Лятно научно ръководство: Когато 40°C топлинна вълна срещне молекулярни експерименти

Високите температури се задържат в голяма част от Китай напоследък. На 24 юли Метеорологичната обсерватория на провинция Шандонг издаде жълто предупреждение за високи температури, прогнозирайки „подобни на сауна“ температури от 35-37°C (111-133°F) и 80% влажност през следващите четири дни във вътрешните райони. Температурите на места като Турпан, Синцзян, се приближават до 48°C (111-133°F). Ухан и Сяоган, Хубей, са под оранжево предупреждение, като температурите в някои райони надвишават 37°C. В тази пареща жега микроскопичният свят под повърхността на пипетите изпитва необичайни смущения – стабилността на нуклеиновите киселини, активността на ензимите и физичното състояние на реактивите са тихо деформирани от горещата вълна.

Екстракцията на нуклеинови киселини се е превърнала в надпревара с времето. Когато външната температура надвиши 40°C, дори с включен климатик, температурата на операционната маса често се задържа над 28°C. По това време РНК пробите, оставени на открито, се разграждат повече от два пъти по-бързо, отколкото през пролетта и есента. При екстракция с магнитни перли буферният разтвор е локално наситен поради ускореното изпаряване на разтворителя и кристалите лесно се утаяват. Тези кристали ще причинят големи колебания в ефективността на улавяне на нуклеинови киселини. Летливостта на органичните разтворители се увеличава едновременно. При 30°C количеството на изпарения хлороформ се увеличава с 40% в сравнение с 25°C. По време на работа е необходимо да се гарантира, че скоростта на вятъра в аспиратора е 0,5 m/s и да се използват нитрилни ръкавици, за да се поддържа защитната ефективност.

PCR експериментите са изправени пред още по-сложни температурни смущения. Реагенти като Taq ензима и обратната транскриптаза са изключително чувствителни към резки температурни колебания. Кондензацията по стените на епруветката след изваждане от фризер с температура -20°C може да причини загуба на ензимна активност с над 15%, ако попадне в реакционната система. Разтворите на dNTP също могат да покажат забележимо разграждане само след 5 минути излагане на стайна температура (>30°C). Работата на инструмента също е затруднена от високи температури. Когато температурата на околната среда в лабораторията е >35°C и разстоянието за разсейване на топлината на PCR инструмента е недостатъчно (<50 см от стената), вътрешната температурна разлика може да достигне до 0,8°C. Това отклонение може да доведе до спадане на ефективността на амплификацията в края на 96-ямкова плака с над 40%. Праховите филтри трябва да се почистват редовно (натрупването на прах намалява ефективността на разсейване на топлината с 50%) и трябва да се избягва директното климатизиране. Освен това, когато извършвате PCR експерименти през нощта, избягвайте използването на PCR инструмента като „импровизиран хладилник“ за съхранение на проби. Съхранението при 4°C за повече от 2 часа може да доведе до образуване на конденз след затваряне на нагрятия капак, което ще разреди реакционната система и потенциално ще корозира металните модули на инструмента.

Изправени пред постоянни предупреждения за високи температури, молекулярните лаборатории също трябва да бият тревога. Ценните РНК проби трябва да се съхраняват в задната част на фризер при -80°C, като достъпът е ограничен само до периоди с високи температури. Отварянето на вратата на фризер при -20°C повече от пет пъти на ден ще изостри температурните колебания. Оборудването, генериращо висока температура, изисква поне 50 cm пространство за разсейване на топлината от двете страни и отзад. Освен това се препоръчва да се преструктурира експерименталното време: 7:00-10:00 ч. за температурно-чувствителни операции като екстракция на РНК и зареждане с qPCR; 13:00-16:00 ч. за неекспериментална работа, като например анализ на данни. Тази стратегия може ефективно да предотврати повлияването на критични стъпки от високотемпературни пикове.

Молекулярните експерименти по време на гореща вълна са изпитание както за техниката, така и за търпението. Под безмилостното лятно слънце може би е време да оставите пипетата си и да добавите допълнителна кутия с лед към пробите си, за да може инструментът да разсейва повече топлина. Това благоговение пред температурните колебания е именно най-ценното лабораторно качество през парещите летни месеци – в края на краищата, в 40°C жегата на лятото, дори молекулите се нуждаят от внимателно пазена „изкуствена полярна област“.