JPH09222418A - Dna塩基配列決定装置 - Google Patents

Dna塩基配列決定装置

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JPH09222418A
JPH09222418A JP9047573A JP4757397A JPH09222418A JP H09222418 A JPH09222418 A JP H09222418A JP 9047573 A JP9047573 A JP 9047573A JP 4757397 A JP4757397 A JP 4757397A JP H09222418 A JPH09222418 A JP H09222418A
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Hideki Kanbara
秀記 神原
Tetsuo Nishikawa
哲夫 西川
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Abstract

(57)【要約】 【目的】多種試料を同時解析するDNA塩基配列決定装
置を提供する。 【構成】核酸試料から調製されるDNA断片であり、蛍
光体により標識されたDNA断片が泳動する複数の電気
泳動路と、複数の電気泳動路にレーザ光を照射する光照
射手段と、レーザ光の照射により蛍光体から発する蛍光
を検出する光検出手段とを有し、気泳動路を泳動するD
NA断片を検出し核酸試料の塩基配列を決定するDNA
塩基配列決定装置において、光照射手段1〜4は、レー
ザ光1を走査して複数の電気泳動路の各々に照射する手
段2、3、4を具備し、光検出手段8は、レーザ光が照
射された電気泳動路を泳動するDNA断片からの蛍光
を、電気泳動路毎に分離して一定の時間間隔で繰り返し
検出する。 【効果】泳動レーン間隔を光小さくでき、温度むらなど
による泳動レーン間の泳動条件の差を小さくできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電気泳動装置に係り、特
にDNA上の塩基配列決定装置(DNAシーケンサー)
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、DNA上の塩基配列の決定にはラ
ジオアイソトープを用いた方法が用いられていたが、塩
基を蛍光ラベルして光学的に検出する手法の開発が望ま
れている。これを実現するために図4に示すように、特
定末端を持ち片方の末端が、アデニン塩基(A)、グア
ニン塩基(G)、シトシン塩基(C)、あるいはチミン
塩基(T)であるDNA断片を別々の泳動路上を泳動さ
せ、光を照射して泳動路毎に設けられた光電子増倍管に
より泳動DNA断片を計測する手法が提案されている。
(昭和58年度科研費補助金(総合研究(A))研究成
果報告集P.20〜25)また、末端塩基種の異なる4
種の断片群をそれぞれ蛍光波長の異なる蛍光体でラベル
し、カラム状のゲル中を泳動させ、光を照射して得られ
る発光を回折格子で分光し4個の光電子増倍管で検出す
る方式も提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする問題点】これらの提案されて
いる方法では、各DNA断片群毎に光検出器を設ける必
要があり、一種の試料につき4ケの検出器が入用であ
る。光検出器には光電増倍管が用いられるが、平板型電
気泳動板を用いる場合、各泳動路上に光電増倍管が一直
線上に並ぶことになる。このため泳動路間隔は光電増倍
管のサイズで決定され、10mmが最小である。したが
って1つのDNA試料の解析には4泳動帯が必要で泳動
板の4cmの巾を必要とする。
【0004】一方、DNA塩基配列の迅速決定法として
普及してきているショットガン方式などでは目的とする
DNAを細断し、多種の小さな断片の配列決定を同時に
行なうものである。これを実行するには一度に多くの泳
動帯を活用できる事が必要である。しかし、上述のよう
に従来法では一板の泳動板(有効巾〜20cm)上に高
々20泳動帯、試料数にして5ヶの測定ができるだけで
あった。すなわち多種試料を同時解析する能力に欠ける
難点があった。
【0005】
【問題点を解決するための手段】本発明は上記問題点を
解決するためになされたものである。本発明では従来の
1泳動帯毎に検出器を設ける代わりに複数個の泳動帯に
一個の検出器を設置し、各泳動帯からの光を時分割して
検出している。得られた信号はある時間毎に異なる泳動
帯からのものとなるが、信号を選別サンプリングする事
により各泳動帯からの信号を区別してその時間変化を記
録できる。各泳動帯からの光を時分割し検出する手段と
しては、各泳動路に時分割して光を照射すること、ある
いは各泳動路には常に光を照射しておくが泳動路と検出
器の間に光の遮蔽部材を設けて各泳動路からの光を選択
的に検出器に伝達するように構成する。
【0006】
【作用】複数個の泳動帯に一個の検出器を設置し、各泳
動帯からの光を時分割して検出するように構成してお
り、検出器の数よりも泳動帯を多くすることができるた
め、検出器の設置場所の関係で制限されていた泳動帯の
設置数を増大させることができる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1により説明す
る。レーザー光1は回転ミラー4などにより反射された
後ミラー2〜3により反射され電気泳動板を照射する。
回転ミラーは90°ずつ回転し、入射光と45°をなす
角で約1秒間静止する。静止面の位置により4つの光線
系路が選択できるようになっており、これらは照射光路
14〜17に相当する。照射光路14は末端がAで停止
している断片群の泳動路を照射し、15〜17は末端が
T、G、Cで停止する断片群の泳動路をそれぞれ照射す
る。このように回転ミラー4を動作させることにより照
射光路を変化させるが、ハーフミラーなどにより分割
し、4つづつのセットからなる複数の泳動路を照射する
ことができる。
【0008】光照射によって発せらせた蛍光はフィルタ
ー7を通過し検出帯8に入る。一方、励起光はフィルタ
ー7で除去される。検出器8には4つの泳動路からの蛍
光信号が交互に入ってくるが、同期回路11を用いて泳
動路毎の信号を混合しないように積算してメモリー12
に蓄える。メモリーとして二次元のものを考えると、横
軸に泳動帯の種類をとり、縦軸に時間あるいはサンプリ
ングNo.を取る事ができる。各泳動帯からの蛍光強度
の時間変化をメモリーの縦列を読み出す事により知る事
ができる。4つの泳動帯で測定時間にずれがあり、これ
が問題となる場合には回転ミラーの回転周期を短かくす
れば良いが1〜4秒の周期で十分な事が多い。
【0009】このようにして得られる信号の一例を図2
に示した。横軸は時間で(a)は泳動帯毎に現われる信
号15’である。(b)は検出器に流れる信号16’を
示したもので時系列的にAGCTの信号が検出される。
(c)は励起光が各泳動レーンを照射するタイミングを
示したものである。
【0010】本実施例では回転ミラーを用いて光線を偏
向させたが、ビームをスキャンしたり、ピストン運動す
るミラーを用いても同様の作を行なうことができる。
【0011】上記実施例ではレーザー光を分割して利用
するために1つのレーン当りの照射光量が小さくなる難
点がある。図3はこの難点を解決するためになされた実
施例である。レーザー光1は側面からゲルに入射し、全
泳動帯の一定の箇所を照射する。蛍光は各泳動帯から発
せられるが、特定レーンの蛍光だけがスリット18を通
過して検出器に到達できる。スリットはドライバー19
により左右に移動でき、一定時間毎に異なる泳動帯から
の蛍光信号を通過させる事ができる。このスリットの移
動運動に同期して信号の積算が行なわれデータ処理され
る。この例では泳動パネルの両側に検出器を設け、スリ
ットの開閉を2段階ずつにし、泳動帯あたりの測定時間
をふやす事もできる。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば泳動
レーン間隔を光電増倍管などで規定されるよりも小さく
する事ができるため、多くの泳動レーンを必要とする多
種試料の分析に有効である。また、泳動レーン間隔を小
さくする事により温度むらなどによる泳動レーン間の泳
動条件の差を小さくできる利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の平面模式図。
【図2】検出信号の時間変化を示す図であり、(a)は
泳動帯毎に整理した蛍光信号の時間変化、(b)は検出
器に入る蛍光信号強度の時間変化、(c)は各泳動帯を
照射する光の時間変化を示す図。
【図3】本発明の変形例の平面模式図。
【図4】本発明によるDANの分断および泳動分離の様
子を示す説明図。
【符号の説明】
1…レーザー光、2…部分反射板、3…反射鏡、4…回
転鏡、5…泳動用ガラスパネル、6…泳動ゲル、7…フ
ィルター、8…光電増倍管、9…検出回路、10…積分
器、11…同期回路、12…メモリ、13…出力機器、
14’…配列決定しようとするDNA、15’…蛍光信
号、16’…検出器に流れる信号、17’…断続光パル
ス、18…可動スリット、19…ドライバー、20…光
検出器、21…DNA断片群、22…泳動方向、23…
泳動DNAバンド。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】核酸試料から調製されるDNA断片であ
    り、蛍光体により標識されたDNA断片が泳動する複数
    の電気泳動路と、前記複数の電気泳動路にレーザ光を照
    射する光照射手段と、前記レーザ光の照射により前記蛍
    光体から発する蛍光を検出する光検出手段とを有し、前
    記電気泳動路を泳動する前記DNA断片を検出するDN
    A塩基配列決定装置において、前記光検出手段は前記電
    気泳動路の数よりも少ない数の複数の光検出器を具備す
    ることを特徴とするDNA塩基配列決定装置。
  2. 【請求項2】核酸試料から調製されるDNA断片であ
    り、蛍光体により標識されたDNA断片が泳動する複数
    の電気泳動路と、前記複数の電気泳動路にレーザ光を照
    射する光照射手段と、前記レーザ光の照射により前記蛍
    光体から発する蛍光を検出する光検出手段とを有し、前
    記電気泳動路を泳動する前記DNA断片を検出するDN
    A塩基配列決定装置において、前記光照射手段は、前記
    レーザ光を繰り返し走査して前記複数の電気泳動路に照
    射する手段を具備し、前記光検出手段は前記電気泳動路
    の数よりも少ない数の複数の光検出器を具備することを
    特徴とするDNA塩基配列決定装置。
  3. 【請求項3】核酸試料から調製されるDNA断片であ
    り、蛍光体により標識されたDNA断片が泳動する複数
    の電気泳動路と、前記複数の電気泳動路にレーザ光を照
    射する光照射手段と、前記レーザ光の照射により前記蛍
    光体から発する蛍光を検出する光検出手段とを有し、前
    記電気泳動路を泳動する前記DNA断片を検出するDN
    A塩基配列決定装置において、前記光照射手段は、前記
    レーザ光の進行経路を複数に変化させる光反射手段と、
    該光反射手段により反射された前記レーザ光を異なる進
    行経路をもつ光に分割する光分割手段とを具備すること
    を特徴とするDNA塩基配列決定装置。
  4. 【請求項4】核酸試料から調製されるDNA断片であ
    り、蛍光体により標識されたDNA断片が泳動する複数
    の電気泳動路と、前記複数の電気泳動路にレーザ光を照
    射する光照射手段と、前記レーザ光の照射により前記蛍
    光体から発する蛍光を検出する光検出手段とを有し、前
    記電気泳動路を泳動する前記DNA断片を検出するDN
    A塩基配列決定装置において、前記レーザ光を繰り返し
    走査して前記複数の電気泳動路に照射する手段を具備
    し、前記光検出手段は、前記電気泳動路を泳動する前記
    DNA断片を繰り返し検出することを特徴とするDNA
    塩基配列決定装置。
  5. 【請求項5】蛍光体により標識された核酸試料が泳動す
    る複数の電気泳動路と、前記複数の電気泳動路にレーザ
    光を照射する光照射手段と、前記レーザ光の照射により
    前記蛍光体から発する蛍光を検出する光検出手段とを有
    する電気泳動装置において、前記光照射手段は、前記複
    数の電気泳動路を横切る方向で前記レーザ光を走査する
    手段を具備し、前記光検出手段は、前記電気泳動路を泳
    動する前記核酸試料からの前記蛍光を検出することを特
    徴とする電気泳動装置。
  6. 【請求項6】蛍光体により標識された核酸試料が泳動す
    る複数の電気泳動路と、前記複数の電気泳動路にレーザ
    光を照射する光照射手段と、前記レーザ光の照射により
    前記蛍光体から発する蛍光を検出する光検出手段とを有
    する電気泳動装置において、前記光照射手段は、前記複
    数の電気泳動路を横切る方向で前記レーザ光を走査する
    手段を具備し、前記光検出手段は、前記レーザ光が照射
    された前記電気泳動路を泳動する前記核酸試料からの前
    記蛍光を検出して、前記蛍光の強度の時間変化を決定す
    ることを特徴とする電気泳動装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6528258B1 (en) 1999-09-03 2003-03-04 Lifebeam Technologies, Inc. Nucleic acid sequencing using an optically labeled pore

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5113298A (en) * 1974-07-23 1976-02-02 Joko Sangyo Kk Reezaaokogentosuru takentainodosokuteihohoto sochi
JPS60220860A (ja) * 1984-01-16 1985-11-05 カリフオルニア・インステイテユ−ト・オブ・テクノロジ− オリゴヌクレオチドの分析法
JPS6162843A (ja) * 1984-08-13 1986-03-31 Hitachi Ltd 螢光検出型電気泳動装置

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