JPS6336147A - ゲル電気泳動装置 - Google Patents
ゲル電気泳動装置Info
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- JPS6336147A JPS6336147A JP61180676A JP18067686A JPS6336147A JP S6336147 A JPS6336147 A JP S6336147A JP 61180676 A JP61180676 A JP 61180676A JP 18067686 A JP18067686 A JP 18067686A JP S6336147 A JPS6336147 A JP S6336147A
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Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
本発明は核酸の塩基配列をＭａｘａｍ−Ｇｉ Ｉｂ６ｖ
ｔ法またはＳａｎｇａｒ法によって決定する際に用いら
れるゲル電気泳動装置で、特に核酸の断片をあらかじめ
けい光ラベルしておき、泳動中の核酸断片をそのけい光
で検出することを特徴とする同装置に関する。
ｔ法またはＳａｎｇａｒ法によって決定する際に用いら
れるゲル電気泳動装置で、特に核酸の断片をあらかじめ
けい光ラベルしておき、泳動中の核酸断片をそのけい光
で検出することを特徴とする同装置に関する。
（ロ）従来の技術
核酸の塩基配列全決定する方法として。
％ｌａｘａｍ −Ｇｉ Ｉｂｅｒｔ法（Ｍｅｔｈｏｄｓ
ｉｎ ｇｎｚｙｍｏｌｏｇｙ、 ｖｏ１５５ｐｐ４９
９〜５６１ 、Ａｃａｄｅｗｉｃ Ｐｒｅｓｓ、 ｌ
９８Ｑ：］や。
ｉｎ ｇｎｚｙｍｏｌｏｇｙ、 ｖｏ１５５ｐｐ４９
９〜５６１ 、Ａｃａｄｅｗｉｃ Ｐｒｅｓｓ、 ｌ
９８Ｑ：］や。
Ｓａｎｇａｒ法（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ Ｎａｔ
ｉｏｎａｌ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ Ｕ
、Ｓ、Ａ、 ｖｏｌ ７４ ＋Ｐ５４６３−
（１９７７年）〕が知られている。これらは配列決定の
最終段階に核酸の断片をゲル電気泳動させて、その泳動
パターンを読みとることによって配列を決定するもので
ある。これ迄は、この泳動パターンの読みとシにあらか
じめ放射性同位元素でラベルした核酸を用いることによ
り、放射線検出によって行われてきたが、最近になって
より安全なけい光ラベル法が提案されている。例えば公
開特許公報昭６０−２２０８６０は。核酸０断片ノ末端
がアデニン・グアシン・シトシン・チミンのどれである
かに対応して制別の種類のけい光列でラベルすることに
よって一本のカラムによる泳動で一棗んに配列決定をす
る方法を開示している。
ｉｏｎａｌ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ Ｕ
、Ｓ、Ａ、 ｖｏｌ ７４ ＋Ｐ５４６３−
（１９７７年）〕が知られている。これらは配列決定の
最終段階に核酸の断片をゲル電気泳動させて、その泳動
パターンを読みとることによって配列を決定するもので
ある。これ迄は、この泳動パターンの読みとシにあらか
じめ放射性同位元素でラベルした核酸を用いることによ
り、放射線検出によって行われてきたが、最近になって
より安全なけい光ラベル法が提案されている。例えば公
開特許公報昭６０−２２０８６０は。核酸０断片ノ末端
がアデニン・グアシン・シトシン・チミンのどれである
かに対応して制別の種類のけい光列でラベルすることに
よって一本のカラムによる泳動で一棗んに配列決定をす
る方法を開示している。
（ハ）発明が解決しようとする問題点
しかしながら、上記の従来技術でけ泳動距離全十分に長
く取らないとパターンの分離が不十分となシ、配列の決
定結果に誤りが生じる。泳動距離を十分に長くとるとい
うことは、結局配列決定に要する時間が多くかかるとい
うことで。
く取らないとパターンの分離が不十分となシ、配列の決
定結果に誤りが生じる。泳動距離を十分に長くとるとい
うことは、結局配列決定に要する時間が多くかかるとい
うことで。
特に配列が畏大な核酸の場合、これは著しく不利であっ
た。
た。
に）問題点全解決するための手段
泳動距離が短くなると、けい光スペクトルの重なりのた
めにバンドの中身の判別が困難になる。それ金防ぐため
に本発明においてはけい光を分光し、それをアレイ型光
電変換素子により連続スペクトルとして測光すると共に
測光された連続スペクトル全演算処理して成分分解し。
めにバンドの中身の判別が困難になる。それ金防ぐため
に本発明においてはけい光を分光し、それをアレイ型光
電変換素子により連続スペクトルとして測光すると共に
測光された連続スペクトル全演算処理して成分分解し。
けい先光の有無の判別を行うことを第一の特徴とし、更
にそのアレイ型光電変換素子を冷却することを第二の特
徴とする。
にそのアレイ型光電変換素子を冷却することを第二の特
徴とする。
この発明で用いるアレイ型光電変換素子としては通常の
電荷結合素子またはダイオードアレイが好ましい。特に
その素子として２次元配列のものｆ！：Ｍいると同時に
多数の核酸について配列決定が可能になる。またけい光
放射光を連続スペクト！に分解する手段としてはプリズ
ムまたはグレーティングが好ましい。
電荷結合素子またはダイオードアレイが好ましい。特に
その素子として２次元配列のものｆ！：Ｍいると同時に
多数の核酸について配列決定が可能になる。またけい光
放射光を連続スペクト！に分解する手段としてはプリズ
ムまたはグレーティングが好ましい。
光電変換素子の冷却としては例えば液体チッ素により一
１９５°Ｃまで冷却することが可能である。
１９５°Ｃまで冷却することが可能である。
けい光スペクト〜の演算としては例えば通常のパーソナ
ルコンビーータを用いることもできる。
ルコンビーータを用いることもできる。
（ホ））作用
本発明は１分光手段でけい光放射光の波長スペクト〃に
分解し光電変換素子プレイで連続的に受光し、演算処理
手段で受光スペクトルを処理してけい先光を判別する。
分解し光電変換素子プレイで連続的に受光し、演算処理
手段で受光スペクトルを処理してけい先光を判別する。
演算処理手段では次の計算手順によシ受光信号を処理す
る。
る。
〈計算手順〉
あらかじめ侠酸塩基（アデニン、グアミン。
シトンン、チミンｖ４種類）のそれぞれをラベルしてい
る４種類のけい光物質のけい光スペクト／ｖを記憶して
おき、受信したけい光スペクトルの最も強いけい光をも
つ波長に最も近いピーク波長全もつ記憶し之スベクＩ−
／しをピーク値が等しくなるように定数倍し、このスペ
クト３／を引ぐ。この残ったスペクトルから、前の操作
で用い’ｉｔスペクトル以外のスペク）／Ｌ／を同様の
操作で引く。
る４種類のけい光物質のけい光スペクト／ｖを記憶して
おき、受信したけい光スペクトルの最も強いけい光をも
つ波長に最も近いピーク波長全もつ記憶し之スベクＩ−
／しをピーク値が等しくなるように定数倍し、このスペ
クト３／を引ぐ。この残ったスペクトルから、前の操作
で用い’ｉｔスペクトル以外のスペク）／Ｌ／を同様の
操作で引く。
この過程をくり返し、あらかじめ記憶した４つのスペク
トルすべてについて、その乗は算に要した定数ＡＣλｍ
） ／Ａｍ （ｍは１〜４）を導き出す。定数があらか
じめ決められたしきいｇｌを上回るときにそのけい光物
質が「ある」と判断する。
トルすべてについて、その乗は算に要した定数ＡＣλｍ
） ／Ａｍ （ｍは１〜４）を導き出す。定数があらか
じめ決められたしきいｇｌを上回るときにそのけい光物
質が「ある」と判断する。
（へ）実施例
第１図はこの発明の一実施例の構成？示している。この
例では光電変換素子として２次元アレイを用いているが
、１次元の場合は図のＹ方向にのみ配列をさせればよい
。この場合は多検体の一括泳動けできない。
例では光電変換素子として２次元アレイを用いているが
、１次元の場合は図のＹ方向にのみ配列をさせればよい
。この場合は多検体の一括泳動けできない。
１は泳動用ゲｙであり９通常ポリアクリルアミドが用い
られる。これはタテ型になっていて。
られる。これはタテ型になっていて。
上から下へ泳動され、上・下に２■泳動用電源が印加さ
れている。今、サンプルは３種類あり。
れている。今、サンプルは３種類あり。
各サンプ／Ｌ／ハあらかじめ公知のマクサム・ギルバー
ト法あるいけサンガー法で処理され、更に適当な４種類
のけい光列で末端塩基の種類ごとにラベルしであるとす
る。このようなけい光列には例えばＦＩＴＣ（５１５縄
へ放射ピーク）。
ト法あるいけサンガー法で処理され、更に適当な４種類
のけい光列で末端塩基の種類ごとにラベルしであるとす
る。このようなけい光列には例えばＦＩＴＣ（５１５縄
へ放射ピーク）。
ＮＢＤ −Ｆ （５４０７ＬＪＬ） ＴｅｘａｓＲｅｄ
（６１２７１７ＦＩ） 。
（６１２７１７ＦＩ） 。
Ｍｌ（ＩＴＣ（５７７７１１Ｌ）等がある。ラベル後の
３種類のサンプルは泳動ゲル上部のみにおかれ。
３種類のサンプルは泳動ゲル上部のみにおかれ。
泳動される。
泳動中の核酸断片のゾーンはある一つの列に達したとき
けい光測定される。３はアルゴンレーザであ、ｂ４ｓｓ
ｎｘのビームを放射し、けい光列を励起する。この光Ｆ
′ｉ４のシリンドリカルレンズでうすい平面状に広げら
れ、５のビームスプリッタで反射し、６のレンズにより
泳動ゲル中に集光され泳動中のサンプルを照明する。こ
こで６のレンズは励起光けい先光の両方が透光するので
９色収差が少なく明るいものがよく。
けい光測定される。３はアルゴンレーザであ、ｂ４ｓｓ
ｎｘのビームを放射し、けい光列を励起する。この光Ｆ
′ｉ４のシリンドリカルレンズでうすい平面状に広げら
れ、５のビームスプリッタで反射し、６のレンズにより
泳動ゲル中に集光され泳動中のサンプルを照明する。こ
こで６のレンズは励起光けい先光の両方が透光するので
９色収差が少なく明るいものがよく。
−眼レフカメラ用のレンズが適している。サンプルから
出たけい光放射光は同じくレン／￥′６を通シ５のビー
ムスプリッタで直進した成分が分光用プリズム７によっ
て分光（因のタテ方向に分光）され、それぞれの波長成
分が８のアレイ型センサーのＸ方向へ、サンプル１１の
位置がＸ方向へ展開される。ここで８のプレイ型センサ
ーとしては可視光で十分な感度をもつ必要があり９例え
ば松下″Ｍ、器ＭＮ８２ ］ ＯＷ（ダイオードアレイ
、３９８Ｘ４９Ｇ素子）、東芝Ｔ ＣＤ２０５Ｃ（電荷
結合素子、４００Ｘ５００素子）。
出たけい光放射光は同じくレン／￥′６を通シ５のビー
ムスプリッタで直進した成分が分光用プリズム７によっ
て分光（因のタテ方向に分光）され、それぞれの波長成
分が８のアレイ型センサーのＸ方向へ、サンプル１１の
位置がＸ方向へ展開される。ここで８のプレイ型センサ
ーとしては可視光で十分な感度をもつ必要があり９例え
ば松下″Ｍ、器ＭＮ８２ ］ ＯＷ（ダイオードアレイ
、３９８Ｘ４９Ｇ素子）、東芝Ｔ ＣＤ２０５Ｃ（電荷
結合素子、４００Ｘ５００素子）。
浜松ホトニクスマイクロチャネルプレートＦ１５５１゜
１５５２ 、１０９４ 、１２０８等が適している。
１５５２ 、１０９４ 、１２０８等が適している。
図では省略しているがこれらの素子を冷却することによ
って例えば液体チッ素で冷却すれば堂温に比べて熱雑音
を約１／４にまで減少させることができる。またアレイ
素子は一般に電荷蓄積時間（受光時間）を長くとること
によってＳ／Ｎを更に向上させることができる。すなわ
ち弱い光でも蓄積時間を増大させることで光電流を大き
くできるのでＳ／’Ｎ （これは光電流の１７２乗に比
例する）を向上できる。
って例えば液体チッ素で冷却すれば堂温に比べて熱雑音
を約１／４にまで減少させることができる。またアレイ
素子は一般に電荷蓄積時間（受光時間）を長くとること
によってＳ／Ｎを更に向上させることができる。すなわ
ち弱い光でも蓄積時間を増大させることで光電流を大き
くできるのでＳ／’Ｎ （これは光電流の１７２乗に比
例する）を向上できる。
このようなアレイ素子からできた信号は、９の電子演算
回路で処理される。なお、 １０は泳動用電極そうであ
る。この演算回路１０での信号処理プロセスめ例を第２
図に示す。（ａ）は受信したけい光スペクトルである。
回路で処理される。なお、 １０は泳動用電極そうであ
る。この演算回路１０での信号処理プロセスめ例を第２
図に示す。（ａ）は受信したけい光スペクトルである。
（ｂ＋はあらかじめ記憶した４つの既知のけい光スペク
トルで、■、＠。
トルで、■、＠。
［相］、０がそれぞれ、けい光物質１，２．３．４に対
応する。これらはそれぞれピークの波長λ１゜λ２．λ
３．λ４は異りているが、そのスペクトルのスカート部
ｔｌＮ’Ｊ−ｖている。今、（ａ）の受信けい先光のピ
ークを与える波艮金λＸ、その強さをＡｘとする。まず
９手順としてはλ８に最も近いものをλ１．λ２．λ３
．λ４の中から捜し出す。これが仮にλ２であったとす
る。このとき、（ａ）のλ２における強度がＡ（λりで
めったとすると１次にを作る。この結果を図２の（Ｃ）
に示す。
応する。これらはそれぞれピークの波長λ１゜λ２．λ
３．λ４は異りているが、そのスペクトルのスカート部
ｔｌＮ’Ｊ−ｖている。今、（ａ）の受信けい先光のピ
ークを与える波艮金λＸ、その強さをＡｘとする。まず
９手順としてはλ８に最も近いものをλ１．λ２．λ３
．λ４の中から捜し出す。これが仮にλ２であったとす
る。このとき、（ａ）のλ２における強度がＡ（λりで
めったとすると１次にを作る。この結果を図２の（Ｃ）
に示す。
次に（ｃ）に対して前と同じ処理を行う。（Ｃ）のピー
クを与えるλはλｘｘであるから、λＸＸに一番近いも
のをλ１．λ３．λ４から捜し、それがλｌであったら
その高さ人（λｌ）と、０のスペクトμの比をとシ。
クを与えるλはλｘｘであるから、λＸＸに一番近いも
のをλ１．λ３．λ４から捜し、それがλｌであったら
その高さ人（λｌ）と、０のスペクトμの比をとシ。
金作り、（ｄ）を得る。
以下、同様の操作で結局４つのスベク）／ｖｅ。
＠、＠、＠の成分分解を行ない、その成分毎にＡ（λｍ
）／Ａｒｎ （ｍは１〜４）があらかじめ決めたしきい
値以上のとき、けい光物ｆｆあシ（すなわち、末端にそ
のけい光に対応した塩基がある）とみなす。
）／Ａｒｎ （ｍは１〜４）があらかじめ決めたしきい
値以上のとき、けい光物ｆｆあシ（すなわち、末端にそ
のけい光に対応した塩基がある）とみなす。
このようにして短い距離しか泳動していない核酸断片か
らでも、信号処理によって末端の塩基を検出できるので
、すでに周知の塩基配列決定方法によって、全塩基配列
の短時間の決定ができる。
らでも、信号処理によって末端の塩基を検出できるので
、すでに周知の塩基配列決定方法によって、全塩基配列
の短時間の決定ができる。
（ト）効果
本発明によれば、泳動中の核酸断片が十分分離されてい
なくても信号処理によって断片の端末塩基を明確に知る
ことができるから、従来よりも短い泳動距離によって、
言いかえれば短い時間で完全な配列決定が行える。
なくても信号処理によって断片の端末塩基を明確に知る
ことができるから、従来よりも短い泳動距離によって、
言いかえれば短い時間で完全な配列決定が行える。
また、光１変換素子全冷却すれば熱雑音（絶対温度に比
例）を減少できるので更に高い弁別能力を持ち得る。
例）を減少できるので更に高い弁別能力を持ち得る。
第１図は９本発明の一実施例を示す装置、第２図は信号
処理過程を説明した図である。 １・・・泳動用ゲル ８・−アレイ型センサー９・
・・電子演算回路 特許出願人 株式会社島津製作所 ” 代理人 弁理士 武 石 屑 彦 、′。 第１凹 （Ｃ） ひ）第？図
処理過程を説明した図である。 １・・・泳動用ゲル ８・−アレイ型センサー９・
・・電子演算回路 特許出願人 株式会社島津製作所 ” 代理人 弁理士 武 石 屑 彦 、′。 第１凹 （Ｃ） ひ）第？図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、核酸塩基配列決定用のゲル電気泳動装置において、
けい光物質でラベルした核酸塩基の断片からのけい光放
射光を分光する手段と、分光した光を測光する１次元ま
たは２次元の光電変換素子アレイと、その１次元または
２次元光電変換素子アレイの電気的出力を演算処理する
回路を備えてなるゲル電気泳動装置。 ２、光電変換素子が冷却されていることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載のゲル電気泳動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61180676A JPH0795033B2 (ja) | 1986-07-30 | 1986-07-30 | ゲル電気泳動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61180676A JPH0795033B2 (ja) | 1986-07-30 | 1986-07-30 | ゲル電気泳動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6336147A true JPS6336147A (ja) | 1988-02-16 |
| JPH0795033B2 JPH0795033B2 (ja) | 1995-10-11 |
Family
ID=16087357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61180676A Expired - Fee Related JPH0795033B2 (ja) | 1986-07-30 | 1986-07-30 | ゲル電気泳動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0795033B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63231247A (ja) * | 1987-03-20 | 1988-09-27 | Hitachi Ltd | 電気泳動分離検出方法及び装置 |
| JPH01116441A (ja) * | 1987-10-30 | 1989-05-09 | Hitachi Ltd | 光分散検出型電気泳動装置 |
| JPH02269936A (ja) * | 1989-04-12 | 1990-11-05 | Hitachi Ltd | 蛍光検出型電気泳動装置 |
| JPH08233739A (ja) * | 1996-04-03 | 1996-09-13 | Hitachi Ltd | 蛍光検出型電気泳動装置における蛍光検出方法 |
| JP2002055050A (ja) * | 2000-08-09 | 2002-02-20 | Hitachi Ltd | 蛍光画像検出方法並びにｄｎａ検査方法及びその装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10227740A (ja) | 1997-02-18 | 1998-08-25 | Hitachi Ltd | 多色蛍光検出電気泳動分析装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6072557U (ja) * | 1983-10-24 | 1985-05-22 | 旭化成株式会社 | フロ−スル−型けい光スペクトルアナライザ |
| 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 |
| JPS6151569A (ja) * | 1984-08-22 | 1986-03-14 | Canon Inc | 細胞識別装置 |
-
1986
- 1986-07-30 JP JP61180676A patent/JPH0795033B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0795033B2 (ja) | 1995-10-11 |
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