Phòng PCR là gì? Thiết kế phòng xét nghiệm sinh học phân tử thế nào

Trong đại dịch Covid 19 chúng ta đã nghe đến rất nhiều về thuật ngữ xét nghiệm PCR. Vậy bạn có biết xét nghiệm này được thực hiện trong môi trường như thế nào không? Và việc thiết kế một phòng xét nghiệm sinh học phân tử như thế nào? Cùng tìm hiểu với Thiết bị phòng sạch VCR nhé.

Phòng xét nghiệm sinh học phân tử - Phòng PCR là gì?

Xét nghiệm PCR là gì?

Xét nghiệm PCR hay còn gọi là xét nghiệm sinh học phân tử là một kỹ thuật nhằm tạo ra một lượng lớn bản sao DNA mục tiêu trong ống nghiệm dựa vào các chu kỳ nhiệt. Kỹ thuật này được nhà khoa học người Mỹ Kary Mullis phát minh vào năm 1985.

Xét nghiệm PCR đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực công nghệ sinh học do phản ứng rất nhạy và cho kết quả đặc hiệu. Xét nghiệm PCR thường có kết quả độ chính xác rất cao. Tuy nhiên kết quả cũng còn tùy thuộc trình độ của kỹ thuật viên, phương tiện máy móc làm việc và việc quản lý chất lượng. Cùng một xét nghiệm nhưng có nơi cho kết quả nhạy và chính xác, nơi khác thì không có được độ nhạy bằng.

Phòng xét nghiệm sinh học phân tử là gì?

Phòng xét nghiệm sinh học phân tử hay chúng ta còn gọi là phòng PCR là phòng được xây dựng để đảm bảo môi trường cho việc xét nghiệm sinh học phân tử.

Phòng xét nghiệm RT-PCR của viện Paster

Phân loại các xét nghiệm PCR

PCR, qPCR và RT-PCR là các loại xét nghiệp PCR, cùng xem chúng có gì khác biệt nhé.

PCR

PCR – Polymerase Chain Reaction là một kỹ thuật nhanh với mức chi phí thấp được sử dụng để khuếch đại các đoạn DNA cụ thể. Đầu tiên, mẫu được làm nóng để DNA biến tính (tách thành hai sợi đơn). Sau đó, nhiệt độ được hạ xuống để cho phép các oligonucleotide ủ thành các phân đoạn cụ thể của DNA sợi đơn, trước khi được nâng trở lại đến nhiệt độ hoạt động tối ưu của enzyme polymerase, sau đó tạo ra một bản sao bổ sung của DNA. Một lần lặp lại hoặc một 'chu kỳ nhiệt' của các bước này về mặt lý thuyết sẽ làm tăng gấp đôi số lượng DNA cụ thể có trong phản ứng. Tùy thuộc vào số lượng DNA có ở đầu và số lượng bản sao amplicon cần thiết cho các ứng dụng sau PCR, 25 đến 40 chu kỳ thường được thực hiện.

qPCR

qPCR, còn được gọi là Real Time PCR, là một kỹ thuật được sử dụng để phát hiện và đo lường sự khuếch đại của các axit nucleic đích khi chúng đang được sản xuất. Trái ngược với PCR thông thường, qPCR yêu cầu một đầu dò oligonucleotide được đánh dấu huỳnh quang và một máy đo nhiệt độ có thể đo huỳnh quang và tính toán giá trị ngưỡng chu kỳ (CT). Thông thường, huỳnh quang tăng tỷ lệ thuận với nồng độ của sản phẩm PCR được tạo thành, cho phép đo các đại lượng mục tiêu trong thời gian thực.

RT-PCR

PCR phiên mã ngược (RT-PCR) đầu tiên cần sử dụng quá trình phiên mã ngược (tức chuyển ARN thành ADN lấy từ mẫu virus hay vi khuẩn có vật chất di truyền là ARN) để thu được ADN, sau đó dùng qPCR để khuếch đại ADN đó, đủ để phân tích.

RT-PCR đôi khi cũng được sử dụng cho PCR thời gian thực hơn là PCR phiên mã ngược. Nhưng theo ý nghĩa đúng thì PCR thời gian thực nên được viết tắt là qPCR , vì PCR thời gian thực còn được gọi là PCR định lượng hoặc PCR thời gian thực định lượng.

Thiết kế phòng thí nghiệm PCR như thế nào

Tốt nhất, phòng thí nghiệm PCR nên có hai phòng với hai khu vực, mỗi phòng được thiết kế cho những nhiệm vụ cụ thể.

• Phòng đầu tiên nên được sử dụng riêng cho các hoạt động tiền PCR và được chia thành khu vực chuẩn bị hỗn hợp chính và khu vực chuẩn bị mẫu. Áp suất không khí cần duy trì luôn dương để ngăn không cho các sol khí chảy vào.
• Phòng thứ hai cần thiết kế một khu vực dành riêng để khuếch đại axit nucleic và một khu vực khác để phân tích sản phẩm. Cần duy trì áp suất âm để đảm bảo rằng các bình xịt amplicon không bị bay ra khỏi phòng gây ảnh hưởng tới môi trường bên ngoài.

Sơ đồ phòng PCR

Nếu thiếu không gian hoặc ngân sách cho phòng thí nghiệm PCR có hai phòng, chúng ta có thể thiết lập các khu vực phân tích và khuếch đại trước PCR và khuếch đại trong cùng một phòng, nhưng cần đảm bảo chúng càng xa nhau càng tốt.

Việc có các hoạt động tiền PCR được tách biệt trong không gian khỏi khu vực khuếch đại và phân tích - trong các phòng khác nhau hoặc trong các băng ghế riêng biệt - là rất quan trọng. Bởi vì thường có một lượng thấp mẫu axit nucleic trong quá trình chuẩn bị và nồng độ rất cao sau khi khuếch đại. Như vậy nếu chúng ta phân tích PCR của mình trong cùng một không gian khi bạn chuẩn bị hỗn hợp chính và mẫu, có thể sẽ nhận được kết quả dương tính giả do nhiễm amplicon.

Chúng ta cũng nên đảm bảo rằng việc thiết lập phòng thí nghiệm tuân theo quy trình làm việc một chiều. Không bao giờ được đưa vật liệu hoặc thuốc thử được sử dụng trong khu vực khuếch đại và phân tích vào không gian tiền PCR mà không được khử nhiễm kỹ lưỡng. Chúng ta sẽ cần thiết bị chuyên dụng cho từng khu vực, ví dụ: hai bộ pipet khác nhau. Quy trình làm việc một chiều này cũng nên áp dụng cho nhân viên vận hành phòng thí nghiệm. Nếu đang làm việc trong khu vực khuếch đại và phân tích, và cần quay lại khu vực trước PCR, chúng ta cần phải thay đồ bảo hộ cá nhân, vì nó có thể đã bị ô nhiễm bởi bình xịt amplicon.

Bản thiết kế phòng xét nghiệm sinh học phân tử

Một biện pháp phòng ngừa khác cần tính đến khi thiết kế phòng thí nghiệm PCR, ngoài việc tách biệt theo không gian đó là tách biệt theo thời gian. Ví dụ, chúng ta có thể xem xét thiết lập phản ứng PCR của mình vào buổi sáng và thực hiện các bước khuếch đại và phân tích vào buổi chiều. Nó thể hạn chế tính linh hoạt, nhưng sẽ ngăn ngừa các vấn đề nhiễm bẩn và phải lặp lại thử nghiệm.

Xem thêm: Thiết kế phòng sạch bệnh viện

Mẹo khi sử dụng thiết bị cho phòng PCR

Phòng thí nghiệm PCR thường yêu cầu nhiều thiết bị khác nhau, chẳng hạn như máy ly tâm, máy trộn xoáy, pipet, tủ lạnh và tủ đông, máy chu kỳ nhiệt và dụng cụ phân tích (ví dụ: hệ thống điện di). Tùy thuộc vào quy mô phòng thí nghiệm và các ứng dụng cụ thể, số lượng thiết bị cần có thể khác nhau. Và dưới đây là những gì nhà đầu tư nên tìm khi mua thiết bị và vật tư tiêu hao để hạn chế tối đa việc nhiễm bẩn các phản ứng PCR.

Laminar Flow Hood hoặc Tủ an toàn sinh học

Vì chúng ta không bao giờ có thể chắc chắn 100% rằng không có bình xịt amplicon trong không gian tiền PCR. Do đó, chúng ta nên thiết lập phản ứng PCR của mình trong Laminar Flow Hood hoặc Tủ an toàn sinh học, được khử nhiễm bằng dung dịch tẩy trắng trước khi bắt đầu và sau khi hoàn thành công việc.

Thực hiện các xét nghiệm trong tủ an toàn sinh học

Xem thêm: Tủ an toàn sinh học cấp 3

Đầu pipet và các vật tư tiêu hao khác

Mặc dù sẽ đắt hơn các đầu tip pipet thông thường, tuy nhiên việc sử dụng các đầu lọc cho phòng xét nghiệm PCR sẽ tránh được các bình xịt xâm nhập và làm nhiễm bẩn pipet. Đồng thời tránh các bình xịt có thể đã có trong pipet của làm ô nhiễm hỗn hợp chính hoặc các mẫu thí nghiệm. Để giảm thiểu mức tiêu thụ đầu lọc, trước tiên hãy lấp đầy tất cả các ống bằng hỗn hợp chính chỉ sử dụng một tip hoặc một bộ tip - nếu đang sử dụng pipet đa kênh - và làm theo các mẫu, sử dụng một đầu cho mỗi mẫu. Thêm mẫu cuối cùng cũng được khuyến khích vì việc phân phối nó thành chất lỏng dễ dàng hơn là vào một ống rỗng và vì nó làm giảm nguy cơ tạo bọt khí cho mẫu khi dùng pipet.

Đối với vật tư tiêu hao, chúng ta nên đảm bảo sẽ có đủ các lọ nhỏ trong phòng thí nghiệm khi thuốc thử PCR đến. Cho chúng vào hộp đựng nhỏ hơn sẽ làm tăng thời hạn sử dụng của và ngăn chúng trải qua quá nhiều vòng đóng băng / rã đông. Nếu thuốc thử bị nhiễm bẩn, nó cũng sẽ giúp chúng ta không phải vứt bỏ toàn bộ nguồn cung cấp của mình, vì chúng ta sẽ có sẵn lượng sạch cho PCR thứ hai.

Cuối cùng, cần đảm bảo rằng tất cả vật tư và thiết bị không có chất ức chế DNase, RNase và PCR. Luôn chọn các sản phẩm vô trùng từ các nhà sản xuất có thể chứng nhận rằng các đầu mút và vật tư tiêu hao của họ không có bất kỳ chất gây ô nhiễm tiềm ẩn nào.

Pass Box là một thiết bị cần thiết cho các phòng PCR