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JPS61243362A - Signal processing for determining base sequence of nucleic acid - Google Patents

Signal processing for determining base sequence of nucleic acid

Info

Publication number
JPS61243362A
JPS61243362A JP60085276A JP8527685A JPS61243362A JP S61243362 A JPS61243362 A JP S61243362A JP 60085276 A JP60085276 A JP 60085276A JP 8527685 A JP8527685 A JP 8527685A JP S61243362 A JPS61243362 A JP S61243362A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
separation
band
development
bands
nucleic acid
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.)
Granted
Application number
JP60085276A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0462342B2 (en
Inventor
Makoto Hara
誠 原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Photo Film Co Ltd filed Critical Fuji Photo Film Co Ltd
Priority to JP60085276A priority Critical patent/JPS61243362A/en
Priority to US06/854,381 priority patent/US4720786A/en
Priority to EP86105493A priority patent/EP0199327B1/en
Priority to DE8686105493T priority patent/DE3684030D1/en
Publication of JPS61243362A publication Critical patent/JPS61243362A/en
Publication of JPH0462342B2 publication Critical patent/JPH0462342B2/ja
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Abstract

PURPOSE:To obtain a base sequence of nucleic acid handily and at a high accuracy, by passing a digital signal corresponding to an autoradiograph through a signal processing circuit for correcting the offset distortion. CONSTITUTION:In an autoradiograph in which a base specific DNA fragment or a mixture of this and a base specific RNA fragment with a radioactive label imparted to is separately developed on a support medium in the one-dimensional direction, number is attached sequentially to lower bands of separate development trains and the correlationship between the number of the corresponding band and the separate development distance is obtained for each separate development train to determine the difference in the separate development distance between separate development trains from the correlationship. Then, the upper band is detected to define the difference in the separate development between trains as positional deviation and after the separate development position of the corresponding band is corrected, a number is attached thereto. About the bands involved, a correlationship is obtained anew between the number of band and the separate development distance for each separate development train. This operation is repeated and the sequence is attached to all bands based on the correction position to determine the base sequence of nucleic acid.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の分野] 本発明は、核酸の塩基配列決定のだめの信号処理方法に
関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of the Invention] The present invention relates to a signal processing method for determining the base sequence of nucleic acids.

[発明の背景] 近年、急速に発達して来た分子生物学の分野においては
、生物体の機能や複製のメカニズムを解明するために生
物体のもつ遺伝情報を明らかにすることが必須のことと
なっている。とりわけ、特定の遺伝情報を担うDNA 
(もしくはDNA断片物、以下同様)などの核酸の塩基
配列を決定することが必要不可欠なこととなっている。
[Background of the invention] In the field of molecular biology, which has developed rapidly in recent years, it is essential to clarify the genetic information of living organisms in order to elucidate their functions and replication mechanisms. It becomes. In particular, DNA that carries specific genetic information
It has become essential to determine the base sequence of nucleic acids such as (or DNA fragments, the same shall apply hereinafter).

DNA、RNAなどの核酸の塩基配列を決定するための
代表的な方法として、オートラジオグラフィーを利用す
るマキサム拳ギルバート(Maxam−Gilbert
 )法およびサンガー・クールソン(Sanger−C
oulson)法が知られている。前者のマキサム・ギ
ルバート法は、まず塩基配列を決定しようとしているD
NAあるいはDNA断片物の鎖状分子の一方の端部に3
2 p等の放射性同位元素を含む基を結合させることに
より、その対象物を放射性標識物質としたのち、化学的
な手段を利用して鎖状分子の各構成単位間の結合を塩基
特異的に切断する。次に、この操作により得られた塩基
特異的DNA切断分解物の混合物をゲル電気泳動法によ
り分離展開し、多数の切断分解物がそれぞれ分離展開さ
れて形成された分離展開パターン(ただし、視覚的には
見ることができない)を得る。この分離展開パターンを
たとえばX線フィルム上に可視化してそのオートラジオ
グラフを得、得られたオートラジオグラフと各々の塩基
特異的切断手段とから、放射性元素が結合された鎖状分
子の端部から一定の位置関係にある塩基を順次決定し、
これにより対象輪金ての塩基配列を決定することができ
る。
Maxim-Gilbert, who uses autoradiography, is a typical method for determining the base sequence of nucleic acids such as DNA and RNA.
) law and Sanger-Courson (Sanger-C
Oulson) method is known. The former Maxam-Gilbert method first uses the D
3 at one end of a chain molecule of NA or DNA fragment.
2. By bonding a group containing a radioactive isotope such as p, the target substance is made into a radioactive labeling substance, and then the bonds between each constituent unit of the chain molecule are base-specifically made using chemical means. disconnect. Next, the mixture of base-specific DNA cleavage products obtained by this operation is separated and developed by gel electrophoresis, and a separated development pattern (however, visually (cannot be seen). This separation development pattern is visualized on, for example, an X-ray film to obtain an autoradiograph thereof, and from the obtained autoradiograph and each base-specific cutting means, the end of the chain molecule to which the radioactive element is bound is determined. sequentially determine the bases in a certain positional relationship from
This allows the base sequence of the target ring to be determined.

また、後者のサンガー・クールノン法は、DNAあるい
はDNA断片物の鎖状分子と相補的であって、かつ放射
性標識が付与されたDNA合成物を化学的な手段を利用
して塩基特異的に合成し、この塩基特異的DNA合成物
の混合物を用いて上記と同様にしてそのオートラジオグ
ラフから塩基配列を決定する方法である。
The latter Sanger-Cournon method uses chemical means to base-specifically synthesize a DNA compound that is complementary to a chain molecule of DNA or DNA fragments and has been given a radioactive label. Then, using this mixture of base-specific DNA compounds, the base sequence is determined from the autoradiograph in the same manner as above.

本出願人は、上記核酸の塩基配列決定を簡易かつ高精度
で行なうことを目的として、それに利用されるオートラ
ジオグラフ測定操作において、上記X線フィルム等の写
真感光材料を用いる従来の放射線写真法の代りに、蓄積
性蛍光体シートを用いる放射線像変換方法を利用する方
法について既に特許出願している(特開昭59−830
57号、58−201231号)、ここで、蓄積性蛍光
体シートは輝尽性蛍光体からなるものであり、放射線エ
ネルギーを該蛍光体シートの輝尽性蛍光体に吸収させた
のち、可視乃至赤外領域の電磁波(励起光)で励起する
ことにより、放射線エネルギーを蛍光として放出させる
ことができるものである。この方法によれば、露光時間
を大幅に短縮化することができ、また従来より問題とな
っていた化学カブリ等が発生することがない、さらに、
放射性標識物質のオートラジオグラフは、一旦放射線エ
ネルギーとして蛍光体シートに蓄積されたのち輝尽光と
して時系列的に読み出されるから、画像のほかに記号、
数値など任意の形で表示記録することが可能である。
With the aim of determining the base sequence of the above nucleic acids simply and with high precision, the present applicant has proposed a conventional radiographic method using a photosensitive material such as the above X-ray film in the autoradiograph measurement operation used therein. Instead, a patent application has already been filed for a method using a radiation image conversion method using a stimulable phosphor sheet (Japanese Patent Laid-Open No. 59-830).
57, No. 58-201231), here, the stimulable phosphor sheet is made of a stimulable phosphor, and after radiation energy is absorbed by the stimulable phosphor of the phosphor sheet, visible to By exciting it with electromagnetic waves (excitation light) in the infrared region, radiation energy can be emitted as fluorescence. According to this method, exposure time can be significantly shortened, chemical fog, etc., which has been a problem in the past, does not occur, and furthermore,
An autoradiograph of a radiolabeled substance is once stored as radiation energy in a phosphor sheet and then read out in chronological order as photostimulated light, so in addition to images, it also contains symbols,
It is possible to display and record in any format such as numerical values.

従来より、核酸の塩基配列決定をしようとする者は、可
視化されたオートラジオグラフについて、放射性標識が
付与された核酸の塩基特異的切断分解物もしくは塩基特
異的合成物(以下、単に核酸の塩基特異的断片物と称す
る)のそれぞれの分離展開位置を視覚的に判断し、分離
展開列間で相互に比較することにより核酸の塩基配列を
決定している。よって、得られたオートラジオグラフの
解析は通常人間の視覚を通して行なわれており、そのた
めに多大な時間と労力が費されている。
Conventionally, those attempting to determine the base sequence of a nucleic acid have been asked to analyze a visualized autoradiograph with a base-specific cleavage degradation product or a base-specific composite (hereinafter simply referred to simply as a base-specific synthesis product) of a radioactively labeled nucleic acid. The base sequence of the nucleic acid is determined by visually determining the separation and development position of each of the separated and development columns (referred to as specific fragments) and comparing the separated and development columns with each other. Therefore, analysis of the obtained autoradiograph is usually performed through human vision, which requires a great deal of time and effort.

また、人間の目に依存しているため、オートラジオグラ
フを解析して決定された核酸の塩基配列が解析者によっ
て異なるなど得られる情報の精度には限界がある。
Additionally, because it relies on the human eye, there are limits to the accuracy of the information that can be obtained, such as the base sequence of nucleic acids determined by analyzing autoradiographs differing depending on the analyst.

そこで1本出願人は、上記オートラジオグラフをデジタ
ル信号として得た後、このデジタル信号に適当な信号処
理を施すことにより、DNAの塩基配列を自動的に決定
する方法についても既に特許出願している(特開昭59
−126527号、特開昭59−126278号、特願
昭59−89615号、特願昭59−140908号等
)。オートラジオグラフに対応するデジタル信号は、従
来の放射線フィルムを利用する場合には一旦オートラジ
オグラフを該フィルム上に可視画像化したのち、反射光
または透過光を利用して光電的に読み取ることにより得
られる。また、蓄積性蛍光体シートを用いる場合には、
オートラジオグラフが蓄積記録された蛍光体シートを直
接に読み出すことにより得られる。
Therefore, the applicant has already filed a patent application for a method for automatically determining the base sequence of DNA by obtaining the above-mentioned autoradiograph as a digital signal and then subjecting this digital signal to appropriate signal processing. (Unexamined Japanese Patent Publication No. 1983)
-126527, JP-A-59-126278, Japanese Patent Application No. 59-89615, Japanese Patent Application No. 59-140908, etc.). When using a conventional radiographic film, the digital signal corresponding to the autoradiograph can be obtained by first making the autoradiograph a visible image on the film and then reading it photoelectrically using reflected or transmitted light. can get. In addition, when using a stimulable phosphor sheet,
The autoradiograph is obtained by directly reading out the phosphor sheet on which the recorded autoradiograph has been stored.

しかしながら、実際に放射性標識物質を電気泳動法など
により支持媒体上に分離展開させて得られた分離展開パ
ターンには種々の歪みおよびノイズが生じがちである。
However, various distortions and noises tend to occur in separation and development patterns obtained by actually separating and developing radiolabeled substances on a support medium by electrophoresis or the like.

その代表的なものに、試料の分離展開の開始位置または
開始時点が各列で異なることによる列間相互の全体的な
位置ズレ(いわゆるオフセット歪み)がある、オフセッ
ト歪みはたとえば、ゲル媒体など支持媒体の上端に設け
られた多数のスロット(試料の注入口〕の形状(凹みの
大きさ)が完全に同一ではなく個々に異なりがちである
ことが原因となって発生する。また、試料を支持媒体に
付着させる際に付着位置が相互にずれたり、試料注入直
前におけるゲル媒体の尿素の洗い出しが不十分である場
合には試料の支持媒体への浸入速度が異なることも歪み
の発生の−因となっている。
A typical example of this is the overall positional deviation between columns (so-called offset distortion) due to the difference in the starting position or start time of separation and development of the sample in each column. This is caused by the fact that the shapes (sizes of depressions) of the many slots (sample injection ports) provided at the top of the medium are not completely the same and tend to differ individually. Distortion may also occur due to differences in the rate of penetration of the sample into the support medium, if the attachment positions shift from one another when attaching the sample to the medium, or if urea is not sufficiently washed out of the gel medium immediately before sample injection. It becomes.

ヌロントの形状が不ぞろいであるために分離展開パター
ンにオフセット歪みが発生した場合の具体例を第1図に
示す。第1図(a)は、試料の分離展開に使用された支
持媒体の上端部を示しており (b)は同一試料を(1
)〜(4)の各スロ、ントに注入したのち分gl展開し
て得られたパター/を示す。第1図(a)に示すように
、第三スロットが他のスロットよりも凹みが大きい結果
、(b)に示すように第三スロットの分離展開列のみが
全体的にf方にずれており、他の列との間でズレ(Δy
)を生じている。このような列間の相対的な位置ズレを
オフセット歪みという。
FIG. 1 shows a specific example where offset distortion occurs in the separation development pattern due to the uneven shape of the Nuronto. Figure 1 (a) shows the upper end of the support medium used for separating and developing the sample, and (b) shows the same sample (1
) to (4), the putters obtained by injecting the mixture into each slot and then developing it in minutes are shown. As shown in Fig. 1(a), the third slot has a larger recess than the other slots, and as a result, only the separation deployment row of the third slot is shifted in the f direction as a whole, as shown in Fig. 1(b). , the misalignment (Δy
) is occurring. Such relative positional deviation between columns is called offset distortion.

このような歪みが発生した場合にも、そのオートラジオ
グラフに対応するデジタル信号を効率良く信号処理して
核酸の塩基配列を高精度で自動決定することが望まれて
いる。
Even when such distortion occurs, it is desired to efficiently process the digital signal corresponding to the autoradiograph and automatically determine the base sequence of the nucleic acid with high precision.

[発明の要旨コ 本発明者は、オートラジオグラフィーを利用して核酸の
塩基配列を自動決定する方法において。
[Summary of the Invention The present inventor provides a method for automatically determining the base sequence of a nucleic acid using autoradiography.

オフセット歪みの生じている分離展開パターンであって
もそのオートラジオグラフに対応するデジタル信号を好
適に信号処理することにより、核酸の塩基配列を簡易か
つ高精度で自動決定することを実現した。
By suitably processing the digital signal corresponding to the autoradiograph of a separation development pattern with offset distortion, it has been possible to automatically determine the base sequence of a nucleic acid easily and with high precision.

すなわち、本発明は、放射性標識が付与された塩基特異
的DNA断片物もしくは塩基特異的RNA断片物の混合
物が支持媒体上に一次元的方向に分離展開されて形成さ
れた複数の分離展開列のオートラジオグラフに対応する
デジタル信号について信号処理を行なうことにより、核
酸の塩基配列を決定する方法において。
That is, the present invention provides a plurality of separation and development arrays formed by separation and development of a mixture of radioactively labeled base-specific DNA fragments or base-specific RNA fragments in a one-dimensional direction on a support medium. In a method for determining the base sequence of a nucleic acid by performing signal processing on a digital signal corresponding to an autoradiograph.

1)各分離展開列について下部の少なくとも二つの/<
ンドを検出し、下端から順にバンドに通し番号を付する
工程、 2)分離展開列ごとに、該バンドの番号とその分離展開
距離との相関関係を得る工程、3)得られた相関関係か
ら分離展開列間における分離展開位置の差を得る工程、 4)各分離展開列について、より上部の少なくとも一つ
のバンドを検出し 得られた分離展開距離の差を列間の
位置ズレとして該バンドの分離展開位置を補正したのち
、その位置に基づいて該バンドに続き番号を付する工程
1) At least two bottom /< for each separation expansion column
2) obtaining a correlation between the band number and its separation development distance for each separation development column; 3) performing separation from the obtained correlation. 4) Detecting at least one upper band for each separation development column, and using the obtained difference in separation development distance as the positional shift between the columns, separating the bands. After correcting the deployed position, a step of assigning consecutive numbers to the band based on the position.

5)既に検出されているバンドに上記第四工程で新たに
検出されたバンドを加え、これらのバンドについて分離
展開列ごとにバンドの番号とその分離展開距離との相関
関係を新たに得る工程、および 6)ト記第三乃至第五工程を順次繰り返すことにより、
各分離展開列上の全てのバンドにその補IE位置に基づ
いて序列を何する工程、を含むことを特徴とする核酸の
塩基配列決定のだめの信号処理方法を提供するものであ
る。
5) Adding the band newly detected in the fourth step to the already detected bands, and newly obtaining the correlation between the band number and its separation distance for each separation expansion column for these bands; and 6) By sequentially repeating steps 3 to 5,
The present invention provides a signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid, which comprises the step of ranking all bands on each separation and development array based on their complementary IE positions.

本発明によれば、核酸の塩基特異的断片物の混合物を支
持媒体りで分離展開して得られた分離展開パター ンに
オフセット歪みが発生している場合でも、そのオートラ
ジオグラフに対応するデジタル信号をオフセット歪みの
補正のための信号処理機能を有する適当な信号処理回路
を通すことにより、核酸の塩基配列を簡易かつ高精度で
得ることができる。
According to the present invention, even if offset distortion occurs in the separation and development pattern obtained by separating and developing a mixture of base-specific fragments of nucleic acids on a support medium, the digital image corresponding to the autoradiograph can be By passing the signal through an appropriate signal processing circuit having a signal processing function for correcting offset distortion, the base sequence of a nucleic acid can be obtained easily and with high precision.

分離展開パターンは一般に、下部(すなわち分離展開距
離が大きい領域)においては分離展開バンドの間隔が疎
であり、一方、上部の分離展開の開始位置に近づくにつ
れてバンドの間隔が密になっている。ここで、下部とは
一般に支持媒体の中央付近より下側の領域を意味し、ま
た上部とは中央付近より上側の領域を意味する。そのた
め、分離展開列相互においてオフセット歪みが生じてバ
ンドの位置がずれている場合であっても、下部領域にお
いては各列のバンドの位置を相互に比較することにより
、その序列を比較的容易に決定することが可能である。
Generally, in the separation development pattern, the spacing between the separation development bands is sparse in the lower part (ie, the region where the separation development distance is large), while the spacing between the bands becomes closer as the separation development start position in the upper part is approached. Here, the term "lower part" generally refers to the area below the vicinity of the center of the support medium, and the term "upper part" generally refers to the area above the vicinity of the center. Therefore, even if offset distortion occurs between the separation and development columns and the band positions are shifted, the order of the bands can be relatively easily determined by comparing the band positions of each column in the lower region. It is possible to decide.

しかしながら、上部領域においてはバンドの間隔が密で
あるために列間の位置ズレはバンドの序列決定を困難に
し、得られる核酸の塩基配列に誤差が生じる原因となる
However, since the bands are closely spaced in the upper region, positional deviations between columns make it difficult to determine the order of the bands, causing errors in the base sequence of the resulting nucleic acid.

本発明者は、バンドの間隔が分離展開パターンの上部と
下部とで異なり、下部領域においてはオフセント歪みが
生じている場合でもバンドの序列を決定することが容易
であることに注目して、オフセット歪みの補正を適性か
つ簡単に行なう方法を見い出した。すなわち、下部領域
においてはバンドの序列が容易に決定され、かつバンド
の通し番号とその分離展開距離との間で一定の相関関係
が得られることから、この関係に基づいてそれより上部
領域の列間の位置ズレを部分的に決定することができ、
これによりオフセット歪みを逐次補正することができる
The present inventor focused on the fact that the interval between bands is different between the upper and lower parts of the separated development pattern, and that it is easy to determine the order of the bands even when offset distortion occurs in the lower region, and based on the offset We have found a method to correct distortion appropriately and easily. In other words, since the order of the bands in the lower region is easily determined and a certain correlation is obtained between the serial number of the band and its separation development distance, based on this relationship, the order of the bands in the upper region is determined more easily. It is possible to partially determine the positional deviation of
This allows offset distortion to be successively corrected.

特に、バンドの通し番号とその分離展開距離との相関関
係は局部的には直線で表わすことができるから、相関関
係を得るのに用いるバンドの数があまり多くない場合に
は直線で近似することができ、容易にこの相関関係を求
めることができる。
In particular, since the correlation between the serial number of a band and its separation distance can be expressed locally by a straight line, it is possible to approximate it by a straight line if the number of bands used to obtain the correlation is not very large. This correlation can be easily obtained.

従って、本発明は、列間の位置ズレを逐次に補正する方
法であり1位置ズレが分離展開方向に局部的に異なる場
合であっても高精度に位置補正を行なうことができる。
Therefore, the present invention is a method for sequentially correcting positional deviations between columns, and even when one positional deviation differs locally in the separation and development direction, positional correction can be performed with high accuracy.

そして、オフセット歪みの補正がなされたデジタル信号
に基づいて核酸の塩基配列を簡易かつ高精度に決定する
ことができるものである。
Furthermore, the base sequence of a nucleic acid can be determined simply and with high precision based on the digital signal that has been corrected for offset distortion.

[発明の構成] 本発明において用いられる試料の例としては。[Structure of the invention] Examples of samples used in the present invention include:

放射性標識が付与されたDNA、RNA等の48酸の塩
基特異的断片物の混合物を挙げることができる。ここで
、核酸の断片物とは長鎖状の分子の一部分を意味する。
Examples include mixtures of 48 acid base-specific fragments such as DNA and RNA to which radioactive labels have been added. Here, the nucleic acid fragment means a part of a long chain molecule.

たとえば、塩基特異的DNA断片物混合物の一種である
塩基特異的DNA切断分解物混合物は、前述のマキサム
・ギルバート法に従って、放射性標識が付与されたDN
Aを塩基特異的に切断分解することにより得られる。
For example, a base-specific DNA cleavage mixture, which is a type of base-specific DNA fragment mixture, is a mixture of DNA fragments that have been radiolabeled according to the Maxam-Gilbert method described above.
It is obtained by base-specific cleavage and decomposition of A.

また、塩基特異的DNA合成物混合物は前述のサンガー
・クールラン法に従って、DNAをテンプレート(鋳型
)として、放射性標識が付与されたデオキシヌクレオシ
ドトリフオスフェートとDNA合成酵素とを用いて合成
することにより得られる。
In addition, the base-specific DNA compound mixture can be synthesized using DNA as a template and a radioactively labeled deoxynucleoside triphosphate and a DNA synthase according to the Sanger-Courlin method described above. It will be done.

さらに、塩基特異的RNA断片物の混合物も上記と同様
の方法により、切断分解物混合物としてまたは合成物混
合物として得ることができる。なお、DNAはその構成
単位としてアデニン、グアニン、チミン、シトシンの四
種類の塩基からなるが、一方RNAはアデニン、グアニ
ン、ウラシル、シトシンの四種類の塩基からなる。
Furthermore, a mixture of base-specific RNA fragments can also be obtained as a mixture of cleavage products or a mixture of synthetic products by the same method as above. Note that DNA consists of four types of bases as its constituent units: adenine, guanine, thymine, and cytosine, while RNA consists of four types of bases: adenine, guanine, uracil, and cytosine.

放射性標識は、これらの物質に適当な方法で32 p 
、 +4 (: 、 31+ 3.3 H,”I す、
!’)放射性同位元素を保持させることによって付与さ
れる。
The radioactive label is added to these substances using a method suitable for 32p.
, +4 (: , 31+ 3.3 H,"I Su,
! ') It is given by retaining a radioactive isotope.

試料である放射性標識が付与された塩基特異的DNA断
片物の混合物はゲル状支持媒体など公知の各種の支持媒
体を用いて、電気泳動法、薄層クロマトグラフィー、カ
ラムクロマトグラフィー、ペーパークロマトグラフィー
など種々の分離展開方法により支持媒体上に分離展開さ
れる。
A mixture of radioactively labeled base-specific DNA fragments as a sample is subjected to electrophoresis, thin layer chromatography, column chromatography, paper chromatography, etc. using various known support media such as gel support media. Separation and development are carried out on a support medium by various separation and development methods.

次に、放射性標識物質が分離展開された支持媒体につい
て、従来の写真感光材料を用いる放射線写真法により、
あるいは蓄積性蛍光体シートを用いる放射線像変換方法
によりそのオートラジオグラフが得られ、次いで適当な
読取り(読出し)系を介して放射性標識物質のオートラ
ジオグラフに対応するデジタル信号が得られる。
Next, the support medium on which the radiolabeled substance has been separated and developed is subjected to radiography using a conventional photographic material.
Alternatively, an autoradiograph thereof is obtained by a radiation image conversion method using a stimulable phosphor sheet, and then a digital signal corresponding to the autoradiograph of the radiolabeled substance is obtained via an appropriate readout system.

前者の放射線写真法を利用する場合には、まず支持媒体
とX線フィルム等の写真感光材料とを低温(−90〜−
70℃)で長時間(数十時間)重ね合わせて放射線フィ
ルムを感光させたのち、現像して放射性標識物質のオー
トラジオグラフを放射線フィルム上に可視画像化する6
次いで、画像読取装置を用いて放射線フィルム上に可視
化されたオートラジオグラフを読み取る。たとえば、放
射線フィルムに光ビームを照射してその透過光または反
射光を光電的に検出することにより、オートラジオグラ
フは電気信号として得られる。さらに、この電気信号を
A/D変換することにより。
When using the former radiographic method, first the support medium and the photographic material such as X-ray film are heated at a low temperature (-90 to -
After exposing the radiographic film for a long time (several tens of hours) at 70°C, the autoradiograph of the radiolabeled substance is made into a visible image on the radiographic film by development6.
The autoradiograph visualized on the radiographic film is then read using an image reading device. For example, an autoradiograph is obtained as an electrical signal by irradiating a radiation film with a light beam and photoelectrically detecting the transmitted or reflected light. Furthermore, by A/D converting this electrical signal.

オートラジオグラフに対応するデジタル信号を得ること
ができる。
A digital signal corresponding to the autoradiograph can be obtained.

後者の放射線像変換方法を利用する場合には、まず、支
持媒体と蓄積性蛍光体シートとを常温で短時間(数秒〜
数十分間)重ね合わせて蛍光体シートに放射性標識物質
から放出される放射線エネルギーを蓄積させることによ
り、そのオートラジオグラフを蛍光体シートに一種の潜
像として記録する、ここで、蓄積性蛍光体シートは、た
とえばプラスチックフィルムからなる支持体、二価ユー
ロピウム賦活弗化臭化バリウム(BaFBr:Eu”)
等の輝尽性蛍光体からなる蛍光体層、および透明な保護
膜がこの順に積層されたものである。蓄積性蛍光体シー
トに含有されている輝尽性蛍光体は、X線等の放射線が
照射されるとその放射線エネルギーを吸収して蓄積し、
そののち可視乃至赤外領域の光で励起すると蓄積してい
た放射線エネルギーを輝尽光として放出するという特性
を有する。
When using the latter radiation image conversion method, first, the support medium and stimulable phosphor sheet are heated at room temperature for a short period of time (several seconds to
The autoradiograph is recorded as a kind of latent image on the phosphor sheet by overlapping the phosphor sheet (for several tens of minutes) and accumulating the radiation energy emitted from the radiolabeled substance on the phosphor sheet. The body sheet is, for example, a support made of a plastic film, divalent europium activated barium fluoride bromide (BaFBr:Eu")
A phosphor layer made of a stimulable phosphor such as phosphor and a transparent protective film are laminated in this order. When the stimulable phosphor contained in the stimulable phosphor sheet is irradiated with radiation such as X-rays, it absorbs the radiation energy and accumulates it.
It has the characteristic that when excited with light in the visible to infrared region, the accumulated radiation energy is released as photostimulated light.

次いで、読出装置を用いて蓄積性蛍光体シートに蓄積記
録されたオートラジオグラフを読み出す。具体的には、
たとえば蛍光体シートをレーザー光で走査して放射線エ
ネルギーを輝尽光として放出させ、この輝尽光を光電的
に検出することにより、放射性標識物質のオートラジオ
グラフは可視画像化することなく直接に電気信号として
得られる。さらに、この電気信号をA/D変換すること
により、オートラジオグラフに対応するデジタル信号を
得ることができる。
Next, the autoradiograph stored and recorded on the stimulable phosphor sheet is read out using a reading device. in particular,
For example, by scanning a phosphor sheet with a laser beam to emit radiation energy as photostimulated light, and then detecting this photostimulated light photoelectrically, an autoradiograph of a radiolabeled substance can be obtained directly without creating a visible image. Obtained as an electrical signal. Furthermore, by A/D converting this electrical signal, a digital signal corresponding to an autoradiograph can be obtained.

上述のオートラジオグラフ測定操作およびオートラジオ
グラフに対応するデジタル信号を得る方法の詳細につい
ては、前記特開昭59−83057号、特開昭59−1
28527号、特開昭59−126278号等の各公報
に記載されている。
For details of the above-mentioned autoradiograph measurement operation and method of obtaining a digital signal corresponding to the autoradiograph, see the above-mentioned JP-A-59-83057 and JP-A-59-1.
It is described in various publications such as No. 28527 and JP-A-59-126278.

なお、上記においては、支持媒体上に分離展開された放
射性標識物質のオートラジオグラフに対応するデジタル
信号を得る方法として、従来の放射線写真法および放射
線像変換方法を利用する方法について述べたが、これら
の方法に限定されるものではなく、それ以外の如何なる
方法により得られたデジタル信号であっても放射性標識
物質のオートラジオグラフと対応関係がある限り、本発
明の信号処理方法を適用することが可能である。
In the above, a method using conventional radiography and radiographic image conversion methods was described as a method for obtaining a digital signal corresponding to an autoradiograph of a radiolabeled substance separated and developed on a support medium. The signal processing method of the present invention is not limited to these methods, and the signal processing method of the present invention can be applied to any digital signal obtained by any other method as long as it has a correspondence with the autoradiograph of the radiolabeled substance. is possible.

また、上記いずれの方法においてもオートラジオグラフ
の読取り(または読出し)は、放射線フィルム(または
蓄積性蛍光体シート)の全面に亘って行なう必要はなく
1画像領域のみについて行なうことも勿論可能である。
Furthermore, in any of the above methods, reading (or reading out) the autoradiograph need not be performed over the entire surface of the radiation film (or stimulable phosphor sheet), but can of course be performed on only one image area. .

さらに、本発明においては、予め各分離展開列ノ位置お
よびバンドの幅等についての情報を入力して読取り(読
出し)条件を設定しておき、読取り(読出し)操作にお
いては各バンド上を走査線が通過するような走査線密度
で光ビームによる走査を行なうことにより、読取(読出
)時間を短縮化して必要な情報を効率良く得ることがで
きる。
Furthermore, in the present invention, reading conditions are set by inputting information about the position of each separation expansion column, band width, etc. in advance, and in the reading operation, a scanning line is scanned on each band. By performing scanning with a light beam at a scanning line density that allows the light to pass through, the reading time can be shortened and necessary information can be efficiently obtained.

なお、本発明においてオートラジオグラフに対応するデ
ジタル信号とは、このようにして得られたデジタル信号
をも包含する。
Note that in the present invention, the digital signal corresponding to an autoradiograph includes the digital signal obtained in this manner.

得られたデジタル信号I)xyは、放射線フィルム(ま
たは蛍光体シート)に固定された座標系で表わされた座
標(x 、 y)とその座標における信号のレベル(2
)とからなる。信号のレベルはその座標における画像濃
度、すなわち放射性標識物質の量を表わしている。従っ
て、一連のデジタル信号(すなわち、デジタル画像デー
タ)は放射性標識物質の二次元的な位置情報を有してい
る。
The obtained digital signal I)
). The level of the signal represents the image density at that coordinate, ie, the amount of radiolabeled substance. Therefore, the series of digital signals (ie, digital image data) has two-dimensional positional information of the radiolabeled substance.

このようにして得られた支持媒体上に分離展開された放
射性標識物質のオートラジオグラフに対応するデジタル
信号には、以下に述べるような本発明の方法により信号
処理が施されて、目的の核酸の塩基配列決定が行なわれ
る。
The digital signal corresponding to the autoradiograph of the radiolabeled substance separated and developed on the support medium obtained in this way is subjected to signal processing by the method of the present invention as described below, and the target nucleic acid is The base sequence will be determined.

本発明の信号処理方法の実施の態様を、次の四種類の放
射性標識が付与された塩基特異的DNA断片物の組合せ
により形成された泳動列(分離展開列)からなる場合に
ついて説明する。
An embodiment of the signal processing method of the present invention will be described with reference to a case where the electrophoresis array (separation and development array) is formed by a combination of base-specific DNA fragments to which the following four types of radioactive labels have been added.

1)グアニンCG)特異的DNA断片物2)アデニン(
A)特異的DNA断片物3)チミン(T)特異的DNA
断片物 4)シトシン(C)特異的DNA断片物ここで、各塩基
特異的DNA断片物は、塩基特異的に切断分解もしくは
合成された、すなわち末端の塩基を同じくする種々の長
さのDNA断片物からなる。
1) Guanine CG) specific DNA fragment 2) Adenine (
A) Specific DNA fragment 3) Thymine (T) specific DNA
Fragment 4) Cytosine (C)-specific DNA fragment Here, each base-specific DNA fragment is a DNA fragment of various lengths that has been cleaved, degraded, or synthesized in a base-specific manner, that is, has the same terminal base. consists of things.

第2図は、上記四種類の塩基特異的DNA断片物をそれ
ぞれ四個のスロットに電気泳動してなる泳動パターンの
オートラジオグラフを示す、第2図に示すように、得ら
れたオートラジオグラフにはオフセット歪みが発生して
いる。
FIG. 2 shows an autoradiograph of the electrophoresis pattern obtained by electrophoresing the above-mentioned four types of base-specific DNA fragments into four slots.As shown in FIG. 2, the obtained autoradiograph offset distortion occurs.

このオートラジオグラフに対応するデジタル信号は、信
号処理回路において−Hメモリ(バッファーメモリ、ま
たは磁気ディスク等の不揮発性メモリ)に記憶される。
A digital signal corresponding to this autoradiograph is stored in a -H memory (buffer memory or nonvolatile memory such as a magnetic disk) in the signal processing circuit.

まず、各泳動列(レーン)について二つ以りのバンドを
検出し、その序列を決定する。
First, two or more bands are detected for each electrophoresis column (lane) and their order is determined.

たとえば、各レーンの泳動方向に沿った一定領域内のデ
ジタル信号を抽出したのち、各レーンについて抽出され
た信号の位置(y)とその信号のレベル(Z)とからな
る−次元波形を作成する。
For example, after extracting a digital signal within a certain area along the electrophoresis direction of each lane, a -dimensional waveform consisting of the position (y) of the extracted signal and the level (Z) of that signal is created for each lane. .

なお、デジタル信号の検出を、前記のように各バンドに
ついて走査線がかかるような走査線密度で泳動方向に走
査することにより行なった場合には、直接に各レーンに
ついてその一次元波形を作成することができる。
If the digital signal is detected by scanning in the electrophoresis direction at a scanning line density that covers each band as described above, a one-dimensional waveform is directly created for each lane. be able to.

第2図は、各レーンについて信号の位置(y)と信号の
レベル(Z)とからなる−次元波形を示す、なお、第2
図において、縦軸の位置(y=yo)はデジタル画像デ
ータとの基準原点を示す。
FIG. 2 shows a -dimensional waveform consisting of a signal position (y) and a signal level (Z) for each lane.
In the figure, the position of the vertical axis (y=yo) indicates the reference origin of the digital image data.

第2図の各−次元波形の右側部分(yが大である領域)
において、たとえば信号のレベルの差分値の符号が反転
する(+から−に変化する)点を求めることにより、信
号レベルが極大となる位置を探し出す、この極大値をと
る位置をバンドの位置とする。検出すべきバンドの数は
、泳動パターン上の総バンド数およびパターンの状態な
どによっても異なるが、たとえば総バンド数が150〜
200の範囲にある場合には各レーンについて10個程
度のバンドを検出するのが好ましい。
The right side of each -dimensional waveform in Figure 2 (region where y is large)
For example, by finding the point where the sign of the signal level difference value is reversed (changes from + to -), the position where the signal level is maximum is found, and the position where this maximum value is taken is the band position. . The number of bands to be detected varies depending on the total number of bands on the electrophoresis pattern and the state of the pattern, but for example, if the total number of bands is 150 to
200, it is preferable to detect about 10 bands for each lane.

得られたバンド全部について、泳動位置(y)が基準原
点から遠い順に通し番号(n)を付す。
All of the obtained bands are assigned serial numbers (n) in order of the migration position (y) farthest from the reference origin.

泳動パターンの下部領域においては、82図の一次元波
形から明らかなようにバンドの間隔が疎であるために、
オフセット歪みが生じていてもバンドの位置がレーン間
で逆転するようなことがなく、バンドの序列を容易に決
定することができる。
In the lower region of the electrophoresis pattern, as is clear from the one-dimensional waveform in Figure 82, the band spacing is sparse;
Even if offset distortion occurs, the band positions will not be reversed between lanes, and the order of the bands can be easily determined.

次に、各レーンについて、バンドの番号とその泳動距離
との相関関係を求める。
Next, for each lane, the correlation between the band number and its migration distance is determined.

たとえば、横軸にバンド番号(n)をとり、縦軸に泳動
距離(y ’)をとったグラフを作成することにより、
第4図の直線1〜4に示すような回帰直線を得る。なお
第4図は、各レーンについてのバンド番号(n)と泳動
距gl (y ’)とからなる回帰直線を示す、直線1
〜4はスロットの番号に対応する。
For example, by creating a graph with the band number (n) on the horizontal axis and the migration distance (y') on the vertical axis,
Regression lines as shown in lines 1 to 4 in FIG. 4 are obtained. Note that FIG. 4 shows the regression line 1 consisting of the band number (n) and migration distance gl (y') for each lane.
~4 corresponds to the slot number.

ここで、泳動距111(y’)は基準原点(yo)から
各バンドの位置までの距II (y ’ =y−Vo)
を表わす、基準原点はたとえばスロットの位置とするこ
とができる。従って、レーン相互に位置ズレがある場合
に共通の基準原点からの距離y°は真の泳動距離とは限
らない、また、各レーンの回帰直線は 一般式:  Y’=an+l) で表わされる。ここで、aおよびbはそれぞれ定数であ
る。
Here, the migration distance 111 (y') is the distance II from the reference origin (yo) to the position of each band (y' = y-Vo)
The reference origin, which represents , can be, for example, the position of the slot. Therefore, when there is a positional shift between the lanes, the distance y° from the common reference origin is not necessarily the true migration distance, and the regression line for each lane is expressed by the general formula: Y'=an+l). Here, a and b are each constants.

通常、泳動パターンの下部領域においては局所的に、バ
ンド番号と泳動距離とが直線関係を有しており、第4図
の直線1〜4に示すような回帰直線で近似することがで
きる。ここで、オフセット歪みが発生していなければ、
検出された/ヘンドは一つの回帰直線上に存在したはず
である。換言すれば、各レーンについて得られた四本の
回帰直線は一つに重なったはずである。
Usually, in the lower region of the electrophoresis pattern, there is a local linear relationship between the band number and the electrophoresis distance, which can be approximated by a regression line as shown in straight lines 1 to 4 in FIG. Here, if offset distortion does not occur,
The detected/hendo should have been on one regression line. In other words, the four regression lines obtained for each lane should have overlapped into one.

なお、バンド番号とその・泳動位置との相関関係の表わ
し方は、上記の回帰直線に限定されるものではなく、た
とえば適当な高次曲線で近似して回帰曲線とすることに
より一層高精度に相関関係を決定することもできる。
Note that the method of expressing the correlation between band numbers and their electrophoresis positions is not limited to the above regression line; for example, it can be approximated with an appropriate higher-order curve to form a regression curve to achieve even higher precision. Correlations can also be determined.

次いで、得られた相関関係からレーン間の泳動距離の差
を求め、この差を次に検出されるべきバンド領域におけ
る列間の位置ズレとする。
Next, the difference in migration distance between the lanes is determined from the obtained correlation, and this difference is taken as the positional shift between the columns in the band region to be detected next.

レーン間の泳動距離の差はたとえば、まず各回帰直線を
nが大となる方向に外挿し、横軸の任意の点における泳
動距gly’をそれぞれ求めることにより、その差とし
て得ることができる。そして、この泳動距離の差をその
付近における(すなわち、次に検出されるべきバンド領
域における)列間の位置ズレとする。具体的には、第一
スロットおよび第ニスロットのレーン間の泳動距離の差
は 第4図において直線lおよび2をそれぞれ右方向(
nが大となる方向)に延長したときの任意のへ(n =
 n a)における泳動距離の差y゛、2として得られ
る。この差が、オフセット歪みによるレーン間の位置ズ
レに相当する。
The difference in migration distance between lanes can be obtained, for example, by first extrapolating each regression line in the direction in which n increases, and then determining the migration distance gly' at an arbitrary point on the horizontal axis. Then, this difference in migration distance is taken as the positional shift between the columns in the vicinity (that is, in the band region to be detected next). Specifically, the difference in migration distance between the lanes of the first slot and the second slot is as follows:
(in the direction where n becomes larger) to any direction (n =
It is obtained as the difference in migration distance y゛, 2 at n a). This difference corresponds to a positional shift between lanes due to offset distortion.

既にバンドの検出された下部領域より上部の領域におい
て一つ以上のバンドを検出し、これらのバンドについて
、上記で決定されたレーン間の位置ズレに基づいて泳動
位置の補正を行なったのち序列を付ける。
One or more bands are detected in the region above the lower region where bands have already been detected, and the migration positions of these bands are corrected based on the positional shift between the lanes determined above, and then the order is determined. wear.

バンドの検出は、各レーンの一次元波形から前記と同様
にしてその極大値を求めることにより行なうことができ
る。
Band detection can be performed by finding the maximum value of the one-dimensional waveform of each lane in the same manner as described above.

泳動位置の補正は、得られた泳動距離の差だけ新たに検
出されたバンドの位11(y)をL部またはr部方向に
ずらす、たとえば、第ニスロットのバンドについては、
yに関してy′、2の値だけ減算することにより、泳動
位置を補正することができる。このようにして、レーン
ごとにレーン間の位置ズレを補正することができ、泳動
パターンのオフセット歪みを是正することができる。
To correct the electrophoresis position, the position 11(y) of the newly detected band is shifted toward the L part or the r part by the difference in the obtained migration distance.For example, for the band in the second slot,
The electrophoresis position can be corrected by subtracting the value y′,2 with respect to y. In this way, positional deviation between lanes can be corrected for each lane, and offset distortion of the electrophoretic pattern can be corrected.

この補正された位置に基づいて各バンドを相互に比較し
、下端から順に続き番号を付す、この際に、上記四種類
の塩基特異的DNA断片物の組合せが排他的な組合せで
あることから、一つのバンドが二つ以上のレーンに同時
に存在することはないことを利用して、容易にバンドの
序列を決定することができる。
Each band is compared with each other based on this corrected position and numbered sequentially from the bottom. At this time, since the combination of the four types of base-specific DNA fragments is an exclusive combination, The order of bands can be easily determined by taking advantage of the fact that one band is never present in two or more lanes at the same time.

さらに、レーンごとに、既に検出されているバンドにこ
の新たに検出されたバンドを加え、その代りにバンド番
号の最も若いバンドを除外して、再びバンドの番号とそ
の泳動距離との相関関係(回帰直線もしくは回帰曲線)
を求める。たとえば、第4図の直線l”〜4°に示すよ
うな回帰直線が新たに得られる。この場合に、相関関係
を求めるのに用いられるバンドのデータ量は常に一定で
あるから、得られる相関関係はデータによって異なるこ
となく直線などほぼ一定の関係式で表わすことができる
Furthermore, for each lane, this newly detected band is added to the already detected bands, and the band with the lowest band number is excluded instead, and again the correlation between the band number and its migration distance ( regression line or regression curve)
seek. For example, a new regression line as shown in the straight line l''~4° in Figure 4 can be obtained.In this case, since the amount of band data used to find the correlation is always constant, the obtained correlation The relationship can be expressed by a nearly constant relational expression such as a straight line without changing depending on the data.

この修正された回帰直線に基づいて再び1次に検出され
るべきバンド領域におけるレーン間の位置ズレを求め、
該領域で新たに検出されたバンドについて泳動位置の補
正を行ない、そしてバンドに序列を付す。
Based on this corrected regression line, calculate the positional shift between lanes in the band region to be detected in the first order again,
The migration position of the newly detected band in the region is corrected, and the bands are ranked.

このようにして、各レーンを一定領域ごとに区分し、区
分ごとに上述の操作を繰り返すことにより、各レーン上
の全てのバンドについてオフセラ、ト歪みによる位置ズ
レを補正することができる。
In this way, by dividing each lane into predetermined areas and repeating the above-described operation for each division, it is possible to correct positional deviations due to offset distortion for all bands on each lane.

レーン間の位置ズレはレーン全体を通して必ずしも一様
であるとは限らないので、区分的に位置ズレを補正する
ことにより高精度にオフセット歪みの補正を行なうこと
ができる。
Since the positional deviation between lanes is not necessarily uniform throughout the lanes, offset distortion can be corrected with high precision by correcting the positional deviation piecewise.

一回の操作で検出、位置補正されるバンドの数は相関関
係を得るのに用いられるバンド数の半分以下であるのが
好ましく、たとえば一つのレーン当り3〜5個程度であ
る。
The number of bands detected and position corrected in one operation is preferably less than half the number of bands used to obtain the correlation, for example about 3 to 5 per lane.

あるいは、バンドの通し番号とその泳動距離との相関関
係は、巾に既に検出されているバンドに新たに検出され
たバンドを加えて、これら検出済の全てのバンドに対し
て求めてもよい、ただし、上記操作を重ねるにつれて相
関関係は直線ではなく、適当な曲線(多項式あるいは指
数関数等)を最少二乗法などで近似した回帰曲線(第5
図参照)で表わされるようになる。
Alternatively, the correlation between the serial number of a band and its migration distance may be calculated for all already detected bands by adding newly detected bands to the bands already detected. As the above operations are repeated, the correlation becomes not a straight line, but a regression curve (fifth
(see figure).

なお、第5図において、曲線1〜4はそれぞれ各レーン
で検出されたバンド全てについてのバンド番号(n)と
泳動距離(y゛)とからなる回帰曲線である。
In FIG. 5, curves 1 to 4 are regression curves consisting of band numbers (n) and migration distances (y') for all bands detected in each lane.

また、上記操作を−バンド単位で繰り返してもよい、す
なわち、一つのバンドを検出するたびにバンドの通し番
号とその泳動距離との相関関係を修正し、次に検出され
るべきバンド領域におけるレーン間の位置ズレを求めて
もよく、これにより泳動位置の補正をより精度高く行な
うことができる。たとえば、第5図に示すように、1〜
nb番目のバンドのデータに基づいて各レーンごとに回
帰曲線1〜4を求めたのちnが大となる方向に外挿する
ことにより、次のnb+1番目のバンドについて第一ス
ロットと第三スロットのレーン間の泳動距離の差はY’
+コと決定される。
Alternatively, the above operation may be repeated for each band. In other words, each time one band is detected, the correlation between the serial number of the band and its migration distance is corrected, and the correlation between the lanes in the band region to be detected next is adjusted. The positional deviation may also be determined, and thereby the migration position can be corrected with higher accuracy. For example, as shown in FIG.
After calculating regression curves 1 to 4 for each lane based on the data of the nbth band, by extrapolating in the direction where n becomes larger, the first and third slots for the next nb+1th band are calculated. The difference in migration distance between lanes is Y'
+ko is determined.

このようにして得られたバンドの通し番号が即ち、目的
とするDNAの塩基配列を意味している。):記(1)
〜(4)のスロットはそれぞれ(G)、(A)、(T)
、(C)からなる末端塩基についての情報を有するから
、各バンドの属するスロットに対応する塩基で置換する
ことにより、DNAの塩基配列(例えば、A−G−C−
T−A−A−G−・・・)を得ることができる。
The serial number of the band thus obtained means the base sequence of the DNA of interest. ): Note (1)
~(4) slots are (G), (A), and (T), respectively.
, (C), by replacing the base with the base corresponding to the slot to which each band belongs, the DNA base sequence (for example, A-G-C-
T-A-AG-...) can be obtained.

なお、本発明において泳動パターンにスマイリング現象
が発生している場合には、デジタル信号に上述のオフセ
ット歪みの補正を行なう前に、スマイリングの補正を行
なってもよい。
In the present invention, if a smiling phenomenon occurs in the migration pattern, the smiling phenomenon may be corrected before the digital signal is corrected for the above-described offset distortion.

スマイリング現象は、支持媒体の中央部のスロットの泳
動距離に比べて両端部のスロットの泳動距離が短くなる
現象であり、泳動過程における放熱効果(いわゆるエツ
ジ効果)などが原因となって生じるものである。
The smiling phenomenon is a phenomenon in which the migration distance of the slots at both ends of the support medium is shorter than the migration distance of the slots at the center of the support medium, and is caused by the heat dissipation effect (so-called edge effect) during the migration process. be.

スマイリングの補正は、たとえば、以下のようにして行
なうことができる。
Smiling correction can be performed, for example, as follows.

スマイリング現象の発生している泳動パターンにおいて
は通常、バンド(幅方向に長い帯状である)が、スマイ
リング効果の程度に応じて泳動方向に対して直角ではな
く傾きを有していることから、まず各レーンについて少
なくとも一つのバンドの傾きを検出する。傾きはたとえ
ば、デジタル画像データ上を、各バンドに少なくとも二
本の走査線がかかるように走査してデジタル信号を抽出
したのち、各走査線について一次元波形を作成 −し、
その極大値の位置を結んで得られる回帰直線から求める
ことができる。あるいは、オートラジオグラフの読取(
読出)過程において予め上記のようなデジタル信号を検
出しておいてもよい。
In the electrophoresis pattern where the smiling phenomenon occurs, the band (long strip in the width direction) is usually not perpendicular to the electrophoresis direction but at an angle depending on the degree of the smiling effect. Detect the slope of at least one band for each lane. For example, the slope can be determined by scanning digital image data so that each band has at least two scanning lines, extracting a digital signal, and then creating a one-dimensional waveform for each scanning line.
It can be determined from the regression line obtained by connecting the positions of the maximum values. Alternatively, reading the autoradiograph (
The digital signal as described above may be detected in advance in the readout process.

次に、スマイリング効果の程度の最も小さな一つのレー
ン(基準レーンとする)上の一つのバンド(基準バンド
)を求め、このバンドの傾きと他のレーンの最寄りのバ
ンドの傾きとから、基準バンドを当該他レーンに外挿し
、他のレーンにおける基準バンドの相対位置を決定する
0次いで、この相対位置と基準レーン上の位置とから、
各レーンについて泳動距離の比率を求める。得られた比
率は各レーンのスマイリング効果の程度を表わしており
、この比率に基づいて各レーンの泳動距離を一括して伸
縮させる。このようにして、全てのレーンについてスマ
イリングの補正を行なうことができる。
Next, one band (reference band) on one lane (reference lane) with the smallest degree of smiling effect is determined, and from the slope of this band and the slope of the nearest band on the other lanes, the standard band is determined. Extrapolate to the other lane and determine the relative position of the reference band in the other lane. Then, from this relative position and the position on the reference lane,
Determine the migration distance ratio for each lane. The obtained ratio represents the degree of the smiling effect of each lane, and the migration distance of each lane is collectively expanded or contracted based on this ratio. In this way, smiling can be corrected for all lanes.

あるいは、全てのバンドについてその傾きを検出し、基
準レーン以外のレーン上の各バンドをその傾きに基づい
て基準レーンに外挿することにより、個々のバンドにつ
いて個別に泳動距離の補正をすることもできる。この場
合には、予め全てのバンドが検出され、バンド単位でス
マイリングの補正が行なわれることになる。
Alternatively, the migration distance can be corrected for each band individually by detecting the slope of all bands and extrapolating each band on a lane other than the reference lane to the reference lane based on its slope. can. In this case, all bands are detected in advance, and smile correction is performed on a band-by-band basis.

なお、デジタル信号処理によるスマイリング現象の詳細
については1本出願人による特願昭60−   号[昭
和60年4月9日出願(1)]および特願昭60−  
 号[昭和60年4月9日出願(2)]の各明細書に記
載されている。
For details on the smiling phenomenon caused by digital signal processing, please refer to Japanese Patent Application No. 1986 [filed on April 9, 1985 (1)] and Japanese Patent Application No. 1988-
No. 1 [filed on April 9, 1985 (2)].

以上に述べた方法により、DNAの片方の鎖状分子につ
いての塩基配列を決定することができる。なお、DNA
の塩基配列についての情報は、旧記の表示形態に限られ
るものではなく、たとえば所望により同時に各バンドの
強度(Z”)を放射性標識物質の相対量として表示する
ことも可能である。また同時に、オートラジオグラフの
可視画像とともに画像として表示することも可能である
。さらに、DNAの二本の鎖状分子両方についての塩基
配列を表示することもできる。
By the method described above, the base sequence of one chain molecule of DNA can be determined. Furthermore, DNA
The information about the base sequence is not limited to the previous display format; for example, if desired, it is also possible to simultaneously display the intensity (Z'') of each band as the relative amount of the radiolabeled substance.Also, at the same time, It is also possible to display it as an image together with the visible image of the autoradiograph.Furthermore, it is also possible to display the base sequences of both two stranded molecules of DNA.

また、上記においては、試料である塩基特異的DNA断
片物の混合物として(G、A、T、C)の排他的組合せ
を利用した場合について説明したが1本発明の信号処理
方法はこの組合せに限定されるものではなく、例えば(
G、G+A、T+C,C)などの種々の組合せに適用す
ることができる。また同様に、塩基特異的RNA断片物
の混合物(例えば、G、A、U、Cの組合せ)について
も本発明の信号処理方法を適用することができる。さら
に、オフセット歪みの補正は、−組の核酸の塩基特異的
断片物の分離展開列に限定されるものではなく、支持媒
体上に同時に分離展開された全ての分離展開列について
行なうことが可能である。
In addition, in the above, a case was explained in which an exclusive combination of (G, A, T, C) was used as a mixture of base-specific DNA fragments as a sample, but the signal processing method of the present invention uses this combination. For example, it is not limited to (
It can be applied to various combinations such as G, G+A, T+C, and C). Similarly, the signal processing method of the present invention can be applied to a mixture of base-specific RNA fragments (for example, a combination of G, A, U, and C). Furthermore, the correction of offset distortion is not limited to the separation and development columns of base-specific fragments of nucleic acids of the set, but can be performed for all separation and development columns that are simultaneously separated and developed on the support medium. be.

このようにして得られた塩基配列情報についてはこのほ
かにも、たとえば、既に記録保存されている他の核酸の
塩基配列と照合するなどの遺伝言語学的情報処理を行な
うことも可能である。
The base sequence information obtained in this way can also be subjected to genetic linguistic information processing, such as comparing it with the base sequences of other nucleic acids that have already been recorded and preserved.

上述の信号処理により決定された核酸の塩基配列につい
ての情報は、信号処理回路から出力されたのち、次いで
直接的に、もしくは必要により磁気ディスクや磁気テー
プなどの記憶保存手段を介して記録装置に伝送される。
The information about the base sequence of the nucleic acid determined by the above-mentioned signal processing is output from the signal processing circuit and then sent to a recording device directly or, if necessary, via a storage means such as a magnetic disk or magnetic tape. transmitted.

記録装置としては、たとえば、感光材料上をレーザー光
等で走査して光学的に記録するもの、CRT等に表示さ
れた記号・数値をビデオ・プリンター等に記録するもの
、熱線を用いて感熱記録材料りに記録するものなど種々
の原理に基づいた記録装置を用いることができる。
Recording devices include, for example, those that optically record by scanning a photosensitive material with a laser beam, etc., those that record symbols and numbers displayed on a CRT etc. on a video printer, etc., and those that record using heat rays. Recording devices based on various principles can be used, such as those that record on material.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図の(a)は、支持媒体の上端部に設けられたスロ
ットの形状を示す部分図であり、(b)は、オフセット
歪みが発生した分離展開パター・ノの例を示す図である
。 第2図は、オフセット歪みが発生した泳動パターンの例
を示す図である。 第3図は、各レーンについて信号の位置(y)と信号の
レベル(2)とからなる−次元波形を示す図である。 第4図は、各レーンについてバンド番号(n)と泳動比
fll (y ’)とからなる回帰直線を示す図である
。直線1〜4および直線1′〜4“はそれぞれ(1)〜
(4)のスロットに対応する。 第5図は、各レーンについてバンド番号(n)と泳動比
!(y’)とからなる回帰曲線を示す図である0曲線1
〜4はそれぞれ(19〜(4)のスロットに対応する。 特許出願人  富士写真フィルム株式会社代  理  
人   弁理士   柳  川  泰  男一一一一一
一〉X 第2図 會 :し 第4図 n 明細書の「発明の詳細な説明」の欄を下記の如く補正致
します。 手続?10正書 昭和60年 6月10日
FIG. 1(a) is a partial view showing the shape of the slot provided at the upper end of the support medium, and FIG. 1(b) is a view showing an example of a separated developed pattern in which offset distortion has occurred. . FIG. 2 is a diagram showing an example of a migration pattern in which offset distortion has occurred. FIG. 3 is a diagram showing a -dimensional waveform consisting of a signal position (y) and a signal level (2) for each lane. FIG. 4 is a diagram showing a regression line consisting of band number (n) and migration ratio fll (y') for each lane. Straight lines 1 to 4 and straight lines 1' to 4'' are (1) to 4, respectively.
This corresponds to slot (4). Figure 5 shows the band number (n) and migration ratio for each lane! 0 curve 1 which is a diagram showing a regression curve consisting of (y')
~4 correspond to the slots (19~(4)), respectively. Patent applicant Fuji Photo Film Co., Ltd. Agent
Person Patent Attorney Yasushi Yanagawa 11111〉X Figure 2: Figure 4 n We will amend the "Detailed Description of the Invention" column of the specification as follows. procedure? 10th official book June 10, 1985

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、放射性標識が付与された塩基特異的DNA断片物も
しくは塩基特異的RNA断片物の混合物が支持媒体上に
一次元的方向に分離展開されて形成された複数の分離展
開列のオートラジオグラフに対応するデジタル信号につ
いて信号処理を行なうことにより、核酸の塩基配列を決
定する方法において、 1)各分離展開列について下部の少なくとも二つのバン
ドを検出し、下端から順にバンドに通し番号を付する工
程、 2)分離展開列ごとに、該バンドの番号とその分離展開
距離との相関関係を得る工程、 3)得られた相関関係から分離展開列間における分離展
開距離の差を得る工程、 4)各分離展開列について、より上部の少なくとも一つ
のバンドを検出し、得られた分離展開距離の差を列間の
位置ズレとして該バンドの分離展開位置を補正したのち
、その位置に基づいて該バンドに続き番号を付する工程
、 5)既に検出されているバンドに上記第四工程で新たに
検出されたバンドを加え、これらのバンドについて分離
展開列ごとにバンドの番号とその分離展開距離との相関
関係を新たに得る工程、および 6)上記第三乃至第五工程を順次繰り返すことにより、
各分離展開列上の全てのバンドにその補正位置に基づい
て序列を付する工程、 を含むことを特徴とする核酸の塩基配列決定のための信
号処理方法。 2、上記第一および第四工程において、各列の分離展開
方向に沿ってデジタル信号を抽出したのち、各列におけ
る抽出信号のレベルが極大となる位置を求めることによ
り、バンドを検出することを特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の核酸の塩基配列決定のための信号処理方法
。 3、上記第二工程において、バンドの番号とその分離展
開距離との相関関係を回帰直線もしくは回帰曲線として
得ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の核酸
の塩基配列決定のための信号処理方法。 4、上記第三工程において、分離展開列間における分離
展開距離の差を、回帰直線もしくは回帰曲線をバンド番
号が大となる方向に外挿したときの分離展開距離の差と
して得ることを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の
核酸の塩基配列決定のための信号処理方法。 5、上記第五工程において、既に検出されているバンド
に第四工程で新たに検出されたバンドを加え、かつ既に
検出されているバンドのうち番号の小さなバンドを除外
し、これらのバンドについて分離展開列ごとにバンドの
番号とその分離展開距離との相関関係を新たに得ること
を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の核酸の塩基配
列決定のための信号処理方法。 6、上記第一工程の前に、各分離展開列について少なく
とも一つのバンドの分離展開方向に対する傾きを検出し
たのち、この傾きに基づいて該バンドの他の分離展開列
における相対位置を求めることにより、各バンドの分離
展開距離を補正することを特徴とする特許請求の範囲第
1項記載の核酸の塩基配列決定のための信号処理方法。 7、上記塩基特異的DNA断片物の混合物が、(1)グ
アニン特異的DNA断片物、 (2)アデニン特異的DNA断片物、 (3)チミン特異的DNA断片物、 (4)シトシン特異的DNA断片物、 の四種類からなり、分離展開列が、これら四種類の塩基
特異的DNA断片物がそれぞれ支持媒体上に分離展開さ
れて形成された四列の分離展開列からなることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載の核酸の塩基配列決定の
ための信号処理方法。 8、上記オートラジオグラフに対応するデジタル信号が
、支持媒体と輝尽性蛍光体を含有する蓄積性蛍光体シー
トとを重ね合わせて、支持媒体上の放射性標識物質のオ
ートラジオグラフを該蛍光体シートに蓄積記録したのち
、該蛍光体シートに励起光を照射して該オートラジオグ
ラフを輝尽光として光電的に読み出すことにより得られ
たものであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の核酸の塩基配列決定のための信号処理方法。 9、上記オートラジオグラフに対応するデジタル信号が
、支持媒体と写真感光材料とを重ね合わせて、支持媒体
上の放射性標識物質のオートラジオグラフを該感光材料
に感光記録したのち、該感光材料上に可視化されたオー
トラジオグラフを光電的に読み取ることにより得られた
ものであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の核酸の塩基配列決定のための信号処理方法。
[Claims] 1. A plurality of separations formed by separating and spreading a mixture of radioactively labeled base-specific DNA fragments or base-specific RNA fragments in one-dimensional direction on a support medium. In a method for determining the base sequence of a nucleic acid by performing signal processing on a digital signal corresponding to an autoradiograph of a column, 1) detecting at least two bands at the bottom of each separation development column, and sequentially dividing the bands from the bottom end; 2) obtaining a correlation between the band number and its separation distance for each separation expansion column; 3) calculating the difference in separation distance between the separation expansion columns from the obtained correlation; 4) Detecting at least one upper band for each separation and development column, correcting the separation and development position of the band by using the difference in the obtained separation and development distance as a positional shift between the columns, and then determining the position of the band. 5) Adding the newly detected bands in the fourth step to the already detected bands, and assigning the band number and its number for each separation and expansion column for these bands. By sequentially repeating the step of newly obtaining the correlation with the separation development distance, and 6) the above third to fifth steps,
1. A signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid, comprising the step of assigning a ranking to all bands on each separation and development array based on their corrected positions. 2. In the first and fourth steps above, after extracting the digital signal along the separation development direction of each column, detect the band by finding the position where the level of the extracted signal in each column is maximum. A signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 1. 3. In the second step, the correlation between the band number and its separation distance is obtained as a regression line or a regression curve, for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 1. Signal processing method. 4. In the third step, the difference in separation development distance between the separation development rows is obtained as the difference in separation development distance when the regression line or regression curve is extrapolated in a direction where the band number increases. A signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 3. 5. In the fifth step above, add the band newly detected in the fourth step to the already detected bands, exclude the bands with small numbers among the already detected bands, and separate these bands. 2. The signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 1, wherein a correlation between a band number and its separation distance is newly obtained for each development column. 6. Before the first step, by detecting the inclination of at least one band with respect to the separation and development direction for each separation and development row, and then determining the relative position of the band in other separation and development rows based on this inclination. The signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 1, characterized in that the separation distance of each band is corrected. 7. The mixture of the base-specific DNA fragments includes (1) a guanine-specific DNA fragment, (2) an adenine-specific DNA fragment, (3) a thymine-specific DNA fragment, and (4) a cytosine-specific DNA. The method is characterized in that the separation and development column consists of four separate and development columns formed by separating and developing these four types of base-specific DNA fragments on a support medium, respectively. A signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 1. 8. The digital signal corresponding to the autoradiograph is transmitted to the autoradiograph of the radiolabeled substance on the support medium by superimposing the support medium and the stimulable phosphor sheet containing the stimulable phosphor. Claim 1, characterized in that the autoradiograph is obtained by accumulating and recording on a sheet and then photoelectrically reading out the autoradiograph as photostimulated light by irradiating the phosphor sheet with excitation light. A signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid as described in Section 3. 9. A digital signal corresponding to the autoradiograph is transferred onto the photosensitive material after the autoradiograph of the radiolabeled substance on the support medium is photosensitively recorded on the photosensitive material by superimposing the support medium and the photosensitive material. 2. The signal processing method for determining the base sequence of a nucleic acid according to claim 1, wherein the signal processing method is obtained by photoelectrically reading an autoradiograph visualized in .
JP60085276A 1985-04-19 1985-04-19 Signal processing for determining base sequence of nucleic acid Granted JPS61243362A (en)

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US06/854,381 US4720786A (en) 1985-04-19 1986-04-21 Method of compensating for offset distortion in rows of electrophoretic patterns
EP86105493A EP0199327B1 (en) 1985-04-19 1986-04-21 Signal processing method for determining base sequence of nucleic acids
DE8686105493T DE3684030D1 (en) 1985-04-19 1986-04-21 SIGNAL PROCESSING METHOD FOR DETECTING THE ORDER OF THE BASES OF NUCLEIC ACID.

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT501763B1 (en) * 2005-05-13 2006-11-15 Arc Seibersdorf Res Gmbh METHOD FOR DETERMINING BRIGHTNESS VALUES

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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AT501763B1 (en) * 2005-05-13 2006-11-15 Arc Seibersdorf Res Gmbh METHOD FOR DETERMINING BRIGHTNESS VALUES

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JPH0462342B2 (en) 1992-10-06

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