راهنمای علوم تابستانی: وقتی موج گرمای ۴۰ درجه سانتیگراد با آزمایش‌های مولکولی روبرو می‌شود

اخیراً دمای بالا در بیشتر نقاط چین ادامه داشته است. در ۲۴ جولای، رصدخانه هواشناسی استان شاندونگ هشدار زرد دمای بالا را صادر کرد و پیش‌بینی کرد که دمای «سونا مانند» ۳۵ تا ۳۷ درجه سانتیگراد (۱۱۱ تا ۱۳۳ درجه فارنهایت) و رطوبت ۸۰٪ برای چهار روز آینده در مناطق داخلی کشور وجود خواهد داشت. دما در مکان‌هایی مانند تورپان، سین کیانگ، به ۴۸ درجه سانتیگراد (۱۱۱ تا ۱۳۳ درجه فارنهایت) نزدیک می‌شود. ووهان و شیائوگان، هوبئی، تحت هشدار نارنجی قرار دارند و دمای برخی مناطق از ۳۷ درجه سانتیگراد فراتر رفته است. در این گرمای سوزان، دنیای میکروسکوپی زیر سطح پیپت‌ها دچار اختلالات غیرمعمولی می‌شود - پایداری اسیدهای نوکلئیک، فعالیت آنزیم‌ها و وضعیت فیزیکی معرف‌ها، همگی به آرامی توسط موج گرما مختل می‌شوند.

استخراج اسید نوکلئیک به مسابقه‌ای با زمان تبدیل شده است. وقتی دمای بیرون از ۴۰ درجه سانتیگراد بیشتر می‌شود، حتی با روشن بودن کولر گازی، دمای تخت عمل اغلب بالای ۲۸ درجه سانتیگراد است. در این زمان، نمونه‌های RNA که در فضای باز قرار می‌گیرند، بیش از دو برابر سریع‌تر از بهار و پاییز تجزیه می‌شوند. در استخراج با مهره مغناطیسی، محلول بافر به دلیل تبخیر سریع حلال، به صورت موضعی اشباع می‌شود و کریستال‌ها به راحتی رسوب می‌کنند. این کریستال‌ها باعث نوسانات زیادی در راندمان جذب اسید نوکلئیک می‌شوند. نوسانات حلال‌های آلی به طور همزمان افزایش می‌یابد. در دمای ۳۰ درجه سانتیگراد، میزان تبخیر کلروفرم در مقایسه با ۲۵ درجه سانتیگراد ۴۰ درصد افزایش می‌یابد. در حین کار، لازم است اطمینان حاصل شود که سرعت باد در هود ۰.۵ متر بر ثانیه است و برای حفظ اثربخشی حفاظتی از دستکش‌های نیتریل استفاده شود.

آزمایش‌های PCR با اختلالات دمایی پیچیده‌تری مواجه هستند. معرف‌هایی مانند آنزیم Taq و ترانس کریپتاز معکوس به نوسانات ناگهانی دما بسیار حساس هستند. تراکم روی دیواره‌های لوله پس از خارج کردن از فریزر -20 درجه سانتیگراد می‌تواند در صورت ورود به سیستم واکنش، باعث کاهش بیش از 15٪ فعالیت آنزیم شود. محلول‌های dNTP همچنین می‌توانند پس از تنها 5 دقیقه قرار گرفتن در معرض دمای اتاق (>30 درجه سانتیگراد) تخریب قابل تشخیصی را نشان دهند. عملکرد دستگاه نیز تحت تأثیر دمای بالا قرار می‌گیرد. هنگامی که دمای محیط آزمایشگاه بیش از 35 درجه سانتیگراد باشد و فاصله دفع حرارت دستگاه PCR کافی نباشد (کمتر از 50 سانتی‌متر از دیوار)، اختلاف دمای داخلی می‌تواند تا 0.8 درجه سانتیگراد برسد. این انحراف می‌تواند باعث شود که راندمان تکثیر در لبه یک پلیت 96 چاهکی بیش از 40٪ کاهش یابد. فیلترهای گرد و غبار باید به طور منظم تمیز شوند (تجمع گرد و غبار راندمان دفع حرارت را 50٪ کاهش می‌دهد) و باید از تهویه مستقیم هوا اجتناب شود. علاوه بر این، هنگام انجام آزمایش‌های PCR در طول شب، از استفاده از دستگاه PCR به عنوان "یخچال موقت" برای نگهداری نمونه‌ها خودداری کنید. نگهداری در دمای ۴ درجه سانتیگراد به مدت بیش از ۲ ساعت می‌تواند باعث ایجاد میعان پس از بسته شدن درب گرم شده، رقیق شدن سیستم واکنش و خوردگی بالقوه ماژول‌های فلزی دستگاه شود.

آزمایشگاه‌های مولکولی نیز در مواجهه با هشدارهای مداوم دمای بالا، باید زنگ خطر را به صدا درآورند. نمونه‌های ارزشمند RNA باید در قسمت پشتی فریزر -80 درجه سانتیگراد نگهداری شوند و دسترسی به آنها محدود به دوره‌های دمای بالا باشد. باز کردن درب فریزر -20 درجه سانتیگراد بیش از پنج بار در روز، نوسانات دما را تشدید می‌کند. تجهیزات تولید گرمای بالا به حداقل 50 سانتی‌متر مربع فضای دفع گرما در دو طرف و پشت نیاز دارند. علاوه بر این، توصیه می‌شود زمان‌بندی آزمایش را تغییر دهید: 7:00-10:00 صبح برای عملیات حساس به دما مانند استخراج RNA و بارگذاری qPCR؛ 1:00-4:00 بعد از ظهر برای کارهای غیرتجربی مانند تجزیه و تحلیل داده‌ها. این استراتژی می‌تواند به طور مؤثر از تداخل پیک‌های دمای بالا با مراحل حیاتی جلوگیری کند.

آزمایش‌های مولکولی در طول موج گرما، آزمونی برای تکنیک و صبر هستند. زیر آفتاب بی‌رحم تابستان، شاید وقت آن رسیده باشد که پیپت خود را کنار بگذارید و یک جعبه یخ اضافی به نمونه‌های خود اضافه کنید تا دستگاه بتواند گرمای بیشتری را دفع کند. این احترام به نوسانات دما دقیقاً ارزشمندترین ویژگی آزمایشگاهی در ماه‌های سوزان تابستان است - به هر حال، در گرمای ۴۰ درجه سانتیگراد تابستان، حتی مولکول‌ها نیز به یک «منطقه قطبی مصنوعی» نیاز دارند که با دقت محافظت شود.