Vasaras zinātnes ceļvedis: Kad 40°C karstuma vilnis satiekas ar molekulāriem eksperimentiem

Pēdējā laikā lielākajā daļā Ķīnas saglabājas augsta temperatūra. 24. jūlijā Šaņdunas provinces meteoroloģiskā observatorija izdeva dzelteno brīdinājumu par augstu temperatūru, prognozējot “pirts cienīgu” temperatūru 35–37 °C (111–133 °F) un 80 % mitrumu nākamo četru dienu laikā iekšzemes rajonos. Temperatūra tādās vietās kā Turpana, Siņdzjanā, tuvojas 48 °C (111–133 °F). Uhaņā un Sjaoganā, Hubei provincē, ir izsludināts oranžais brīdinājums, un dažviet temperatūra pārsniedz 37 °C. Šajā svelmainajā karstumā mikroskopiskā pasaule zem pipešu virsmas piedzīvo neparastus traucējumus — karstuma vilnis nemanāmi izkropļo nukleīnskābju stabilitāti, enzīmu aktivitāti un reaģentu fizikālo stāvokli.

Nukleīnskābju ekstrakcija ir kļuvusi par sacensību ar laiku. Kad āra temperatūra pārsniedz 40°C, pat ar ieslēgtu gaisa kondicionieri operāciju galda temperatūra bieži vien ir virs 28°C. Šajā laikā RNS paraugi, kas atstāti atklātā vietā, noārdās vairāk nekā divas reizes ātrāk nekā pavasarī un rudenī. Magnētisko lodīšu ekstrakcijā buferšķīdums ir lokāli piesātināts paātrinātas šķīdinātāja iztvaikošanas dēļ, un kristāli viegli nogulsnējas. Šie kristāli izraisīs lielas svārstības nukleīnskābju uztveršanas efektivitātē. Vienlaikus palielinās organisko šķīdinātāju iztvaikošana. 30°C temperatūrā hloroforma iztvaikošanas daudzums palielinās par 40% salīdzinājumā ar 25°C. Darbības laikā ir jānodrošina, lai vēja ātrums tvaiku nosūcējā būtu 0,5m/s, un jāizmanto nitrila cimdi, lai saglabātu aizsardzības efektivitāti.

PCR eksperimenti saskaras ar vēl sarežģītākiem temperatūras traucējumiem. Reaģenti, piemēram, Taq enzīms un reversā transkriptāze, ir ārkārtīgi jutīgi pret pēkšņām temperatūras svārstībām. Kondensācija uz mēģenes sienām pēc izņemšanas no -20°C saldētavas var izraisīt vairāk nekā 15% enzīmu aktivitātes zudumu, ja tā nonāk reakcijas sistēmā. dNTP šķīdumi var arī uzrādīt nosakāmu degradāciju pēc tikai 5 minūšu iedarbības istabas temperatūrā (>30°C). Instrumenta darbību kavē arī augsta temperatūra. Ja laboratorijas apkārtējās vides temperatūra ir >35°C un PCR instrumenta siltuma izkliedes klīrenss ir nepietiekams (<50 cm no sienas), iekšējā temperatūras starpība var sasniegt pat 0,8°C. Šī novirze var izraisīt amplifikācijas efektivitātes samazināšanos 96 iedobju plāksnes malā par vairāk nekā 40%. Putekļu filtri regulāri jātīra (putekļu uzkrāšanās samazina siltuma izkliedes efektivitāti par 50%), un jāizvairās no tiešas gaisa kondicionēšanas. Turklāt, veicot PCR eksperimentus nakts laikā, izvairieties izmantot PCR instrumentu kā "pagaidu ledusskapi" paraugu uzglabāšanai. Uzglabāšana 4°C temperatūrā ilgāk par 2 stundām var izraisīt kondensāta veidošanos pēc uzkarsētā vāka aizvēršanas, atšķaidot reakcijas sistēmu un potenciāli korozējot instrumenta metāla moduļus.

Saskaroties ar pastāvīgiem brīdinājumiem par augstu temperatūru, arī molekulārajām laboratorijām vajadzētu zvanīt trauksmi. Vērtīgi RNS paraugi jāuzglabā -80°C saldētavas aizmugurē, piekļuve tiem jāierobežo tikai augstas temperatūras periodos. -20°C saldētavas durvju atvēršana vairāk nekā piecas reizes dienā saasinās temperatūras svārstības. Iekārtām, kas rada lielu siltumu, ir nepieciešama vismaz 50 cm siltuma izkliedes vieta abās pusēs un aizmugurē. Turklāt ieteicams pārstrukturēt eksperimentālo laiku: no plkst. 7:00 līdz 10:00 temperatūrā jutīgām darbībām, piemēram, RNS ekstrakcijai un kvantitatīvās PĶR ielādei; no plkst. 13:00 līdz 16:00 neeksperimentāliem darbiem, piemēram, datu analīzei. Šī stratēģija var efektīvi novērst augstas temperatūras maksimumu traucējumus kritiskos posmos.

Molekulārie eksperimenti karstuma viļņa laikā ir gan tehnikas, gan pacietības pārbaudījums. Zem nežēlīgās vasaras saules, iespējams, ir pienācis laiks nolikt pipeti un pievienot paraugiem papildu ledus kasti, lai instruments varētu izkliedēt vairāk siltuma. Šī cieņa pret temperatūras svārstībām ir tieši visvērtīgākā laboratorijas īpašība svelmainajos vasaras mēnešos — galu galā 40°C vasaras karstumā pat molekulām ir nepieciešams rūpīgi sargāts "mākslīgais polārais reģions".