Kategorie:

Jak wygląda laboratorium genetyczne, jak histologiczne, jak żywnościowe, a jak mikrobiologiczne?

Dziś postanowiłem opowiedzieć trochę o tym, jak wyglądają poszczególne rodzaje laboratoriów wykorzystywanych przez biologów, biotechnologów oraz pokrewnych specjalistów. Oczywiście istnieją sprzęty i zasady, które występują w różnych typach laboratoriów, a nawet w niemal każdym, ale są też reguły bardzo ścisłe i charakterystyczne, określone dla poszczególnych miejsc pracy. Napiszę o takich laboratoriach, w których sam dotychczas pracowałem lub miałem okazję przyjrzeć się im osobiście.
jak wygląda laboratorium
Laboratorium roślinne

Laboratorium genetyczne/molekularne

W laboratorium takim znajduje się
stanowisko do izolacji DNA, a także izolacji RNA. Ze względu na wszechobecne
RNAzy, czyli enzymy rozkładające RNA, które fruwają w powietrzu, izolacja RNA
jest trudniejsza i wymaga większej uwagi oraz ostrożności. Laboratorium
genetyczne jest wyposażone w lodówki oraz zamrażarki obniżające temperaturę do
-80 stopni Celsjusza. Przechowywane są tam próbki DNA albo tkanki, z których go
jeszcze nie wyekstrahowano. Obecne są w nim wirówki i tzw. worteksy – bardzo
szybko wibrujące urządzenia pomagające wytrząsać czy mieszać zawartość
probówki. Sprzęty te są powszechne także w innych (dalej opisywanych) laboratoriach.
Charakterystyczne są tutaj termocyklery, czyli maszyny do przeprowadzania PCRu
– łańcuchowej reakcji polimerazy (ang.
polimerace chain reaction
), która amplifikuje (powiela) interesujący
nas fragment DNA do dalszych badań.
Odrębną częścią genetycznego
laboratorium, która powinna się znajdować w innym pomieszczeniu, jest
stanowisko do przeprowadzania elektroforezy. Technika ta pozwala sprawdzić czy
wyizolowaliśmy to co chcieliśmy, na ile wyekstrahowane DNA jest czyste albo pofragmentowane.
Dzięki temu wiemy, gdzie (w których probówkach) procedura izolacji DNA została przeprowadzona
prawidłowo i możemy pobrać z nich materiał do sekwencjonowania
DNA. Sekwenatory (również leżące w osobnych pomieszczeniach), czy to starszej
generacji (Sangera), czy nowszej (Illumina HiSeq czy MiSeq) bądź też
pirosekwenatory, są właściwie całkowicie zautomatyzowane. Do badacza należy
jedynie przygotowanie próbek i umieszczenie ich w sekwenatorze. Wyniki
otrzymane z sekwenatora analizuje się w różnorodnych programach komputerowych. W
laboratorium genetycznym blaty czyści się związkami chloru, choć wykorzystywany
jest również etanol.

Pipeta laboratorium genetyczne
Standardowa pipeta w laboratorium genetycznym i innych laboratoriach

Laboratorium bioenergetyczne

Znacznie mniejsze doświadczenie
mam w pracy w laboratorium bioenergetycznym, ale postanowiłem je tutaj umieścić
jako ciekawostkę. W miejscu takim bada się np. tempo metabolizmu z
wykorzystaniem aparatury sprawdzającej ile tlenu wykorzystuje badane zwierzę. Mysz
umieszczana jest w kloszu z wodą, podłączonym do odpowiedniego sprzętu i
zawierającym specjalne czujniki. Badane jest zużycie tlenu, co odpowiedni
program przelicza, a na podstawie czego można ustalić wskaźniki związane z
metabolizmem. Z pewnością istnieją też inne aparatury do mierzenia parametrów
metabolizmu, ja zetknąłem się z taką.
Oczywiście w laboratorium bioenergetycznym,
jak w niemal każdym innym, znajdują się probówki różnych rozmiarów (zwane
potocznie eppendorfami czy falconami, zależnie od tego, o które nam akurat
chodzi) oraz stojaki na nie, szalki, wagi laboratoryjne, wirówki, worteksy, pipety
(zwykle przeznaczone do miarkowania większych objętości, w przeciwieństwie do
laboratorium genetycznego, gdzie niejednokrotnie potrzebne są dawki takie jak
np. 0,5 mikrolitra), zamrażarki i lodówki.  

Laboratorium hodowli komórkowych in
vitro

Laboratorium do hodowli
komórkowych jest poświęcone utrzymywaniu komórek w warunkach in vitro, czyli „w szkle” (na szalkach, w specjalnych probówkach itd.), co jest przeciwieństwem określenia in vivo, czyli w organizmie. Chociaż
badania in vitro mają sporo
ograniczeń (jednym z głównych, w badaniach biomedycznych, jest to że rzadko
kiedy wyniki otrzymane w warunkach in
vitro
przekładają się na warunki in
vivo
, tzn. bardzo często coś, co działa np. prozdrowotnie na komórki in vitro, nie działa wcale lub działa
bardzo słabo in vivo), to i tak są
niezbędne. Pozwalają obserwować i badać komórki bezpośrednio, sprawdzać co się w nich dzieje oraz badać ich mechanizmy molekularne.
Jaki sprzęt znajduje się w
laboratorium hodowli komórkowych in vitro
i na co trzeba w takim miejscu szczególnie uważać? W niniejszym laboratorium znajdują się inkubatory, gdzie przy odpowiednich ustawieniach programu można stworzyć pożądane warunki dotyczące wilgotności, zawartości tlenu i dwutlenku węgla. Bardzo ważny jest też tzw.
laminar, czyli szafa laminarna z odpowiednim wyciągiem zmniejszającym ryzyko
zakażenia hodowli komórkowej, jeśli przy użyciu owej szafy pracujemy. W pracy w laboratorium komórkowym niezwykle ważne jest zadbanie o to, by hodowle nie zostały zakażone bakteriami lub
grzybami, gdyż są wówczas do wyrzucenia. Dlatego pożywki muszą być
sterylizowane, a do nich samych dodaje się związki zabijające bakterie. Z tego
też powodu osoba pracująca w laboratorium kultur in vitro musi stosunkowo często spryskiwać ręce (w
rękawiczkach) etanolem. Dla osób z wrażliwymi drogami oddechowymi może to być problematyczne. W laboratorium kultur in vitro stosuje się też inne od standardowych pipety do rozlewania większych objętości pożywek.

laboratorium mikrobiologiczne komórki in vitro pipeta
Pipeta typowa dla laboratorium hodowli komórkowych i laboratorium mikrobiologicznego

Laboratorium żywnościowe

W laboratoriach żywnościowych
robi się przeróżne rzeczy. Wszystko zależy od tego na jakie produkty są
ukierunkowane. Inaczej może być w laboratorium piwa, inaczej w laboratorium
kawy, inaczej w laboratorium olejów, inaczej w laboratorium zajmującym się
paszami dla zwierząt gospodarskich, a jeszcze inaczej w laboratorium owoców i warzyw. Ja miałem
styczność z tym ostatnim w formie typowo naukowej (na uniwersytecie). Badania
jedzenia w laboratorium żywnościowym dotyczą zawartości poszczególnych składników odżywczych
czy witamin albo obecności związków toksycznych.
W laboratorium badającym żywność
bardzo ważne jest przeprowadzanie chromatografii pozwalającej na identyfikację
poszczególnych związków chemicznych. Jednak do techniki tej próbki muszą być
odpowiednio przygotowanie, stąd niezbędne są tu m.in. homogenizatory
rozdrabniające badaną żywność, a także standardowe wirówki i worteksy
przydatne podczas kolejnych miksów i wirowań preparatów z rozpuszczalnikami do
ekstrakcji. Przydatne są też bomby kaloryczne do określenia kaloryczności
danego produktu.  

Laboratorium histologiczne

Bardzo ciekawe są laboratoria
histologiczne. Przygotowuje się w nich tkanki do oglądania pod mikroskopem. Tkanki
są zatapiane w parafinie, by można je było pokroić na tzw. mikrotomie, czyli
maszynie tnącej bardzo cieniutkie plasterki. Później tkanki, po umieszczeniu na szkiełku podstawowym, są poddawane szeregowi kąpieli w roztworach
odwadniających i barwiących, tak aby poszczególne struktury tkankowe i
komórkowe można było dostrzec pod mikroskopem. Istnieją też inne techniki, na
przykład kriotomowe. Spotkałem się z nimi w neurobiologii – mózgi szczurów były
zamrażane i dzięki temu krojone „na twardo” (zamiast w parafinie).
Badania tkanek w histologii
przeprowadza się w rozmaitych celach naukowych i aplikacyjnych. Te nam
najbliższe to przede wszystkim weterynaria i badania w inspektoratach
weterynaryjnych pod kątem np. obecności pasożytów u zwierząt. Praca, jaką
wykonują inspektoraty weterynaryjne jest niezwykle ważna z punktu widzenia
bezpieczeństwa państwa i obywateli. Kilka lat temu byłem na swego rodzaju
wizytacji w Wojewódzkim Inspektoracie Weterynaryjnym w Poznaniu na ul.
Grunwaldzkiej i przyznam, że wyposażenie i profesjonalizm zrobiły na mnie duże
wrażenie. Oprócz spraw weterynaryjnych histologicznie bardzo ważna jest też
diagnostyka medyczna, czyli badania patologiczne diagnozujące np. nowotwory. Niejednokrotnie
można je zidentyfikować wyłącznie poprzez wycięcie podejrzanej tkanki,
przeprocesowanie w laboratorium histologicznym i obejrzenie jej pod mikroskopem. To ostatnie urządzenie –
mikroskop – jest kluczowe w laboratoriach histologicznych. Histologowie,
histopatologowie, patolodzy, wszyscy ci specjaliści muszą umieć dobrze
obsługiwać mikroskop optyczny (świetlny), a bywa, że innego rodzaju mikroskopy również,
gdy w grę wchodzą bardziej wyrafinowane techniki.

mikroskop świetlny
Mikroskop świetlny 

Laboratorium botaniczne, zoologiczne i anatomiczne

Najbardziej tradycyjne są
laboratoria zoologiczne, botaniczne oraz anatomiczne (choć wiele zależy też
oczywiście od tego, jakie konkretnie badania się w nich prowadzi). Mi osobiście
kojarzą się najbardziej z XVIII- i XIX-wiecznymi przyrodnikami, którzy często
byli jednocześnie chemikami, biologami i lekarzami – ówczesna wiedza była na
tyle niezaawansowana, że posiadanie sporej jej części z każdej dziedziny przez
jedną osobę nie było takie trudne jak dziś (obecnie jest to wręcz raczej
niemożliwe, by jeden człowiek był jednocześnie zaawansowanym chemikiem, biologiem i lekarzem).
Przy dzisiejszej
interdyscyplinarności w biologii można spokojnie powiedzieć, że spora część
zoologów i botaników tak czy inaczej musi korzystać z laboratoriów
biochemicznych, genetycznych czy histologicznych, ale dla nich samych typowe są
zwykłe mikroskopy świetlne i binokulary. Mogą dzięki nim podpatrywać różne
struktury morfologiczne z dużą dokładnością. Na przykład dostrzec haczyki u pszczół,
wielkość komórek przedziałkowych skrzydeł u muszek owocówek czy aparaty
szparkowe roślin. Tego rodzaju proste laboratorium, mając podstawowe szkło
laboratoryjne oraz przeciętny mikroskop świetlny, można sobie łatwo
zorganizować w domu. Do prostych podstaw anatomii zaś czasem wystarczy nawet tylko kuchnia (i trup).

Laboratorium mikrobiologiczne

Laboratorium mikrobiologiczne
jest podobne do laboratorium hodowli komórkowych in vitro. Chociaż w laboratorium mikrobiologicznym z reguły hoduje
się bakterie, czyli organizmy prokariotyczne (bezjądrowe), to w zasadzie trzyma
się je w szalkach czy odpowiednich probówkach, na pożywkach i trzeba uważać, by
ich dodatkowo nie zakazić. Potrzebne są szafy laminarne z wyciągiem i
inkubatory. Sprzęt musi być sterylizowany, pożywki także. Sporo laboratoriów
nie robi już tego samodzielnie tylko kupuje gotowe, sterylne narzędzia
jednorazowego użytku. 
Laboratoria mikrobiologiczne są
potrzebne w bardzo wielu miejscach. Pełnią ważną rolę we wspomnianych inspektoratach
weterynaryjnych, jak również w inspektoratach sanitarnych. Wyposażone są w nie
także oczyszczalnie ścieków i stacje uzdatniania wody, ośrodki spożywcze i firmy
farmaceutyczne czy diagnostyczne. Wszechobecność mikrobów i, do niedawna, ich dominujący wpływ na
śmiertelność wśród ludzi, wymusiła na wielu instytucjach i przedsiębiorstwach
szereg zachowań związanych ze sprawdzaniem bezpieczeństwa mikrobiologicznego.

laboratorium mikrobiologiczne pożywki
Pożywki w szalkach

Laboratorium zwierzęce (zwierzętarnia)

Bardzo specyficzne jest
laboratorium zwierzęce. Po polsku przyjęło się je nazywać zwierzętarnią, a po
angielsku „animal lab”. Pomimo nazwy bardziej jest to hodowla zwierząt na cele
naukowe. Niektóre zespoły badawcze prowadzą swoje własne zwierzętarnie, a inne
zlecają utrzymywanie ich firmom zewnętrznym lub wynajmują od nich laboratoria
zwierzęce (pojedyncze pomieszczenia). Zwierzętarnie będą różne zależnie od tego jakie zwierzęta w nich
utrzymujemy. Najpospolitsze są zwierzętarnie ze szczurami, myszami, świnkami
morskimi czy królikami. Wielu naukowców ma też pod swoją opieką laboratoria
zwierzęce z nornicami rudymi, z płazami (głównie gatunek platana szponiasta), rybami
(szczególnie z gatunkiem danio pręgowany), owadami (np. muszka owocowa), niesporczakami,
robakami (najczęściej nicień Caenorhabditis
elegans
). Rzadsze są zwierzętarnie z ptakami (zeberkami) czy gadami (np. zaskrońcami),
z którymi również się spotkałem.
Laboratoria zwierzęce są
miejscem, w którym oprócz utrzymywania zwierząt w odpowiednich pomieszczeniach
i pojemnikach, karmienia ich i pojenia, przeprowadza się liczne procedury.
Począwszy od najprostszych, takich jak ważenie zwierząt, przez sprawdzanie
porodów (w przypadku ssaków i eksperymentów związanych z rozmnażaniem),
podawanie badanych substancji, pobieranie krwi, po przeprowadzanie sekcji (na co zwykle przeznaczony jest osobny, specjalny pokój) i
pobieranie tkanek do dalszych badań, np. analiz DNA czy obrazowania histologicznego
pod mikroskopem. Zwierzętarnie służą zarówno do badań biomedycznych, jak i
typowo biologicznych, ewolucyjnych, ekologicznych, żywieniowych czy
astrobiologicznych, gdzie sprawdza się jak zwierzęta funkcjonują w warunkach zbliżonych
do panujących w innych miejscach poza Ziemią.

Praca w laboratorium

Praca w laboratorium ma swoją specyficzność. Cechuje się potrzebą wysokiej odpowiedzialności,
szczególnie gdy pracuje się ze zwierzętami bądź na bardzo drogich odczynnikach,
których złe wykorzystanie oznacza straty rzędu kilkudziesięciu tysięcy złotych, lub na odczynnikach niebezpiecznych dla zdrowia.
Potrzebna jest cierpliwość, gdyż niejednokrotnie jednego dnia należy
przeprocesować kilkadziesiąt czy kilkaset próbek albo zważyć kilkadziesiąt czy więcej zwierząt, co bywa bardzo
żmudne. Ważne są też zdolności manualne, bo chwytanie myszy czy szczurów, trzymanie
drobnych fiolek z odczynnikami i pipetowanie ich do naczyń, odważanie
niewielkich ilości substancji na wagach laboratoryjnych i inne tego typu procedury wymagają skupienia oraz sprawnych i nietrzęsących się rąk.
Jeśli chodzi typy laboratoriów, to mój opis w tekście jest dość ogólny i – jak
podkreślałem – wiele zależy też od tego co konkretnie się w nich bada. Dla
przykładu, jeżeli mamy laboratorium genetyczne do antycznego DNA (aDNA), to
niezwykle istotne jest, aby nie zanieczyścić próbek współczesnym DNA. Dlatego
badacze od aDNA przed wejściem do laboratorium muszą przechodzić procedurę
dezynfekcji i zakładać specjalne kostiumy chroniące próbki przed
zanieczyszczeniem. Gdy biolog pracuje z kulturami in vitro komórek nowotworowych pochodzących od człowieka,
szczególnie istotne jest bezpieczeństwo badacza, gdyż jak wiemy, w bardzo
rzadkich przypadkach nowotwór może się przenieść między osobami czy osobnikami.
Jest więc sporo zmiennych, które ostatecznie mogą znacznie zmodyfikować wygląd
danego laboratorium i sposób funkcjonowania oraz panujące w nim reguły.  
Prowadzenie bloga naukowego
wymaga ponoszenia kosztów. Merytoryczne przygotowanie do napisania artykułu to
często godziny czytania podręczników i publikacji. Zdecydowałem się więc
stworzyć profil na Patronite,
gdzie w prosty sposób można ustawić comiesięczne wpłaty na rozwój bloga. Dzięki
temu może on funkcjonować i będzie lepiej się rozwijać. Pięć lub dziesięć
złotych miesięcznie nie jest dla jednej osoby dużą kwotą, ale przy wsparciu
wielu staje się realnym, finansowym patronatem bloga, dzięki któremu mogę
poświęcać więcej czasu na pisanie artykułów.

 

Najnowsze wpisy

`

3 myśli w temacie “Jak wygląda laboratorium genetyczne, jak histologiczne, jak żywnościowe, a jak mikrobiologiczne?

  1. Jaka jest Twoja wiedza na temat możliwej kariery laboratoryjnej dietetyka? Czy w Polsce jest możliwy rozwój w tym kierunku? Zetknęłam się z tym na studiach i bardzo mnie to zainteresowało.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *