מדריך מדעי לקיץ: כאשר גל חום של 40 מעלות צלזיוס פוגש ניסויים מולקולריים

טמפרטורות גבוהות נמשכו לאחרונה ברחבי סין. ב-24 ביולי, פרסם המצפה המטאורולוגי המחוזי של שאנדונג התרעה צהובה של טמפרטורה גבוהה, וחזתה טמפרטורות "דמויות סאונה" של 35-37 מעלות צלזיוס (111-133 מעלות פרנהייט) ולחות של 80% בארבעת הימים הקרובים באזורים בפנים הארץ. הטמפרטורות במקומות כמו טורפן, שינג'יאנג, מתקרבות ל-48 מעלות צלזיוס (111-133 מעלות פרנהייט). ווהאן ושיאוגן, הוביי, נמצאות תחת התרעה כתומה, עם טמפרטורות העולות על 37 מעלות צלזיוס באזורים מסוימים. בחום הלוהט הזה, העולם המיקרוסקופי מתחת לפני השטח של פיפטות חווה הפרעות חריגות - יציבותן של חומצות גרעין, פעילותם של אנזימים ומצבם הפיזי של ריאגנטים מעוותים בשקט על ידי גל החום.

מיצוי חומצות גרעין הפך למרוץ נגד הזמן. כאשר הטמפרטורה החיצונית עולה על 40 מעלות צלזיוס, אפילו עם מזגן דולק, הטמפרטורה של שולחן הניתוחים מרחפת לעתים קרובות מעל 28 מעלות צלזיוס. בשלב זה, דגימות RNA שנותרות בחוץ מתפרקות מהר יותר מפי שניים מאשר באביב ובסתיו. במיצוי מחרוזים מגנטיים, תמיסת הבופר רוויה מקומית עקב התנדפות מואצת של הממס, וגבישים שוקעים בקלות. גבישים אלה יגרמו לתנודות גדולות ביעילות לכידת חומצות הגרעין. נדיפות הממסים האורגניים עולה בו זמנית. ב-30 מעלות צלזיוס, כמות התנדפות הכלורופורם עולה ב-40% בהשוואה ל-25 מעלות צלזיוס. במהלך הפעולה, יש לוודא שמהירות הרוח במנדף היא 0.5 מטר/שנייה, ולהשתמש בכפפות ניטריל כדי לשמור על יעילות ההגנה.

ניסויי PCR מתמודדים עם הפרעות טמפרטורה מורכבות אף יותר. ריאגנטים כמו אנזים Taq ו-revers transcriptase רגישים ביותר לתנודות טמפרטורה פתאומיות. עיבוי על דפנות המבחנה לאחר הוצאתו ממקפיא בטמפרטורה של -20°C יכול לגרום לאובדן פעילות אנזים של מעל 15% אם הוא נכנס למערכת התגובה. תמיסות dNTP יכולות גם להראות פירוק ניכר לאחר 5 דקות בלבד של חשיפה לטמפרטורת החדר (>30°C). פעולת המכשיר מוגבלת גם היא בטמפרטורות גבוהות. כאשר טמפרטורת הסביבה במעבדה היא מעל 35°C ומרווח פיזור החום של מכשיר ה-PCR אינו מספיק (פחות מ-50 ס"מ מהקיר), הפרש הטמפרטורה הפנימי יכול להגיע עד 0.8°C. סטייה זו יכולה לגרום לירידה של מעל 40% ביעילות ההגברה בקצה צלחת 96 בארות. יש לנקות באופן קבוע מסנני אבק (הצטברות אבק מפחיתה את יעילות פיזור החום ב-50%) ויש להימנע ממיזוג אוויר ישיר. יתר על כן, בעת ביצוע ניסויי PCR למשך הלילה, יש להימנע משימוש במכשיר ה-PCR כ"מקרר מאולתר" לאחסון דגימות. אחסון בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס למשך יותר משעתיים עלול לגרום להיווצרות עיבוי לאחר סגירת המכסה המחומם, לדלל את מערכת התגובה ולגרום לקורוזיה אפשרית של מודולי המתכת של המכשיר.

לנוכח אזהרות מתמשכות מפני טמפרטורה גבוהה, גם מעבדות מולקולריות צריכות להפעיל את האזעקה. יש לאחסן דגימות RNA יקרות בחלקו האחורי של מקפיא בטמפרטורה של -80 מעלות צלזיוס, כאשר הגישה מוגבלת לתקופות של טמפרטורה גבוהה. פתיחת דלת המקפיא בטמפרטורה של -20 מעלות צלזיוס יותר מחמש פעמים ביום תחריף את תנודות הטמפרטורה. ציוד המייצר חום גבוה דורש לפחות 50 ס"מ של מרחב לפיזור חום משני הצדדים ומאחור. יתר על כן, מומלץ לארגן מחדש את תזמון הניסויים: 7:00-10:00 בבוקר עבור פעולות רגישות לטמפרטורה כגון מיצוי RNA וטעינת qPCR; 13:00-16:00 עבור עבודה שאינה ניסויית כגון ניתוח נתונים. אסטרטגיה זו יכולה למנוע ביעילות משיאי טמפרטורה גבוהים להפריע לשלבים קריטיים.

ניסויים מולקולריים במהלך גל חום הם מבחן הן לטכניקה והן לסבלנות. תחת שמש הקיץ הבלתי פוסקת, אולי הגיע הזמן להניח את הפיפטה ולהוסיף קופסת קרח נוספת לדגימות שלכם כדי לאפשר למכשיר לפזר יותר חום. כבוד זה לתנודות טמפרטורה הוא בדיוק האיכות המעבדתית היקרה ביותר במהלך חודשי הקיץ הלוהטים - אחרי הכל, בחום הקיץ של 40 מעלות צלזיוס, אפילו מולקולות זקוקות ל"אזור קוטב מלאכותי" המוגן בקפידה.