Systèmes d'enregistrement chimique et biologique : Quels sont-ils et en avez-vous besoin ?

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Auteur : Barry Bunin, PhD

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Que sont les systèmes d'enregistrement ?

Les systèmes d'enregistrement chimique et biologique peuvent être des outils informatiques utiles dans l'arsenal des laboratoires qui cherchent à rationaliser leurs flux de travail. Comme leur nom l'indique, les systèmes d'enregistrement sont conçus pour aider à suivre les différentes entités chimiques ou biologiques utilisées pour les expériences, ainsi que les nouvelles créées dans le laboratoire en tant que propriété intellectuelle. Une fonction essentielle des systèmes d'enregistrement est la capacité de générer (ou de refléter) des identificateurs uniques qui identifient sans ambiguïté chaque entité et chaque combinaison de lots. Entre autres fonctionnalités, ces systèmes permettent de saisir des informations sur des molécules chimiques et biologiques complexes, y compris des détails sur leur structure, diverses propriétés physiques et chimiques et des données d'essais.

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Avantages des systèmes d'enregistrement

  1. Trouvabilité - La raison la plus importante de l'enregistrement des entités est peut-être aussi la plus évidente, la trouvabilité. Être capable de trouver ce qui est nécessaire pour un test donné à n'importe quel moment permet de gagner du temps, et entraîne moins de frustration pour les chercheurs. Les laboratoires peuvent avoir des centaines ou des milliers de molécules et/ou de produits biologiques en stock à tout moment. Il s'agit notamment de réactifs, ainsi que d'entités conçues pour les tests, qui constituent la partie essentielle du portefeuille de propriété intellectuelle d'une organisation. 
  2. Unicité - Une considération connexe et tout aussi importante, pour les laboratoires qui travaillent avec des composés chimiques ou biologiques, est de pouvoir suivre des détails importants sur une entité (lots, sels, etc.) qui sont liés à l'unicité et qui sont une cause d'ambiguïté ou d'erreurs de duplication. Les systèmes d'enregistrement peuvent signaler les cas où les chercheurs dupliquent involontairement des entrées ou passent au crible différentes formes d'une même entité. Ces systèmes peuvent également distinguer les entités qui ont des structures, des sous-structures ou des séquences similaires.
  3. Suivi - Une autre raison d'enregistrer vos entités à l'aide d'un système d'enregistrement est leur capacité à stocker des entités chimiques et biologiques pour un suivi ultérieur. Les chercheurs peuvent effectuer des recherches sur les entités et voir tous les détails des structures, y compris des informations sur la stéréochimie ou des séquences similaires.
  4. Conformité - Enfin, les laboratoires doivent se conformer aux diverses réglementations des États et du gouvernement fédéral et un bon système d'enregistrement peut contribuer à éviter les surprises lors des inspections ou des audits des laboratoires. Comme les informations sont présentes en un seul endroit centralisé, les rapports peuvent être créés rapidement - en tenant compte de toutes les entités présentes.
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Comment les systèmes d'enregistrement chimique et biologique se comparent-ils ?

De manière générale, les entités qui peuvent être enregistrées se répartissent en deux catégories : 1. les molécules chimiques et 2. les entités biologiques. Certains systèmes d'enregistrement se spécialisent dans le traitement d'une catégorie, tandis que d'autres sont conçus pour les deux.

Enregistrement des produits chimiques : comprend des outils permettant d'entrer des composés individuels et des groupes de composés, de rechercher des composés par structure et d'attribuer des identificateurs uniques à chaque composé entrant dans le laboratoire. Ces systèmes comprennent des fonctionnalités permettant d'établir et de montrer les relations entre les composés individuels et les familles de composés, et de relier les composés aux données de criblage associées dans le laboratoire. De plus, les systèmes chimiques sont une avancée par rapport à certaines bases de données chimiques qui se contentent de stocker la molécule sans certains des détails les plus fins sur la stéréochimie ou les données de criblage associées. 

Enregistrement biologique : offre une fonctionnalité qui permet aux utilisateurs de définir, d'enregistrer, d'interroger et de faire rapport sur des entités biologiques, notamment les protéines, les enzymes, les anticorps, l'ADN, l'ARN, les lignées cellulaires, les plasmides, les protéines, les siRNA et les conjugués protéine-médicament. Il comprend également des outils permettant de gérer les relations entre les entités biologiques, de recueillir des détails sur les entités individuelles, comme des informations sur l'expression des protéines, et de générer des représentations chimiques des entités lorsque cela est possible.

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Caractéristiques des systèmes d'enregistrement

Les avantages généraux des systèmes d'enregistrement sont notamment les suivants :

  • Gérer et suivre efficacement et automatiquement des entités chimiques et biologiques individuelles ainsi que des mélanges de composés
  • Des requêtes rapides et faciles pour localiser les entités d'intérêt
  • Attribution d'identificateurs uniques aux biomolécules et aux composés
  • Réduction du temps consacré à la recherche de composés ainsi que du temps et des ressources gaspillés pour tester des formes inconnues du même composé
  • Les informations sur les différentes entités utilisées dans les expériences de laboratoire peuvent être accessibles à partir d'un seul système
  • Fonctionnalité combinée pour dessiner et nommer des structures, ajouter et visualiser des annotations, et éditer des structures dans un système unique
  • La plupart des fournisseurs peuvent intégrer de manière transparente leurs systèmes d'enregistrement avec les infrastructures et les logiciels de laboratoire existants
  • Possibilité de créer des pistes d'audit et des rapports

 

Les avantages spécifiques des systèmes d'enregistrement des substances chimiques sont notamment les suivants : 

  • Possibilité d'enregistrer des composés isolés ou des lots de composés en utilisant des fichiers de données de structure ou des chaînes SMILES
  • Les drapeaux font double emploi en tant qu'erreurs
  • Capacité à saisir des informations sur les propriétés chimiques prévues en fonction de la structure du composé
  • Enregistrement des relations entre des composés apparentés et des sels ou isotopes du même composé
  • Recherche de composés par structure, sous-structures et structures alternatives
  • Enregistrement et stockage des composés à composants multiples

 

Avantages spécifiques des systèmes d'enregistrement biologique : 

  • Possibilité d'enregistrer des entités biologiques uniques ou des lots d'entités
  • Collecte de données sur divers échantillons biologiques
  • Outils pour la création et le partage de biomolécules complexes
  • Outils pour effectuer des recherches de similarité de séquences
  • Outils permettant de créer des relations entre différentes entités moléculaires pour établir la lignée et suivre la généalogie
  • Fonctionnalité pour le calcul des propriétés biologiques
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Systèmes d'enregistrement du commerce

Il existe sur le marché un large éventail de solutions commerciales offrant des fonctionnalités d'enregistrement des entités. Comme pour de nombreuses solutions commerciales, les fournisseurs peuvent inclure dans leurs systèmes des fonctionnalités et des caractéristiques supplémentaires sur mesure. Dans la plupart des cas, ces systèmes peuvent être facilement intégrés aux infrastructures de laboratoire existantes, y compris les logiciels d'inventaire tels que les carnets de laboratoire électroniques et les systèmes de gestion des informations de laboratoire, et certains peuvent même proposer des API qui peuvent automatiser certains flux de gestion des données, permettant ainsi de gagner encore plus de temps.

Parmi les solutions disponibles sur le marché, on peut citer

Scientifique utilisant un microscope
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Pourquoi les systèmes d'enregistrement sont-ils meilleurs que les tableurs ?

Les tableurs ont leur utilité. Et ils peuvent sembler être une option viable pour suivre les entités de vos laboratoires. Mais elles sont limitées et à mesure que la liste des composés et/ou des substances biologiques s'allonge, les tableurs deviennent moins efficaces. De plus, les tableurs n'ont pas été créés en pensant aux chimistes ou aux biologistes. Ils n'ont donc pas la capacité de dessiner et d'afficher correctement des structures ou des séquences chimiques. 

Cela signifie également que les chercheurs peuvent avoir besoin d'utiliser des solutions distinctes pour gérer leurs entités de recherche. Par exemple, ils peuvent utiliser un tableur pour les noms des composés chimiques, puis un outil de dessin distinct pour créer les structures. C'est une solution viable, mais elle augmente le risque d'erreurs et fait perdre un temps précieux. De plus, dans Excel, ces structures sont enregistrées sous forme d'images statiques qui n'offrent que peu ou pas d'interactivité. Enfin, s'il est possible de programmer des fonctions Excel qui effectuent divers calculs liés à la chimie, cela demande du travail et un niveau d'expertise qui peut dépasser les capacités de la plupart des laboratoires.

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Comparaison des systèmes d'enregistrement des produits chimiques et biologiques avec les LIMS et les ELN

LesLIMS et les ELN sont des systèmes d'enregistrement et de suivi des échantillons. Compte tenu de l'objectif pour lequel ils ont été conçus, ils présentent des avantages et des caractéristiques similaires à ceux des systèmes d'enregistrement chimique et biologique, bien que principalement au niveau des échantillons.

La gamme de fonctionnalités offertes par les LIMS et les ELN peut inclure des identificateurs uniques pour les échantillons, la chaîne de conservation, des fonctionnalités de rapport personnalisé, l'attribution des rôles, la gestion des tâches, les signatures électroniques, la gestion de l'approvisionnement, la maintenance des instruments, la facturation et la facturation des clients, et bien plus encore. Ces systèmes offrent également des avantages similaires, notamment 

  • Une administration facile et automatisée qui élimine les devinettes dans l'administration et la gestion des échantillons et réduit ou élimine la paperasserie. 
  • Les économies de temps et d'argent réalisées grâce à des processus de laboratoire et des flux de travail plus efficaces et automatisés peuvent se traduire par des économies de temps et d'argent considérables dans tous les domaines. 
  • Informations accessibles à partir d'un système unique. 
  • Des solutions LIMS et ELN intégrées à l'infrastructure de laboratoire existante, y compris les instruments de séquençage, les spectromètres et les appareils PCR. 

La différence tient à leur spécificité. Comme mentionné au début de cet article, "une fonction essentielle des systèmes d'enregistrement est la capacité de générer (ou de refléter) des identifiants uniques qui identifient sans ambiguïté chaque entité et chaque combinaison de lots". Les systèmes d'enregistrement sont conçus pour traiter non seulement les entités elles-mêmes, mais aussi leurs structures, leurs séquences et la génération de numéros d'enregistrement uniques, et pour relier ces entités à toute donnée de contrôle associée. Les LIMS et ELNS, à moins qu'ils ne soient intégrés à un système d'enregistrement, ne comportent généralement pas ce type de fonctionnalité.

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Comment décider d'un système d'enregistrement ?

La décision d'investir dans un système d'enregistrement est une décision que chaque laboratoire doit prendre individuellement. Si votre laboratoire travaille avec de grandes quantités de divers composés et/ou molécules biologiques, ou travaille avec des mélanges de composés, alors un système prêt à l'emploi (idéalement accessible sur le web) est souvent un investissement intéressant dans votre portefeuille informatique de recherche. Il est important de noter ici que certains laboratoires peuvent avoir l'expertise nécessaire pour construire leurs propres systèmes ou utiliser une option open-source existante. Toutefois, ces options présentent certains inconvénients, notamment la responsabilité exclusive de la programmation du système, de la maintenance (qui représente souvent la majeure partie des frais généraux au fil du temps), de la garantie de la conformité réglementaire, des mises à jour et des correctifs logiciels, et de la mise en œuvre d'une sécurité adéquate.

Pour les laboratoires qui envisagent d'acheter un système, voici quelques éléments de réflexion : 

  1. Disposez-vous du budget nécessaire pour acheter un système et couvrir les coûts associés - installation, licences, formation du personnel, coûts de stockage des données et toute maintenance continue ? Certaines installations de logiciels commerciaux peuvent réduire considérablement le budget d'un laboratoire. Il est donc important de faire les calculs nécessaires pour garantir un solide rapport coûts-avantages (RCI).
  2. Le système d'enregistrement peut-il s'intégrer aux infrastructures de laboratoire existantes ? De nos jours, la plupart des fournisseurs peuvent proposer une intégration, mais il est toujours sage de vérifier que le système que vous achetez fonctionnera avec l'infrastructure tierce dont vous disposez ou de déterminer ce qu'il faudra pour que cela se produise (manuellement, semi-automatiquement ou automatiquement).
  3. Quelles capacités, améliorations ou mises à niveau personnalisées le vendeur propose-t-il ? Les systèmes d'enregistrement offrant les mêmes fonctionnalités de base, les fonctionnalités sur mesure peuvent faire la différence. 
  4. Existe-t-il des possibilités de s'engager directement avec les vendeurs ? Il peut être utile de tester le système logiciel afin de trouver le bon mélange de conception et de fonctionnalité pour votre laboratoire. L'évaluation est-elle gratuite ou payante ?
  5. Combien de temps la mise en œuvre prendra-t-elle ? La mise en œuvre de tout logiciel prend du temps et il en va de même pour les systèmes d'enregistrement. Lorsque vous passez d'une infrastructure existante à une infrastructure plus récente, il est important de fixer des attentes et de mettre en place un plan pour garantir une perturbation minimale des processus de laboratoire. La mise en place est-elle rapide et facile ou lourde ?
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Conclusion

Il est à la fois important et réalisable, avec les bonnes solutions technologiques, de pouvoir rapidement tirer des enseignements des données et d'améliorer la productivité. Dans tous les secteurs, les systèmes d'enregistrement chimique et biologique apportent une valeur ajoutée significative aux laboratoires qui travaillent avec un grand nombre d'entités chimiques et biologiques et de données associées. Faisant partie d'un ensemble plus vaste d'outils informatiques de recherche, ces solutions améliorent l'efficacité opérationnelle, réduisent les risques d'erreur humaine, font gagner du temps et garantissent l'intégrité et l'héritage de votre travail.

Références

  1. Qu'est-ce que l'enregistrement des produits chimiques ? https://info.collaborativedrug.com/chemicalregistration
  2. Base de données sur les produits chimiques https://en.wikipedia.org/wiki/Chemical_database#List_of_Chemical_Registration_Systems
  3. CDD Vault Module d'activité et d'inscription https://www.collaborativedrug.com/benefits/activity-registration/
  4. Fiche d'enregistrement biologique de Biovia https://www.3dsbiovia.com/products/datasheets/biological-registration.pdf
  5. Systèmes d'enregistrement des substances chimiques http://openbabel.org/docs/current/Cheminf101/registration.html
  6. Les avantages d'un bon système d'inventaire chimique https://www.bioraft.com/resources/the-advantages-of-a-good-chemical-inventory-system
  7. Enregistrement composé http://www.corelims.com/v4Docs/Chemistry_Specific/Single_Compound_Registration/Chemistry_v4.htm
  8. Martin, E., Monge, A., Duret, J. A., Gualandi, F., Peitsch, M. C., & Pospisil, P. (2012). Mise en place d'un système d'enregistrement des produits chimiques pour la R&D. Journal of cheminformatics, 4(1), 11. https://doi.org/10.1186/1758-2946-4-11

Ce blog est rédigé par des membres de la communauté CDD Vault . CDD Vault est une plateforme informatique hébergée de découverte de médicaments qui gère en toute sécurité les données biologiques et chimiques privées et externes. Elle offre des fonctionnalités de base, notamment l'enregistrement des produits chimiques, la relation structure-activité, l'inventaire des produits chimiques et les carnets de laboratoire électroniques.

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