夏の科学ガイド：40℃の猛暑と分子実験が出会うとき

最近、中国各地で高温が続いています。7月24日、山東省気象台は黄色の高温警報を発令し、内陸部では今後4日間、気温が35～37℃（華氏111～133度）に達し、湿度は80%に達すると予測しました。新疆ウイグル自治区トルファン市などの地域では気温が48℃（華氏111～133度）に迫っています。湖北省武漢市と孝感市ではオレンジ色警報が発令され、一部地域では気温が37℃を超えています。この灼熱の暑さの中、ピペットの表面下にあるミクロの世界では異常な混乱が生じています。核酸の安定性、酵素の活性、試薬の物理的状態は、熱波によって静かに歪められています。

核酸抽出は時間との競争となっています。屋外の気温が40℃を超えると、エアコンをつけていても手術台の温度は28℃以上になることがよくあります。この時、屋外に放置されたRNAサンプルは、春や秋に比べて2倍以上の速さで分解します。磁気ビーズ抽出では、溶媒の揮発が加速するため緩衝液が局所的に飽和し、結晶が析出しやすいです。これらの結晶は核酸捕捉効率に大きな変動を引き起こします。同時に有機溶媒の揮発性も高まります。30℃ではクロロホルムの揮発量が25℃に比べて40％増加します。作業中は、ドラフト内の風速を0.5m/sに保ち、ニトリル手袋を着用して保護効果を維持する必要があります。

PCR 実験は、さらに複雑な温度障害に直面します。Taq 酵素や逆転写酵素などの試薬は、急激な温度変動に非常に敏感です。-20°C の冷凍庫から取り出した後にチューブ壁に結露すると、反応システムに入ると酵素活性が 15% 以上失われる可能性があります。dNTP 溶液も、室温 (> 30°C) に 5 分さらされただけで、検出可能な劣化を示すことがあります。機器の動作も高温によって妨げられます。実験室の周囲温度が 35°C を超え、PCR 機器の放熱クリアランスが不十分 (壁から 50 cm 未満) な場合、内部の温度差は 0.8°C にも達する可能性があります。この偏差により、96 ウェル プレートの端での増幅効率が 40% 以上低下する可能性があります。ダスト フィルターは定期的に清掃する必要があり (ダストが蓄積すると放熱効率が 50% 低下します)、直接の空調は避ける必要があります。さらに、PCR実験を一晩行う場合は、PCR装置をサンプル保存用の「簡易冷蔵庫」として使用しないでください。4℃で2時間以上保存すると、加熱蓋を閉めた後に結露が発生し、反応系が希釈され、装置の金属モジュールが腐食する可能性があります。

高温警報が頻繁に発令されていることから、分子生物学研究室も警鐘を鳴らすべきです。貴重なRNAサンプルは-80℃の冷凍庫の奥に保管し、高温時のみアクセスを制限する必要があります。-20℃の冷凍庫の扉を1日に5回以上開けると、温度変動が悪化します。高発熱機器は、両側面と背面に少なくとも50cmの放熱スペースが必要です。さらに、実験時間を再設定することが推奨されます。RNA抽出やqPCRローディングなど、温度に敏感な作業は午前7時から10時まで、データ解析などの実験以外の作業は午後1時から4時までとします。この戦略により、高温ピークが重要なステップに干渉するのを効果的に防ぐことができます。

猛暑の中での分子実験は、技術と忍耐力の両方が試される試練です。容赦ない夏の太陽の下では、ピペットを手放し、サンプルに氷をもう1箱追加して、装置の放熱性を高めるのも良いかもしれません。温度変化への配慮こそが、灼熱の夏の間、実験室で最も貴重な資質と言えるでしょう。というのも、40℃にもなる夏の暑さの中では、分子でさえ厳重に守られた「人工極域」が必要なのですから。