Yaz Bilim Rehberi: 40°C'lik Bir Sıcak Dalgası Moleküler Deneylerle Buluştuğunda

Son zamanlarda Çin'in büyük bir bölümünde yüksek sıcaklıklar devam ediyor. 24 Temmuz'da, Shandong Eyalet Meteoroloji Gözlemevi, iç kesimlerde önümüzdeki dört gün boyunca 35-37°C (111-133°F) arasında "sauna benzeri" sıcaklıklar ve %80 nem öngören sarı bir yüksek sıcaklık uyarısı yayınladı. Sincan'ın Turpan kenti gibi yerlerde sıcaklıklar 48°C'ye (111-133°F) yaklaşıyor. Hubei'nin Wuhan ve Xiaogan kentleri turuncu alarm altında ve bazı bölgelerde sıcaklıklar 37°C'yi aşıyor. Bu kavurucu sıcakta, pipetlerin yüzeyinin altındaki mikroskobik dünya alışılmadık bozulmalar yaşıyor; nükleik asitlerin stabilitesi, enzimlerin aktivitesi ve reaktiflerin fiziksel durumu, sıcak hava dalgası tarafından sessizce bozuluyor.

Nükleik asit ekstraksiyonu zamanla yarış haline geldi. Dış ortam sıcaklığı 40°C'yi aştığında, klima açık olsa bile ameliyat masasının sıcaklığı genellikle 28°C'nin üzerinde seyreder. Bu sırada açıkta bırakılan RNA örnekleri, ilkbahar ve sonbahardakilere göre iki kattan daha hızlı bozulur. Manyetik boncuk ekstraksiyonunda, çözücünün hızlandırılmış buharlaşması nedeniyle tampon çözelti yerel olarak doymuş hale gelir ve kristaller kolayca çöker. Bu kristaller, nükleik asit yakalama verimliliğinde büyük dalgalanmalara neden olur. Organik çözücülerin uçuculuğu eş zamanlı olarak artar. 30°C'de, kloroform buharlaşması miktarı 25°C'ye kıyasla %40 artar. Çalışma sırasında, çeker ocaktaki rüzgar hızının 0,5 m/s olduğundan emin olmak ve koruyucu etkinliği korumak için nitril eldiven kullanmak gerekir.

PCR deneyleri daha da karmaşık sıcaklık değişimleriyle karşı karşıyadır. Taq enzimi ve ters transkriptaz gibi reaktifler ani sıcaklık dalgalanmalarına karşı son derece hassastır. -20°C'lik bir dondurucudan çıkarıldıktan sonra tüp duvarlarında oluşan yoğuşma, reaksiyon sistemine girmesi durumunda %15'in üzerinde enzim aktivitesi kaybına neden olabilir. dNTP çözeltileri de oda sıcaklığına (>30°C) sadece 5 dakika maruz kaldıktan sonra tespit edilebilir bir bozulma gösterebilir. Cihazın çalışması da yüksek sıcaklıklardan etkilenir. Laboratuvar ortam sıcaklığı >35°C olduğunda ve PCR cihazının ısı yayılım aralığı yetersiz olduğunda (duvardan <50 cm), iç sıcaklık farkı 0,8°C'ye kadar ulaşabilir. Bu sapma, 96 kuyulu bir plakanın kenarındaki amplifikasyon verimliliğinin %40'ın üzerinde düşmesine neden olabilir. Toz filtreleri düzenli olarak temizlenmeli (toz birikimi ısı yayılım verimliliğini %50 oranında azaltır) ve doğrudan klimadan kaçınılmalıdır. Ayrıca, PCR deneylerini gece boyunca gerçekleştirirken, PCR cihazını örnekleri saklamak için "geçici bir buzdolabı" olarak kullanmaktan kaçının. 4°C'de 2 saatten fazla saklama, ısıtılmış kapağın kapanmasından sonra yoğunlaşma oluşmasına, reaksiyon sisteminin seyrelmesine ve potansiyel olarak cihazın metal modüllerinin aşınmasına neden olabilir.

Sürekli yüksek sıcaklık uyarılarıyla karşı karşıya kalan moleküler laboratuvarlar da alarma geçmelidir. Değerli RNA örnekleri, erişimi yüksek sıcaklık dönemleriyle sınırlı olan -80°C'lik bir dondurucunun arka tarafında saklanmalıdır. -20°C'lik bir dondurucunun kapısını günde beş kereden fazla açmak, sıcaklık dalgalanmalarını şiddetlendirecektir. Yüksek ısı üreten ekipmanlar, her iki tarafta ve arka tarafta en az 50 cm'lik ısı yayılım alanı gerektirir. Ayrıca, deneysel zamanlamanın yeniden yapılandırılması önerilir: RNA ekstraksiyonu ve qPCR yüklemesi gibi sıcaklığa duyarlı işlemler için 07:00-10:00; veri analizi gibi deneysel olmayan çalışmalar için 13:00-16:00. Bu strateji, yüksek sıcaklık tepe noktalarının kritik adımları etkilemesini etkili bir şekilde önleyebilir.

Sıcak hava dalgası sırasında moleküler deneyler hem teknik hem de sabır gerektirir. Amansız yaz güneşi altında, belki de pipetinizi bırakıp numunelerinize fazladan bir kutu buz ekleyerek cihazın daha fazla ısıyı dağıtmasının zamanı gelmiştir. Sıcaklık dalgalanmalarına duyulan bu saygı, kavurucu yaz aylarında laboratuvarların en değerli özelliğidir; sonuçta, 40°C'lik yaz sıcağında moleküllerin bile özenle korunan bir "yapay kutup bölgesine" ihtiyacı vardır.