JP2002153271A

Method for determining base sequence of dna or rna and dna sequencer

Abstract

[Task] DNA sequencing speed in a DNA sequencer centered on current electrophoresis (up to 10)5It is an object of the present invention to provide a new sequencing method and sequencer that greatly exceeds (base / day / lane).

Solution.The present invention is a method for determining the base sequence of DNA or RNA, which comprises a step of discriminating a base-specific heavy element label using a magnified image of extended single-stranded DNA or RNA by a transmission electron microscope. It provides a based DNA sequencer system. According to the present invention, the speed of DNA sequence analysis is currently 103~104It will be about twice as fast.

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26 claims: 3 independent, 23 dependent

  1. 1
    【特許請求の範囲】 【請求項1】 伸長された一本鎖DNAあるいはRNAの透過型電子顕微鏡による拡大像を用いて塩基特異的重元素ラベルを弁別する工程を含むDNAあるいはRNAの塩基配列決定方法。
  2. 2
    【請求項2】 (a)伸長された一本鎖DNAあるいはRNAを保持した支持膜を電顕グリッド上に形成する工程と、 (b)前記電顕グリッド上に形成された支持膜上の伸長一本鎖DNAあるいはRNAの各塩基に、重元素を含む塩基誘導体により処理して塩基対を形成させ、塩基特異的重元素ラベルを形成させる工程と、 (c)透過型電子顕微鏡により観察し、得られた拡大像を用いて前記塩基特異的重元素ラベルを弁別する工程と、を含むDNAあるいはRNAの塩基配列決定方法。
  3. 3
    【請求項3】 透過型電子顕微鏡として位相差電子顕微鏡または複素電子顕微鏡を用いる請求項1または請求項2記載の塩基配列決定方法。
  4. 4
    【請求項4】 伸長された一本鎖DNAあるいはRNAを保持する支持膜として、蛋白質変性膜マトリクス、アミン化非晶質カーボン膜、非晶質アルミニウム膜を用いる請求項2記載の塩基配列決定方法。
  5. 5
    【請求項5】 一本鎖DNAあるいはRNAの伸長法として、水表面でのDNAあるいはRNA溶液の急速展開を用いて伸長させた一本鎖DNAあるいはRNAを得る工程を、さらに含む請求項1または請求項2記載の塩基配列決定方法。
  6. 6
    【請求項6】 塩基特異的重元素ラベルが、一本鎖DNA上の塩基(A、T、G、C)あるいはRNA上の塩基(A、U、G、C)と重元素ラベル塩基(A * 、U * 、G * 、C * )との塩基対結合、A-U * 、T-A * 、G-C * 、C-G * 、U-A * のいずれかである請求項1または請求項2記載の塩基配列決定方法。
  7. 7
    【請求項7】 塩基特異的重元素ラベルを形成するための重元素を含む塩基誘導体が重元素ラベル塩基であり、重元素ラベル塩基は重元素錯体が結合され、これによりラベル化されている請求項1または請求項2または請求項6記載の塩基配列決定方法。
  8. 8
    【請求項8】 重元素錯体の塩基との結合部位は、アデニン(A)およびグアニン(G)の場合は、7位および/または9位の窒素であり、ウラシル(U)およびシトシン(C)の場合は、1位の窒素である請求項7記載の塩基配列決定方法。
  9. 9
    【請求項9】 重元素錯体の重元素が、原子番号25以上であって、原子番号が15以上離れた4種の元素の組み合わせである請求項7または請求項8記載の塩基配列決定方法。
  10. 10
    【請求項10】 4種の元素の組み合わせが、「Pt、Eu、Pd、Co」、「U、Os、Pd、Fe」、「Hg、Gd、Cd、Zn」または「Ac、W、Mo、Mn」である請求項9記載の塩基配列決定方法。
  11. 11
    【請求項11】 4種の金属元素「Pt、Eu、Pd、Co」を含む重元素錯体が、それぞれ「G * 、C * 、A * 、U * 」に順不同に対応する請求項10に記載の塩基配列決定方法。
  12. 12
    【請求項12】 重元素錯体が、分子内に1個の重元素を含むアミノ錯体であるか、あるいは、分子内に複数個の重元素を含む金属元素のクラスターが含まれる金属クラスター錯体である請求項7記載の塩基配列決定方法。
  13. 13
    【請求項13】 分子内に複数個の重元素を含む金属クラスター錯体が、重元素4個を含む、鉄-硫黄クラスターが結合した錯体である請求項12記載の塩基配列決定方法。
  14. 14
    【請求項14】 重元素ラベル塩基(A * 、U * 、G * 、C * )は、当該塩基の一部がアルキル基、シクロヘキシル基、ハロゲン基、フェニル基、フェノール基から選ばれる少なくとも1種以上の置換基で置換され、有機溶媒に対する溶解性が高められた重元素ラベル塩基である請求項6から請求項13のいずれかに記載の塩基配列決定方法。
  15. 15
    【請求項15】 置換部位が、アデニン(A)の場合は2位および/または8位であり、グアニン(G)の場合は、8位であり、、ウラシル(U)およびシトシン(C)の場合は、5位または6位である請求項14記載の塩基配列決定方法。
  16. 16
    【請求項16】 重元素ラベル塩基(A * 、U * 、G * 、C * )は、当該塩基の一部がハロゲン基、アミノ基から選ばれる少なくとも1種以上の置換基で置換され、DNAあるいはRNA上の塩基との対結合の選択性が高められた重元素ラベル塩基である請求項6から請求項14のいずれかに記載の塩基配列決定方法。
  17. 17
    【請求項17】 置換部位が、アデニン(A)の場合は2位および/または8位であり、グアニン(G)の場合は、8位であり、ウラシル(U)およびシトシン(C)の場合は、5位または6位である請求項16記載の塩基配列決定方法。
  18. 18
    【請求項18】 塩基対の形成を有機溶媒中で行う請求項2および請求項6から請求項17のいずれかに記載の塩基配列決定方法。
  19. 19
    【請求項19】 有機溶媒が、誘電率が10以下の有機溶媒から選ばれる少なくとも1種類以上の溶媒である請求項18記載の塩基配列決定方法。
  20. 20
    【請求項20】 電子顕微鏡による拡大像の記録媒体として高密度、低雑音、高ダイナミックレンジのものを用いる請求項1または請求項2記載の塩基配列決定方法。
  21. 21
    【請求項21】 高密度、低雑音、高ダイナミックレンジの記録媒体がYAG(yttrium-aluminum-garnet結晶)、IP(イメージングプレート)である請求項20記載の塩基配列決定方法。
  22. 22
    【請求項22】 さらに、(d)得られた拡大像を読み取り、コンピュータによる画像解析によりDNAあるいはRNAの配列解析を行う工程を、さらに含む塩基配列決定方法であって、拡大像の読み取りを高速化するため、読み取りセンサーを100個程度並列化したIP(イメージングプレート)読取機により読み取りを行う請求項1または請求項2記載の塩基配列決定方法。
  23. 23
    【請求項23】 さらに、画像解析において交差した一本鎖DNAあるいはRNAにおいても配列決定を可能とする交差部位の重なりを除くため、同一の試料を傾斜させた状態で拡大像を撮像し、これにより奥行き方向の情報を得、重なりが解除された画像得る工程を含む請求項22記載の塩基配列決定方法。
  24. 24
    【請求項24】 請求項1または請求項2記載の塩基配列決定方法において使用する透過型電子顕微鏡であって、画像上で交差した一本鎖DNAあるいはRNAにおいても配列決定を可能とする交差部位の重なりを取り除いた画像を得るための傾斜イメージ撮像システムを備える透過型電子顕微鏡。
  25. 25
    【請求項25】 請求項1または請求項2記載の塩基配列決定方法において使用する透過型電子顕微鏡であって、重元素識別を行う電子顕微鏡用解析ソフトウエアを備える位相差電子顕微鏡あるいは複素電子顕微鏡。
  26. 26
    【請求項26】 塩基特異的重元素ラベルを弁別するための透過型電子顕微鏡と、透過型電子顕微鏡により撮像された拡大像の画像解析によりDNAあるいはRNAの塩基配列を決定する解析装置とを有するDNAシーケンサー。
Independent claims26