Ljetni znanstveni vodič: Kada se toplinski val od 40°C susreće s molekularnim eksperimentima

Visoke temperature u posljednje vrijeme zadržale su se u većem dijelu Kine. Dana 24. srpnja, Meteorološki opservatorij pokrajine Shandong izdao je žuto upozorenje na visoke temperature, predviđajući temperature "slične sauni" od 35-37°C (111-133°F) i 80% vlažnosti zraka za sljedeća četiri dana u unutrašnjosti. Temperature na mjestima poput Turpana u Xinjiangu približavaju se 48°C (111-133°F). Wuhan i Xiaogan u Hubeiju nalaze se pod narančastim upozorenjem, s temperaturama koje u nekim područjima prelaze 37°C. U ovoj žarkoj vrućini, mikroskopski svijet ispod površine pipeta doživljava neobične poremećaje - stabilnost nukleinskih kiselina, aktivnost enzima i fizičko stanje reagensa tiho su iskrivljeni toplinskim valom.

Ekstrakcija nukleinskih kiselina postala je utrka s vremenom. Kada vanjska temperatura prijeđe 40°C, čak i s uključenim klima-uređajem, temperatura operacijskog stola često se kreće iznad 28°C. U tom trenutku, uzorci RNA ostavljeni na otvorenom razgrađuju se više nego dvostruko brže nego u proljeće i jesen. Kod ekstrakcije magnetskim kuglicama, otopina pufera je lokalno zasićena zbog ubrzanog isparavanja otapala, a kristali se lako talože. Ti kristali uzrokovat će velike fluktuacije u učinkovitosti hvatanja nukleinskih kiselina. Istovremeno se povećava i hlapljivost organskih otapala. Na 30°C, količina isparavanja kloroforma povećava se za 40% u usporedbi s 25°C. Tijekom rada potrebno je osigurati da brzina vjetra u digestoru bude 0,5 m/s i koristiti nitrilne rukavice kako bi se održala zaštitna učinkovitost.

PCR eksperimenti suočavaju se s još složenijim temperaturnim poremećajima. Reagensi poput Taq enzima i reverzne transkriptaze izuzetno su osjetljivi na nagle temperaturne fluktuacije. Kondenzacija na stijenkama epruvete nakon vađenja iz zamrzivača na -20°C može uzrokovati gubitak aktivnosti enzima preko 15% ako uđe u reakcijski sustav. Otopine dNTP-a također mogu pokazati uočljivu degradaciju nakon samo 5 minuta izlaganja sobnoj temperaturi (>30°C). Rad instrumenta također je otežan visokim temperaturama. Kada je temperatura okoline u laboratoriju >35°C i udaljenost PCR instrumenta za odvođenje topline nije dovoljna (<50 cm od stijenke), unutarnja temperaturna razlika može doseći i do 0,8°C. Ovo odstupanje može uzrokovati pad učinkovitosti amplifikacije na rubu ploče s 96 jažica za više od 40%. Filtre za prašinu treba redovito čistiti (nakupljanje prašine smanjuje učinkovitost odvođenja topline za 50%), a treba izbjegavati izravno klimatiziranje. Nadalje, prilikom izvođenja PCR eksperimenata preko noći, izbjegavajte korištenje PCR instrumenta kao "improviziranog hladnjaka" za pohranu uzoraka. Skladištenje na 4°C dulje od 2 sata može uzrokovati stvaranje kondenzacije nakon zatvaranja zagrijanog poklopca, što razrjeđuje reakcijski sustav i potencijalno korodira metalne module instrumenta.

Suočeni s stalnim upozorenjima na visoke temperature, molekularni laboratoriji također bi trebali oglasiti uzbunu. Dragocjeni uzorci RNA trebaju se čuvati u stražnjem dijelu zamrzivača na -80°C, s pristupom ograničenim na razdoblja visokih temperatura. Otvaranje vrata zamrzivača na -20°C više od pet puta dnevno pogoršat će fluktuacije temperature. Oprema koja generira visoku toplinu zahtijeva najmanje 50 cm prostora za odvođenje topline s obje strane i stražnje strane. Nadalje, preporučuje se restrukturiranje eksperimentalnog vremena: 7:00-10:00 za temperaturno osjetljive operacije poput ekstrakcije RNA i učitavanja qPCR-a; 13:00-16:00 za neeksperimentalni rad poput analize podataka. Ova strategija može učinkovito spriječiti da visokotemperaturni vrhovi ometaju kritične korake.

Molekularni eksperimenti tijekom toplinskog vala test su i tehnike i strpljenja. Pod neumoljivim ljetnim suncem, možda je vrijeme da odložite pipetu i dodate dodatnu kutiju leda uzorcima kako biste instrumentu omogućili da rasprši više topline. Upravo je to poštovanje prema temperaturnim fluktuacijama najdragocjenija laboratorijska kvaliteta tijekom vrućih ljetnih mjeseci - uostalom, u ljetnoj vrućini od 40°C, čak i molekulama treba pažljivo čuvano „umjetno polarno područje“.