LIMS - Perchè e per cosa

1

giovedì 22 settembre 2011

Laboratory Information Management System

perché, per cosa?

Gianfranco Frau [email protected] Aula Magna Dipartimento di Fisica Cittadella Universitaria di

Monserrato 14 Settembre 201120 Settembre 2011, Porto Conte


mailto:[email protected]?subject=

mailto:[email protected]?subject=

3

Definizione

In generaleStrumento Informatico a supporto di un Laboratorio.

WikipediaSoftware-based laboratory and information management system that offersa set of key features that support a modern laboratory’s operations


4

Wikipedia

General Features flexible architectureworkflow and data tracking

smart data exchange interfaces

audit management

chain of custody

compliance

instrument maintenance

inventory

data entry

quality assurance

reports

time tracking data management

barcode handling

method management


5

Breve storia

attuali anni ’90 fine anni ’80 primi anni ’801970

Quaderno

microcomputer

database

client/server

moduli/integrazione

Evoluzione Tecnologica / Evoluzione LIMS

1989: ShotGun News CEPH, Paris

client/server


6

Breve storia

attuali anni ’90 fine anni ’80 primi anni ’801970

Quaderno

microcomputer

database

client/server

moduli/integrazione

Evoluzione Tecnologica / Evoluzione LIMS

1991. BioBank LIMS Genethon


7

Perché usare un LIMS?

Perché ne ho sentito parlare

Perché il mio Lab sta crescendo

Per risolvere situazioni critiche

Perché voglio/devo offrire un servizio di qualità

Per ridurre i costi


8

LIMS commerciali


9

LIMS commerciali

www.atlab.com

Sample Master® Pro LIMS

“is modular by design so that laboratories only buy the modules that they require and can add new modules at any time. Modules include: Sample Tracking, Data Entry, Sample Scheduling, QA/QC, Electronic Data Entry, Chemical Inventory, Resources Management, Customer Relations, Time Tracking and LIMS Maintenance”

Microsoft SQL Server / Oracle

www.lablynx.com

LabLynz

Web Lims customizzato per diverse tipologie: food, healt, life science

www.thermoscientific.com

Thermo Scientific LIMS

“Thermo Fisher Scientific is the world leader in serving science, enabling our customers to make the world healthier, cleaner and safer. With an annual revenue rate of more than $9 billion, we employ 30,000 people and serve over 350,000 customers within pharmaceutical and biotech companies, clinical diagnostic labs, research institutions and government agencies,”

SOLUZIONI INTEGRATE


http://www.atlab.com


http://www.lablynx.com/

http://www.lablynx.com/



10

Soluzioni Open

“The idea behind Open-LIMS (Laboratory Information Management System) is to create an Open Source project management suite which is organism- and structure-independent and can be expanded by additional extensions”

www.open-lims.org

Open-LIMS

Web Based PHP5 - Postgres

www.ebiosys.com

eLab

Windows Based stand alone

Free per licenza individuale, parecchio limitato






11

Quale LIMS per il mio lab?

Chi Siamo?

Cosa facciamo?

Cosa ci serve?

Quanti soldi abbiamo?

Dove stiamo andando?


12

Necessità

Tracciabilità

Efficienza ottimizzazione

Controllo degli errori

Automatizzazione

Strumenti di analisi

Strumenti di supervisione

Sicurezza


13

Imbarazzo della scelta?

A chi rivolgermi?

Chi addestra il personale all’uso del LIMS?

Chi mi risolve eventuali piccoli problemi?

Se poi non è quello che volevo?

Posso testare il sistema prima di acquistarlo?


14



15

“Our mission is to help all laboratories become more efficient and automated through the adoption of Laboratory Informatics applications and systems. By establishing an open, trade association, the members of the Institute will help shape and direct the future Laboratory Informatics standards”

www.limsfinder.com

Laboratory Informatics Institute

Forum Wiki Suppliers Documenti News





16

Audit Trail

Funzionalità richieste

Barcoding Data Entry

Batching

Data Warehousing

Chain Of Custody

Configurable Setup

Electronic Data Exchange

Event-Driven Actions

Faxing & Emailing Reports

HIPAA-compliant

Instrument Calibration & Maintenance

Inventory

Multiple Locations/Departments

Regulatory Compliance

Reporting

Scheduling/Calendar

Sample Management and Tracking


17

Certificazioni

21 CFR Part 11 - FDA

ISO/IEC 9001 - 17025

ISO 15189


18

Un esempio concreto

Piattaforma di Sequenziamento e Genotipizzazione


19

Piattaforma CRS4

Affymetrix GeneChip Array Station

5 Fluidiche + 2 Scanner

Studi caso Controllo

2000 campioni genotipizzati dal 2007 al 2009

96 campioni/settimana

da tutta la Sardegna

Genotipizzazione


20

Sequenziamento

2 Genome Analyzer IIx

Chimica V.5

2 TB dati a corsa

4 Hiseq 2000

2.5 TB dati a corsa

2 flow cell contemporaneamente

Piattaforma CRS4


21

Progetto 1000 genomi sardi

900 campioni sequenziati dal 2009

Throughput: 4 HiSeq x 48 campioni DNA 11 giorni / corsa

Sequenziamento

Piattaforma CRS4


22

Protocollo Illumina

Sequenziamento DNA

Library Preparation

7 step / 31 reagenti 8 strumenti


23

Protocollo Illumina

Sequenziamento DNA

Sequencing

6 step / 6 kit di reagenti 2 strumenti


24

Post Laboratorio

Controlli di qualità

Sequencing

Allineamento sequenze

Grosse moli di dati per sequenza

High Performance Computing and Network


25

Criticità

Processi di Laboratorio particolarmente complessi

Numero elevato di reagenti impiegati

Impiego di strumentazione sofisticata

Impiego delle risorse da parte di differenti utenti

Gestione del processo e dello stato di ogni campione


26

Criticità

Esigenze della Ricerca

Individuare correttamente la possibile fonte di un errore nel processo di sequenziamento

Migliorare la qualità del processo

Gestione efficiente dei risultati

Strumenti di analisi rapidi ed efficaci


27

Criticità

Gestione efficiente delle risorse

Riduzione degli errori

Ottimizzazione dei processi

Catena di responsabilità

Sicurezza Confidenzialità informazioni

Esigenze del Laboratorio


28

Un sistema che tenga traccia dei processi

Un sistema che registri e gestisca in maniera efficiente i dati generati

Un sistema che individui possibili fonti di errore

Un sistema che “conosca” e gestisca le risorse del laboratorio

Un sistema che gestisca in maniera sicura e confidenziale le attività degli utenti

Un sistema che fornisca strumenti di analisi e controllo

Cosa ci serve?


29

Cosa ci serve?


30

user friendly

migliorare anziché peggiorare

tagliato su misura ma flessibile

integrabile e integrato

Qualità

garantire l’accesso efficiente alle informazioni

estendibile dall’interno

Sviluppo in house

adattabile ai cambiamenti rapidi

garantire il giusto grado di sicurezza


31

Cosa cambia con un LIMS

Passaggio dai quaderni all’introduzione manuale/automatico

cambiamo abitudini

passaggio dall’utilizzo libero all’inventario

Passaggio da nessuno mi controlla ad accesso controllato

Passaggio da “questo lo uso io” a “questo lo prenoto io”


32

Cosa cambia con un LIMS

Passaggio dai quaderni all’introduzione manuale/automatico

passaggio dall’utilizzo libero all’inventario

Passaggio da nessuno mi controlla ad accesso controllato

cambiamo abitudini

Passaggio da “questo lo uso io” a “questo lo prenoto io”


33

Sviluppo in house

raccolta requisiti

interazione con il laboratorio

feedback continuo

adattamento e ottimizzazione

un approccio antropologico


34

KeyWords

AZIONE TRACCIA

CAMPIONEutente

Esperimento

Strumento

Reagente

Progetto

Modellizzazione


35

Progetto

campionecampione

campionecampione

utenteutente

utenteutente

utente

EsperimentoEsperimento

EsperimentoEsperimento

StrumentoStrumento

StrumentoStrumento

Strumento

ReagenteReagente

ReagenteReagente

Modellizzazione


36

Modellizzazione

AZIONE

Chi la svolge?

Strumenti coinvolti

Reagenti e consumabili coinvolti

Dove la svolge?

Quando la svolge

Che risultati/prodotti genera

Campioni coinvolti


37

AZIONE AZIONE AZIONE

Processo / Esperimento

AZIONE

Modellizzazione


38

Modellizzazione

AZIONE

Chi la svolge?

Strumenti coinvolti


Dove la svolge?

Quando la svolge


Campioni coinvolti


39

Modellizzazione

AZIONE

Chi la svolge?

Strumenti coinvolti


Dove la svolge?

Quando la svolge


Campioni coinvolti

INVENTARIO


40

Modellizzazione

AZIONE

Chi la svolge?

Strumenti coinvolti


Dove la svolge?

Quando la svolge


Campioni coinvolti

GESTIONE UTENTE


41

Modellizzazione

AZIONE

Strumenti coinvolti


Dove la svolge?

Quando la svolge


Campioni coinvolti

TOPOLOGIA

Chi la svolge?


42

Modellizzazione

AZIONE

Strumenti coinvolti


Dove la svolge?

Quando la svolge


Campioni coinvolti

PLUGIN AUTOMAZIONE

Chi la svolge?


43

Modellizzazione

AZIONE

Strumenti coinvolti


Dove la svolge?

Quando la svolge


Campioni coinvolti

CALENDARIZZAZIONE

Chi la svolge?


44

Modellizzazione

AZIONE

Strumenti coinvolti


Dove la svolge?

Quando la svolge


Campioni coinvolti

ACCESSO/ANALISI DATI

Chi la svolge?


45

STRUTTURA

Inventario

Reagenti

StrumentiTopologia

Basato su XML

VisualDesigner

Utenti Eventautomatization

Experiment Protocol

ProgettiRuoli

Security Policy

Activities Engine DB

Campioni

APIInterface

Stock Personali

Worldgiovedì 22 settembre 2011

46

FUNZIONALITA’

CAMPIONI

Gestione univoca degli ID

Registrazione nel sistema tramite tool automatici

Classificazione per stato di avanzamento nei progetti

Implementazione chain of custody


47

FUNZIONALITA’

UTENTI

Accesso agli esperimenti / Supervisione / Gestione Inventario

Ogni utente ha un proprio punto di vista nel LIMS

Ogni utente può accedere a risorse diverse per ruolo/progetto

Ogni attività dell’utente è tracciata

Sistema di messaggistica interna


48

FUNZIONALITA’

INVENTARIO

Tutto il materiale viene registrato e tracciato per essere collegato agli esperimenti

Ogni utente dispone di un proprio personal stock

Inventario collegato alla Topologia del laboratorio: traccia della conservazione

Inventario collegato al sistema di messaggistica interna per warning e segnalazioni


49

FUNZIONALITA’

STRUMENTI

Ogni strumento è inventariato

Ogni strumento collegato alla topologia

Lo strumento, se connesso in rete locale, può interagire con il LIMS

Per ciascun nuovo strumento si può scrivere un plug-in ad hoc per l’integrazione


50

Indicano quali risorse generali disponibili sono utilizzabili

Indicano quali campioni sono coinvolti

Indicano quali utenti sono coinvolti

Definiscono confini di accessibilità alle risorse e ai dati prodotti

FUNZIONALITA’

PROGETTI


51

Descrivono le azioni con cui si articola una tipologia di esperimento

Per ciascuno step descrive quali strumenti, quali reagenti sono coinvolti

Indica tutto quello da tracciare nell’esecuzione di un esperimento

Descritto in un semplice formato XML

Nuovi protocolli possono essere facilmente implementati e integrati nel sistema

PROTOCOLLI

WORKFLOW


52

WORKFLOW

AZIONE AZIONE

AZIONE AZIONE

AZIONE

ProtocolloEsperimento

AZIONE AZIONE

AZIONE AZIONE

AZIONE

Dati

Accesso ai dati


53

WORKFLOW

Vari utenti del LIMS hanno differenti viste per l’accesso ai dati

Possibile “rivisitare” graficamente i passaggi dei propri esperimenti

Accesso al database in remoto via API dedicate

Possibilità di “iniettare” dati ed eventi dall’esterno

ACCESSO AI DATI


54

Applicazione Web

Ruby on Rails

2 x DB MySQL 5.1 replicati in configurazione master/master

2 x Ubuntu Server 11.04 + RAID 1

Strumenti OPEN-SOURCE

Dati tecnici generali

IMPLEMENTAZIONE


55

IMPLEMENTAZIONE

34 Tabelle/Relazioni Database

~150 Classi

~10,000 Linee di codice

Dati tecnici generali


56

IN PRATICA

[VIDEO - PRESENTAZIONE]


57

PRIMI RISULTATI

Introduzione LIMS ha limitato il ricorso ai “quaderni”

Tutte le attività sono ora tracciate e a disposizione per l’analisi

Riduzione dei tempi nelle pratiche di laboratorio

In fase di utilizzo, condotti e tracciati ~50 esperimenti con 4000 record dati registrati


58

WORK IN PROGRESS

In corso sviluppo del sistema API e di controllo

Implementazione Tool Visuale di creazione dei protocolli

Implementazione reporting ad hoc per tipologia utente

Sviluppo di plug-in per la strumentazione


59

FUTURO

Adattamento ad altre realtà / nuove collaborazioni

Certificazioni di qualità

Sviluppo di nuove funzionalità


60

Team

Patricia Rodriguez Tomé

Giuliana Brunetti

Ricardo Medda

Piergiorgio Palla

Luana Vargiu

[email protected]

Gianfranco Frau


mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

61

Ringraziamenti

Piattaforma di Gen/Seq

Andrea Angius

Maria Francesca Urru

Marco MarcelliManuela Oppo

Roberto Cusano

AGCT Group

Frederic Reinier

Rossano AtzeniRiccardo Berrutti

Ilenia Zara

Movie Team

SLM (colonna sonora)Fabio Bandel

Chris Jones

HPCN

Outreach

VALE


62

Pubblicità

www.gianfrancofrau.it

www.gianfrancofrau.com

www.frau.fm

www.seudeu.com

www.crs4.it

www.donkeychallenge.com


http://www.gianfrancofrau.it






http://www.seudeu.com


http://www.crs4.it

http://www.crs4.it



Technology

LIMS - Perchè e per cosa