LIMS与ELN--什么适合您的实验室?

两位科学家在电脑屏幕上与ELN讨论(后期特写图片)。

研究人员经常来找我们,不确定LIMS还是ELN是否适合他们。下面是一个指南,让我们了解什么是LIMS,以及它与其他科学数据管理系统的不同之处。

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实验室信息管理系统(LIMS)是否适合您?

在实验室里,能够及时进行研究实验并获得结果,在当今这个快节奏的世界里是至关重要的。此外,在许多情况下,实验室需要能够向第三方(例如监管机构)提供有关样品从到达实验室到报告生成、发送以及向客户开具发票期间发生的详细信息。及时、准确、可复制的流程和协议在帮助不同领域的实验室(包括药物发现和开发)做好研究工作并保持市场声誉方面发挥着重要作用。实验室信息管理系统或LIMS是为帮助实验室高效、有效地实现这些目标而量身定制的。这些系统的设计旨在支持从生物制药一直到生物燃料和制造等不同类型实验室的多个项目和用户。

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什么是名字?

LIMS的定义就在它的名字中。从本质上讲,这些系统使实验室收集信息和管理任务的过程自动化和简化。在制药方面,这些系统让用户跟踪样品和与样品相关的信息,从样品进入实验室的那一刻起,通过实验一直到最终的报告。这些系统存储的信息包括检验号、批次材料、样品进入的时间和日期、做了哪些测试等等。这些都是需要收集的简单数据,但对于确保实验室流程的质量至关重要,尤其是在GxP监管的环境中。

在当今的高通量研究环境中,对适当的数据和样品跟踪的需求尤为重要。实验室越来越需要长时间存储和跟踪大量的实验数据。实验室经常在数百或数千个样本上运行实验。再加上药物发现数据的复杂度越来越高,使得电子表格等自动化程度较低的数据跟踪方法无法维持。 

除了减少实验室运行的行政负担,LIMS还能降低数据收集和跟踪过程中的人为错误风险。LIMS解决方案可以发现工作流程中的错误,并确保实验室协议得到严格遵守。一个实验室中的多个人员可以使用单一系统访问和查看相同的工作流程和结果。此外,这些系统需要遵守各种政府法规。因此,实验室可以确信其输出的质量,以及用于获得这些结果的过程符合其领域的适当法规和标准。 

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LIMS的简史

为了满足高通量实验室的需求,LIMS变得越来越复杂。但它们并不总是这样。最早的商业化LIMS解决方案是在20世纪80年代由Perkin-Elmer等公司开发上市的,尽管它的根源可以追溯到20世纪70年代的实验室自动化产品。不久,以LIMS为主题的会议接踵而至,一个非盈利机构--LIMS研究所应运而生,通过提供一个分享信息和想法的论坛来支持这个新兴的社区。 

今天的LIMS已经远远超越了那些早期的系统,这些系统往往需要大量的定制化来满足实验室的需求,并且在系统之间交换数据时遇到了挑战。从最早的基本数据录入和记录存储系统,商业解决方案提供了一系列复杂的功能和特性,可以部署在内部基础设施上或托管在云端。它们也变得越来越灵活,适应性越来越强,以支持大量的定制需求和要求。此外,各公司已开始纳入历史上不属于LIMS范围的功能,这有助于提高这些解决方案的多功能性,并模糊了LIMS和其他类型数据管理系统之间的界限。

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LIMS的作用

多年来,LIMS解决方案的主要功能基本保持稳定--从样品被带入实验室开始就跟踪和存储相关信息。它在幕后工作,以确保实验室工作流程顺利进行,采集正确的数据,并始终遵循适当的实验室流程和协议。 

广义上讲,商业LIMS提供以下核心功能:

  • 样品、库存和数据管理:当样品进入实验室时,它们会被记录和登记在系统中,包括任何与样品相关的客户数据以及样品被带入的时间和日期。LIMS还为样品分配了一个独特的标识符,例如,一个独特的条形码,该条形码附着在样品上,用于在实验室中跟踪它,无论它是在冷藏室的架子上还是正在被质谱仪处理。LIMS还可以用来维护试剂和其他实验室资源和材料的库存,包括诸如有效期、样品和试剂的存储要求以及耗材数量等细节。
  • 仪器集成和工作流程管理。LIMS可以连接到实验室的仪器和应用程序,使其很容易传递有关样品的信息,并直接从软件中启动实验。这些解决方案还可以自动分配与样品相关的任务,让研究人员知道样品应该去哪里,并建议适合某个实验的仪器。在实验过程中,LIMS可以监控仪器运行情况,并在发生错误或问题时进行标记。实验室还可以使用该系统来确定运行的优先级,并进行批量运行。最后,LIMS可以将实验结果导入到分析软件中进行分析和解释,或者将样品发送到其他仪器上进行进一步的测试。
  • 质量和合规性。这些系统提供对质量控制数据的集中访问。对于需要满足特定监管要求的实验室,LIMS可以提供样品和数据的审计跟踪,以及质量控制和质量保证信息。

目前市场上的LIMS解决方案还包括其他功能,如监管链、自定义报告功能、角色分配、任务管理、电子签名、供应管理、仪器维护、客户发票和账单等。个别厂商甚至可以在其解决方案中提供额外的专有功能或独特功能。此外,大多数供应商允许用户根据自己的具体需要定制系统。

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LIMS不能做什么

虽然今天的LIMS解决方案非常灵活,可以适应各种需求,但这些系统主要是为了支持结构化的工作流程和数据。这使得它们非常适用于具有一致或重复性活动的环境。它们也是非常以样品为中心的,这意味着它们主要专注于捕获围绕样品的信息和发生在它身上的事情,包括像样品ID,它将进行什么测试以及任何需要的试剂和仪器。对于捕捉实验的细节,如观察和非结构化的研究笔记,则需要稍微不同的功能。

科学家用平板电脑显示ELN屏幕
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LIMS与ELN及其他系统

电子实验室笔记本经常与LIMS解决方案相混淆,尽管后者是最先开发的。虽然这些系统确实有一些共同的功能,而且在某些情况下,任何一个系统都可以满足实验室的任务需要,但也有一些值得注意的区别。两者之间经常强调的区别是,LIMS通常遵循在实验室管理层面定义的预先定义的通用工作流程,而ELN则倾向于更加个性化和灵活地改变个别研究人员。这种区别在受监管的环境下是有意义的,在这种环境下,需要LIMS来支持这些空间所需的严格规范的工作流程和结构化数据。ELNs具有更多的流动性,可能更适合于研究和发现环境,因为在这些环境中,不断变化的工作流程和非结构化数据是更常见的。  

此外,与ELN不同的是,LIMS是专门设计用来简化在需要时跟踪和定位样品、试剂和化学品的任务。如果我们想象一下,一个研究人员在运行一个实验,并在ELN中记录他们的过程和捕捉数据,突然需要在仓库中找到一个特定的试剂,这个功能的重要性就会变得很明显。在这种情况下,如果能够访问一个集成的LIMS/ELN平台,就可以使实验无缝地向前推进,避免不必要的延误。

另一个有时会与LIMS混淆的系统是实验室信息系统或LIS。LIS最初是为在临床和法医环境中使用而设计的,包括捕捉和报告与人而不是样品有关的数据的特定功能。在这里,将LIMS与化合物注册系统(如ArxspanDotmatics RegisterDatmatics)区分开来也很重要。 CDD Vault.这些解决方案具有类似LIMS的功能,包括注册、ID号码分配和跟踪能力,但它们是专门为捕捉、注册和组织化学/生物化合物水平的结构和活动而设计的,而不是样品水平。

然而,所有这些系统之间的界限越来越模糊。例如,一些LIMS解决方案提供了类似LIS的功能,用于采集病人数据,支持诊断实验室。一些供应商甚至将LIS和LIMS系统合并到一个单一的基础设施中。LIMS和ELN以及LIMS和复合登记系统也是如此。如今,商业供应商提供将多种解决方案的功能配对的集成平台也并不罕见。或者一些系统包括其他系统的功能。例如,一些ELN解决方案包括LIMS功能,如样品管理功能。一些LIMS解决方案也可以作为ELNs功能,因为它们包括捕捉和共享与实验相关的信息的模块。最后,所有这些系统都包括报告功能,这些报告功能将以类似的方式呈现信息,例如,以电子表格、交互式图形和绘图等方式呈现。

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LIMS的优势

  • 易于管理。这些系统消除了样品管理的猜测,减少或消除了文书工作。此外,它们简化了实验室从头到尾的流程,提高了生产率,缩短了得出结果的时间。
  • 省钱。通过提高实验室流程和工作流的效率和自动化程度,这些系统可以全面节省时间和成本。它们还能让实验室成员腾出时间来专注于为业务增加价值的任务,而不是浪费时间搜索错误标签的样品或跟踪样品或实验的来源。在一个快速发展的领域,这些额外的分钟可以随着时间的推移而节省大量的成本。
  • 一切都在一个单一的标准化系统中。 团队不必浪费时间搜索或跟踪多个系统中的信息,因为他们可以从一个系统中获取所有信息。此外,如上所述,对于在规范环境中工作的实验室,LIMS可以帮助确保其内部工作流程符合必要的质量控制和质量保证准则。
  • 便于访问:在世界各地的大多数地方都可以连接互联网,实验室成员可以访问和查看LIMS中的重要信息,或者虚拟启动实验。
  • 与现有系统的整合。如今,LIMS解决方案的标准做法是与实验室中已经使用的第三方基础设施进行无缝集成。这包括测序仪、光谱仪、PCR机等。事实上,许多现有实验室仪器的供应商也将LIMS作为其产品组合的一部分进行销售。
  • 消除了对昂贵硬件的需求。这 也许是基于云的LIMS解决方案最重要的优势。此外,由于系统是由供应商管理的,采用这种方式的实验室不需要雇佣专门的IT人员或在内部购买新的硬件来支持解决方案。
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制药/药物研发中的LIMS系统

制药实验室经常运行各种高通量工作流程,可能涉及多种仪器、样品和数据集。一家制药公司在任何时候都可能拥有大量的实验室,每个实验室都有自己独特的工作流程,并处理从研发、化合物测试到生产的所有工作。此外,制药公司面临着越来越大的压力,需要在更短的时间内更高效地生产药物。

LIMS可以通过标准化和自动化的工作流程以及集中化的数据和仪器管理帮助提高效率和生产力。在竞争激烈的药物发现市场中,实验室可以对存储在LIMS中的任何知识产权的安全性和安全性充满信心。他们可以使用这些系统整合他们的报告,并确保他们的协议和工作流程经得起监管审查。由于LIMS供应商将跟上技术发展作为他们的业务,实验室可以相对轻松地采用LIMS技术的改进。最后,LIMS易于定制的特性使其成为制药公司寻求单一解决方案的一个有吸引力的选择,通过一些定制,可以适用于所有的实验室。

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您是否需要一个LIMS系统? 

鉴于实施新的基础设施所涉及的投资,一些实验室可能会对购买LIMS持观望态度。但这些系统随着时间的推移所提供的投资回报是不容忽视的。有一些有用的工具可以开始计算这些数字的过程,如BioSoft Integrators的白皮书,如何确定LIM投资的投资回报率。对于实验室来说,看到越来越多的样本量或寻求扩大他们为客户提供的实验种类。在这个时间就是金钱的世界里,LIMS可以帮助实验室避免浪费宝贵的资源去追踪丢失的数据集或纠正报告中的错误。 

在投资一个解决方案之前,重要的是要考虑实验室到底需要什么功能。如果主要需要的是样品管理和跟踪的工具,那么LIMS解决方案可能是最佳选择。然而,如果真正需要的是一个能够管理非结构化实验室数据或跟踪化学化合物的工具,那么ELN解决方案甚至是化合物登记软件可能更适合。如上所述,制药公司内部往往有多个实验室在运作。根据这些不同研究小组的需求,考虑购买一个综合平台,提供对LIMS、ELN和化合物注册解决方案的综合访问,可能是有用的。

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商业与本土LIM系统

不同的LIMS是为了满足独特的需求而设计的。例如,一个实验室可能需要一个能提供重要数据管理功能的系统,以处理不同类型的数据。另一个实验室可能需要集成多种解决方案的功能,如结合ELN和LIMS功能的平台。 

考虑LIMS解决方案的实验室可以选择销售托管和/或内部部署解决方案的公司。今天的供应商已经想出了创造性的方法来定位他们的解决方案。您选择的解决方案将取决于您实验室的需求、用户数量和价格等因素。此外,一些LIMS解决方案是为特定细分市场的客户开发的,这些客户有独特的需求,如分子诊断实验室。 

如今,大多数商业LIMS都可以进行配置,以满足客户的个性化需求,并且易于使用。这些解决方案可以很好地与制药和其他类型实验室中的许多常见仪器配合使用。确切的价位和订购模式因供应商而异。不同的系统也需要不同种类的基础设施才能运行。目前市场上的一些系统包括:? 

一些商业平台结合了多种功能。例如,LabVantage系统将LIMS的功能与ELN和实验室执行系统的功能相结合。Exemplar LIMS则将LIMS的功能与ELN和科学数据管理系统的功能结合起来。最后,安捷伦开发的SLIMS集成了LIMS和ELN功能。更完整的LIMS解决方案列表可以在这里找到。 

除了审查市场上现有的解决方案外,还有一些实验室选择在内部设计和开发自己的LIMS。有了合适的编程团队和详细的实验室协议和工作流程清单,当然有可能制作出一套适合实验室需求和规格的系统。在内部开发一个系统甚至可能比投资于商业选择更少的财务负担。 

但是,LIMS的编程需要时间,并且需要对实验室的工作流程和协议有几乎百科全书式的了解,才能正确地开发所需的功能。此外,实验室的需求可能一直在变化,技术发展也很快。当系统建立起来的时候,它可能已经过时了。此外,实验室和他们的编程团队要独自负责维护系统并在系统出现故障时进行修复。此外,让不同的软件相互交流也是一个挑战,更不用说实验室里的其他仪器了。

如果程序员或编程团队带着他们对系统的了解转身离开,实验室也可能会遇到问题。最后,决定自己制造系统的受监管实验室将不得不承担通过其领域的监管机构所要求的任何适当的验证程序和批准的责任和成本。在这种情况下,获得系统批准既耗时又困难。原本作为节约成本的策略,最终可能会变得非常昂贵。

两位科学家在实验室工作台上,电脑屏幕上显示ELN。
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重要的考虑因素

无论目标是第一次购买LIMS,还是从传统的解决方案过渡到更新、更先进、功能更强大的解决方案,都有一些事情需要考虑。

  • 财政和时间上的考虑。获 得LIMS的最大障碍之一可能是成本。一旦决定对系统进行投资,就会产生与部署系统相关的成本,包括许可费、满足实验室和工作流程需求的定制、持续的技术支持以及持续的系统维护。此外,还需要大量的时间投入,对员工进行使用平台的培训,并将现有数据转移到新系统中。从长远来看,这些成本最终可能是值得的,但初始投资可能相当陡峭。最快的挫败感是,一个昂贵的系统因为维护资金耗尽而处于休眠状态。或者拥有一个没有足够使用的系统来证明其费用的合理性。对于中小型实验室来说,从成本的角度来看,基于云的解决方案可能更适合。最后,将定制化限制在只有必要的协议上,可以有效地削减成本,但这确实意味着实验室可能还需要做一些手工步骤。
  • 特点。 上文提供的商业LIMS解决方案清单绝不是详尽无遗的。市场上还有更多的系统,每个系统都有自己丰富的特点和功能。确定适合实验室需求的正确功能组合是具有挑战性和压倒性的。避免混淆的最佳策略是在开始探索可用选项之前,列出所有需要的特性和功能。这有助于缩小功能选项的范围,并确保实验室不会购买他们并不真正需要的额外功能。这也有助于实验室避免购买不适合任务的解决方案,例如,购买管理非结构化实验室数据的LIMS,而真正需要的是ELN。
    创建功能列表也有助于比较市场上的不同解决方案,以确定最适合特定实验室的需求。一些供应商提供的检查表可用于帮助实验室评估他们的LIMS是否适合。
  • 管理层和实验室工作人员的认同。 向管理层提出投资于LIMS解决方案的请求,对于确保预算和对基础设施的长期支持是必要的。但同样重要的是确保将定期使用该系统的人员了解该建议。基本上,实验室中应该对系统的价值、购买特定系统的决定达成共识,并且团队应该愿意在安装系统后使用它。对实验室经理来说,让他们的团队分享对新的基础设施的关注以及任何以前使用LIMS的经验是很重要的。所有这些都是宝贵的信息,可以为最终选择的系统提供参考。这也将有助于使过渡更加顺利,因为员工可以思考一旦系统实施后,他们的工作职责和日常任务将如何改变。
  • 不是一个完美的匹配。 尽管LIMS解决方案的技术性越来越强,其提供的功能也越来越复杂,但这些系统可能并不能完全满足实验室的所有需求。供应商可以进行定制。但这些系统所能容忍的灵活性是有限的,因为不同的实验室有独特的要求和分析规范。即使在同一公司内,实验室也可能以不同的方式使用同一LIMS。而且任何变化都需要考虑到系统的成本,并会大大延长系统的实施时间。
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结论

LIMS对任何实验室都是一个有价值的补充,特别是对处理大量样品和数据的实验室。这些系统不仅能提高操作效率,还能降低人为错误的风险,并确保在整个实验室过程中保持样品和任何相关数据的完整性。 

但请记住,今天的世界与早期LIMS最初开发和使用时不同。今天的系统中存在的大部分功能都是出于行业需求而有机发展起来的,而其他类型的系统,如ELN、LIS和化合物注册,则提供了管理实验室数据的替代方法。与其被选择所淹没,重要的是要清楚地了解你所寻找的基本功能,并找到符合你需求的系统。

参考文献

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  3. 什么是LIMS,LIMS的用途是什么?https://www.mynewlab.com/blog/what-is-a-lims-and-what-is-it-used-for/
  4. 什么是LIMS?https://cloudlims.com/blog/what-is-a-lims.html
  5. 什么是LIMS?https://www.illumina.com/content/dam/illumina-marketing/images/informatics/what-is-lims-infographic-web.pdf
  6. LIMS与ELNs--宿敌还是挚友?https://www.ddw-online.com/informatics/p146753-lims-vs-elns-arch-enemies-or-best-of-friends.html
  7. 你没有LIMS的4个原因和克服这些原因的技巧https://www.broughtonsoftware.com/blog/4-reasons-why-you-dont-have-lims
  8. LIMS的成本:真正的定价不仅包括购买、实施和年度许可,https://www.rdworldonline.com/cost-of-lims-true-pricing-includes-more-than-purchase-implementation-and-annual-licensing/
  9. ELN与LIMS?https://www.csolsinc.com/insights/published-articles/eln-vs-lims/
  10. 什么是LIMS--实验室玩具,还是关键的IT组件?https://web.archive.org/web/20131004232754/http://www.rsc.org/pdf/andiv/tech.pdf
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  12. 为您的实验室选择一个具有成本效益的LIMS系统https://caredatainfo.com/how-to-choose-a-laboratory-information-system/
  13. 你需要一个LIMS的可靠迹象。https://caredatainfo.com/upgrading-to-new-lims/。
  14. ELN、LIMS、CDS、LES:有什么区别?https://www.technologynetworks.com/informatics/articles/eln-lims-cds-les-whats-the-difference-313834
  15. 5个步骤实现无纸化。ELN和LIMs.https://blog.labcollector.com/5-steps-choose-digital-solution-elns-lims/
  16. Machina H.K.; & Wild D. J. Laboratory Informatics Tools Integration Strategies for Drug Discovery:LIMS、ELN、CDS和SDMS的整合。Journal of Laboratory Automation, Volume: 18 issue: 2, page(s): 126-136.https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/2211068212454852。
  17. 管理新科学。https://www.coreinformatics.com/pharma-rd/managing-new-science#case-study-1
  18. 医药行业LIMS概述http://www.pharmtech.com/overview-lims-pharmaceutical-industry。

本博客由CDD Vault 社区成员撰写。CDD Vault 是一个托管的药物发现信息学平台,可以安全地管理私人和外部生物和化学数据。它提供的核心功能包括化学品注册结构活性关系化学品库存电子实验室笔记本功能。

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