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JP2649794C - - Google Patents

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Publication number
JP2649794C
JP2649794C JP2649794C JP 2649794 C JP2649794 C JP 2649794C JP 2649794 C JP2649794 C JP 2649794C
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
labeled
dna
chromophore
oligonucleotides
oligonucleotide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
Other languages
Japanese (ja)
Original Assignee
カリフォルニア インスティテュート オヴ テクノロジー
Publication date

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明はオリゴヌクレオチドを分析する装置に関する
。 【0002】 【従来の技術】DNA(デオキシリボ核酸)およびRNA(リボ核酸)の信頼し
うる配列分析法の開発は、組換DNA技術および遺伝子工学の成功に対する1つ
の鍵となっている。近代分子生物学の他の技術と共に使用すれば、核酸配列を決
定することによって動物、植物およびウイルスのゲノムを所定の化学構造を有す
る個々の遺伝子に分解しかつ分析することを可能にする。生物学的分子の機能は
その構造により決定されるので、遺伝子の構造の決定は遺伝情報のこの基本単位
を有用な方法で最終的に処理するのに重要である。遺伝子を単離しかつ特性化す
ることができれば、これらは原蛋白質が有するものとは異なる性質を有する遺伝
子生成物(すなわち蛋白質)の産生を可能にするように改変することができ、そ
の構造における所望の変化をもたらすことができる。天然もしくは合成の遺伝子
が組み込まれる微生物を化学「工場」として使用し、たとえばインタフェロン、
成長ホルモンおよびインシュリンのような微量なヒト蛋白質を多量に産生させる
ことができる。植物に遺伝情報を与えて、これらを過酷な環境条件で生存させ、
あるいはそれ自身の栄養素を生産することができる。 【0003】近代の核酸配列決定法の開発によって、各種の技術が並行的に開発
されている。その1つは、DNAの小型乃至中型ストランドを細菌プラスミド、 バクテリオファージ、あるいは小動物のウイルスにクローン化させる簡単かつ確
実な方法の出現であった。これは、化学分析するのに充分な量で純粋なDNAを
産生することを可能にした。他の開発は、オリゴヌクレオチドをその寸法に応じ
て高度に解離、分離するためのゲル電気泳動法の完成であった。しかしながら、
開発の鍵となる概念は、一連の寸法群のクローン化され、かつ精製されたDNA
断片を生成する方法の導入である。これら断片はその種々な長さの集合として、
もとのDNA分子を構成するヌクレオチドの配列を決定するのに必要とされる情
報を含んでいる。これら断片群を生成させるための2つの異なる方法が広範に使
用されており、その1つはサンガーにより開発されたもの〔エフ・サンガー、エ
ス・ニックレンおよびエー・アール・クールソン、プロシーディング・ナショナ
ル・アカデミー・サイエンス・USA、第74巻第5463頁(1977)およ
びエー・ジェー・エッチ・スミス、メソッヅ・イン・エンザイモロジー、第65
巻 第56−580頁(1980)〕であり、もう1つはマキサムおよびギルバ
ートにより開発されたもの〔エー・エム・マキサムおよびダブリュー・ギルバー
ト、メソッズ・イン・エンザイモロジー、第65巻 第499−559頁(19
80)〕である。 【0004】サンガーにより開発された方法をジデオキシチェーンターミネーシ
ョン法と呼ぶ。この方法の最も一般的に使用される変法においては、DNA断片
をたとえばM13のような一本鎖DNAファージにクローン化する。これらのファ
ージDNAは、DNAポリメラーゼIのクレノー断片による相補的ストランドの
プライム合成に対する鋳型として使用することができる。このプライマーは合成
オリゴヌクレオチドまたは制限断片のいずれかであって、クローン化挿入体の3'
末端近くでM13ベクターの領域に特異的にハイブリド化する原組換DNAから
単離される。4種の配列決定反応のそれぞれにおいて、プライム合成は4種の可
能なデオキシヌクレオチドのうちの1種のジデオキシ誘導体を充分量存在させて
行なわれ、その結果、鎖の成長はこれらの「死端部」ヌクレオチドを組み込むこ
とによりランダムに終了される。デオキシ型に対するジデオキシ型の相対濃度は
、ゲル電気泳動により分離されうる全ての可能な鎖長に対応する長さが生ずるよ
うに調整される。4種のプライム合成反応のそれぞれから得られる生成物を、ポ
リ アクリルアミドゲルの個々のトラック(レーン)で電気泳動により分離する。成
長した鎖中に組み込まれた放射能標識を使用して、各電気泳動トラックにおける
DNAパターンのオートラジオグラフを作成する。クローン化DNAにおけるデ
オキシヌクレオチドの配列を、4つのレーンにおけるバンドパターンを解析して
決定する。 【0005】マキサムおよびギルバードにより開発された方法は、精製DNAを
化学処理して、サンガー法により得られるものと同様な一連の寸法群のDNA断
片を生成させる。3'末端もしくは5'末端のいずれかが放射性リン酸で標識された
一本鎖もしくは二重鎖DNAをこの方法により配列決定することができる。4種
の反応群において、4種のヌクレオチド塩基のうち1種もしくは2種につき化学
処理により開裂を引き起こさせる。開裂は3段階の過程を含む。すなわち、塩基
の修飾、修飾された塩基の糖成分からの除去、およびこの糖成分におけるストラ
ンド切断である。反応条件は、末端標識された断片の大部分がゲル電気泳動によ
り分離しうるサイズ(典型的には1〜400個のヌクレオチド)となるように調
整される。電気泳動、オートラジオグラフおよびパターン解析が、サンガー法と
ほぼ同様に行なわれる。(化学処理によって、2つのDNA断片が必らず生ずる
が、末端標識を有する断片のみがオートラジオグラフで検出される)。 【0006】これらのDNA配列決定法は、広範に使用され、かつそれぞれ幾つ
かの変法を有する。それぞれの場合、1回の反応群から得られる配列の長さは、
主として電気泳動に使用したポリアクリルアミドゲルの分離能により制限される
。典型的には、1回のゲルトラックから200〜400個の塩基を解読すること
ができる。これら両方法ではうまくいくが重大な欠点を有する。これは主として
電気泳動に伴なう問題である。1つの問題は、ゲルにおけるDNAバンドの位置
を決定するため標識として放射性標識を使用する必要があることである。燐−3
2の短い半減期、すなわち放射性標識剤の不安定性を考慮せねばならず、また放
射能廃棄および取り扱いの問題を考慮せねばならない。より重要なことは、オー
トラジオグラフィーの性質(放射性ゲルバンドのフイルム像はバンド自身よりも
幅広いものである)および4種の異なるゲルトラックの間のバンド位置の比較(
これはバンド移動の点で均一に挙動したり、しなかったりする)によって、観察
さ れるバンドの分離、すなわちゲルから解読しうる配列の長さが制限される。さら
に、トラック毎の不規則性はオートラジオグラフの自動読みとりを困難にし、現
在では、これらの不規則性の補正はコンピュータによるよりも肉眼の方が良好で
ある。オートラジオグラフは、人為的に「解読」する必要性があるため時間がか
かり、面倒かつ誤差の多いものである。さらに、実際に電気泳動を行ないながら
ゲルパターンを解読することは不可能であり、隣接するバンドを分離するには解
離が不充分である際にも電気泳動を終了することができず、或る基準化した時間
で電気泳動を終了させ、かつ配列解読を開始する前に放射能写真が現像されるの
を待たねばならない。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、DNA配列決定法における電気泳動
工程に伴なうこれらおよびその他の問題を解決し、かつ当業界に著しい進歩をも
たらすものと信じられる。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明は、オリゴヌクレオチドを分析する装置に
関し、該装置は、個々のオリゴヌクレオチドが発色団あるいは蛍光発色剤で標識
されたプライマーの延伸反応で得られた、標識された複数のオリゴヌクレオチド
のソースと、該発色団あるいは蛍光発色剤で標識された複数のオリゴヌクレオチ
ドをそのサイズにより高度に分離し得る、分離手段と、および、該分離され標識
されたオリゴヌクレオチドをその発色団または蛍光発色剤で検出する検出手段と
を有する、装置に関する。さらに、本発明はDNA配列決定操作の際に生ずるD
NA断片の新規な電気泳動分析法であって、4種の発色剤もしくは螢光発生剤の
群を使用して、配列決定操作により生じたDNA断片を標識しかつゲルによる電
気泳動で分離される際に断片の検出および特性化を可能にする。この検出は、標
識バンドがゲル中を移動する際に、これらを監視しうる吸光もしくは螢光光度計
を使用する。さらに本発明はDNA断片の新規な分析装置(系)をも含み、この
装置(系)は、オリゴヌクレオチド断片を分析する装置であって、発色団あるい
は螢光発色剤で標識されたオリゴヌクレオチドのソース(該発色団あるいは螢光
発色剤は、そのスペクトル特性によって識別可能である)と、該オリゴヌクレオ チド断片をそのサイズにより高度に分離し得る、分離手段と、および、該標識さ
れた断片を検出する手段とを有する装置である。 【0009】好ましくは、前記オリゴヌクレオチド断片を分離する手段が、電気
泳動手段を有するゾーン、および、該標識されたオリゴヌクレオチド断片を該ゾ
ーンに導入する手段;とを有する。 【0010】好ましくは、前記標識された断片を検出する手段が、前記断片を分
離する際にモニターする光学的手段を含む装置である。好ましい光学的手段は、
吸光光度計、あるいは螢光光度計である。 【0011】さらに、標識された断片が、発色団あるいは螢光発色剤で標識され
ているプライマーの延長反応により得られた断片であり、該標識された断片は、
A、C、GおよびTの少なくとも1つ、あるいは少なくとも2つ、あるいは4つ
のすべて、の配列決定反応から生じたものであり、該標識のスペクトル特性によ
って他の断片から識別可能である装置である。 【0012】さらに、前記標識されたオリゴヌクレオチド断片のソースが、ゾー
ンの一端にあり、検出手段が該ゾーンの他端に近接して配置されている装置が好
ましい。 【0013】また、本発明は、オリゴヌクレオチド配列を決定する装置であって
、この装置は、発色団あるいは螢光発色剤で標識されたオリゴヌクレオチドのソ
ース(該発色団あるいは螢光発色剤は、そのスペクトル特性によって識別可能で
ある)、該オリゴヌクレオチド断片をそのサイズに従って1塩基で分離し得る分
離手段、および、該標識された断片を検出する手段とを有する装置である。 【0014】また、本発明は、発色性もしくは螢光性標識されたDNA断片(こ
れら断片は種々異なって標識される)の原料と、電気泳動ゲルを含む領域と、標
識DNA断片を前記領域へ導入する手段と、標識DNA断片がゲル中を移動して
、これにより分離される際に前記標識DNA断片をモニターしまたは検出する光
度測定手段とを含むものである。 【0015】本発明の目的は、DNAの新規な配列分析法を提供することである
。 【0016】本発明の他の目的は、DNA断片の新規な分析装置(系)を提供す
ることである。 【0017】特に、本発明の目的は、DNAの配列分析に対する改良方法を提供
することである。 【0018】本発明のこれらおよびその他の目的および利点は、添付図面を参照
して以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。 【0019】サンガー法に使用するための標識プライマーの設計 サンガーのジデオキシチェーンターミネーション法に基づく方法を含め、DNA
配列決定の従来法においては、単一の放射性標識、すなわち燐−32を使用して
全てのバンドをゲル上で同定する。この方法は、4種の合成反応で生じた断片群
を別々のゲルトラックにかけることを必要とし、異なるトラックにおけるバンド
移動度を比較することに伴なう問題が生ずる。この問題は、本発明において、そ
れぞれ異なる最大吸収もしくは螢光を有する4種の発色剤もしくは螢光発色剤の
群を使用することにより解決される。これら標識のそれぞれを、プライマーへ化
学結合させて断片ストランドの合成を開始させるのに使用する。次いで、それぞ
れ標識されたプライマーをジデオキシヌクレオチドの1種と組み合せ、これを使
用してDNAポリメラーゼのクレノー断片によるプライム合成反応に使用する。 【0020】プライマーは次の特性を持たねばならない: (1)ポリメラーゼでチェーンを延長させるため遊離の3'ヒドロキシル基を持たね
ばならない。 【0021】(2)クローン化挿入体の3'の特有の領域に相補的でなければならな
い。 【0022】(3)ハイブリドして独特の安定な二本鎖を形成するのに充分な長さ
でなければならない。 【0023】(4)発色団または螢光発色剤はハイブリド化を妨げたり、あるいは
ポリメラーゼによる3'末端延長を妨げてはならない。 【0024】上記条件1、2および3は、M13ベクターを用いるサンガー型配
列決定に一般的に使用される数種の合成オリゴヌクレオチドプライマーにより満
たされる。この種のプライマーの1つは12mer 5' TCA CGA CGT
TGT 3' であり、ここでA、C、GおよびTはDNAの4種の異なるヌク
レオチド成分を示し、Aはアデノシン、Cはシトシン、Gはグアノシン、Tはチ
ミジンを示す。 【0025】発色性もしくは螢光性標識の結合については本出願人による198
3年12月20日付け出願の米国特許出願第565010号に記載されており、
その開示を参考のためここに引用する。使用する方法は、オリゴヌクレオチドプ
ライマーの合成における最後の付加として5'末端に脂肪族アミノ基を導入するこ
とである。この反応性アミノ基は次いで広範な種類のアミノ反応性発色剤および
(または)螢光発生剤と容易に結合することができる。この方法は、上記条件4
による標識プライマーにつき好適である。 【0026】使用する4種の染料は、高い吸光係数および(または)比較的高い
螢光量子収率を持たねばならない。さらに、充分に離れた最大吸収および(また
は)最大放出を持たねばならない。この種の4種のアミノ反応性染料の代表的な
ものは次の通りである: 【0027】 【表1】 【0028】これらの染料はM13プライマーに結合しており、この結合物を2
0%ポリアクリルアミドゲルで電気泳動にかける。標識されたプライマーは、ゲ
ルにおけるその吸収と螢光とにより検出することができる。4種の標識プライマ
ーは全て同一の電気泳動移動度を有する。染料結合されたプライマーは、DNA
に特異的にハイブリドする能力を保持するが、これは配列決定反応に一般に使用
される誘導体化していないオリゴヌクレオチドと置換できることにより示される
。 【0029】マキサム/ギルバート法と共に使用するDNA末端標識 マキサム/ギルバート法によるDNA配列決定においては、決定すべき配列を有
するDNA断片の末端を標識せねばならない。これは、従来、放射性ヌクレオチ
ドを用いて酵素的に行なわれている。本発明に開示する染料検出方法と組み合せ
てマキサム/ギルバート法を使用するためには、DNA断片を染料で標識せねば
ならない。これを行ないうる1つの方法を図1に示す。或る種の制限エンドヌク
レアーゼは、いわゆるDNA開裂の生成物として知られている3'オーバーハング
を生成する。これらの酵素は、「付着性末端」すなわち二本鎖DNAの末端にお
ける一本鎖DNAの短い延長部を生成する。この領域はDNAの相補的部分とア
ニールし、酵素リガーゼによって共有結合され二本鎖DNAとなる。このように
して、DNAストランドの一方が検出可能な成分に共有結合される。この成分は
染料、アミノ基または保護アミノ基(これは化学反応の後に脱保護されて染料と
反応させることができる)とすることができる。 【0030】配列決定反応 ジデオキシ配列決定反応はエー・ジエー・エッチ・スミスの標準法〔メソッズ・
イン・エンチモロジー、第65巻、第56−580頁(1980)〕で行なわれ
るが、必要に応じ、規模を拡大して検出すべき各バンドにおいて充分なシグナル
強度を与えることができる。反応はそれぞれ異なる反応につき異なる着色プライ
マーを使用して行なわれ、たとえば「A」反応についてはFITC、「C]反応
についてはEITC、「G」反応についてはTMRITC、「T]反応について
はXRITCが使用される。配列決定反応には、放射標識したヌクレオチド三リ
ン酸を必要としない。 【0031】マキサム/ギルバート配列決定反応は常法〔エス・エフ・ギル、ア
ルドリッチヒミカ・アクタ、第16(3)巻 第59−61頁(1983)〕で
行なわれるが、末端標識は1種もしくは4種の着色染料のいずれかとし、あるい
は後に染料と反応しうる遊離もしくは保護アミノ基である。 【0032】ゲル電気泳動 配列決定反応の1部を組み合せて、図2に示した5%ポリアクリルアミドカラム
10にその上方の貯槽12から充填する。混合物における4種の異なる反応物の
相対量は、染料/DNA結合物のそれぞれからほぼ同じ螢光性もしくは吸収性シ グナル強度を与えるように実験的に調整される。これにより、染料吸光係数と染
料螢光収量と検出器感度などとにおける差を補償することができる。カラム10
に高電圧をかけて、ゲル中に標識DNA断片を電気泳動させる。一ヌクレオチド
だけ長さの異なる標識DNA断片が、このゲルマトリックスにおいて電気泳動に
より分離される。ゲルカラム10の底部あるいはその近傍において、DNAのバ
ンドが互いに分離され、かつ検出器14を通過する(これについては、以下に詳
細に説明する)。 【0033】検出器14はゲル中のDNAの螢光または発色バンドを検出してそ
の色を決定し、したがってそれらに対応するヌクレオチドを検出する。この情報
はDNA配列を与える。 【0034】検出 ポリアクリルアミドゲルの電気泳動を用いて、長さで分離された標識分子を検出
しうる多くの異なる方法が存在する。以下、4種の代表的方式を説明する。すな
わち、(i)種々異なる染料につき異なる波長の光により励起された螢光の検出、(
ii)種々異なる染料につき同じ波長を有する光により励起された螢光の検出、(ii
i)ゲルからの分子の溶出および化学発光による検出、並びに(iv)分子による光の
吸収による検出。方式(i)および(ii)において、螢光検出器は次の要件を満たさ
ねばならない。(a)励起光線は、バンドの幅よりも実質的に大きい幅をもっては
ならない。これは一般に0.1〜0.5mmの範囲である。このような幅狭い励起ビーム
を使用することによってバンドの最大分離を可能にする。(b)励起波長を変化さ
せて種々異なる染料のそれぞれの最大吸収に適合させ、あるいは4種の螢光発生
剤を励起するが螢光放出のいずれとも重ならないような単一の幅狭い高強度の光
バンドとすることができる。(c)光学装置は、光検出器14に対する散乱および
反射 励起光の光束を最小にせねばならない。散乱および反射励起光を遮光する
光学フィルタは、励起波長の変化に伴い変化される。(d)光検出器14はかなり
低いノイズレベルを持たねばならず、かつ染料のエミッション範囲(上記の染料
につき500〜600nm)にわたり良好なスペクトル反応と収量効率を持たねば
ならない。(e)放出された螢光を集光するための光学系は高い開孔度を持たねば
ならない。これは螢光信号を最大化させる。さらに、集光レンズの視野の深さは
、カラムマトリ ックスの全幅を含まねばならない。 【0035】2種の代表的な螢光検出装置(系)を図3および図4に示す。図3
の装置は、単一波長の励起または複数波長の励起のいずれにも適する。単一波長
の励起の場合、フィルタF4は各染料の放出波長ピークに集中する4種のバンド
パスフィルタの1つである。このフィルタは、数秒毎に切替えて4種の螢光発生
剤のそれぞれを連続してモニターすることができる。複数波長の励起の場合、光
学素子F3(励起フィルタ)、DM(二色鏡)およびF4(遮光フィルタ)を一
緒に切替える。この方法においては、励起光と観察されたエミッション光との両
者を変化させる。図4の装置は、単一波長の励起の場合に良好な配置である。こ
の装置は、可動部分を必要としないという利点を有し、4種の染料の全てからの
螢光を同時かつ連続的にモニターすることができる。検出の第3の方法(上記iii
)は、ゲルの底部から標識分子を溶出させてこれらをたとえば1 ,2−ジオキシエ
タンジオンのような化学発光を励起させる薬剤と結合させ〔エス・ケー・ギル、
アンドリッチヒミカ・アクタ、第16(3)巻 第59−61頁(1983);
ジー・ジェー・メルビン、Liq・Chrom、第6(9)巻 第1603−1616頁
(1983)〕かつこの混合物を4種の別々の波長で放出光を測定しうる検出器
に直接流入させる方法である(この検出器は図4に示したものと同様であるが、
励起光源を必要としない)。化学発光におけるバックグランド信号は螢光におけ
るよりもずっと低く、その結果、信号対ノイズの比率が高くなりかつ感度が増大
する。最後に、吸光度の測定により測定を行なうことができる(上記iv)。この
場合、可変波長のビームを、ゲルを通過させて、標識分子による光の吸収に基づ
くビーム強度の減少を測定する。4種の染料の最大吸収に相当する種々異なる波
長の光吸収を測定することにより、どの染料分子が光路に存在したかを決定する
ことができる。この種の測定の欠点は、吸収測定が螢光測定よりも本質的に低い
感度を有することである。 【0036】上記検出装置をコンピュータ16と接続する。それぞれの検出の時
間間隔で、コンピュータ16は4種の着色標識のそれぞれにつきその時点の測定
シグナル強度に比例するシグナルを受ける。この情報は、どのヌクレオチドがそ
の時点で観察窓において特定長さのDNA断片の末端となるかを示す。この時点 の着色バンドの配列がDNA配列を与える。 【0037】以上の標識から検出、配列決定までの方法をまとめて図5を用いて
説明する。図5は、従来の方法による配列決定法、並びに本発明の改良法による
配列決定法を示す。ここでは、好適態様として、4種の標識を使用する場合につ
いて、説明する。 図5-IIに示されるように、放射能標識されたDNAを使用す
る方法は、標識としては1種類しか使用しないので、ポリアクリルアミドゲル電
気泳動において、1本のレーン(トラック)では、どれがA、G、C、およびT
であるかの区別がつかないため、それぞれ、A、G、C、およびTに対応する4
つのトラック(レーン)が必要である。 【0038】他方、本発明においては、4種類のそれぞれ識別可能な標識を使用
するので、どこに、A、G、C、およびTが存在するかがわかるので、1本のゲ
ルを使用すれば足りる(図5-III)。 【0039】以下、4種の発色団あるいは螢光物質を用いて、DNAを決定する
方法を説明するが、単なる例示であって、本発明を限定するものではない。 【0040】チェーンターミネーション法では、以下の工程が使用され得る: (1)DNAプライマーを4種の発色団あるいは螢光物質で標識する(該標識はその
スペクトル特性で相互に識別可能である)工程; (2)それぞれの4種の標識されたDNAプライマーを、それぞれ、A、G、C、
およびTのジデオキシトリヌクレオチドを用いるプライマー延伸反応にかける工
程; (3)A、G、C、およびTのそれぞれの反応液の一部をとり、混合する工程; (4)A、G、C、およびT反応の混合液を、単一のゲルカラムにかけ、DNAを
分離する工程;および、 (5)分離されたDNAを発色、あるいは螢光で検出する工程;である。 【0041】この方法では、発色、あるいは螢光で視覚的に検出できる。従って
、図5-IIに示すように、ゲルカラムの下から順に発色を識別していけば、DNA
配列が決定される。また、螢光物質を使用する場合は、吸光あるいは励起の最大
値を検出することで、DNA配列が決定される。図5-IVは、例えば、4種の励起
光をあててこれをモニターし、検出された順に並べることにより、配列がACG
T GC・・・と決定される。 【0042】化学分解法では、以下の工程が使用され得る: (1)図1に示した方法で、DNAを4種の発色団あるいは螢光物質で標識する(
該標識はそのスペクトル特性で相互に識別可能である)工程; (2)それぞれの4種のラベルされたDNAを、それぞれ、A、G、C、およびT
に選択的な反応に供する工程; (3)A、G、C、およびTのそれぞれの反応液の一部をとり、混合する工程; (4)A、G、C、およびT反応の混合液を、単一のゲルカラムにかけ、DNAを
分離する工程;および、 (5)分離されたDNAを発色、あるいは螢光で検出する工程;である。 【0043】検出は、前記チェーンターミネーション法と全く同様にして、でき
る。 【0044】以下の例により本発明を説明する。 【0045】 図6は1回に1種の染料を使用するDNA配列決定装置のブロック図を示してい
る。アルゴンイオンレーザー100からのビーム(4880Å)をビーム操作器
104によってポリアクリルアミドゲル管(試料)102に通す。このビームに
より励起された螢光をF−ナンバーの小さいレンズ106により集め、これを適
当な組み合せの光学フィルタ108および110に通過させて散乱励起光を除去
し、光電子増信管(PMT)112を用いて検出する。シグナルはチャート記録
紙で容易に検出される。DNA配列決定反応は、フルオレセイン標識したオリゴ
ヌクレオチドプライマーを用いて行なわれる。チャート紙におけるピークは、配
列決定反応で合成されかつ電気泳動によりゲル管で分離された種々異なる長さを
有するフルオレセイン標識されたDNAの断片に相当する。各ピークは10-15
〜10-16モルの程度のフルオレセインを含有し、これは放射性同位元素の検出
を用いる同等な配列決定用ゲルにおいて1バンド当りに得られるDNA量にほぼ
等しい。これは、螢光標識が配列決定反応においてオリゴヌクレオチドプライマ
ーから除去されずあるいは分解されないことを証明する。さらに、これは検出感
度が、この手段によりDNA配列分析を行なうのに充分であることを示している
。 【0046】以上、本発明を実施例により詳細に説明したが、本発明はこれらの
みに限定されない。
Description: TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an apparatus for analyzing oligonucleotides.
. [0002] The reliability of DNA (deoxyribonucleic acid) and RNA (ribonucleic acid)
Is one of the successes of recombinant DNA technology and genetic engineering.
Is the key. When used with other techniques of modern molecular biology, nucleic acid sequences can be determined.
The animal, plant and virus genomes have a defined chemical structure
Individual genes can be broken down and analyzed. The function of biological molecules
The determination of the structure of a gene is determined by this basic unit of genetic information, as determined by its structure
Is important in the final treatment in a useful manner. Isolate and characterize genes
If possible, these are genetics that have different properties than those of the original protein.
Can be modified to allow the production of a progeny product (ie, a protein).
The desired change in the structure of. Natural or synthetic genes
Microorganisms that incorporate are used as chemical "factories" such as interferons,
Produces large amounts of trace human proteins such as growth hormone and insulin
be able to. Give genetic information to plants, survive them in harsh environmental conditions,
Alternatively, it can produce its own nutrients. With the development of modern nucleic acid sequencing methods, various technologies have been developed in parallel.
Have been. One is the simple and reliable cloning of small to medium sized strands of DNA into bacterial plasmids, bacteriophages, or small animal viruses.
It was the advent of a real method. This results in pure DNA in sufficient quantities for chemical analysis.
Production. Other developments have made oligonucleotides available according to their dimensions.
This is the completion of gel electrophoresis for high-level dissociation and separation. However,
The key concept of development is a series of size groups of cloned and purified DNA
The introduction of a method for generating fragments. These fragments, as a collection of their various lengths,
Information needed to determine the sequence of nucleotides that make up the original DNA molecule
Information. Two different methods for generating these fragments are widely used.
One of which was developed by Sanger [F Sanger, E
S Nickren and A. R. Coulson, Proceeding National
Le Academy Sciences USA, Vol. 74, p. 5463 (1977) and
JJH Smith, Method in Enzymology, No. 65
Vol. 56-580 (1980)] and the other is Maxam and Gilba.
(Am Maxam and W. Gilbert)
G, Methods in Enzymology, Vol. 65, pp. 499-559 (19
80)]. [0004] The method developed by Sanger was described as a dideoxy chain terminator.
This is called the law. In the most commonly used variant of this method, a DNA fragment
Is cloned into a single-stranded DNA phage, such as M13. These files
The DNA of the complementary strand by the Klenow fragment of DNA polymerase I
It can be used as a template for prime synthesis. This primer is synthesized
Either an oligonucleotide or a restriction fragment, 3 ′ of the cloned insert
From the original recombinant DNA that specifically hybridizes to the region of the M13 vector near the end
Isolated. In each of the four sequencing reactions, prime synthesis resulted in four possible reactions.
A sufficient amount of one dideoxy derivative of the active deoxynucleotide
As a result, chain growth incorporates these "dead-end" nucleotides.
Is terminated at random. The relative concentration of dideoxy to deoxy is
Lengths corresponding to all possible chain lengths that can be separated by gel electrophoresis
Adjusted accordingly. The products obtained from each of the four prime synthesis reactions are
Separate by electrophoresis on individual tracks (lanes) of the acrylamide gel. Success
Using radiolabels incorporated into the longer strands, the
Create an autoradiograph of the DNA pattern. Data on cloned DNA
The oxynucleotide sequence was analyzed by analyzing the band patterns in the four lanes.
decide. [0005] The method developed by Maxam and Gilbert uses purified DNA.
After chemical treatment, DNA fragments of a series of dimensions similar to those obtained by the Sanger method are obtained.
Generate pieces. Either 3 'or 5' end is labeled with radioactive phosphate
Single or double stranded DNA can be sequenced by this method. 4 types
Of the four nucleotide bases in one or two of the four reaction groups
The treatment causes cleavage. Cleavage involves a three-step process. That is, the base
Modification, removal of the modified base from the sugar component, and
Disconnection. The reaction conditions were such that most of the end-labeled fragments were
To a size that can be separated (typically 1 to 400 nucleotides).
Is adjusted. Electrophoresis, autoradiography and pattern analysis
It is performed almost in the same way. (Chemical treatment necessarily produces two DNA fragments
But only fragments with end labels are detected on the autoradiograph). [0006] These DNA sequencing methods are widely used, and several
It has such a variant. In each case, the length of the sequence obtained from one reaction group was
Limited primarily by the resolution of the polyacrylamide gel used for electrophoresis
. Typically, decoding 200-400 bases from a single gel track
Can be. Both of these methods work, but have significant drawbacks. This is mainly
This is a problem associated with electrophoresis. One problem is the location of DNA bands on the gel.
The use of a radioactive label as a label to determine Phosphorus-3
Two short half-lives, the instability of the radiolabel, must be considered and
Consideration must be given to radioactive disposal and handling issues. More importantly, oh
The nature of the radiography (the film image of the radioactive gel band is
Comparison of the band positions between the four different gel tracks (which are broad)
This may or may not behave uniformly in terms of band movement)
Separation of the resulting bands, ie, the length of the sequence that can be read from the gel, is limited. Further
In addition, the irregularities of each track make it difficult to read the autoradiograph automatically.
Now these irregularities are better corrected by the naked eye than by the computer.
is there. Autoradiographs take time because of the need to artificially “decrypt” them.
It is tedious and troublesome. Furthermore, while actually performing electrophoresis
It is not possible to decipher the gel pattern and to separate adjacent bands
Electrophoresis cannot be terminated even when separation is insufficient, and a certain standardized time
To stop the electrophoresis and develop the radiographs before starting sequencing.
Have to wait. [0007] The present invention relates to electrophoresis in DNA sequencing.
Solving these and other problems with the process and making significant progress in the industry
It is believed to be tricky. [0008] The present invention provides an apparatus for analyzing oligonucleotides.
In this device, the individual oligonucleotides are labeled with a chromophore or a fluorescent dye.
Labeled oligonucleotides obtained by extension reaction of labeled primers
And a plurality of oligonucleotides labeled with the chromophore or fluorescent coloring agent
Separation means capable of separating the compounds according to their size, and the separated label
Detection means for detecting the resulting oligonucleotide with its chromophore or fluorescent chromophore;
An apparatus having: In addition, the present invention relates to the D.C.
A novel method for electrophoretic analysis of NA fragments, comprising the use of four color formers or fluorescent
The group is used to label the DNA fragments generated by the sequencing operation and
Allows for the detection and characterization of fragments as they are separated by electrophoresis. This detection is
An absorbance or fluorometer that can monitor the bands as they move through the gel.
Use The present invention further includes a novel DNA fragment analyzer (system),
The device (system) is a device for analyzing an oligonucleotide fragment, and includes a chromophore or a chromophore.
Is the source of the oligonucleotide labeled with a fluorochrome (the chromophore or the fluorophore)
The color former is identifiable by its spectral properties), a separating means capable of separating the oligonucleotide fragments by their size to a high degree, and the labeling agent.
And a means for detecting the fragment. Preferably, the means for separating the oligonucleotide fragments comprises an electric
A zone having an electrophoresis means; and
Means for introducing into the [0010] Preferably, the means for detecting the labeled fragment comprises a step of separating the fragment.
It is a device that includes optical means for monitoring when it is released. Preferred optical means are
An absorptiometer or a fluorometer. Further, the labeled fragment is labeled with a chromophore or a fluorescent coloring agent.
A fragment obtained by an extension reaction of the primer, and the labeled fragment is
At least one of A, C, G and T, or at least two, or four
, All of which result from the sequencing reaction and depend on the spectral characteristics of the label.
Is a device that can be distinguished from other fragments. Further, the source of the labeled oligonucleotide fragment is
Preferably, the device is located at one end of the zone and the detection means is located close to the other end of the zone.
Good. [0013] The present invention also relates to an apparatus for determining an oligonucleotide sequence.
This device is used for oligonucleotide oligonucleotides labeled with chromophores or fluorochromes.
Source (the chromophore or fluorophore is identifiable by its spectral characteristics)
The oligonucleotide fragment can be separated by one base according to its size.
And a means for detecting the labeled fragment. The present invention also relates to a DNA fragment labeled with a chromogenic or fluorescent
These fragments are labeled differently), the region containing the electrophoretic gel,
Means for introducing the DNA fragment into the region, and the labeled DNA fragment moving in the gel.
Light to monitor or detect the labeled DNA fragment as it is separated thereby
And a degree measuring means. An object of the present invention is to provide a novel DNA sequence analysis method.
. Another object of the present invention is to provide a novel DNA fragment analyzer (system).
Is Rukoto. In particular, it is an object of the present invention to provide an improved method for sequence analysis of DNA.
It is to be. These and other objects and advantages of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
And will be apparent from the detailed description below. [0019] Designing labeled primers for use in the Sanger method DNA, including methods based on Sanger's dideoxy chain termination method
In conventional methods of sequencing, a single radiolabel, i.e., phosphorus-32, is used.
All bands are identified on the gel. This method uses a group of fragments generated by four kinds of synthesis reactions.
Need to be run on separate gel tracks and bands on different tracks
A problem arises with comparing the mobilities. This problem is addressed in the present invention.
Of four types of coloring agents or fluorescent coloring agents having different maximum absorption or fluorescence, respectively.
This is solved by using groups. Each of these labels is converted to a primer
Used to initiate fragment strand synthesis. Then each
The labeled primer is combined with one of the dideoxynucleotides and used.
And used for a prime synthesis reaction with the Klenow fragment of DNA polymerase. The primer must have the following properties: (1) It must have a free 3 'hydroxyl group to extend the chain with a polymerase.
Must. (2) It must be complementary to the 3 'unique region of the cloned insert.
No. (3) long enough to hybridize and form a unique stable duplex
Must. (4) The chromophore or the fluorescent coloring agent prevents hybridization, or
It should not prevent 3 'end extension by the polymerase. The above conditions 1, 2 and 3 are based on the Sanger-type arrangement using the M13 vector.
Filled with several synthetic oligonucleotide primers commonly used for sequencing
Be done. One such primer is a 12mer 5 'TCA CGA CGT
TGT 3 ', where A, C, G and T are four different nucleotides of DNA
Reotide components are shown, A is adenosine, C is cytosine, G is guanosine, and T is thionine.
Shows midines. The attachment of a chromogenic or fluorescent label is described by the present applicant in 198.
US Patent Application No. 565,010, filed December 20, 3 years,
The disclosure is incorporated herein by reference. The method used is oligonucleotide
Introducing an aliphatic amino group at the 5 'end as the last addition in the synthesis of
And This reactive amino group is then replaced by a wide variety of amino-reactive color formers and
(Or) can be readily coupled to a fluorogenic agent. This method uses the above condition 4
Preferred for labeled primers by The four dyes used have high extinction coefficients and / or relatively high
Must have a fluorescent quantum yield. In addition, the maximum absorption and the
Must have a maximum emission. Representative of these four amino-reactive dyes
The ones are as follows: These dyes are bound to the M13 primer and the conjugate is
Perform electrophoresis on a 0% polyacrylamide gel. Labeled primers
Can be detected by its absorption and fluorescence. 4 types of labeled primers
All have the same electrophoretic mobility. The dye-bound primer is DNA
Retains the ability to specifically hybridize to
Indicated by the ability to replace the underivatized oligonucleotide
. [0029] DNA end labeling for use with the Maxam / Gilbert method In DNA sequencing by the Maxam / Gilbert method, there is a sequence to be determined.
The ends of the DNA fragments to be processed must be labeled. This has traditionally been a radioactive nucleotchi.
This is done enzymatically using Combination with the dye detection method disclosed in the present invention
In order to use the Maxam / Gilbert method, DNA fragments must be labeled with a dye.
No. One way in which this can be done is shown in FIG. Certain restriction endonucleus
Rease is a 3 'overhang known as the product of so-called DNA cleavage.
Generate These enzymes are termed “sticky ends”, ie, the ends of double-stranded DNA.
To generate a short extension of single-stranded DNA. This region is complementary to the complementary portion of DNA.
Neal and is covalently bound by the enzyme ligase to form double-stranded DNA. in this way
Thus, one of the DNA strands is covalently linked to a detectable component. This component
Dyes, amino groups or protected amino groups (which are deprotected after a chemical reaction to
Can be reacted). [0030] Sequencing reaction The dideoxy sequencing reaction was performed by the standard method of AJH Smith [Methods.
In Enchimology, Vol. 65, pp. 56-580 (1980)].
However, if necessary, expand the scale and obtain sufficient signal for each band to be detected.
Can give strength. The reactions are different colored plies for each different reaction.
Reaction, for example, FITC, “C” reaction for “A” reaction
For EITC, for "G" reaction TMRITC, for "T" reaction
Uses XRITC. For sequencing reactions, three radiolabeled nucleotides
Does not require acid. The Maxam / Gilbert sequencing reaction is carried out in a conventional manner [S.F.
Ludrich Himika Acta, Vol. 16 (3), pp. 59-61 (1983)]
The end labeling may be done with one or four colored dyes, or
Is a free or protected amino group that can later react with the dye. [0032] Gel electrophoresis A part of the sequencing reaction was combined to form a 5% polyacrylamide column as shown in FIG.
10 is filled from the storage tank 12 above it. Of four different reactants in the mixture
The relative amounts are adjusted experimentally to give approximately the same fluorescent or absorbing signal intensity from each of the dye / DNA conjugates. As a result, the dye extinction coefficient and the dye
Differences in fluorescence yield and detector sensitivity can be compensated. Column 10
Is applied with a high voltage, and the labeled DNA fragment is electrophoresed in the gel. One nucleotide
The labeled DNA fragments differing only in length are subjected to electrophoresis in this gel matrix.
More separated. At or near the bottom of the gel column 10, the DNA
Are separated from each other and pass through the detector 14 (which is described in more detail below).
Detailed explanation). The detector 14 detects a fluorescent or colored band of DNA in the gel and detects it.
And thus their corresponding nucleotides are detected. This information
Gives the DNA sequence. [0034] detection Detect labeled molecules separated by length using polyacrylamide gel electrophoresis
There are many different ways that can be done. Hereinafter, four representative methods will be described. sand
That is, (i) detection of fluorescence excited by light of different wavelengths for different dyes,
ii) detection of fluorescence excited by light having the same wavelength for different dyes, (ii)
i) elution of molecules from the gel and detection by chemiluminescence, and (iv) light emission by the molecules.
Detection by absorption. In methods (i) and (ii), the fluorescence detector meets the following requirements:
I have to. (a) the excitation light beam has a width substantially larger than the width of the band
No. This is generally in the range of 0.1-0.5 mm. Such a narrow excitation beam
Allows maximum separation of the bands. (b) Change the excitation wavelength
To match the maximum absorption of each of the different dyes, or generate four types of fluorescence
A single narrow high intensity light that excites the agent but does not overlap with any of the fluorescent emissions
It can be a band. (c) the optical device is capable of scattering and
The luminous flux of the reflected excitation light must be minimized. Blocks scattered and reflected excitation light
The optical filter is changed as the excitation wavelength changes. (d) The photodetector 14 is quite
Must have low noise level and the emission range of the dye
Good spectral response and yield efficiency over 500-600 nm per
No. (e) The optical system for collecting emitted fluorescent light must have a high aperture
No. This maximizes the fluorescent signal. Furthermore, the depth of field of the focusing lens is
Must include the full width of the column matrix. Two representative fluorescence detectors (systems) are shown in FIGS. FIG.
The device is suitable for either single wavelength or multiple wavelength excitation. Single wavelength
, The filter F4 has four bands concentrated at the emission wavelength peak of each dye.
This is one of the pass filters. This filter switches every few seconds to generate four types of fluorescence
Each of the agents can be monitored continuously. For multi-wavelength excitation, light
The element F3 (excitation filter), DM (dichroic mirror) and F4 (light-blocking filter)
Switch to the cord. In this method, both the excitation light and the observed emission light are used.
Change people. The device of FIG. 4 is a good arrangement for single wavelength excitation. This
Has the advantage of not requiring any moving parts, and has the advantage of eliminating all four dyes.
Fluorescence can be monitored simultaneously and continuously. The third method of detection (iii above)
) Elutes the labeled molecules from the bottom of the gel and elutes them with, for example, 1,2-dioxyethylene.
Coupled to an agent that excites chemiluminescence, such as tandione (S.K.
Andrich Himika Acta, Vol. 16 (3), pp. 59-61 (1983);
J. J. Melvin, Liq. Chrom, Vol. 6 (9), pp. 1603-1616
(1983)] and a detector capable of measuring emission of the mixture at four different wavelengths.
(This detector is the same as that shown in FIG. 4,
No excitation light source is required). Background signal in chemiluminescence is due to fluorescence
Much lower than that, resulting in a higher signal-to-noise ratio and increased sensitivity
I do. Finally, the measurement can be carried out by measuring the absorbance (iv above). this
In some cases, a variable wavelength beam is passed through the gel and is based on the absorption of light by the labeled molecules.
The decrease in beam intensity is measured. Different waves corresponding to the maximum absorption of the four dyes
Determine which dye molecule was in the optical path by measuring long light absorption
be able to. The disadvantage of this type of measurement is that absorption measurements are inherently lower than fluorescence measurements
Is to have sensitivity. The detection device is connected to a computer 16. At the time of each detection
At intervals, the computer 16 determines the current measurement for each of the four colored markers
Receives a signal proportional to the signal intensity. This information tells you which nucleotide
Indicates whether the end of a DNA fragment of a specific length is observed in the observation window at the time point. The sequence of the colored band at this point gives the DNA sequence. The method from labeling to detection and sequence determination is summarized with reference to FIG.
explain. FIG. 5 shows the sequence determination method according to the conventional method and the improved method of the present invention.
1 shows a sequencing method. Here, as a preferred embodiment, the case where four types of labels are used is described.
And explain. As shown in Figure 5-II, radiolabeled DNA was used.
In this method, only one type of label is used.
In the electrophoresis, in one lane (track), A, G, C, and T
Are indistinguishable, so that 4 corresponding to A, G, C, and T, respectively,
One track (lane) is required. On the other hand, in the present invention, four types of distinguishable labels are used.
To know where A, G, C, and T exist.
It is sufficient to use a tool (Fig. 5-III). Hereinafter, DNA is determined using four kinds of chromophores or fluorescent substances.
The method is described, but is only illustrative and does not limit the invention. In the chain termination method, the following steps can be used: (1) Label the DNA primer with four chromophores or fluorophores (the label may be
(2) each of the four labeled DNA primers is labeled with A, G, C,
For primer extension reaction using dideoxytrinucleotide of T and T
(3) a step of taking and mixing a part of each reaction solution of A, G, C, and T; (4) applying a mixture of the A, G, C, and T reactions to a single gel column , DNA
And (5) detecting the separated DNA by color development or fluorescence. In this method, color or fluorescent light can be visually detected. Therefore
As shown in Fig. 5-II, if the coloring is identified in order from the bottom of the gel column, DNA
The sequence is determined. If fluorescent material is used, the maximum absorption or excitation
By detecting the value, the DNA sequence is determined. Figure 5-IV shows, for example, four types of excitation
By illuminating the light and monitoring it and arranging it in the order of detection, the sequence becomes ACG
T GC... Is determined. The following steps may be used in the chemical degradation method: (1) Label the DNA with four chromophores or fluorophores in the manner shown in FIG.
The labels are distinguishable from one another by their spectral properties); (2) separating each of the four labeled DNAs,
(3) Step of taking and mixing a part of each reaction solution of A, G, C, and T; (4) Mixture of A, G, C, and T reactions Is applied to a single gel column and the DNA is
And (5) detecting the separated DNA by color development or fluorescence. Detection can be performed in exactly the same manner as in the chain termination method.
You. The following example illustrates the invention. [0045] An example FIG. 6 shows a block diagram of a DNA sequencing device using one dye at a time.
You. Beam controller (4880 °) from argon ion laser 100
The solution is passed through a polyacrylamide gel tube (sample) 102 by 104. To this beam
The more excited fluorescence is collected by the lens 106 having a small F-number and
Remove scattered excitation light by passing through the appropriate combination of optical filters 108 and 110
Then, detection is performed using a photomultiplier tube (PMT) 112. Signal is chart recording
It is easily detected on paper. DNA sequencing reactions were performed on fluorescein-labeled oligos.
This is performed using nucleotide primers. The peaks on the chart paper are
Different lengths synthesized in a sequencing reaction and separated in a gel tube by electrophoresis
Fluorescein-labeled DNA fragment. Each peak is 10-15
Contains fluorescein in the order of 10-16 moles, which is
About the amount of DNA obtained per band in an equivalent sequencing gel using
equal. This is because the fluorescent label is the oligonucleotide primer in the sequencing reaction.
Proof that they will not be removed or decomposed. Furthermore, this is
Degree is sufficient to perform DNA sequence analysis by this means.
. As described above, the present invention has been described in detail with reference to examples.
It is not limited to only.

【図面の簡単な説明】 【図1】螢光標識でDNA断片を末端標識する1手段の説明図であって、PstI
およびT4 DNAリガーゼは組換DNA技術に一般的に使用される酵素である
。 【図2】自動化DNA配列決定装置、すなわちゲル電気泳動装置のブロック図で
ある。 【図3】検出装置における光学配置の略図であって、Pはランプ源、L1は対物
レンズ、L2は集光レンズ、F1はUV遮光フィルタ、F2は熱遮断フィルタ、
F3はバンドパス励起フィルタ、F4はロングパス放出フィルタ、DMは二色鏡
、Cはポリアクリルアミドゲル、PMTは光電子増幅管である。 【図4】検出装置における他の光学配置の略図であって、F1〜F4は種々異な
る染料の最大放出に集中するバンドパスフィルタであり、P1〜P4は光電子増
幅管であり、励起光はフィルタF1〜F4のいずれをも透過しないような波長で
ある。 【図5】図1に示した配列のDNA配列を決定するための従来法、および本発明
の方法の比較図である。 【図6】本発明による好適DNA配列決定装置のブロック図である。 【符号の説明】 10:カラム 12:貯蔵 14:検出器 100:レーザー 112:光電子増幅管
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory view of one means for labeling a DNA fragment end with a fluorescent label, comprising PstI
And T4 DNA ligase are enzymes commonly used in recombinant DNA technology. FIG. 2 is a block diagram of an automated DNA sequencing device, ie, a gel electrophoresis device. FIG. 3 is a schematic view of an optical arrangement in a detection device, where P is a lamp source, L1 is an objective lens, L2 is a condensing lens, F1 is a UV blocking filter, F2 is a heat blocking filter,
F3 is a band-pass excitation filter, F4 is a long-pass emission filter, DM is a dichroic mirror, C is a polyacrylamide gel, and PMT is a photomultiplier tube. FIG. 4 is a schematic view of another optical arrangement in the detection device, wherein F1 to F4 are bandpass filters that concentrate on the maximum emission of various dyes, P1 to P4 are photoelectron amplifier tubes, and the excitation light is a filter. The wavelength does not transmit any of F1 to F4. FIG. 5 is a comparison diagram of the conventional method for determining the DNA sequence of the sequence shown in FIG. 1 and the method of the present invention. FIG. 6 is a block diagram of a preferred DNA sequencing device according to the present invention. [Description of References] 10: Column 12: Storage 14: Detector 100: Laser 112: Photomultiplier tube

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 オリゴヌクレオチドを分析する装置であって、該装置は: 標識された複数のオリゴヌクレオチドのソースを分離する手段、ここで、それぞ
れのオリゴヌクレオチドは発色団あるいは蛍光発色剤で標識されたプライマーを
用いるプライマー延伸反応で得られたものである;および、 該分離された、標識されたオリゴヌクレオチドをその発色団または蛍光発色剤で
検出する検出手段; を有する、装置。 【請求項2】 前記標識されたオリゴヌクレオチドを分離する手段が、 電気泳動媒体を含むゾーン;および 該標識されたオリゴヌクレオチドを該ゾーンに導入する手段;とを有する、請求
項1に記載の装置。 【請求項3】 前記標識されたオリゴヌクレオチドを該ゾーンに導入する手段が
、動電力源を有する、請求項2に記載の装置。 【請求項4】 前記分離手段が、少なくとも1つの塩基の差により標識された複
数のオリゴヌクレオチドを分離し得る分離手段である、請求項1ないし3いずれ
かの項に記載の装置。 【請求項5】 前記分離された、標識されたオリゴヌクレオチドを検出する手段
が、個々のオリゴヌクレオチドを標識するのに用いられた発色団あるいは蛍光発
色剤のスペクトル特性を測定する光学的手段を含む、請求項1に記載の装置。 【請求項6】 前記光学的手段が、吸光光度計、あるいは蛍光光度計である、請
求項5に記載の装置。 【請求項7】 個々の標識されたオリゴヌクレオチドが、アミン結合を介して、
発色団あるいは蛍光発色剤と結合している、請求項1に記載の装置。 【請求項8】 前記プライマー延伸反応が、ジデオキシチェーンターミネーショ
ンDNA配列決定プロトコールの一要素である、請求項1に記載の装置。 【請求項9】 チェーンターミネーションDNA配列決定反応の1セット(A、 G、C、T)を行うに当たり、該セットに使用される該標識されたプライマーの
少なくとも一つが該セットに使用される他の標識されたプライマーからそのスペ
クトル特性により識別される、請求項8に記載の装置。 【請求項10】 チェーンターミネーションDNA配列決定反応の1セット(A
、G、C、T)を行うに当たり、個々の標識されたプライマーが該セットに使用
される他の標識されたプライマーからそのスペクトル特性により識別される、請
求項8に記載の装置。 【請求項11】 前記標識されたオリゴヌクレオチドのソースがゾーンの一端に
あり、検出手段が該ゾーンの他端に近接して配置される、請求項2に記載の装置
Claims 1. An apparatus for analyzing oligonucleotides, the apparatus comprising: means for separating a plurality of labeled oligonucleotide sources, wherein each oligonucleotide is a chromophore or It was obtained at a primer stretched reaction using labeled primers in fluorescent agent; having; Contact and was released該分, detecting means for detecting the labeled oligonucleotide in the chromophore or fluorescent agent ,apparatus. 2. The apparatus of claim 1, wherein said means for separating labeled oligonucleotides comprises: a zone containing an electrophoretic medium; and means for introducing said labeled oligonucleotides into said zone. . 3. The apparatus of claim 2, wherein the means for introducing the labeled oligonucleotide into the zone comprises a source of kinetic power. 4. The apparatus according to claim 1, wherein said separation means is a separation means capable of separating a plurality of oligonucleotides labeled by a difference of at least one base. 5. The means for detecting the separated, labeled oligonucleotides comprises optical means for measuring the spectral properties of the chromophore or fluorescent agent used to label the individual oligonucleotides. The apparatus of claim 1. 6. The apparatus according to claim 5, wherein said optical means is an absorptiometer or a fluorimeter. 7. The method according to claim 1, wherein each labeled oligonucleotide is linked via an amine linkage to
The device of claim 1, wherein the device is associated with a chromophore or a fluorescent chromophore. 8. The apparatus of claim 1, wherein said primer extension reaction is a component of a dideoxy chain termination DNA sequencing protocol. 9. In performing one set (A, G, C, T) of chain termination DNA sequencing reactions, at least one of said labeled primers used in said set is used in another set used in said set. 9. The device of claim 8, wherein the device is distinguished from the labeled primer by its spectral characteristics. 10. A set of chain termination DNA sequencing reactions (A
, G, C, T), wherein the individual labeled primers are distinguished by their spectral properties from other labeled primers used in the set. 11. The apparatus of claim 2, wherein the source of the labeled oligonucleotide is at one end of a zone and the detection means is located proximate the other end of the zone.

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