Poletni znanstveni vodnik: Ko se 40-stopinjski vročinski val sreča z molekularnimi poskusi

Visoke temperature so se v zadnjem času vztrajale po večjem delu Kitajske. Meteorološki observatorij province Shandong je 24. julija izdal rumeno opozorilo zaradi visokih temperatur, v katerem je napovedal temperature, podobne "savnam", od 35 do 37 °C (111–133 °F) in 80-odstotno vlažnost za naslednje štiri dni v notranjosti države. Temperature v krajih, kot je Turpan v Xinjiangu, se približujejo 48 °C (111–133 °F). V Wuhanu in Xiaoganu v Hubeiju je razglašeno oranžno opozorilo, temperature pa na nekaterih območjih presegajo 37 °C. V tej žgoči vročini mikroskopski svet pod površino pipet doživlja nenavadne motnje – stabilnost nukleinskih kislin, aktivnost encimov in fizikalno stanje reagentov so zaradi vročinskega vala vse tiho popačene.

Ekstrakcija nukleinskih kislin je postala tekma s časom. Ko zunanja temperatura preseže 40 °C, se temperatura operacijske mize pogosto dvigne nad 28 °C, tudi če je klimatska naprava vklopljena. V tem času se vzorci RNA, ki ostanejo na prostem, razgradijo več kot dvakrat hitreje kot spomladi in jeseni. Pri ekstrakciji z magnetnimi kroglicami je puferska raztopina lokalno nasičena zaradi pospešenega izhlapevanja topila in kristali se zlahka oborijo. Ti kristali povzročajo velika nihanja v učinkovitosti zajemanja nukleinskih kislin. Hkrati se poveča hlapnost organskih topil. Pri 30 °C se količina izhlapevanja kloroforma poveča za 40 % v primerjavi s 25 °C. Med delovanjem je treba zagotoviti, da je hitrost vetra v digestoriju 0,5 m/s, in uporabljati nitrilne rokavice za ohranjanje zaščitne učinkovitosti.

Poskusi PCR se soočajo s še bolj kompleksnimi temperaturnimi motnjami. Reagenti, kot sta encim Taq in reverzna transkriptaza, so izjemno občutljivi na nenadna temperaturna nihanja. Kondenzacija na stenah epruvete po odstranitvi iz zamrzovalnika s temperaturo -20 °C lahko povzroči izgubo aktivnosti encima za več kot 15 %, če vstopi v reakcijski sistem. Raztopine dNTP lahko kažejo zaznavno razgradnjo že po 5 minutah izpostavljenosti sobni temperaturi (> 30 °C). Delovanje instrumenta je ovirano tudi zaradi visokih temperatur. Ko je temperatura v laboratoriju > 35 °C in je razdalja za odvajanje toplote instrumenta PCR nezadostna (< 50 cm od stene), lahko notranja temperaturna razlika doseže kar 0,8 °C. To odstopanje lahko povzroči, da se učinkovitost amplifikacije na robu 96-vdolbinske plošče zmanjša za več kot 40 %. Redno je treba čistiti filtre za prah (kopičenje prahu zmanjša učinkovitost odvajanja toplote za 50 %), izogibati pa se je treba neposrednemu klimatiziranju. Poleg tega se pri izvajanju poskusov PCR čez noč izogibajte uporabi instrumenta PCR kot "improviziranega hladilnika" za shranjevanje vzorcev. Shranjevanje pri temperaturi 4 °C več kot 2 uri lahko povzroči nastanek kondenzacije po zaprtju ogrevanega pokrova, kar razredči reakcijski sistem in lahko povzroči korozijo kovinskih modulov instrumenta.

Zaradi nenehnih opozoril o visokih temperaturah bi morali tudi molekularni laboratoriji sprožiti alarm. Dragocene vzorce RNK je treba shranjevati v zadnjem delu zamrzovalnika pri -80 °C, dostop do njih pa je omejen le na obdobja z visokimi temperaturami. Odpiranje vrat zamrzovalnika pri -20 °C več kot petkrat na dan bo poslabšalo temperaturna nihanja. Oprema, ki oddaja veliko toplote, zahteva vsaj 50 cm prostora za odvajanje toplote na obeh straneh in zadnji strani. Poleg tega je priporočljivo prestrukturirati čas eksperimenta: 7.00–10.00 za temperaturno občutljive operacije, kot sta ekstrakcija RNK in nalaganje qPCR; 13.00–16.00 za neeksperimentalno delo, kot je analiza podatkov. Ta strategija lahko učinkovito prepreči, da bi visokotemperaturni vrhovi motili kritične korake.

Molekularni poskusi med vročinskim valom so preizkus tako tehnike kot potrpežljivosti. Pod neusmiljenim poletnim soncem je morda čas, da odložite pipeto in vzorcem dodate dodatno škatlo ledu, da bo instrument lahko odvajal več toplote. To spoštovanje do temperaturnih nihanj je prav najdragocenejša laboratorijska lastnost v žgočih poletnih mesecih – navsezadnje v poletni vročini s 40 °C celo molekule potrebujejo skrbno varovano »umetno polarno območje«.