Nyári tudományos kalauz: Amikor egy 40°C-os hőhullám találkozik a molekuláris kísérletekkel

Kína nagy részén az utóbbi időben továbbra is magas hőmérséklet uralkodik. Július 24-én a Shandong Tartományi Meteorológiai Obszervatórium sárga hőmérsékleti riasztást adott ki, amely a szárazföldi területeken a következő négy napra 35-37°C-os (111-133°F) „szaunaszerű” hőmérsékletet és 80%-os páratartalmat jósolt. Olyan helyeken, mint a hszincsiangi Turpan, a hőmérséklet megközelíti a 48°C-ot (111-133°F). Vuhan és Hsziaogan, Hupej tartományban narancssárga riasztás van érvényben, egyes területeken meghaladja a 37°C-ot a hőmérséklet. Ebben a perzselő hőségben a pipetták felszíne alatti mikroszkopikus világ szokatlan zavarokat tapasztal – a nukleinsavak stabilitása, az enzimek aktivitása és a reagensek fizikai állapota mind csendben eltorzul a hőhullám miatt.

A nukleinsav-kivonás versenyfutássá vált az idővel. Amikor a kültéri hőmérséklet meghaladja a 40°C-ot, még bekapcsolt légkondicionáló mellett is, a műtőasztal hőmérséklete gyakran 28°C felett ingadozik. Ilyenkor a szabadban hagyott RNS-minták több mint kétszer olyan gyorsan bomlanak le, mint tavasszal és ősszel. A mágneses gyöngyös extrakció során a pufferoldat lokálisan telítődik az oldószer gyorsított illékonysága miatt, és a kristályok könnyen kicsapódnak. Ezek a kristályok nagy ingadozást okoznak a nukleinsav-befogás hatékonyságában. A szerves oldószerek illékonysága egyidejűleg növekszik. 30°C-on a kloroform illékonyságának mennyisége 40%-kal nő a 25°C-hoz képest. Működés közben biztosítani kell, hogy a szélsebesség a füstfülkében 0,5 m/s legyen, és nitril kesztyűt kell használni a védelem hatékonyságának fenntartása érdekében.

A PCR-kísérletek még összetettebb hőmérsékleti zavarokkal szembesülnek. Az olyan reagensek, mint a Taq enzim és a reverz transzkriptáz, rendkívül érzékenyek a hirtelen hőmérséklet-ingadozásokra. A -20°C-os fagyasztóból kivéve a cső falán lecsapódó kondenzáció több mint 15%-os enzimaktivitás-veszteséget okozhat, ha bekerül a reakciórendszerbe. A dNTP-oldatok már 5 perc szobahőmérsékleten (>30°C) történő expozíció után is kimutatható degradációt mutathatnak. A műszer működését a magas hőmérséklet is nehezíti. Amikor a laboratóriumi környezeti hőmérséklet >35°C, és a PCR-készülék hőelvezetési távolsága nem megfelelő (<50 cm a faltól), a belső hőmérséklet-különbség akár 0,8°C-ot is elérhet. Ez az eltérés a 96-lyukú lemez szélén az amplifikációs hatékonyság több mint 40%-os csökkenését okozhatja. A porszűrőket rendszeresen tisztítani kell (a por felhalmozódása 50%-kal csökkenti a hőelvezetés hatékonyságát), és kerülni kell a közvetlen légkondicionálást. Továbbá, ha éjszaka PCR-kísérleteket végeznek, kerüljék a PCR-készülék „ideiglenes hűtőszekrényként” való használatát a minták tárolására. A 4°C-on 2 óránál hosszabb ideig történő tárolás a fűtött fedél lezárása után páralecsapódást okozhat, ami felhígítja a reakciórendszert és potenciálisan korrodálja a műszer fém moduljait.

A tartós magas hőmérsékleti figyelmeztetések miatt a molekuláris laboratóriumoknak is riadót kell fújniuk. Az értékes RNS-mintákat -80°C-os fagyasztó hátsó részében kell tárolni, a hozzáférést pedig a magas hőmérsékletű időszakokra korlátozni. A -20°C-os fagyasztó ajtajának napi ötnél többszöri kinyitása súlyosbítja a hőmérséklet-ingadozásokat. A nagy hőt termelő berendezések legalább 50 cm hőelvezető helyet igényelnek mindkét oldalon és hátul. Továbbá ajánlott a kísérleti időzítés átszervezése: 7:00-10:00 a hőmérséklet-érzékeny műveletekhez, például az RNS-extrakcióhoz és a qPCR betöltéshez; 13:00-16:00 a nem kísérleti munkákhoz, például az adatelemzéshez. Ez a stratégia hatékonyan megakadályozhatja, hogy a magas hőmérsékleti csúcsok zavarják a kritikus lépéseket.

A hőhullám alatt végzett molekuláris kísérletek próbára teszik a technikát és a türelmet is. A könyörtelen nyári napsütésben talán itt az ideje, hogy letegyük a pipettát, és egy plusz doboz jeget tegyünk a mintákba, hogy a műszer több hőt tudjon elvezetni. A hőmérséklet-ingadozások iránti tisztelet pontosan a legértékesebb laboratóriumi tulajdonság a perzselő nyári hónapokban – elvégre a 40°C-os nyári hőségben még a molekuláknak is szükségük van egy gondosan védett „mesterséges poláris régióra”.