Sommerens videnskabelige guide: Når en 40°C hedebølge møder molekylære eksperimenter

Høje temperaturer har fortsat i store dele af Kina på det seneste. Den 24. juli udsendte Shandong Provincial Meteorological Observatory en gul temperaturalarm, der forudsagde "saunalignende" temperaturer på 35-37°C og 80% luftfugtighed i de næste fire dage i indlandsområderne. Temperaturerne i steder som Turpan, Xinjiang, nærmer sig 48°C. Wuhan og Xiaogan, Hubei, er under orange alarm, med temperaturer over 37°C i nogle områder. I denne brændende varme oplever den mikroskopiske verden under overfladen af ​​pipetter usædvanlige forstyrrelser - stabiliteten af ​​nukleinsyrer, enzymers aktivitet og reagensernes fysiske tilstand forvrænges alle stille og roligt af hedebølgen.

Ekstraktion af nukleinsyre er blevet et kapløb med tiden. Når udetemperaturen overstiger 40°C, selv med klimaanlægget tændt, ligger temperaturen på operationsbordet ofte over 28°C. På dette tidspunkt nedbrydes RNA-prøver, der efterlades i det fri, mere end dobbelt så hurtigt som om foråret og efteråret. Ved ekstraktion med magnetiske perler er bufferopløsningen lokalt mættet på grund af accelereret fordampning af opløsningsmidlet, og krystaller udfældes let. Disse krystaller vil forårsage store udsving i effektiviteten af ​​nukleinsyreindfangning. Flygtigheden af ​​organiske opløsningsmidler stiger samtidig. Ved 30°C stiger mængden af ​​fordampning af kloroform med 40% sammenlignet med 25°C. Under drift er det nødvendigt at sikre, at vindhastigheden i stinkskabet er 0,5 m/s, og at bruge nitrilhandsker for at opretholde beskyttelseseffektiviteten.

PCR-eksperimenter står over for endnu mere komplekse temperaturforstyrrelser. Reagenser som Taq-enzym og revers transkriptase er ekstremt følsomme over for pludselige temperaturudsving. Kondens på rørvæggene efter fjernelse fra en -20°C fryser kan forårsage et tab af enzymaktivitet på over 15%, hvis det kommer ind i reaktionssystemet. dNTP-opløsninger kan også vise påviselig nedbrydning efter blot 5 minutters eksponering for stuetemperatur (>30°C). Instrumentets drift hæmmes også af høje temperaturer. Når laboratoriets omgivelsestemperatur er >35°C, og PCR-instrumentets varmeafledningsafstand er utilstrækkelig (<50 cm fra væggen), kan den interne temperaturforskel nå op på 0,8°C. Denne afvigelse kan forårsage, at amplifikationseffektiviteten ved kanten af ​​en 96-brønds plade falder med over 40%. Støvfiltre bør rengøres regelmæssigt (støvophobning reducerer varmeafledningseffektiviteten med 50%), og direkte aircondition bør undgås. Desuden bør man undgå at bruge PCR-instrumentet som et "midlertidigt køleskab" til opbevaring af prøver, når man udfører PCR-eksperimenter natten over. Opbevaring ved 4 °C i mere end 2 timer kan forårsage kondensdannelse efter lukning af det opvarmede låg, hvilket fortynder reaktionssystemet og potentielt korroderer instrumentets metalmoduler.

Stillet over for vedvarende advarsler om høje temperaturer bør molekylære laboratorier også slå alarm. Værdifulde RNA-prøver bør opbevares bagerst i en -80 °C fryser, med adgang begrænset til perioder med høj temperatur. Åbning af døren til en -20 °C fryser mere end fem gange om dagen vil forværre temperaturudsving. Udstyr med høj varmeudvikling kræver mindst 50 cm varmeafledningsplads på begge sider og bagsider. Desuden anbefales det at omstrukturere eksperimentel timing: 7:00-10:00 for temperaturfølsomme operationer såsom RNA-ekstraktion og qPCR-indlæsning; 13:00-16:00 for ikke-eksperimentelt arbejde såsom dataanalyse. Denne strategi kan effektivt forhindre høje temperaturtoppe i at forstyrre kritiske trin.

Molekylære eksperimenter under en hedebølge er en test af både teknik og tålmodighed. Under den ubarmhjertige sommersol er det måske tid til at lægge pipetten fra sig og tilføje en ekstra æske is til dine prøver, så instrumentet kan afgive mere varme. Denne ærbødighed for temperaturudsving er netop den mest værdifulde laboratoriekvalitet i de brændende sommermåneder – trods alt har selv molekyler i sommerens 40°C varme brug for en omhyggeligt beskyttet "kunstig polarregion".