Introduzione
Il campo della genetica e della genomica sta avanzando a un ritmo incredibile, con recenti ricerche che spingono i confini in una moltitudine di sotto-discipline. Tuttavia, per mantenere il ritmo attuale dei progressi, i genetisti e i genomisti devono superare una serie di sfide. Queste vanno dalla complessità tecnica della progettazione sperimentale e dalla necessità di precisione nella manipolazione dei campioni, fino a garantire la riproducibilità dei risultati in diverse strutture. Insieme, queste difficoltà sottolineano l’importanza di mantenere rigorosi standard in ogni aspetto del processo di ricerca, compreso l’uso di reagenti di alta qualità, come l’acqua ultrapura, per garantire l’affidabilità e l’integrità dei risultati della ricerca. Infatti, l’importanza dell’acqua ultrapura non può essere sopravvalutata nel garantire l’affidabilità e la riproducibilità di una vasta gamma di esperimenti di biologia molecolare.
Il ruolo fondamentale dell’acqua ultrapura nella ricerca genetica e genomica
L’acqua ultrapura ha un ruolo sottostimato ma fondamentale nella ricerca genetica. Come reagente critico, l’acqua ultrapura viene utilizzata ampiamente in una varietà di metodi, inclusi la preparazione di campioni, di mezzi di coltura e di RNA, nonché come parte integrante degli step di risciacquo.
Negli studi più complessi di biologia molecolare, l’importanza dell’acqua ultrapura diventa ancora più evidente. Prendiamo ad esempio l’analisi dei polimorfismi a singolo nucleotide (SNP) mediante cromatografia liquida denaturante ad alte prestazioni (DHPLC – Denaturing high performance liquid chromatography). La qualità dell’acqua può influenzare significativamente i risultati ottenuti nell’analisi delle mutazioni del DNA e degli SNP. Molte altre tecniche, come CRISPR-Cas9, si basano anche sull’utilizzo di acqua ultrapura priva di contaminanti, poiché le impurità presenti nell’acqua (tra cui ioni come ferro, rame, zinco e piombo) possono interferire con le interazioni molecolari necessarie per il corretto funzionamento di CRISPR-Cas9. Alcuni studi hanno dimostrato che l’uso di acqua ultrapura, in particolare quella che è stata sottoposta a rimozione organica mediante foto ossidazione UV, può migliorare i risultati di queste analisi, illustrando quindi quanto sia importante la qualità dell’acqua per le applicazioni più critiche.
Date le possibili ripercussioni, in casi come questi, utilizzare acqua ultrapura non è solo una questione di buone pratiche, ma una necessità per garantire l’affidabilità e la riproducibilità dei risultati sperimentali.
Anche nella ricerca genomica, l’acqua ultrapura è fondamentale poiché svolge un ruolo vitale nel sequenziamento del genoma, nell’ibridazione genomica comparativa e negli studi trascrittomici ed epigenomici. Nel sequenziamento del genoma, il sequenziamento del DNA comprende fasi come la generazione di frammenti di DNA, la separazione dei frammenti e la loro rilevazione, che richiedono tutte rigorosi standard di purezza dell’acqua.
Eventuali contaminanti presenti nell’acqua possono influenzare significativamente il processo di sequenziamento. Ad esempio, le nucleasi possono degradare il DNA durante il sequenziamento, mentre gli ioni possono inibire la polimerasi e il contenuto organico può interferire con il processo.
Inoltre, i batteri possono degradare l’acido nucleico, interferire con la separazione mediante elettroforesi e rilasciare ioni e composti organici dannosi. Pertanto, l’acqua ultrapura è essenziale per il corretto funzionamento dei sequenziatori di DNA. Anche gli studi trascrittomici ed epigenomici richiedono l’uso di acqua ultrapura per garantire l’affidabilità e l’accuratezza dei risultati. Se viene scelta una qualità inappropriata di acqua, o se l’acqua utilizzata non è pura come specificato, qualsiasi conclusione tratta dai dati generati da questi studi sarà compromessa.
Ottenere acqua ultrapura
Man mano che la complessità della ricerca in genetica e genomica continua a crescere, aumenta anche la necessità di utilizzare acqua ultrapura di alta qualità e priva di contaminanti. Nonostante la sua importanza, può essere difficile garantire un approvvigionamento di acqua ultrapura della qualità richiesta.Come detto precedentemente, l’acqua ultrapura di Tipo 1 è necessaria per procedure altamente sensibili come la cromatografia liquida ad alta prestazione (HPLC), in quanto la presenza di possibili impurità impedisce una buona performance cromatografica, portando a risultati non affidabili a causa della deriva della linea di base e dei picchi spettrali. Inoltre, le impurità presenti nell’acqua possono causare anche un aumento dei costi di esercizio dei sistemi HPLC Infatti, l’accumulo di particelle aumenta i requisiti di manutenzione, riduce il tempo utile dei consumabili e aumenta i tempi di inattività. In definitiva, un’acqua di scarsa qualità porta a una riduzione delle performance del laboratorio e a un aumento dei costi di esercizio.
Per evitare queste problematiche è fondamentale che i laboratori considerino l’origine dell’acqua che utilizzano, così come la sua qualità. Si potrebbe erroneamente pensare che tutte le acque ultrapure siano uguali, ma ciò non è vero. Le differenze nelle tecnologie di filtrazione utilizzate, nella facilità d’uso del sistema di purificazione e se l’acqua viene conservata in bottiglie, influenzano la purezza dell’acqua.
In particolare, nel caso dell’utilizzo di acqua in bottiglia, diversi fattori possono influenzare negativamente la qualità dell’acqua tra cui il metodo di purificazione utilizzato, il processo di imbottigliamento, i materiali di confezionamento e il tempo di conservazione. Dato il degrado della qualità dell’acqua nel tempo, l’uso dell’acqua in bottiglia è sconsigliato in quanto spesso porta a risultati di scarsa qualità. Ad esempio, in un confronto tra acqua in bottiglia e acqua prodotta da un sistema ELGA Labwater PURELAB® Chorus 1 Complete, si può riscontrare una maggiore presenza di ftalati (uno dei tipi di contaminanti che possono interferire con i risultati) nell’acqua appena aperta in bottiglia rispetto all’acqua ultrapura erogata dal sistema PURELAB® Chorus 1 Complete.
Date le problematiche associate all’acqua in bottiglia, molti laboratori cercano di produrre acqua ultrapura internamente. Tuttavia, alcuni sistemi di purificazione richiedono diversi interventi manuali e utilizzano interfacce che non sono intuitive causando una riduzione della qualità dell’acqua prodotta e una scarsa produttività del laboratorio. Inoltre, anche le tecnologie utilizzate nei sistemi di purificazione dell’acqua hanno un impatto diretto su quali contaminanti vengono rimossi. La scelta del sistema di purificazione dell’acqua è quindi fondamentale per consentire agli operatori di laboratorio di ottenere risultati di alta qualità.
Rendere l’acqua ultrapura accessibile
I sistemi di purificazione d’acqua al punto d’uso offrono una soluzione alternativa per laboratori di tutte le dimensioni e numerosi vantaggi rispetto all’acqua ultrapura in bottiglia. Ad esempio, il sistema PURELAB® Quest fornisce ai laboratori un’offerta affidabile di acqua di Tipo I, II e III combinando tecniche di purificazione all’avanguardia, tra cui osmosi inversa, filtrazione a carbone attivo e foto ossidazione UV. Inoltre, grazie al suo sistema di ricircolo automatico, non c’è pericolo che l’acqua stagnante diventi inutilizzabile perché contaminata da germi. Infine, è facile da usare, riducendo la probabilità di errori dell’operatore e quindi migliorando l’affidabilità e la riproducibilità dei risultati.
Il sistema PURELAB® Quest può anche contribuire a supportare i laboratori che mirano a ridurre il loro impatto ambientale e a ottenere la certificazione Green Lab, essendo realizzato con l’85% di materiali riciclati.
In alternativa, lo strumento PURELAB® Chorus 1 Complete di ELGA Labwater ti permette di ottenere acqua ultrapura partendo direttamente dall’acqua di rete potabile, garantendo il livello di purezza dell’acqua corretto, qualsiasi sia la tua applicazione.
Anche questa tipologia di purificatore è dotata di un sistema di ricircolo dell’acqua purificata attraverso un serbatoio modulare che mantiene costante il picco di purezza a 18,2 MΩ.cm. Inoltre, è possibile installare anche un biofiltro che permette a PURELAB® Chorus 1 Complete di produrre acqua priva di impurità biologicamente attive. Il sistema di purificazione Chorus è disponibile in più versioni, adattandosi alle tue necessità attuali ma con la flessibilità di potersi allineare alle tue esigenze future.
Conclusioni
L’acqua ultrapura rimane un punto di riferimento per applicazioni complesse e in continua evoluzione della genetica e della genomica.
Il suo ruolo fondamentale si estende a una vasta gamma di applicazioni di biologia molecolare, inclusi il sequenziamento del DNA e l’ibridazione genomica comparativa. Mantenere rigorosi standard di purezza è fondamentale, poiché contaminanti come nucleasi, contenuti organici, ioni e batteri possono compromettere l’integrità dei delicati processi biologici e l’accuratezza dei dati di ricerca. Rispettare questi standard, tuttavia, non è privo di sfide. Complessità tecnica, limiti finanziari e considerazioni sull’impatto ambientale possono rappresentare ostacoli significativi.
È importante sottolineare che la domanda di questa risorsa vitale aumenterà senza dubbio, rafforzando la necessità di mezzi di produzione affidabili, efficienti e sostenibili. Mentre andiamo avanti, è chiaro che queste soluzioni innovative per la purificazione dell’acqua saranno fondamentali per guidare futuri progressi scientifici.
