそしてレーザーダイオードアセンブリ１７０および
顕微鏡アセンブリ１７２に暴露されてスキャンされる部
分を有している。後方ガラスプレート２０４は、加熱プ
レート１６４と接触していて、前方プレート２００とは
ＤＮＡ分離のためのゲル部分２０２により隔てられてい
る。前方および後方ガラスプレートは任意のタイプのガ
ラスでよいが、好ましくは赤外および近赤外領域におけ
る蛍光性が小さいソーダ石灰ガラスであり、そして研磨
せずに光学的に平坦な表面を与える方法で製造されたも
のである。
【００６９】光をゲルサンドイッチ１５０に伝達するた
めに、レーザーダイオードアセンブリ１７０は、ハウジ
ング２１０、焦点レンズ２１２、ナロウバンドパスフィ
ルター２１４、コリメートレンズ２１６およびレーザー
ダイオード２１８を含んでいる。レーザーダイオード２
１８は赤外もしくは近赤外光を放出し、この光はレーザ
ーコリメートレンズ２１６により平行化され、そしてナ
ロウバンドパスフィルター２１４を通して透過する。こ
の光は焦点レンズ２１２によりゲルサンドイッチ１５０
上の焦点に集められる。好ましくは、ゲルサンドイッチ
１５０のゲル部分２０２上の焦点は、顕微鏡部分１７２
および光ダイオード部分１７４の長手軸の中心または中
心付近に沿っている。
【００７０】ガラスプレートおよびゲルの厚み、レーザ
ーおよびセンサーの位置及びそれらの入射角の選択は、
ゲルおよびガラスの屈折率を考慮して、レーザーからの
光が一チャネル当たり最大数のマーカーにより吸収され
るように選択される。レーザーからの光は、垂直に対す
る入射角が最初の界面におけるブルースター角（Brewst
er's angle) に等しいため、直接後方に反射することは
なく、そのため屈折後に十分な強度でマーカーを照射す
るが、次層のゲルサンドイッチ１５０によってセンサー
側に反射することはなく、それゆえセンサーは視野の線
上に実質濃度で蛍光を発する多数のマーカーを眺めるよ
うになっている。
【００７１】レーザーダイオードの温度制御を維持する
ために、ハウジング２１０は：(a)熱電冷却器２２０を
介してヒートシンクに接続しており、(b) 焦点レンズ２
１２、ナロウバンドパスフィルター２１４、コリメート
レンズ２１６およびレーザーダイオード２１８を囲んで
おり、そして(c) ダイオードのための電気接続線を有し
ている。レーザーダイオードアセンブリ１７０からの光
に応答するゲル部分２０２からの蛍光マーカーにより放
出された光を受け取って焦点に集めるため、顕微鏡アセ
ンブリ１７２は、集光レンズ２３０、ハウジング２３２
およびカップリング部分２３４を含んでいる。顕微鏡ア
センブリ１７２は、その長手軸の中心を集光レンズ２３
０に合わせ、且つカップリング部分２３４で光ダイオー
ド部分１７４につながって整列するように位置してい
る。この目的のため、ハウジング２３２は中心に通路を
含み、その中には一もしくはそれ以上の光フィルターが
存在し、それら光フィルターのバンドパスは標識ＤＮＡ
鎖の放出する蛍光と適合しており、それら光フィルター
は該ハウジングの長手軸に沿って集光レンズ２３０の軸
からカップリング部分２３４に及んでおり、これによっ
て光が光ダイオード部分１７４に伝達される。この配置
によって、集光レンズ２３０はゲル部分２０２内の蛍光
物質からの光を集めて平行化し、この光は次に光学的に
通過し、そして光ダイオードアセンブリ１７４に伝達さ
れる。
【００７２】検出された蛍光を表す電気信号を発生させ
るため、光ダイオードアセンブリ１７４はハウジング２
４０を含み、該ハウジングはその内部に光センサーの主
要要素として、入口窓２４２、焦点レンズ２４４、サフ
ァイア窓２４６およびナダレ型光ダイオード２４８を有
する。ナダレ型光ダイオード２４８を支持するため、検
出器固定プレート２５０がハウジング２４０内に設置さ
れ、ナダレ型光ダイオード２４８を載せたプレートを支
持している。入口窓２４２はカップリング部分２３４の
内側に適合し、顕微鏡アセンブリ１７２からの光ダイオ
ードアセンブリ１７４の長軸に沿って光を受け取る。
【００７３】光ダイオードアセンブリ１７４のハウジン
グ２４０の内部には、顕微鏡アセンブリ１７２および光
ダイオードアセンブリ１７４と共通の軸に沿ってサファ
イア窓２４６およびナダレ型光ダイオード２４８が整列
しており、そして顕微鏡アセンブリ１７２から伝達され
た光はナダレ型光ダイオード２４８上に小さい焦点とし
て集められ、電気信号に変換される。ペルチエ効果を利
用する熱電冷却器２５２は、検出器固定プレート２５０
に近接して設置され、ナダレ型光ダイオード２４８の適
正な作動に適する比較的低い温度を維持する。
【００７４】下部緩衝液アセンブリ１５１（図２）は、
外壁２０１および底壁を含み、ゲルサンドイッチ１５０
の底部を囲む緩衝液のための容器を形成する。
【００７５】この図で最もよく示されているように、ス
テッピングモーター１８４はベルト１８５を回転させて
滑車１８８Ａを回転させ、これにより滑車１８８Ｂが回
転する。滑車１８８Ｂはアイドラー滑車１７９との間に
伸びるベルト１７７を含み、一つの位置においてスライ
ド可能な支持体１８６に取り付けられていて、スキャニ
ング用顕微鏡およびレーザーをスキャニングのためにゲ
ルサンドイッチ１５０の長手方向に沿って移動させる。
モーター１８４は、キャリッジを前後に移動させて、ゲ
ルサンドイッチ１５０のスキャニングを完成する。
【００７６】図４は、互いに固定されたゲルサンドイッ
チ１５０および上部緩衝液アセンブリ１５２の部分斜視
図であり、該上部緩衝液アセンブリ１５２内の緩衝液に
ゲル部分２０２を露出させるために後方ガラスプレート
を切り欠いた外部ガラスプレート２００が示されてい
る。この配置において、サンプルはガラスプレート２０
０と２０４の間にピペットで導入でき、電気泳動によっ
て上部緩衝液アセンブリ１５２を後にしてゲルサンドイ
ッチ１５０を下方へと通過して、底部緩衝液（図４には
示されていない）へ移動する。
【００７７】図５は、ゲルサンドイッチの分解図であ
り、それぞれの端部で接続されている上部緩衝液アセン
ブリ１５２及び下部緩衝液アセンブリ１５１が示されて
いる。この図において示されているように、カバー１９
９は、コンダクター２１１を受けとり、カバー１９９の
緩衝液区域中に下向きに伸長している部分に接続するた
めの接続ポスト２１４を有している。ゲルサンドイッチ
１５０のガラスプレート２００及び２０４の間に（図
４）、プレート間のゲル部分２０２（図４）中において
下向きに伸長している多数の凹部２２１が形成されてい
る。ＤＮＡ試料は、これらの凹部中にピペットで注入さ
れ、下部緩衝液アセンブリ１５１への電気泳動を行うた
めのチャネルを形成する。
【００７８】ゲルサンドイッチ１５０を通って上部緩衝
液アセンブリ１５２から下部緩衝液アセンブリ１５１へ
の電気的接続を形成するために、伝導ポスト２１６が、
下向きに伸長しているプレート２１３に向かって、緩衝
液溶液中に下向きに伸長しているコンダクター２０７を
受けとるための下部緩衝液アセンブリ１５１のカバー２
０５に接続されている。
【００７９】図６においては、制御相関読み出し領域２
５０、スキャナードライブ１７６、スキャナードライブ
１７６を移動させるためのモーターアセンブリ１８４、
及び検出機構２５２を有する、図２の態様のリモートス
テーション１２２Ａを制御するのに用いられる回路のブ
ロックダイアグラムが示されている。検出機構２５２
は、レーザーアセンブリ１７０、及び信号を受けとり、
多少のノイズを除去し、信号を移送して、制御相関読み
出し領域２５０において表示し、読み出すためのセンサ
ーアセンブリを有しており、一方、スキャナードライブ
１７６及びスキャナードライブのためのモーターは、信
号を、制御相関読み出し領域２５０からの信号を受けと
り、センサーの、ゲルサンドイッチを横切る前後の動き
を制御する。この全体の機構は、図１〜５の態様にした
がって検出機構２５２と協動してＤＮＡをスキャンし、
その配列を測定することを除いては、本発明の一部分を
構成するものではない。
【００８０】センサー１７４を所定位置から所定位置に
駆動させるために、モーターアセンブリ１８４は、ステ
ッピングモーター２５４及びモータドライバ２５６を有
している。モータードライバ２５６は、制御相関読み出
し領域２５０からの信号を受けとり、ステッピングモー
ター２５４を作動させてスキャナードライブ１７６を駆
動させる。スキャナードライブ１７６は、前後に移動し
てゲルサンドイッチ１５０上の電気泳動チャネルを感知
するために、ベルト及び滑車装置を介してステッピング
モーター２５４に機械的に接続されている（図３）。ス
テッピングモーター２５４及びドライバ回路２５６は、
通常のものであり、それ自体本発明の一部を構成するも
のではない。
【００８１】制御相関読み出しシステム２５０は、任意
の標準的なマイクロプロセッサー２６０であってよいコ
ンピューター、テレビディスプレイ又はカソード放射管
ディスプレイ２６２、及びスキャンの結果を表示し印刷
するためのプリンター２６４を有している。
【００８２】データを検出するために、検出機構２５２
は、レーザー１７０及びセンサー１７４に加えて、チョ
ッパ回路２７０、センサー電源２７２、プリアンプ２７
４、ロックイン増幅器２７６、６極フィルター２７８、
１２ビットアナログ／デジタル変換器インターフェース
回路２８０及びレーザー電源２８２を有している。
【００８３】センサー１７４は、ゲルサンドイッチ１５
０に衝突すると（図３）、レーザー１７０からの光を受
けとり、プリアンプ２７４を介して信号をロックイン増
幅器２７６に送る。センサーは、センサー電源２７２か
らの信号を受けとる。チョッパ回路２７０は、ロックイ
ン増幅器２７６に、同期された周波数のパルスを与え
る。
【００８４】レーザー１７０は、チョッパ回路２７０に
よって制御されている電源２８２から電力を受けとり、
レーザーからの信号がロックイン増幅器２７６へ印加さ
れる信号に同期し、ロックイン増幅器２７６から６極フ
ィルター２７８への出力が、望まない信号周波数を識別
排除するようになる。この信号は、コンピューター２６
０へのインターフェースとして機能する１２ビットアナ
ログ／デジタルコンバーター２８０においてデジタル信
号に変換される。
【００８５】この構成によれば、ノイズを識別排除し、
チョッパ制御からの同期復調が更にノイズを減少させ、
特に、ゲルサンドイッチ１５０（図２及び３）における
ガラスの自然な蛍光を識別排除するように、スキャン速
度を設定することができる。
【００８６】上記に説明したように、本発明の蛍光ラベ
ルＤＮＡの配列決定のための方法は、幾つかの有利性を
有している。例えば、(1) 染料は赤外又は近赤外光領域
においてその放出スペクトルを有しているので、小型で
安価な赤外ダイオードレーザーを用いることができ、ま
た、(2) 比較的低いノイズを有するという特徴がある。
【００８７】本発明の好ましい態様を幾つかの特定の例
を用いて説明したが、上記の記載の範囲内において、多
くの修正及び変更が好ましい態様において可能である。
したがって、請求の範囲内において、本発明を特に説明
した以外の態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明において使用可能なシーケンサ
ーの一態様の透視図である。
【図２】図２は、図１の線２−２に沿った断面図であ
る。
【図３】図３は、図１の線３−３に沿った断面図であ
る。
【図４】図４は、図２の態様の一部分の分解透視図であ
る。
【図５】図５は、図２の態様の一部分を、一部切り離し
て拡大した図である。
【図６】図６は、使用されるセンサー、スキャナードラ
イブおよびレーザーの統制に使用しうる回路のブロック
図である。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１２Ｎ 15/09 Ｇ０１Ｎ 21/64 Ｚ 27/447 33/58 Ａ // Ｃ０７Ｄ 209/12 8217−4Ｃ (72)発明者 ナラシムハチャリ・ナラヤナン アメリカ合衆国ネブラスカ州68516，リン カーン，ティエラ・ドライブ 2841 ナン バー201 (72)発明者 ルクジャン・ストレコウスキ アメリカ合衆国ジョージア州30083，スト ーン・マウンテン，オールド・コーチ・コ ート 4275 (72)発明者 ライル・リチャード・ミデンドルフ アメリカ合衆国ネブラスカ州68505，リン カーン，サンボーン・ドライブ 8135 (72)発明者 マルゴルザタ・リポウスカ アメリカ合衆国ジョージア州30030，ディ カイター，ノーザン・アベニュー 120 ナンバー８

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＤＮＡの鎖を同定する方法であって、該
    鎖を蛍光ラベルにより標識し、該鎖を照射し、そして蛍
    光鎖から放出された光を検出することを含み、該ラベル
    が赤外および近赤外領域の中の少なくとも１つの波長を
    含む波長領域の光を放出し、該蛍光ラベルが次のいずれ
    かの式： 【化１】 または 【化２】 または 【化３】 ［式中、Ｘは（ＣＨ2）n（ここでｎ＝４−１０）である
    かまたはＸは−ＣＨ2ＣＨ2−Ｏ−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ−Ｃ
    Ｈ2−ＣＨ2−である］または 【化４】 ［式中、ＸはＯまたはＮＨのいずれかであり；ＹはＮＣ
    ＳまたはＨのいずれかであり；ＲはＨ、ＮＣＳ、ＣＨ2
    ＯＨ、ＣＨ2ＮＣＳまたはＣＯＯＨのいずれかである］
    を有する発色団であり、かつ、鎖を照射するのに用いら
    れる光が赤外領域および近赤外領域のいずれかの中の波
    長を有することを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 赤外線レーザーダイオード光源（２１
    ８）により走査することを特徴とする、請求項１記載の
    ＤＮＡの鎖を同定する方法。
  3. 【請求項３】 ＤＮＡと組み合わせたときに近赤外また
    は赤外の波長において吸収および最大蛍光を有する蛍光
    色素で標識したＤＮＡ試料を、ゲル電気泳動スラブ（２
    ０２）を通る複数のチャネルで電気泳動するためのゲル
    電気泳動スラブ（２０２）上の複数の位置に装填し、前
    記ゲル電気泳動スラブ（２０２）を横切る電位を設け、
    ここでＤＮＡ試料はＤＮＡフラグメントの大きさにした
    がって前記ゲル電気泳動スラブ（２０２）内で分離して
    蛍光で標識したＤＮＡバンドを形成し、そして分離され
    た試料がスラブ内にある間に、該試料をレーザーダイオ
    ード（２１８）およびセンサー（１７４）により光電子
    的に走査し、ここでレーザー（２１８）は、前記蛍光標
    識したＤＮＡ試料の吸収スペクトル内の走査光周波数に
    おける近赤外または赤外走査光、および該標識ＤＮＡの
    放出周波数における感知光により走査することを特徴と
    する、請求項１または２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 次のいずれかの式： 【化５】 または 【化６】 または 【化７】 ［式中、Ｘは（ＣＨ2）n（ここでｎ＝４−１０）である
    かまたはＸは−ＣＨ2ＣＨ2−Ｏ−ＣＨ2−ＣＨ2−Ｏ−Ｃ
    Ｈ2−ＣＨ2−である］または 【化８】 ［式中、ＸはＯまたはＮＨのいずれかであり；ＹはＮＣ
    ＳまたはＨのいずれかであり；ＲはＨ、ＮＣＳ、ＣＨ2
    ＯＨ、ＣＨ2ＮＣＳまたはＣＯＯＨのいずれかである］
    を有する染料。
JP7042169A 1994-03-01 1995-03-01 レーザーダイオードを用いる検出のために近赤外線および赤外線で蛍光ラベルしたｄｎａの配列決定方法、ならびに当該方法に用いるために適当なラベル Pending JPH0847400A (ja)

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