تجهیزات آزمایشگاه تشخیص مولکولی؛ راهنمای PCR، Real-Time PCR و استخراج DNA

انتخاب تجهیزات آزمایشگاه تشخیص مولکولی فقط به خرید دستگاه PCR یا Real-Time PCR محدود نمی‌ شود. کیفیت نتیجه آزمایش به مجموعه‌ ای از عوامل مانند آماده‌ سازی صحیح نمونه، استخراج اسیدهای نوکلئیک، کنترل آلودگی، دقت تجهیزات و اعتبارسنجی فرایند بستگی دارد. به همین دلیل، انتخاب تجهیزات باید بر اساس نوع تست، حجم نمونه، سطح اتوماسیون و نیاز واقعی آزمایشگاه انجام شود.
در این راهنما، مهمترین تجهیزات آزمایشگاه مولکولی را از مرحله آماده‌ سازی نمونه تا استخراج DNA و RNA، تکثیر با PCR و Real-Time PCR و کنترل کیفیت بررسی می‌ کنیم.

آزمایشگاه تشخیص مولکولی به چه تجهیزاتی نیاز دارد؟

فرایند تشخیص مولکولی را میتوان به چند مرحله اصلی تقسیم کرد: آماده‌ سازی نمونه، استخراج DNA یا RNA، آماده‌ سازی واکنش، تکثیر و در نهایت تحلیل و ثبت نتایج.
یکی از اصول مهم در این فرایند، جداسازی مراحل پیش از تکثیر (Pre-PCR) از مراحل پس از تکثیر (Post-PCR) است. انتقال محصولات PCR به محیط آماده‌ سازی نمونه میتواند باعث آلودگی و ایجاد نتایج مثبت کاذب شود. بنابراین جریان کاری یکطرفه، تجهیزات اختصاصی هر بخش و استفاده صحیح از مواد مصرفی، نقش مهمی در کنترل آلودگی دارند.

تجهیزات آماده‌ سازی نمونه و کنترل آلودگی

مرحله پیش‌ تحلیلی میتواند تأثیر مستقیمی بر کیفیت نتیجه نهایی داشته باشد. میکروپیپت‌ های دقیق، سرسمپلرهای فیلتر‌دار، لوله‌ های استریل PCR، میکروسانتریفیوژ، ورتکس و رک های مناسب از تجهیزات پایه این مرحله هستند.
برای کار با نمونه‌ های بالینی بالقوه عفونی، استفاده از کابینت ایمنی زیستی مناسب باید بر اساس نوع نمونه و ارزیابی ریسک تعیین شود. همچنین یخچال آزمایشگاهی، فریزر ۲۰- درجه سانتیگراد و در کاربردهای خاص فریزر ۸۰- درجه سانتیگراد برای نگهداری نمونه و مواد مصرفی اهمیت دارند.
کالیبراسیون دوره‌ ای میکروپیپت‌ ها نیز نباید نادیده گرفته شود؛ زیرا خطای حجمی حتی در مقیاس کوچک میتواند نسبت اجزای واکنش را تغییر داده و بر تکرارپذیری آزمایش تأثیر بگذارد.

تجهیزات استخراج DNA و RNA؛ دستی یا اتوماتیک؟

انتخاب روش استخراج به نوع نمونه، تعداد تست روزانه، حساسیت روش، سطح اتوماسیون و هزینه مواد مصرفی بستگی دارد. به‌ طور کلی، استخراج DNA و RNA می‌تواند به‌ صورت دستی، نیمه‌ خودکار یا کاملاً خودکار انجام شود.
در روش‌ های دستی یا نیمه‌ خودکار، تجهیزاتی مانند میکروسانتریفیوژ، ورتکس، میکروپیپت، ترموبلاک و رک‌ های آزمایشگاهی مورد استفاده قرار می‌ گیرند. در برخی کاربردها نیز اسپکتروفتومتر میکروولوم برای بررسی کمیت و خلوص اسید نوکلئیک به کار میرود.
برای آزمایشگاه‌ هایی با حجم نمونه بالا، دستگاه استخراج خودکار DNA و RNA میتواند زمان پردازش و وابستگی به عملکرد اپراتور را کاهش دهد. با این حال، انتخاب سیستم اتوماتیک نباید صرفاً بر اساس برند یا قیمت انجام شود. ظرفیت واقعی دستگاه، نوع کیت‌ های قابل استفاده، دسترسی به مواد مصرفی، قابلیت ردیابی نمونه و خدمات فنی از معیارهای مهم انتخاب هستند.

دستگاه PCR معمولی؛ چه زمانی انتخاب مناسبی است؟

دستگاه PCR یا Thermal Cycler برای تکثیر یک قطعه مشخص از DNA استفاده می‌ شود و در بسیاری از کاربردهای تحقیقاتی، آموزشی و تشخیصی مورد استفاده قرار میگیرد.
هنگام انتخاب یک ترموسایکلر، ظرفیت بلوک، یکنواختی دمایی، دقت کنترل دما، سرعت تغییر دما، قابلیت اجرای Gradient و امکان ذخیره برنامه‌ ها از مشخصات مهم هستند.
در PCR معمولی، محصول تکثیرشده معمولاً با روش‌ هایی مانند الکتروفورز ژل بررسی می‌ شود؛ بنابراین در صورت استفاده از این روش، تجهیزاتی مانند تانک الکتروفورز، منبع تغذیه و سیستم مشاهده ژل نیز باید در نظر گرفته شوند.

دستگاه Real-Time PCR یا qPCR؛ هنگام خرید به چه نکاتی توجه کنیم؟

Real-Time PCR یا qPCR علاوه بر تکثیر DNA، سیگنال فلورسانس واکنش را در طول چرخه‌ ها پایش می‌ کند. این قابلیت امکان تحلیل روند تکثیر و در آزمونهای معتبرشده، اندازه‌ گیری کمی یا نسبی هدف ژنتیکی را فراهم میکند.
برای انتخاب دستگاه Real-Time PCR، توجه به تعداد کانالهای فلورسانس، ظرفیت نمونه، قابلیت Multiplex، یکنواختی کنترل دما، نرم‌ افزار تحلیل و گزارش‌ گیری و سازگاری با کیتهای مورد استفاده اهمیت دارد.
در دستگاه‌ های مبتنی بر SYBR Green، قابلیت تحلیل Melt Curve نیز میتواند در ارزیابی اختصاصیت محصول مفید باشد. همچنین امکان کالیبراسیون، سرویس دوره‌ ای و پشتیبانی فنی باید پیش از خرید بررسی شود.
در آزمونهای تشخیصی، عملکرد دستگاه به‌ تنهایی تضمین‌ کننده اعتبار نتیجه نیست. استفاده صحیح از کنترل مثبت، کنترل منفی و کنترل داخلی و تفسیر Ct یا Cq بر اساس روش اعتبارسنجی‌ شده و دستورالعمل همان آزمون اهمیت اساسی دارد؛ بنابراین نباید یک آستانه ثابت برای تمام تست‌ ها در نظر گرفت.

تجهیزات آزمایشگاه مولکولی را بر اساس کاربرد انتخاب کنید

یک آزمایشگاه با حجم بالای نمونه، نیاز متفاوتی با یک آزمایشگاه تحقیقاتی دارد. در آزمایش‌ های روتین تشخیصی، پایداری دستگاه، ظرفیت پردازش، تکرارپذیری و دسترسی به کیت و مواد مصرفی اهمیت زیادی دارد.
در آزمایشگاه‌ های پرتعداد، اتوماسیون استخراج DNA/RNA، ظرفیت مناسب Real-Time PCR و مدیریت داده‌ ها میتواند بهره‌ وری را افزایش دهد. در مقابل، در آزمایشگاه‌ های تحقیقاتی و ژنتیک، انعطاف‌پذیری پروتکل، تعداد کانالهای فلورسانس، قابلیت Multiplex و امکانات نرم‌ افزاری اهمیت بیشتری پیدا میکند.
بنابراین بهترین دستگاه لزوماً گران‌ ترین یا پیشرفته‌ ترین مدل نیست؛ بهترین انتخاب، تجهیزی است که با نوع تست، حجم نمونه و زیرساخت واقعی آزمایشگاه تناسب داشته باشد.

اشتباهات رایج هنگام خرید تجهیزات مولکولی

یکی از اشتباهات رایج، انتخاب دستگاه بر اساس قیمت یا نام برند بدون بررسی هزینه‌ های عملیاتی است. هزینه کیت، مواد مصرفی، سرویس دوره‌ ای، قطعات یدکی و دسترسی به پشتیبانی فنی میتواند در طول زمان تأثیر قابل توجهی بر هزینه واقعی دستگاه داشته باشد.
نادیده گرفتن تجهیزات جانبی نیز اشتباه دیگری است. میکروپیپت، فریزر، سیستم پایش دما، UPS و تجهیزات کنترل آلودگی مستقیماً در پایداری فرایند و کیفیت نتیجه نقش دارند.
مبناژن در انتخاب تجهیزات تشخیص مولکولی، علاوه بر مشخصات فنی دستگاه، عواملی مانند نوع کاربرد، ظرفیت کاری، سازگاری با کیت‌ ها، امکان تأمین مواد مصرفی و خدمات فنی را نیز در نظر میگیرد تا انتخاب تجهیزات بر اساس نیاز واقعی آزمایشگاه انجام شود.

جمع‌ بندی

انتخاب تجهیزات آزمایشگاه تشخیص مولکولی باید بر اساس فرایند واقعی آزمایش و نوع کاربرد انجام شود، نه بر مبنای یک فهرست ثابت از دستگاه‌ ها. 
پیش از خرید تجهیزات آزمایشگاه مولکولی، حجم نمونه، نوع تست، سطح اتوماسیون، ظرفیت مورد نیاز، هزینه مواد مصرفی، فضای موجود و خدمات پس از فروش را مشخص کنید. چنین رویکردی علاوه بر جلوگیری از خریدهای غیرضروری، امکان انتخاب تجهیزاتی را فراهم میکند که با نیاز تشخیصی آزمایشگاه سازگار بوده و مسیر رسیدن به نتایج دقیق و قابل اعتماد را بهبود می‌ دهند.