Sistemi di registrazione chimica e biologica: cosa sono e ne hai bisogno?

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Cosa sono i sistemi di registrazione?

I sistemi di registrazione chimica e biologica possono essere utili strumenti informatici nell'arsenale dei laboratori che stanno cercando di semplificare i flussi di lavoro. Come suggerisce il nome, i sistemi di registrazione sono progettati per aiutare a tenere traccia delle diverse entità chimiche o biologiche utilizzate per gli esperimenti, nonché di quelle nuove create in laboratorio come proprietà intellettuale. Una funzione fondamentale dei sistemi di registrazione è la capacità di generare (o rispecchiare) identificatori univoci che identificano in modo inequivocabile ciascuna entità e combinazione di lotti. Tra le altre funzionalità, questi sistemi supportano la capacità di acquisire informazioni su molecole chimiche e biologiche complesse, inclusi dettagli sulla loro struttura, varie proprietà fisiche e chimiche e dati di test di analisi.

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Vantaggi dei sistemi di registrazione

  1. Trova - Forse la ragione più importante per la registrazione delle entità è anche la più ovvia, la reperibilità. Essere in grado di trovare ciò che è necessario per un determinato test in qualsiasi momento consente di risparmiare tempo e risulta meno frustrante per i ricercatori. I laboratori possono avere centinaia o migliaia di molecole e / o sostanze biologiche in stock in qualsiasi momento. Questi includono reagenti, nonché entità realizzate per i test come parte fondamentale del portafoglio di proprietà intellettuale di un'organizzazione.
  2. Unicità - Una considerazione correlata e altrettanto importante, per i laboratori che lavorano con composti chimici o biologici, è quella di poter tenere traccia di dettagli importanti su un'entità (lotti, sali, ecc.) Che sono correlati all'unicità e alla causa di ambiguità o errori di duplicazione. I sistemi di registrazione possono contrassegnare quando i ricercatori duplicano involontariamente voci o selezionano forme diverse della stessa entità. Questi sistemi possono anche distinguere tra entità che hanno strutture, sottostrutture o sequenze simili.
  3. Tracciamento - Un altro motivo per registrare le tue entità utilizzando un sistema di registrazione è la loro capacità di immagazzinare entità chimiche e biologiche per il monitoraggio futuro. I ricercatori possono eseguire query per le entità e visualizzare tutti i dettagli sulle strutture, comprese le informazioni sulla stereochimica o sequenze simili.
  4. Conformità - Infine, i laboratori devono rispettare le varie normative statali e federali e un buon sistema di registrazione può aiutare a garantire che non vi siano sorprese durante le ispezioni o gli audit di laboratorio. Poiché le informazioni sono presenti in un'unica posizione centralizzata, i report possono essere creati rapidamente, tenendo conto di tutte le entità presenti.
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Come si confrontano i sistemi di registrazione chimica e biologica?

In generale, le entità che possono essere registrate rientrano in due categorie: 1. molecole chimiche e 2. entità biologiche. Alcuni sistemi di registrazione sono specializzati nella gestione di una categoria, mentre altri sono progettati per soddisfare entrambi.

Registrazione chimica: includere strumenti per l'immissione di singoli composti e gruppi di composti, la ricerca di composti per struttura e l'assegnazione di identificatori univoci per ciascun composto che entra in laboratorio. Questi sistemi includono funzionalità per stabilire e mostrare relazioni tra singoli composti e famiglie di composti e per collegare i composti ai dati di screening associati in laboratorio. Inoltre, i sistemi chimici sono un passo avanti rispetto ad alcuni database chimici che memorizzano semplicemente la molecola senza alcuni dei dettagli più dettagliati sulla stereochimica o sui dati di screening associati.

Registrazione biologica: offrire funzionalità che consentono agli utenti di definire, registrare, interrogare e riferire su entità biologiche tra cui proteine, enzimi, anticorpi, DNA, RNA, linee cellulari, plasmidi, proteine, siRNA e coniugati proteina-farmaco. Include anche strumenti per la gestione delle relazioni tra entità biologiche, la raccolta di dettagli su singole entità come le informazioni sull'espressione proteica e la generazione di rappresentazioni chimiche di entità ove possibile.

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Caratteristiche dei sistemi di registrazione

I vantaggi generali dei sistemi di registrazione includono:

  • Gestire e rintracciare singole entità chimiche e biologiche nonché miscele di composti in modo efficiente e automatico
  • Query facili e veloci per individuare entità di interesse
  • Assegnare identificatori univoci a biomolecole e composti
  • Riduzione della quantità di tempo impiegato nella ricerca di composti, nonché del tempo e delle risorse sprecate nel test di forme sconosciute dello stesso composto
  • Le informazioni sulle diverse entità utilizzate negli esperimenti di laboratorio possono essere accessibili da un singolo sistema
  • Funzionalità combinate per disegnare e denominare strutture, aggiungere e visualizzare annotazioni e modificare strutture in un unico sistema
  • La maggior parte dei fornitori può integrare perfettamente i propri sistemi di registrazione con l'infrastruttura e il software di laboratorio esistenti
  • Capacità di creare audit trail e report

I vantaggi specifici dei sistemi di registrazione chimica includono:

  • Capacità di registrare singoli composti o lotti di composti usando file di dati di struttura o stringhe SMILES
  • Contrassegna le voci duplicate come errori
  • Capacità di acquisire informazioni sulle proprietà chimiche previste in base alla struttura del composto
  • Registrazione delle relazioni tra composti e sali correlati o isotopi dello stesso composto
  • Ricerca di composti per struttura, sottostrutture e strutture alternative
  • Registrazione e memorizzazione di composti multicomponente

Vantaggi specifici che i sistemi di registrazione biologica comprendono:

  • Capacità di registrare singole entità biologiche o lotti di entità
  • Raccolta di dettagli su vari campioni biologici
  • Strumenti per la creazione e la condivisione di biomolecole complesse
  • Strumenti per eseguire ricerche di somiglianza in sequenza
  • Strumenti per creare relazioni tra diverse entità molecolari per stabilire la discendenza e tracciare la genealogia
  • Funzionalità per il calcolo delle proprietà biologiche
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Sistemi di registrazione commerciale

Esiste una vasta gamma di soluzioni commerciali sul mercato che offrono funzionalità di registrazione delle entità. Come per molte soluzioni commerciali, i fornitori possono includere funzionalità e funzionalità aggiuntive e su misura nei loro sistemi. Nella maggior parte dei casi, questi sistemi possono essere facilmente integrati con l'infrastruttura di laboratorio esistente, compresi software di inventario come i quaderni di laboratorio elettronici e i sistemi di gestione delle informazioni di laboratorio, e alcuni possono persino offrire API in grado di automatizzare determinati flussi di lavoro di gestione dei dati, ottenendo un risparmio ancora maggiore di tempo.

Le soluzioni disponibili sul mercato includono:

Scienziato che utilizza un microscopio
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Perché i sistemi di registrazione sono migliori dei fogli di calcolo?

I fogli di calcolo hanno i loro usi. E possono sembrare un'opzione praticabile per tracciare le entità dei tuoi laboratori. Ma sono limitati e man mano che l'elenco di composti e / o biologici cresce, i fogli di calcolo diventano meno efficaci. Inoltre, i fogli di calcolo non sono stati creati pensando a chimici o biologi. In quanto tali, non hanno la capacità di disegnare e visualizzare correttamente strutture chimiche o sequenze.

Significa anche che i ricercatori potrebbero dover utilizzare soluzioni separate per gestire le loro entità di ricerca. Ad esempio, potrebbero utilizzare un foglio di calcolo per i nomi dei composti chimici e quindi uno strumento di disegno separato per creare le strutture. È una soluzione praticabile, tuttavia aumenta il rischio di errori e fa perdere tempo prezioso. Inoltre, all'interno di Excel, queste strutture vengono salvate come immagini statiche che offrono poca o nessuna interattività. Infine, mentre può essere possibile programmare le funzioni di Excel che eseguono vari calcoli relativi alla chimica, ciò richiede lavoro e richiede un livello di competenza che può essere al di là delle capacità della maggior parte dei laboratori.

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Confronto tra i sistemi di registrazione chimica e biologica con i LIMS e gli ELN

LIMS ed ELN sono sistemi di registrazione e tracciabilità dei campioni. Dato lo scopo per cui sono stati progettati, offrono alcuni vantaggi e caratteristiche simili a quelli dei sistemi di registrazione chimica e biologica, anche se principalmente a livello di campione.

La gamma di funzionalità offerte da LIMS ed ELN può includere identificatori univoci per campioni, catena di custodia, funzionalità di reporting personalizzato, assegnazione di ruoli, gestione delle attività, firme elettroniche, gestione delle forniture, manutenzione degli strumenti, fatturazione e fatturazione dei clienti e molto altro. Questi sistemi offrono anche vantaggi simili tra cui:

  • Amministrazione semplice e automatizzata che elimina le congetture dall'amministrazione e dalla gestione del campione e riduce o elimina le pratiche burocratiche.
  • I risparmi di tempo e costi grazie a flussi di lavoro e processi di laboratorio più efficienti e automatizzati possono comportare significativi risparmi di tempo e costi su tutta la linea.
  • Informazioni accessibili da un singolo sistema.
  • Soluzioni LIMS ed ELN integrate con l'infrastruttura di laboratorio esistente inclusi strumenti di sequenziamento, spettrometri e macchine PCR.

La differenza sta nella loro specificità. Come menzionato all'inizio di questo articolo "Una funzione fondamentale dei sistemi di registrazione è la capacità di generare (o rispecchiare) identificatori univoci che identificano in modo univoco ogni entità e combinazione di lotti". I sistemi di registrazione sono costruiti per gestire non solo le entità stesse ma anche le loro strutture, sequenze e generazione di numeri di registrazione univoci e per collegare queste entità a tutti i dati di screening associati. LIMS ed ELNS, a meno che non siano integrati con un sistema di registrazione, generalmente non includono questo tipo di funzionalità.

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Come decidere su un sistema di registrazione?

La decisione di investire in un sistema di registrazione è una decisione che ogni laboratorio deve prendere individualmente. Se il tuo laboratorio lavora con grandi quantità di diversi composti e / o molecole biologiche, o funziona con miscele di composti, un sistema pronto all'uso (idealmente accessibile dal web) è spesso un investimento utile nel tuo portafoglio di informatica di ricerca. È importante notare qui che alcuni laboratori possono avere le competenze per costruire i propri sistemi o utilizzare un'opzione open source esistente. Tuttavia, queste opzioni presentano alcuni inconvenienti, tra cui la sola responsabilità per la programmazione del sistema, la manutenzione (spesso la maggior parte delle spese generali nel tempo), la garanzia della conformità normativa, gli aggiornamenti e le patch del software e l'implementazione di una sicurezza adeguata.

Per i laboratori che stanno valutando l'acquisto di un sistema, ecco alcune cose a cui pensare:

  1. Hai il budget per acquistare un sistema e coprire i costi associati - installazione, licenze, formazione del personale, costi di archiviazione dei dati e qualsiasi manutenzione in corso? Alcune installazioni di software commerciali possono ridurre notevolmente il budget di un laboratorio, quindi è importante fare i conti con la matematica per garantire un solido vantaggio: il costo (ROI).
  2. Il sistema di registrazione può integrarsi con l'infrastruttura di laboratorio esistente? Al giorno d'oggi la maggior parte dei fornitori può offrire l'integrazione, ma è comunque consigliabile verificare che il sistema che stai acquistando funzionerà con l'infrastruttura di terze parti di cui disponi o capire cosa servirà per farlo (manualmente, semi-automatizzato o automatizzato ).
  3. Quali funzionalità personalizzate, miglioramenti o aggiornamenti offre il fornitore? Poiché i sistemi di registrazione offrono le stesse funzionalità di base, le funzionalità su misura possono fare la differenza.
  4. Ci sono opportunità di interagire direttamente con i fornitori? Potrebbe essere utile testare il sistema software per trovare il giusto mix di design e funzionalità per il tuo laboratorio. La valutazione è gratuita vs pagata?
  5. Quanto tempo impiegherà l'implementazione? L'implementazione di qualsiasi software richiede tempo e lo stesso vale per i sistemi di registrazione. Quando si aggiorna da un'infrastruttura legacy, è importante stabilire le aspettative e predisporre un piano per garantire un'interruzione minima dei processi di laboratorio. È facile e veloce da configurare o ingombrante?
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Conclusione

Essere in grado di raccogliere rapidamente informazioni dai dati e migliorare la produttività è sia importante che realizzabile con le giuste soluzioni tecnologiche. In tutti i settori, i sistemi di registrazione chimica e biologica aggiungono un valore significativo ai laboratori che lavorano con un gran numero di entità chimiche e biologiche e dati associati. Come parte di una più ampia suite di strumenti informatici di ricerca, queste soluzioni migliorano l'efficienza operativa, riducono i rischi di errore umano, risparmiano tempo e garantiscono l'integrità e l'eredità del vostro lavoro.

Referenze

  1. Cos'è la registrazione chimica? https://info.collaborativedrug.com/chemicalregistration
  2. Database chimico https://en.wikipedia.org/wiki/Chemical_database#List_of_Chemical_Registration_Systems
  3. CDD Vault Modulo di attività e registrazione https://www.collaborativedrug.com/benefits/activity-registration/
  4. Scheda tecnica di registrazione biologica Biovia https://www.3dsbiovia.com/products/datasheets/biological-registration.pdf
  5. Sistemi di registrazione chimica http://openbabel.org/docs/current/Cheminf101/registration.html
  6. I vantaggi di un buon sistema di inventario chimico https://www.bioraft.com/resources/the-advantages-of-a-good-chemical-inventory-system
  7. Registrazione composta http://www.corelims.com/v4Docs/Chemistry_Specific/Single_Compound_Registration/Chemistry_v4.htm
  8. Martin, E., Monge, A., Duret, JA, Gualandi, F., Peitsch, MC e Pospisil, P. (2012). Costruire un sistema di registrazione chimica per ricerca e sviluppo. Journal of cheminformatics, 4 (1), 11. https://doi.org/10.1186/1758-2946-4-11

Questo blog è stato creato dai membri del CDD Vault comunità. CDD Vault è ospitato informatica per la scoperta di droghe piattaforma che gestisce in modo sicuro dati biologici e chimici sia privati ​​che esterni. Fornisce funzionalità di base tra cui registrazione chimica, struttura attività relazione, inventario chimico e quaderno da laboratorio elettronico capacità.

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