主题:【第二届网络原创参赛】小果蝇大智慧——果蝇实验室面面观

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sysulsyxl
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实验室建立一年了,历经反反复复的装修整改,现在终于开始走上了正轨。在整个实验室建设期间,我只充当了一个小小的角色。然而正是作为一名学生,我可以从实际的角度来见证和评价实验室的建设和规划,这就像每一座城市的建设最终还是由市民来判定好坏一样,毕竟实验室改建的最终目的就是为了更好的方便学生的课题研究。在此期间,我在中科院某实验室客座交流了三个月,除了知识本身的增长以外,在实验室管理建设方面,我也学习到了很多我们值得借鉴的地方。下面,请大家跟着我的笔迹,慢慢走进我们的果蝇研究基地。


实验室整体规划

    生物实验室最主要的任务可能就是做实验了(当然排除一些生物信息实验室主要以计算机处理为主),而做过实验的人都知道,生物实验中最主要的时间几乎都是在等待——水浴30分,PCR反应 2小时,酶切40分钟等等。而在不算漫长的等待过程中,我们经常看到的是大家海阔天空的聊天,反正闲着也是闲着。但是你有没有想过,在这半个小时的等待过程中,我们还是可以做很多事情的:看一篇英文摘要,整理一下实验记录,上网回复老板早晨刚发来的邮件等等。

    实验室规划之初,我们的问题就是,如何能够让大家充分利用好实验空闲时间呢?一般来说,多数实验室并没有给学生安排固定的学习区域,我们经常会看到学生手捧文献,坐在PCR仪旁边认真阅读,或者将电脑放在水浴锅旁边上网,而耳边则不时传来其他同学嬉戏打闹的笑声。试想在这样的环境中,我们需要多大的毅力才能认真的投入到我们正在思考的问题中?鉴于此,我们提出,一定要将实验区和学习区分割开来。这样做一方面可以给学生提供一个安静舒适的学习环境,另一方面也是为大家的安全考虑——整天坐在微波炉旁边可不是一件很好的事情。





    这张照片显示的就是我们实验室的学习区和试验区。大家可以看到,在学习区,每个人都有自己的书桌和电脑,非常人性化。当然,给每个人配备电脑需要一定的经费,但是给每个人分配一个自由的学习空间应该不是一件难事吧?
导师办公区的安排也很微妙,既不能太过吵闹,又不能脱离学生,否则起不到监督作用。由于我们实验室大老板经常不在,所以他的办公室相对于其他指导我们日常课题的老师来说反而要小很多,这也体现了作为实验室P.I.的人格魅力——虽然是老大,但是还是要从实际情况出发,杜绝不必要的浪费,节省资源。



上图显示的就是我们大老板的办公室,非常简陋,几乎就是一台电脑和一个书桌。
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    这几张都是实验室其他老师的办公室,布置的也很简单,绝对没有某些国家机构工作人员办公室的那种奢华与气派。

   
    如果有条件的话,建立一个小型会议室也是必须的。每周的Journal Club,定期的Lab Meeting和Seminar,以及经常性的国际国内学术交流,都需要一个可以集合实验室全体成员,供大家自由讨论的地方。



 
这就是我们的会议室。一张桌子,若干把椅子,外加开会必备的投影设备足以。就是在这里,通过思维和思维的碰撞,不断产生出新的idea;也是在这里,我们各自汇报课题进展,相互交流和不断改进;同样是在这里,我们了解到国际最尖端技术和最新科研动态。
大家一定看到会议室放置的冰箱以及微波炉了,是的,这些都是食物专用的,以方便老师和同学们的日常饮食,会议室的沙发可以充当休息场所,也深受大家的青睐。除此之外,我们的会议室还有一个小小的功能,那就是我们可以举办各种party。生日聚会,中秋晚餐,都可以在这里进行,虽然简陋,却同样可以让来我们这些在异地求学的孩子感受到集体的温暖。

   
    每天运动一小时,健康生活一辈子。下午四点半的活动是我们实验室不变的主题,放松一整天紧张的大脑,让忙碌的身体在运动中得到完全释放。下图显示的就是我们的活动场地,乒乓球,羽毛球,毽球等活动都可以在这里开展,瑜珈,普拉提,甚至太极拳也是大家很喜欢的运动项目。

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实验室公告制度:

    我们实验室人员众多,全部加起来共有50余人,经常会有一些紧急的会议通知,这时,有一种高效的通知方式是必须的。
这就是实验室门口的信息公告栏,也是我们经常取得信息来源的地方。一般,实验室秘书会把学校以及学院发布的有关通知张贴在此,以方便大家阅读。



    作为实验室的小小通讯员,经常会遇到下午开会,老板上午才告诉你通知全体成员。这个时候,建立自己实验室的QQ群,飞信群是必不可少的,经常会达到一呼百应的效果。


实验室的规章制度:

    每个实验室都应该有自己的规章制度,特别对于生物实验室来说,经常会用到一些有毒的或者危险的试剂,更需要有切实可行的管理制度。

关于实验试剂的订购以及管理



    这是我们的试剂订购记录本,主要由我负责。通常订购三百元以下的试剂,学生可以自己打电话购买,不必经过老师的批准,但是必须在记录本上登记。一旦发现没有登记的情况,会有买雪糕或者请客吃饭之类的惩罚;而如果订购的试剂超过300元,就必须告知实验室秘书或者老师,批准之后才能订购。这样做的目的就是为了杜绝不必要的浪费。

关于关于试验仪器的选购以及管理

    实验室仪器的选购是一门很大的学问。就拿普通高校实验室来说,购买仪器之前,凡是超过800RMB的仪器都需要网上招标,不可以直接购买。这样就直接导致一些大型仪器需要很长的时间才能到位,但是同时也保证了最高的性价比。
去年实验室建立初期,偌大的空间里面基本没有任何摆放,主要原因就是实验室仪器还没有到位,虽然很早就开始网上招标,但是必须等到有公司投标之后我们才可以货比三家。这样就直接导致很多实验没有办法立即开展,其实这里有一个小窍门。现在很多生物公司都很乐意把本公司的仪器拿到实验室试用,也算是一种营销手段。去年我做实验的时候,实验室的PCR仪还没有到位,我们就从某一家公司“借”来一台PCR试用。推销仪器的人员很热心,主动培训我们操作仪器,还定期检修。当然,这样的试用是有一定期限的,否则大家都去试用,仪器公司就无利可图了。不过,为解燃眉之急,这样的方法也是行之有效的,希望大家可以得到一些启发。

    实验室的仪器少则几千,多则几百万,这样贵重的仪器可不像普通的手机电脑一样,可以随意任我们使用甚至破坏,为此,我们必须制定严格的仪器管理办法。



    这几张照片展示的就是我们实验室的仪器管理办法。
第一,    每台大型仪器旁边必须配有相应的操作说明,以方便大家阅读;
第二,    每台大型仪器旁边都有一个使用情况记录本,每次使用该仪器的人员必须严格记录使用时间,使用前后的状态等,以方便管理人员查看;
第三,    每一台大型仪器都有一个负责人管理甚至培训。该负责人必须经常关心仪器的运行情况,检查仪器的使用记录,以及时发现问题。
其实这样的管理规则只是一种形式,负责人也没有足够的时间整天守着某台仪器,之所以有这样的规定,主要是为了让大家形成一种习惯,毕竟再严格的制度也比不上一种良好的习惯。按规章制度做的多了,大家就会形成一种默契,就会觉得使用仪器前登记就像做实验戴手套一样自然,也就不会出现仪器坏了很久都查不出蛛丝马迹的情况了。

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实验室图书管理


每个实验室都应该有自己的小型图书馆,以方便大家的阅读。一些重要书籍的借阅需要登记,并督促大家及时归还。图片中显示的这就是我们实验室的图书柜.,主要分为三类,。
第一:毕业论文类。每一届的毕业生都要把自己的毕业论文交还给实验室保留存档,方便导师或者师弟师妹查阅。
第二:产品目录类。各大生物公司的销售一般都会留下一本详细的产品目录以供参考。这样的产品目录我们实验室都会整整齐齐的摆放在书架上面,以供大家定试剂查询。
第三:参考书籍类。关于我们的研究方向经常用到的各种中英文书籍,在实验室都会有一本到两本备份,英文书籍通常保留几本影印本供大家参考。




实验室成员组成

一个正规的实验室人员分工应该明确,这样才能提高做事效率,同时也方便管理。在我们实验室主要有以下人员:
主要负责人(The principal investigator),国外也称P.I.,也就是我们常说的大老板。他们是实验室的中枢神经系统,主要负责实验室整个系统的运转。学术交流,经费申请,课题计划,甚至整个实验室的科研氛围,都与P.I.个人的学术精神以及个性魅力紧密相连。
博士后(Postdocs)。一般拿到博士学位的科研人员需要在实验室锻炼一到两年,才能建立自己独立的实验室。事实上,在大的实验室里面,大老板无暇顾及每一个学生的具体项目,多数都是博士后指导我们的完成的。所以,和博士后搞好关系,对于我们日后的课题研究是很有帮助的。
技术指导(Technician or research assistants)。对于生物实验室来说,有一位经验丰富的实验技术指导人员可以减少很多实验中带来的不必要麻烦,尤其对于我们这种刚刚建立的实验室来说,没有师兄师姐的指导,如果所有的实验都通过自己摸索,所有的试剂仪器都自己定购,不仅会浪费很多不必要的科研经费,而且会在实验过程中走很多弯路。我们实验室的技术指导老师就是一位有十多年经验的老师,几乎对生物实验中所有仪器都了如指掌,他的指导对我们的课题研究提供了很大的帮助。
研究生(Graduate Students)。包括硕士生和博士生,主要在老板的带领下完成一定的课题研究,自己得到锻炼的同时,可以拿到应有的学位。
本科生(Undergraduate Students)。来我们实验室的本科生主要包括大三大四的本校学生,他们多数是本研究方向很感兴趣,想在这里完成硕士或博士学位,也有一些只是为了增加一些科研经历,以完成自己的本科毕业设计。
秘书或者助理(Secretary or administrative assistants)。我们实验室的秘书主要负责实验室的日常管理工作,包括科研经费管理,学生订购试剂,实验仪器报修,实验室卫生监督等。同时作为P.I.的助理,她也会帮助老板安排行程以及来访教授的住宿等。
实验辅助人员(Laboratory aides)。我们实验室的研究材料主要是果蝇,因此需要制备大批量的果蝇培养基,也需要清洗大批量的瓶子。实验辅助人员就是帮助我们做一些简单的,重复性的工作,这样可以减轻学生的负担,腾出更多的时间做好自己的课题研究。


实验记录本

一个有严格规范的实验室必须有自己专用的实验记录本。实验记录本主要记录实验的方法和结果,当我们离开实验室的时候,必须将改记录本交还给实验室保管,以供后续课题的研究和学习。


这就是我们实验室的Laboratory Notebook。打开之后,首先看到的是目录栏。这项工作通常都是后来补充完成的,因为在开学之前,你不知道这个学期你会做哪些工作。通常,我们都会在一个课题完成之后,整理这一阶段试验记录的时候,将这一部分补充完整,方便以后的查找。
目录之后,就是日常的实验记录了。主要有主题(Title),日期(Date),记录人(Records by),鉴定人(Witnessed & Understood by)
每一页的最后都会标记页码,然而这样的做法却往往被忽略。其实页码是很重要的。首先,页码大大方便了我们查找的过程,其次,标好的页码可以防止实验记录的丢失或者撕掉,这样也大大减小了实验中可能存在的作弊等现象。
每个实验室都可以根据自己的需要选择不同的版本,通常网上会有很多已经设计好的版本供大家选择,我们只需要少许改动就可以让印刷厂帮忙制作了。
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参观实验室主要设备


门禁——实验室安全的第一道屏障


实验室贵重仪器众多,为防止未经许可的人或不明身份的人贸然闯入,同时也谢绝推销人员打扰正常的上班秩序,这样的门禁系统是必不可少的。当然,如果你是友好的参观,那么请按门铃,我们会详细的为您介绍这里的情况


果蝇房——实验室的核心储备


房间里面需要严格控制温度和湿度,温度一般设置为19度,湿度基本保持在60%即可。在这样的条件下,果蝇不会繁殖太快,但是可以保持生活状态。


温度监控系统——果蝇房的安全保障


这是果蝇放里面的报警系统,他的作用是一旦果蝇房的温度超过或者低于一定的温度,他就会打电话给实验室负责人员,通知你果蝇房温度超出范围,迅速回到实验室进行调整。去年冬天寒假在家,我第一次收到报警系统打来的电话,声音低沉的说,某某实验室果蝇房温度超出设置范围,请及时赶回。后来我打电话问回去,才知道因为那天晚上气温很低,空调有点承受不住了,其实只比预设温度低了一度,是不会有什么危险的。但是这样的情况不可避免,曾经一位老师的果蝇实验室空调出了问题,实验室气温高达35度,幸亏报警系统及时打电话,否则,该实验室收集了十几年的全部的材料可能就毁在一场高温灾难中了。


厨房——果蝇赖以生存的食物来源


这是实验室的厨房加洗刷间。所谓厨房,其实只是专门給果蝇做食物的房间。果蝇的食物其实就是我们通常熬的玉米粥,只不过添加了少量防腐剂而已。熬粥需要有一定的技巧,掌握好培养基配方,煮粥火候和时间都非常重要,这样做出来的培养基才不会很干或者很湿,才能让果蝇茁壮成长。别看小小的果蝇,对于食物的要求还是很高的。刚开始我们作培养基的时候,认为一般的灭菌锅灭菌20分钟应该可以达到住培养基的效果,谁知这样煮出来的培养基让我们的果蝇陆续死掉一大批,后来才发现,做培养基就和我们自己家里煮粥一样,一定要熬,否则那些玉米粒玉米渣是不会融合的,也很难使得里面的营养均衡分布。


显微观察室——鉴别果蝇性状的有力武器



显微镜的主要型号是:
OLYMPUS SZ51
OLYMPUS BX41
OLYMPUS CKX41——双目倾斜式观察筒
这些都是体视显微镜和普通显微镜,主要用来观察果蝇的性状,并挑出我们需要的类型。旁边的管道通了二氧化碳,用来麻醉果蝇,以方便我们的操作。




显微注射室——转基因技术的根据地

大家一定看到过电视上面用一个很细的针将一定剂量的液体注射到一个细胞里面的操作吧,对啦,这就是我们这台仪器要做的工作。显微注射系统是基因功能研究的十分有效的工具,尤其对于果蝇等小型动物,显微操作能提供卓越的胚胎观察。通过注射系统把基因注射到胚胎的目标区域,通过配套的成像观察胚胎的发育。


RNA专用房——RNA的人工保护伞
这是我们实验室做RNA的专用房间。大家都知道,RNA很容易被空气中的RNA酶降解,所以在提取RNA或者后续RNA操作中要格外注意。为此我们隔离开单独操作RNA的房间,这个房间里面所有的仪器试剂耗材都是经过去RNA酶处理的,一般情况,没有处理过的物品不能进入,同样,房间内的东西也一般不许拿出外面使用。我曾经在中科院某一研究所做过RNA研究,他们的RNA房间布置的更为合理,房间密封的非常好,甚至房屋的四个角落都用特殊材料密封起来,同时房间装有净化系统,可以保证房间的干净度。任何进入房间的人,都不得大声说话,或者必须戴口罩。虽然不同于细胞室,但是RNA的试验也值得我们重视,严格的隔离还是必须的。

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LZ写得很多很详细,介绍了仪器购买用招标形式稳定性价比,也写了仪器可以借用.
那么现在仪器购买应该到位了吧?
sysulsyxl
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纯水制备系统——实验室的生命之源


UniqueR20多功能超纯水系统,虽然是国产品牌,但是性能和价位绝不亚于德国的Arium系列。这台仪器可以覆盖实验室低端基础用水和高端超纯水。而大家普遍比较喜欢的一点是,它可以自动提示滤芯更换,自动诊断系统故障及污堵,从而降低了因报修维修仪器带来的时间拖延。


凝胶成像系统——实验结果的初级鉴定


Tanon - 1600 凝胶成像系统。上海天能生产的电泳仪和凝胶成像系统性能稳定,得到了国内很多实验室的青睐,价钱也不低于国外一些知名品牌。对我来说,这台凝胶成像系统最大的优点拥有专用割胶与观察装置。而且他有两种机箱可以选择:大机箱,暗室密闭性好,而小机箱则方便观察、割胶等。


PCR系列——分子生物学的基础设备


ABI Prism 7900型荧光定量PCR仪。7900HT型荧光定量PCR仪是继7700、5700型荧光定量PCR仪之后,ABI公司最新推出的高通量实时荧光定量PCR系统。它可以同时兼容96孔板和384孔板,对于我们来说,除了高通量之外,这台仪器最方便之处莫过于可以选择手工进样和自动进样。
PS:这台仪器是我开启了我对实验室的认识。当时ABI公司举办定量PCR座谈暨培训,作为一名新生,我带着莫大的兴趣去参加了。结果发现根本不知所云,直到培训过后,我才知道原来我们实验室拥有当时国内最先进的定量PCR仪,而那之前,我对定量PCR一无所知。



我们实验室最多的仪器可能就是PCR仪了。常常听到室友抱怨,某某师兄今天没有预约PCR仪,就非法占用。每当此时,我就会沾沾自喜——我所在的实验室各种型号的PCR仪加起来总共有14台,因此我们从来不担心预约的问题。
PCR仪型号分别为:
GeneAmp PCR System 9700 两台
BIO-RAD S1000 Thermal Cycler PCR
BIO-RAD PTC-0200 (DNA Engine PCR 仪)两台
BIO-RAD PTC-0221 PCR仪 两台
BIO-RAD PTC-100 Thermal Cycler 两台
东胜•龙(EDC-810) 两台




培养箱系列——快速繁殖的人工温室


左右两边分别是光照培养箱MGC-350BP和BPH-9082液晶电热恒温培养箱。左边的优势在于稳定,容积大,有温度报警系统,适合于大量培养果蝇等昆虫类,缺点是湿度不能很好的控制,特别是冬天,培养箱湿度明显不够。这时的解决办法就是放置一定量的水在培养箱内,以保证湿度维持在60%。而BPH-9082液晶电热恒温培养箱的优点在于操作简单,可连接计算机,能远程监控温度参数的变化状况,但是它的体积娇小,一般我们用来进行细菌等少量培养。



摇床——人工繁殖的加速剂


摇床型号依次是:
ZHWY-200B 全温型小容量恒温培养摇床(左)
ZHWY-A211C卧式旋转型曲线控制可编程摇床(右)
ZHWY-344翘板式脱色摇床
小型摇床


离心机系列——必不可少的基础设备



离心机型号分别是:
Eppendorf 5424小型离心机两台
Eppendorf 5415R小型冷冻离心机两台
Eppendorf 5810R 冷冻型台式大容量高速离心机两台
Eppendorf mini 离心机两台



组织破碎仪——提取DNA的首要步骤


组织破碎是提取DNA,RNA中最为关键的一部。组织研磨的好坏直接影响了后续样品的质量。我们选择的两台破碎仪器分别是:美国MP FastPrep-24;快速核酸提取仪(右)
右边的这台仪器是FastPrep®最新版本,在原有的技术基础上做个进一步的改进,能够在更短时间内获得所需要的样本,单次可提取的多达24个样品,用过的同学都说,这台仪器最大的好处就是用完之后方便清洗。缺点是噪音很大。
    Fastprep fp120 组织裂解仪(坐)这台仪器是实验室最早用于组织裂解的,但是由于每次只能同时进行6个样品的操作,渐渐不被大家青睐,但是从性能上来讲,也还是很不错的。



其他实验设备


美国 UVP HL-2000 分子杂交箱


非常抱歉,本人至今还没有用过这台仪器,所以仪器的性能特点还不是很清楚哦。

CHB-202 恒温金属浴

小巧美观,通量却很大,可以同时进行48个样品的干燥操作,可以定时开关,非常适用于健忘的实验员。

德国Eppendorf-5301真空离心浓缩仪-


这台仪器主要用于DNA,RNA的浓缩、干燥,因为是在室温条件下进行浓缩,故非常适合低沸点或高温易分解的样品。特别是提取DNA乙醇洗涤后的干燥,非常方便。

Ambion FlashPAGE


这是实验室最小的仪器,然而功能很强大。它是ABI公司生产的专门用来收集片段RNA的胶回收电泳装置,我们主要用来收集小RNA片段,快速高效。

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其他仪器



实验室的一些常规仪器虽然看似平凡,却是我们日常试验中必不可少的重要部分。上图显示的分别是Forma 705超低温冰箱,DHG-9420A干燥箱 ,Hirayama HVE-50 高压灭菌锅 ,SIM-F140日本三洋雪花状制冰机,通风橱和超净工作台。

以上就是我们实验室一年以来的建设。罗马不是一日建成的,同样一个实验室的成立,建设以及步入正轨,都需要全体师生多年的共同努力和摸索。在这个过程中,我们学到的不仅仅是专业知识,更重要的是一种习惯和品质的培养。欢迎大家提出宝贵意见哦。

土老冒豆豆
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楼主写作真厉害,楼主实验室也厉害,琳琅满目啊。
titi
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楼主的实验室仪器果然很多,而且极富代表性~可贵的是楼主能够将众多素材整理、融合,条理的为大家呈现出自己的实验室!这一点很值得大家学习哦~
happyalife
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