Літній науковий посібник: Коли хвиля спеки 40°C зустрічається з молекулярними експериментами

Високі температури останнім часом тримаються на більшій частині Китаю. 24 липня Метеорологічна обсерваторія провінції Шаньдун оголосила жовтий рівень тривоги, прогнозуючи «сауноподібні» температури 35-37°C (111-133°F) та вологість 80% протягом наступних чотирьох днів у внутрішніх районах. Температура в таких місцях, як Турфан, Сіньцзян, наближається до 48°C (111-133°F). У місті Ухань та Сяогань, Хубей, оголошено помаранчевий рівень тривоги, температура в деяких районах перевищує 37°C. У цій палючій спеці мікроскопічний світ під поверхнею піпеток зазнає незвичайних порушень — стабільність нуклеїнових кислот, активність ферментів та фізичний стан реагентів непомітно спотворюються хвилею спеки.

Екстракція нуклеїнових кислот стала гонкою з часом. Коли температура зовнішнього повітря перевищує 40°C, навіть за умови увімкненого кондиціонера, температура операційного столу часто тримається вище 28°C. У цей час зразки РНК, залишені на відкритому повітрі, розкладаються більш ніж удвічі швидше, ніж навесні та восени. При екстракції магнітними кульками буферний розчин локально насичується через прискорене випаровування розчинника, і кристали легко осідають. Ці кристали спричиняють значні коливання ефективності захоплення нуклеїнових кислот. Одночасно зростає леткість органічних розчинників. При 30°C кількість випаровуваного хлороформу збільшується на 40% порівняно з 25°C. Під час роботи необхідно забезпечити швидкість вітру у витяжній шафі 0,5 м/с та використовувати нітрилові рукавички для підтримки захисної ефективності.

ПЛР-експерименти стикаються з ще складнішими температурними змінами. Такі реагенти, як фермент Taq та зворотна транскриптаза, надзвичайно чутливі до раптових коливань температури. Конденсація на стінках пробірки після виймання з морозильної камери при температурі -20°C може призвести до втрати активності ферменту понад 15%, якщо вона потрапить у реакційну систему. Розчини dNTP також можуть демонструвати помітну деградацію вже після 5 хвилин перебування при кімнатній температурі (>30°C). Робота приладу також ускладнюється високими температурами. Коли температура навколишнього середовища в лабораторії >35°C, а зазор для розсіювання тепла приладом для ПЛР недостатній (<50 см від стінки), внутрішня різниця температур може сягати 0,8°C. Це відхилення може призвести до зниження ефективності ампліфікації на краю 96-лункового планшета більш ніж на 40%. Пилозахисні фільтри слід регулярно очищати (накопичення пилу знижує ефективність розсіювання тепла на 50%), а також слід уникати прямого кондиціонування повітря. Крім того, під час проведення ПЛР-експериментів вночі уникайте використання приладу для ПЛР як «імпровізованого холодильника» для зберігання зразків. Зберігання при температурі 4°C більше 2 годин може призвести до утворення конденсату після закриття нагрітої кришки, що розбавить реакційну систему та потенційно спричинить корозію металевих модулів приладу.

Зіткнувшись із постійними попередженнями про високі температури, молекулярні лабораторії також повинні бити тривогу. Дорогоцінні зразки РНК слід зберігати в задній частині морозильної камери при температурі -80°C, доступ до яких слід обмежувати лише періодами високої температури. Відкриття дверей морозильної камери при температурі -20°C більше п'яти разів на день посилить коливання температури. Обладнання, що генерує високе тепло, вимагає щонайменше 50 см простору для розсіювання тепла з обох боків та ззаду. Крім того, рекомендується змінити графік експериментів: 7:00-10:00 ранку для температурно-чутливих операцій, таких як екстракція РНК та завантаження кПЛР; 13:00-16:00 для неекспериментальної роботи, такої як аналіз даних. Ця стратегія може ефективно запобігти перешкоджанню піків високої температури на критичних етапах.

Молекулярні експерименти під час спеки – це випробування як техніки, так і терпіння. Під палючим літнім сонцем, можливо, час відкласти піпетку та додати до зразків ще одну коробку з льодом, щоб прилад міг розсіювати більше тепла. Ця шана до коливань температури є саме найціннішою лабораторною якістю протягом спекотних літніх місяців – зрештою, у літню спеку при 40°C навіть молекулам потрібна ретельно охоронювана «штучна полярна область».