[发明专利]确定核苷酸序列的方法和装置以及由该装置执行的计算机程序产品

说明书

技术领域

本发明涉及用于确定核酸的核苷酸序列(碱基序列)的核苷酸序列确定方法、便利核苷酸序列确定方法的装置(核苷酸序列确定系统)、以及用于自动控制该装置以便自动分析所测量的信号从而能够确定核酸的核苷酸序列的计算机程序产品。

背景技术

人类基因组由大约三十亿个遗传密码(碱基)构成。目前正在进行的“人类基因组工程”是要解决整个遗传密码(核苷酸序列)。随着事情的进展，各个人的遗传密码(核苷酸序列)存在很多差异的事实变得清晰。人类基因组核苷酸序列的差异(多态性)被分类为一个碱基被另一个碱基替换的SNP和由于一个与几千个碱基之间的缺少或插入而引起的可变数目串联重复(VNTR或微卫星多态性)等，但现在SNP在这些类型的多态性中特别引起注意。SNP是DNA核苷酸序列中的一个碱基的差异，是包括处理酒精的能力和药物是否具有强效在内的人类性格特征的最小单位。在人类基因组中的三十亿个碱基对中，存在大约三百万(1比500～1000个碱基对的比例)到一千万个SNP碱基，这带来了人们之间的差异(身体特征)，例如制造特定蛋白质的无能或者与其它人不同的蛋白质的生产、种族差异等。关于人类的基因个体差异的研究，据说SNP的分析以及疾病易感性和药物反映的调查会使定制的医疗成为可能，其中适合患者并且副作用少的药物被管理，并且对SNP分析的研究正在进行。对于植物，可以识别对植物通常具有的疾病和有害物的抵抗机制，并且强化这些功能。

可以给出的人们关注SNP的原因是，通过分析技术的提高，各种SNP的分析成为可能，从而人们对疾病与SNP之间的关系的兴趣增加。研究的对象范围很宽，包括与疾病有关的基因、药物代谢中的个体差异的分析以及慢性病。对于药物代谢和脂肪代谢的一些情形，与SNP的关系已经得到解释。关于这些话题和SNP，希望会逐渐得以澄清。

例如SNP分析等分子生物工程包括对极大数量的样本的大量处理。这些处理经常是复杂和耗时的，并且通常要求很高的精度水平。对于很多技术，敏感性、特异性和可复制性的缺失限制了它们的应用。

例如，伴随敏感性和特异性的问题至今限制着核酸杂交的实践应用。“杂交”是指核酸的形成和核酸杂种分子的形成，被用作研究作为核苷酸序列的同源的核酸的主要结构、以及删除具有同源核苷酸序列的核酸的方法。氢键可以在具有互补性的、其核酸形成链的碱基对之间形成，即，在腺嘌呤(A)和胸腺嘧啶(T)之间、以及在鸟嘌呤(G)和胞核嘧啶(C)之间形成，并且核酸形成两个双螺旋链的特性是通常被使用的，核酸杂交分析包括使用探针从大量的非对象核酸检测极少数量的特定对象核酸(DNA或RNA)。为了维持高的特异性，在最严格的条件下进行杂交，通常利用各种组合温度、盐、清洁剂、溶剂、离液剂和变性剂来实现。大量的样本、特别是人类基因组DNA样本中的DNA与极度的复杂性相关。当从非常类似于特定对象序列的大量序列中制成样本时，即使利用最专一的探针，也会与非对象序列产生大量的部分杂交。还有在探针DNA与其特定对象(样本DNA)之间涉及不希望的杂交动力学的情况。即使在最有利的条件下，大量的杂交反应在较低的探针DNA和对象分子(样本DNA)浓度下进行。另外，探针DNA经常与样本DNA的补充序列竞争。还存在由于探针DNA具有对几乎任何物质的亲和力而产生高电平的非特定背景信号的问题。无论是单独还是组合起来，这些问题在核酸杂交中都会导致灵敏度和特异性的损失。

在上述情况下，本发明的发明人已经提出一种为了进行SNP的(碱基的同型或异型的)确定而例如使用对信号大小的t测试来进行显著性差异确定的方法(参照专利文献1)，或者分析相应信号的大小之比的方法(参照专利文献2)。在专利文献1记载的方法中，除非两个类型的信号值几乎完全匹配，否则不能作出异型确定。但是，在实际测量中，这样的条件是不可能的。并且，专利文献2记载的方法为了解决上述问题而提出根据信号之比来进行分析的方法。但是，存在当一个信号增量是“负”或极小时，判断精度很差的问题。

这样，在以往技术中存在用于确定核酸的核苷酸序列的基因分型(genotyping)算法，但是在确定精度上存在问题。

专利文献1：JP-A 2004-125777(公开)

专利文献2：JP-A 2006-258702(公开)

发明内容

鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种用于确定核苷酸序列(碱基序列)的方法和装置以及一种由用于确定核苷酸序列的装置执行的计算机程序产品，它们在核苷酸序列的确定中具有高精度，并且在实践上建立了即时确定。