PCR实验室,又名基因扩增实验室,是进行聚合酶链反应的实验室场所。PCR是聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction)的简称。是一种分子生物学技术,用于放大特定的DNA片段,可看作生物体外的特殊DNA复制。它可以用于疾病的诊断和任何有DNA,RNA的地方,又称无细胞分子克隆或特异性DNA序列体外引物定向酶促扩增技术。
PCR实验室广泛应用于生物学各个领域。如法医物证、艾滋病、癌基因的检测和诊断、动植物检疫、化妆品、食品卫生检测、转基因作物与转基因微生物检测等。
一、实验室的设计规范依据
1、《医学检验所基本标准(试行)》
2、《医疗机构临床基因扩增检验实验室管理办法》
3、《实验室生物安全通用要求》
4、《生物安全实验室建筑技术规范》
5、《人间传染的病原微生物名录》等
二、实验室的平面规划设计
1. 设计原则
各区独立、注意方向、因地制宜、方便工作。
2. 平面区分
实验室主要包含:试剂准备区 、标本制备区 、扩增区和产物分析区。
各区在物理空间上必须是完全相互独立的,各区域无论是在空间上还是在使用中,应当始终处于完全的分隔状态,不能有空气的直接相通。不论是组合式还是分散式布置的PCR实验室,各功能房间均宜设置独立缓冲间。
为避免PCR产物污染,PCR实验室空气流向必须严格遵循单一方向进行,即从试剂贮存和准备区→标本制备区→扩增反应混合物配制和扩增区→扩增产物分析区。
2.1 分区的工作内容
2.1.1.试剂准备区
主要完成试剂配制、分装、储存的工作。试剂和用于样品制作的材料应直接运送至该区,不得经过其他区域。并在本区内制备成所需的贮存试剂。本区域的气压应相对外界保持正压。
2.1.2.标本制备区
本区域主要进行的操作为样本的保存、核酸(RNA、DNA)提取、贮存及其加入至扩增反应管和测定DNA的合成。样本应通过传递窗直接运送至该区,不得经过其他区域。
对于气流压力的控制,由于在本区内加样操作可能产生气溶胶,为避免气溶胶扩散出去对外界造成污染,本区应对外界保持负压。从质量控制的角度而言,本区相对于扩增反应混合物配制和扩增区以及扩增产物分析区为正压,以避免从邻近区进入本区的气溶胶污染。但当涉病原微生物时,根据《实验室生物安全通用安全》对BSL-2实验室的各项安全要求,此时要本区相对于扩增区为负压,故涉及病原微生物操作时 , 在综合考虑质量控制、生物安全因素的前提下,整体上标本制备区与扩增区的压力应持平。即均为负压,两个相邻房间之间的负压值基本相当。
2.1.3.扩增区
本区功能是DNA扩增和扩增片段的测定。已制备的DNA模板 (来自标本制备区) 及反应混合液 (来自试剂贮存和制备区) 制备成反应混合液等也可在本区内进行。
对于气流压力的控制,相对于邻近区域为负压,以避免气溶胶从本区漏出。为避免气溶胶所致的污染,应尽量减少在本区内不必要的走动。个别操作如加样等应在超净台内进行。
2.1.4.产物分析区
本区是扩增产物的分析。可能会用到某些可致基因突变的有毒物质,应特别注意实验人员的安全防护。对于气流压力的控制,该区域是PCR实验的最后一步,压力应为最低,相对于邻近区域为负负压,以避免气溶胶从本区漏出。为避免气溶胶所致的污染,应尽量减少在本区内不必要的走动。
2.2.分区设置要求
2.2.1. PCR实验室原则上分为四个工作区域, 各工作区域应设缓冲间,工作区与缓冲间宜安装连锁装置。不同功能的工作区应是分隔独立的,不能直通,需安装传递窗传送标本等物品。
2.2.2.实验材料等,只能从试剂准备区、样品制备区、扩增区输送到产物分析区,不得逆向流动。
2.2.3.试剂准备区 、扩增区 、扩增产物分析区,空间可以相对小一些;样品制备区要放置生物安全柜和低温冰箱,空间应大一些。
2.2.4.PCR实验室区域的设置并不是一成不变的 , 以下几种情况需要说明:
(1)若样本在扩增之前需要粉碎处理 , 则需要增加一个区域用于样品的粉碎;
(2)若采用实时荧光PCR法,则扩增区和分析区可以合并为一个区;
(3)若采用全自动化PCR分析仪,则标本制备区、扩增区和分析区可以合并为一个区。
三、实验室的空间细部规划设计
1.面积:实验室各个房间的面积并没有严格要求,通常每间面积为10~20㎡。试剂区一般为10-15㎡,样本制备间25-30㎡,扩增室一般为10-15㎡,产物扩增室15-20㎡。
2.室内净高:走道净高不应低于2.2m,设置空气调节时,不应低于2.4m,一般为2.4m—2.6m;当不设置空气调节时,建议不宜低于2.7m,一般为2.7m—2.9m
3.门、窗:门净宽度应为0.8—0.9m,高度不应小于2.10m;由一个及以上标准单元组成的实验室的门洞宽度不应小于1.2m,高度不应小于2.1m;有特殊要求的房间的门洞尺寸应按具体情况确定;实验室的门扇应设观察窗。外窗应具有良好的密闭性及隔热性,窗户的面积需根据房间的尺寸来确定。首层、半地下室及地下室的外窗应采取防虫及防啮齿动物的措施。
4.PCR走廊:单面布房最小净宽不应小于1.3m,单走道双面布房最小净宽不应小于1.6m,走廊地面有高差时,当高差不足二级踏步时,不得设置台阶,应设坡道,其坡度不宜大于1:8。
5.缓冲间:进深及进深尺寸宜≥1300mm,且不大于实验室面积的1/8。
6.设备间距:靠两侧墙布置的边实验台之间的净距不应小于1.5m,当靠一侧墙改为布置排毒拒或实验仪器设备时,其与另一侧实验台之间的净距不应小于1.8m,由一个标准单元组成的常规实验室。靠两侧墙布置的边实验台与房间中间布置的岛式或半岛式中央实验台之间的净距不应小于1.5m。布置排毒拒或实验仪器设备时,其与实验台之间的净距不应小于1.8m,实验台的端部与走道墙之间的净距不宜小于1.2m。
四、实验室的安全事项
1、实验室应该具有防止昆虫和其他动物进入的措施。
2、实验室门口位置设置紧急洗眼器和紧急喷淋,以防止实验人员受到伤害。
3、实验室内的通讯设施应该放置于生物安全柜对面,与室外联系的电话应放置在醒目位置,并且放置在便于实验室人员快速拿起的位置;实验室内的压力显示器和报警装置都应放置在醒目位置。
4、生物安全柜的摆放位置不宜摆放在与出入口紧邻的墙体上。
5、一个临床基因扩增PCR实验室保持两个方向相反的安全出口。