19. 【실습】 다섯 통을 처음부터 조제한다 · Dr. Yoo's mRNA Synthesis Reagents, First Steps

스무 강 가운데 손을 가장 많이 움직이는 강입니다. 지금까지 배운 시약으로 논문의 반응통 다섯 개를 처음부터 조제합니다. 도구는 하나뿐입니다.

C₁V₁ = C₂V₂

“진한 저장액을 얼마 덜어 쓰면 원하는 농도가 되는가.” 이 한 줄이 전부입니다. 저장액 농도는 논문에 없으므로 가정하고, 그 가정을 화면에 함께 적습니다.

먼저 계산기를 만듭니다. 다음 셀부터 이 함수로 통을 채웁니다.

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# 실습 1 — C1V1 = C2V2 계산기를 만든다
def v_needed(c_stock, c_final, v_final):
    '''저장액 농도, 목표 농도, 최종 부피 → 덜어 쓸 부피 (단위는 서로 맞추면 무엇이든)'''
    return c_final * v_final / c_stock

# IVT 통 200 µL — 논문 조성 (저장액은 100 mM 로 가정)
V = 200.0
stock = 100.0
plan = [("rATP", 1.875), ("rCTP", 1.875), ("rUTP", 1.875), ("rGTP", 0.225), ("캡 유사체", 0.375)]

print("IVT 반응통 %.0f µL — 저장액 %.0f mM 가정" % (V, stock))
print("-" * 46)
tot = 0.0
for name, cf in plan:
    v = v_needed(stock, cf, V)
    tot += v
    print("  %-10s %6.3f mM 목표 → %6.3f µL" % (name, cf, v))
print("  %-10s %18.3f µL" % ("소계", tot))
print("  %-10s %18.3f µL" % ("T7 혼합", 20.0))
print("  %-10s %18.3f µL" % ("5x 완충액", V / 5))
print("  %-10s %18.3f µL" % ("물", V - tot - 20.0 - V / 5))

저장액 농도와 최종 부피를 밀어 보세요. 덜어 쓸 부피가 곧바로 바뀝니다 — 피펫으로 잴 수 있는 양인지까지 알려 줍니다.

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다섯 통을 한 번에 계산합니다. 0.5 µL 아래가 나오면 그 줄이 사고 지점입니다.

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# 실습 2 — 다섯 통을 한 표로. 부피가 '잴 수 있는 양' 인지까지 함께 본다
def v_needed(c_stock, c_final, v_final):
    return c_final * v_final / c_stock

MIN_PIPETTE = 0.5      # µL — 이보다 작으면 정확히 잴 수 없다 (실험실 통상 기준)

tubes = [
    ("① PCR",      200.0, [("dNTP (각)", 200.0, 0.200, "µM 저장 200 µM 가정"),
                            ("프라이머 F", 100.0, 0.200, "µM"),
                            ("프라이머 R", 100.0, 0.200, "µM")]),
    ("② IVT",      200.0, [("rATP", 100.0, 1.875, "mM"), ("rGTP", 100.0, 0.225, "mM"),
                            ("캡 유사체", 100.0, 0.375, "mM")]),
    ("③ 소화",      200.0, [("(DNase 10 U 를 그대로)", 0, 0, "")]),
    ("④ 꼬리",      400.0, [("MnCl2", 1000.0, 2.5, "mM 저장 1 M"),
                            ("ATP", 100.0, 1.0, "mM")]),
    ("⑤ 결합완충액", 100.0, [("Tris-HCl", 1000.0, 40.0, "mM 저장 1 M"),
                            ("LiCl", 8000.0, 1600.0, "mM 저장 8 M"),
                            ("EDTA", 2.0, 0.064, "mM — 16강에서 되돌린 값")]),
]

for name, V, items in tubes:
    print("%s  (최종 %.0f µL)" % (name, V))
    for label, cs, cf, memo in items:
        if cs == 0:
            print("    %-26s %s" % (label, memo)); continue
        v = v_needed(cs, cf, V)
        flag = "  ⚠ 너무 적다 — 중간 희석 필요" if v < MIN_PIPETTE else ""
        print("    %-26s %7.3f µL   %s%s" % (label, v, memo, flag))
    print()
print("⚠ 가 붙은 줄이 실험실에서 사고가 나는 자리다.")
print("0.5 µL 아래는 피펫으로 정확히 잴 수 없다 — 저장액을 먼저 묽혀 두어야 한다.")

시약 장바구니를 만듭니다. 논문의 “세 번” 이라는 말이 얼마의 시약인지 보입니다.

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# 실습 3 — 장바구니. 백신 한 후보를 세 번 만들려면 시약이 얼마나 필요한가
runs = 3
per_run = {
    "dNTP 저장액 (µL)":        4 * 0.200 / 200.0 * 200.0,     # 네 종, 위 계산과 같은 방식
    "rNTP 저장액 합계 (µL)":   (1.875 * 3 + 0.225) / 100.0 * 200.0,
    "캡 유사체 (µL)":          0.375 / 100.0 * 200.0,
    "T7 혼합 (µL)":            20.0,
    "DNase (U)":               10.0,
    "E-PAP (U)":               40.0,
    "LA Taq (U)":              10.0,
    "oligo d(T) 비드 (µL)":     200.0,
    "nuclease-free water (µL)": 200.0 + 200.0 + 400.0 + 700.0,
}
print("한 회분 → %d 회분 (같은 후보를 세 번)" % runs)
print("-" * 52)
for k, v in per_run.items():
    print("  %-28s %8.2f  →  %9.2f" % (k, v, v * runs))
print()
print("논문의 수율 198~324 µg 은 '후보 하나를 검증하는 독립 실험 세 번' 에 충분한 양이라고")
print("논문 자신이 적었다. 그 세 번을 돌리는 데 드는 시약이 위 표다.")

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C₁V₁ = C₂V₂ 로 구한 부피가 0.3 µL 로 나왔다. 가장 알맞은 대처는?

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이 실습에서 논문에 적혀 있는 값은 어느 것인가?