Suvine teadusjuhend: kui 40°C kuumalaine kohtub molekulaarsete katsetega

Kõrged temperatuurid on viimasel ajal püsinud suures osas Hiinast. 24. juulil andis Shandongi provintsi meteoroloogiakeskus välja kollase kõrge temperatuuri hoiatuse, ennustades järgmiseks neljaks päevaks sisemaal „saunalaadseid“ temperatuure 35–37 °C ja 80% õhuniiskust. Sellistes kohtades nagu Turpan Xinjiangis läheneb temperatuur 48 °C-le. Wuhan ja Xiaogan Hubeis on oranži hoiatuse all, kus temperatuur tõuseb mõnes piirkonnas üle 37 °C. Selle kõrvetava kuumuse käes kogeb pipettide pinna all olev mikroskoopiline maailm ebatavalisi häireid – kuumalaine moonutab vaikselt nukleiinhapete stabiilsust, ensüümide aktiivsust ja reagentide füüsikalist olekut.

Nukleiinhapete ekstraheerimisest on saanud võidujooks ajaga. Kui välistemperatuur ületab 40 °C, isegi kui konditsioneer on sisse lülitatud, on operatsioonilaua temperatuur sageli üle 28 °C. Sel ajal lagunevad avatud ruumis olevad RNA proovid enam kui kaks korda kiiremini kui kevadel ja sügisel. Magnetilise pärlitega ekstraheerimisel on puhverlahus lokaalselt küllastunud lahusti kiirenenud lenduvuse tõttu ja kristallid sadestuvad kergesti. Need kristallid põhjustavad nukleiinhapete püüdmise efektiivsuses suuri kõikumisi. Orgaaniliste lahustite lenduvus suureneb samaaegselt. 30 °C juures suureneb kloroformi lenduvuse hulk 40% võrreldes 25 °C-ga. Töötamise ajal on vaja tagada, et tuule kiirus tõmbekapis oleks 0,5 m/s, ja kasutada kaitse efektiivsuse säilitamiseks nitriilkindaid.

PCR-katsed seisavad silmitsi veelgi keerukamate temperatuurikõikumistega. Reaktiivid, näiteks Taq ensüüm ja pöördtranskriptaas, on äärmiselt tundlikud järskude temperatuurikõikumiste suhtes. Kondensatsioon katseklaasi seintel pärast -20 °C sügavkülmikust väljavõtmist võib põhjustada üle 15% ensüümi aktiivsuse kadu, kui see satub reaktsioonisüsteemi. dNTP-lahused võivad samuti näidata tuvastatavat lagunemist juba pärast 5-minutilist kokkupuudet toatemperatuuril (> 30 °C). Kõrged temperatuurid takistavad ka instrumendi tööd. Kui labori ümbritseva õhu temperatuur on > 35 °C ja PCR-instrumendi soojuseraldusruum on ebapiisav (<50 cm seinast), võib sisetemperatuuri erinevus ulatuda kuni 0,8 °C-ni. See kõrvalekalle võib põhjustada amplifikatsiooni efektiivsuse langust 96-süvendilise plaadi serval enam kui 40%. Tolmufiltreid tuleks regulaarselt puhastada (tolmu kogunemine vähendab soojuseraldusvõimet 50%) ja otsest õhu konditsioneerimist tuleks vältida. Lisaks tuleks PCR-katsete tegemisel üleöö vältida PCR-instrumendi kasutamist proovide hoidmiseks "ajutise külmikuna". Säilitamine temperatuuril 4 °C kauem kui 2 tundi võib pärast kuumutatud kaane sulgemist põhjustada kondensaadi teket, mis lahjendab reaktsioonisüsteemi ja võib põhjustada instrumendi metallmoodulite korrodeerumist.

Püsivate kõrge temperatuuri hoiatuste tõttu peaksid ka molekulaarlaborid häirekella lööma. Väärtuslikke RNA proove tuleks hoida -80 °C sügavkülmiku tagaosas, juurdepääs neile tuleks piirata kõrge temperatuuriga perioodidel. -20 °C sügavkülmiku ukse avamine rohkem kui viis korda päevas süvendab temperatuurikõikumisi. Suure soojusega seadmed vajavad mõlemal küljel ja tagaküljel vähemalt 50 cm soojuse hajutamise ruumi. Lisaks on soovitatav muuta eksperimentaalset ajastust: 7.00–10.00 temperatuuritundlike toimingute, näiteks RNA ekstraheerimise ja qPCR-i laadimise jaoks; 13.00–16.00 mitteeksperimentaalse töö, näiteks andmete analüüsi jaoks. See strateegia aitab tõhusalt vältida kõrge temperatuuri piikide sekkumist kriitilistesse etappidesse.

Molekulaarsed katsed kuumalaine ajal on nii tehnika kui ka kannatlikkuse proovikivi. Halastamatu suvepäikese all on ehk aeg pipett käest panna ja proovidele lisada jääkarp, et instrument saaks rohkem soojust hajutada. See temperatuurikõikumiste austamine on just kõige väärtuslikum laboriomadus kõrvetavatel suvekuudel – lõppude lõpuks vajavad isegi molekulid 40 °C suvises kuumuses hoolikalt valvatud „kunstlikku polaarpiirkonda“.