Standardization of LIMS-on-Demand at University of Miami Accelerates Discovery to Find a Cure for Spi[...](1)

La standardizzazione di Thermo Scientific LIMS-on-Demand presso l’Università di Miami accelera la scoperta per trovare una cura per le lesioni del midollo spinale

La standardizzazione di Thermo Scientific LIMS-on-Demand presso l’Università di Miami accelera la scoperta per trovare una cura per le lesioni del midollo spinale

Il Miami Project to Cure Paralysis, parte della University of Miami Miller School of Medicine, è un team multidisciplinare di ricercatori con un obiettivo comune: condurre una ricerca neuroscientifica che affronti le lesioni traumatiche al sistema nervoso centrale e che alla fine porti a nuove o migliorate trattamenti per lesioni del midollo spinale e altri disturbi neurologici. Il suo team di ricerca è composto da scienziati di base e clinici con esperienza in aree critiche delle neuroscienze ed è attualmente all’avanguardia nel suo campo.Il Miami

Project to Cure Paralysis ha un laboratorio dedicato dedicato allo screening ad alto contenuto (HCS) dei neuroni. Il laboratorio è gestito dal Dr. Vance Lemmon e dal Dr. John Bixby, ed è noto come LemBix Laboratory, che attualmente impiega 20 dipendenti. Nel 2008, il laboratorio ha adottato un sistema di gestione delle informazioni di laboratorio (LIMS) come parte della sua continua attenzione alla gestione dei dati. Per migliorare l’efficienza, la produttività e l’integrità del campione, il laboratorio LemBix aveva bisogno di investire in una soluzione di gestione dei dati che consentisse al laboratorio di integrare flussi di lavoro e dati di laboratorio. Oggi, l’implementazione del LIMS comprende una soluzione su richiesta che soddisfa le esigenze degli obiettivi del progetto: gestire i flussi di lavoro e le operazioni nel modo più efficiente ed efficace per trasformare i dati in conoscenza.

Profilo
Il progetto Miami per la cura della paralisi è il centro di ricerca sulle lesioni del midollo spinale più completo al mondo, ospitato nel Lois Pope LIFE Center, un centro di eccellenza presso la Miller School of Medicine dell’Università di Miami. Il team internazionale del Progetto Miami, composto da oltre 200 scienziati, ricercatori e medici, adotta approcci innovativi alla sfida delle lesioni del midollo spinale.

Le lesioni al sistema nervoso centrale (SNC) hanno effetti devastanti sulla struttura e sulla funzione del cervello e del midollo spinale. Dall’inizio degli anni ’80, sono stati compiuti enormi progressi nella ricerca e hanno dato speranza che un giorno le lesioni al sistema nervoso centrale saranno riparabili. Tuttavia, c’è molto che i ricercatori devono imparare sui complessi processi che si verificano nel cervello e nel midollo spinale dopo un infortunio e su come questi processi possono essere modificati o invertiti. Gli investigatori del progetto Miami svolgono un ampio ambito di ricerca per affrontare le conseguenze delle lesioni neurologiche

High content screening
Le lesioni traumatiche al sistema nervoso centrale di solito provocano una perdita irreversibile della funzione. Ci sono due ragioni principali per questo: una è dovuta alla morte delle cellule nervose e delle loro cellule di supporto; il secondo è dovuto alla rottura di processi molto lunghi (chiamati assoni) che trasmettono segnali elettrici da una cellula nervosa ad altre. Gli assoni del SNC transecati non ricrescono o ristabiliscono le connessioni con i loro bersagli. Di conseguenza, gli individui con midollo spinale danneggiato possono essere paralizzati in modo irreversibile.

HCS offre un modo ideale per identificare i geni; percorsi molecolari; e, infine, farmaci che possono promuovere la rigenerazione degli assoni del SNC. L’HCS consente la quantificazione della morfologia cellulare, comprese le lunghezze e il numero di assoni, dei neuroni in coltura. Il laboratorio LemBix può eseguire lo screening di 3000 geni diversi nei neuroni primari e misurare 120 parametri diversi in oltre 8 milioni di neuroni nell’arco di pochi mesi.

Le campagne di screening che utilizzano neuroni primari sono rare a causa della spesa per la coltura di cellule che richiedono mezzi definiti complessi e il variabilità tra le preparazioni di cellule nervose. Il laboratorio LemBix affronta la variabilità tra le preparazioni, in parte, includendo una serie di trattamenti di controllo che vengono utilizzati per normalizzare i dati attraverso gli esperimenti. Ma è chiaro che gran parte della variabilità tra i diversi esperimenti è dovuta alla variabilità dei reagenti e della preparazione delle cellule.

I neuroni del SNC vengono isolati come singole cellule prima di essere trasfettati con vettori di espressione che codificano per potenziali geni associati alla rigenerazione e proteina fluorescente verde. Quindi, i neuroni vengono inseriti in piastre da 96 pozzetti e coltivati ​​per 2-3 giorni prima di essere fissati e colorati per consentire la visualizzazione dei nuclei e della morfologia neuronale. Le piastre vengono quindi sottoposte a imaging e analizzate utilizzando un Thermo Scientific Cellomics VTI ArrayScan e Cellomics BioApplications.

Il laboratorio e i suoi obiettivi
L’obiettivo del laboratorio LemBix è scoprire le vie del segnale, i geni, i composti o i farmaci che possono essere utilizzati per promuovere la crescita dei nervi. L’HCS di varie librerie sui neuroni primari richiede un approccio basato sul team, una varietà di fasi del processo e complesse manipolazioni di cellule e librerie per ottenere risultati significativi. L’approccio dell’HCS stesso produce enormi quantità di dati sotto forma di immagini, oltre a misure fenotipiche ben basate e basate sulle cellule. Un singolo esperimento può generare dati da 300.000 neuroni con 120 parametri per cellula. La gestione del flusso di lavoro di esempio e dei dati della libreria, insieme alla grande quantità di risultati sperimentali, è impegnativa.

All’interno del carico di lavoro del laboratorio, centinaia di reagenti diversi vengono utilizzati per un particolare esperimento e ci sono dozzine di passaggi diversi per documentare i processi, come la registrazione del numero di cellule che sono inserite in un particolare pozzetto, come sono state trattate, quando sono state mettere nell’incubatore, ecc. È fondamentale che il laboratorio tenga traccia di ogni dettaglio di questi processi.

Sfide e requisiti
Per identificare rapidamente le fonti di variabilità, è essenziale disporre di un LIMS che tenga traccia di forniture, reagenti e flussi di lavoro. Poiché così tante persone sono coinvolte nel flusso di lavoro di un particolare esperimento, l’unico modo efficiente per farlo è tramite un sistema elettronico che può essere facilmente utilizzato da tutti le persone che hanno bisogno di inserire informazioni. Il laboratorio necessitava di una soluzione informatica per far fronte al diluvio di dati in continua crescita e per trasformare i dati in conoscenza.

Prima di implementare un LIMS, il laboratorio utilizzava fogli di lavoro cartacei e quaderni manuali. Il lavoro condotto si avvale di librerie di composti e librerie di geni (cDNA e siRNA) e il laboratorio ha scoperto che stava diventando sommerso da tutti i dati. A quel tempo, il laboratorio si stava spostando dalla ricerca accademica tradizionale, ad esempio, ricerca basata su ipotesi e test in cui era più facile tenere traccia delle informazioni manualmente nei quaderni, a un carico di lavoro più pesante che comportava screening più complicati e più persone. Tenere traccia di ciò che ogni persona stava facendo durante il processo di preparazione delle cellule e delle perturbazioni, come le librerie di composti, nonché la colorazione e l’analisi, è stata una sfida. Il laboratorio ha concluso che un processo cartaceo non era adeguato e che era necessario un metodo elettronico.

Il Miami Project to Cure Paralysis ha cercato un LIMS per il laboratorio LemBix che facilitasse i flussi di lavoro del suo laboratorio e automatizzasse i suoi processi di gestione dei dati precedentemente manuali.

Il Dr. Vance Lemmon, Professore di Chirurgia Neurologica presso The Miami Project, spiega: “Con il crescente carico di lavoro coinvolto nello screening ad alto rendimento, abbiamo richiesto una soluzione informatica in grado di gestire il flusso di dati, migliorare la produttività e consentire agli scienziati di concentrarsi maggiormente su i loro sforzi sul loro obiettivo di trovare una cura. Inoltre, dovevamo essere in grado di accedere e analizzare prontamente i dati per fornirci una conoscenza che in precedenza era difficile da acquisire “.

Gli obiettivi dell’implementazione di un LIMS includevano un migliore tracciamento dei dati, gestione delle piastre e documentazione del flusso di lavoro. Il laboratorio richiedeva rapporti in tempo reale per consentire ai membri del laboratorio e ai supervisori di avere accesso immediato alle informazioni sui progetti di collaborazione.

Il dott. Vance Lemmon afferma: “Era essenziale che il laboratorio implementasse una soluzione per facilitare il tracciamento dei reagenti in piastre a pozzetti multipli, collegare le informazioni digitali con i flussi di lavoro e documenti e lotti utilizzati negli esperimenti. Avevamo bisogno di una soluzione per migliorare le nostre routine e alleviare i colli di bottiglia “.

La soluzione
Nel 2008, il laboratorio LemBix ha delineato la sua esigenza di investire in un LIMS e ha condotto un processo di valutazione. Il team ha scelto Thermo Scientific Nautilus per la sua facilità di sviluppo dei flussi di lavoro. Rispetto ad altre soluzioni sul mercato, hanno concluso che Nautilus aveva la gestione delle lastre più sofisticata. Il laboratorio LemBix ha scelto Thermo Scientific Nautilus LIMS per migliorare la sua efficienza e la gestione dei campioni e per gestire gli enormi volumi di dati al fine di facilitare il compito amministrativo degli scienziati in modo che potessero concentrarsi sull’obiettivo del laboratorio di trovare una cura.

Vance Lemmon commenta: “In seguito al processo di valutazione abbiamo riscontrato che nessun altro sistema corrispondeva alle capacità di Thermo Scientific Nautilus in termini di coerenza di flessibilità, facilità d’uso e funzionalità automatizzate di gestione delle lastre complesse. Inoltre, Nautilus aveva un’ampia base di utenti che ha instillato la nostra fiducia nel LIMS. ” Vance continua: “Nautilus è un LIMS ampiamente utilizzato per ambienti ad alta produttività – abbiamo selezionato questo sistema collaudato come risultato della sua storia nell’industria farmaceutica e del fatto che è progettato per i requisiti unici dei laboratori dinamici. Eravamo fiduciosi che avrebbe offerto sostanziali guadagni di produttività, eliminato le attività manuali e soggette a errori e migliorato la produttività e l’accuratezza.”

Per il laboratorio LemBix, un fattore chiave per l’implementazione di un LIMS è stata la possibilità di ridurre i tempi di consegna, migliorare la pianificazione e garantire verrebbero rispettate le procedure operative standard (SOP). Era importante che una soluzione garantisse regole aziendali applicate e fosse in grado di acquisire dettagli sul flusso di lavoro per identificare problemi o condizioni ottimali. Il LIMS tiene traccia delle scorte e dei reagenti durante i diversi flussi di lavoro poiché è fondamentale identificare quali reagenti valgono la pena progredire.

Il dott. Vance Lemmon aggiunge: “Il flusso di lavoro, il monitoraggio dei reagenti e delle scorte è fondamentale. Per la coltura cellulare utilizziamo terreni complicati e diversi tipi di reagenti e molti dei nostri esperimenti falliscono a causa di problemi con i reagenti e le scorte. Se un esperimento fallisce, dobbiamo capire perché. Un LIMS facilita enormemente questo. ” Vance continua: “È fondamentale tenere traccia di tutte le informazioni – sarebbe irresponsabile non farlo. Così tante persone sono coinvolte nei flussi di lavoro che senza un sistema LIMS è eccezionalmente difficile.”

Le mutevoli esigenze del progetto
Il laboratorio LemBix ha originariamente adottato un LIMS per facilitare i flussi di lavoro di laboratorio e automatizzare i suoi processi di gestione dei dati precedentemente manuali, migliorando l’efficienza, la produttività e il campione integrità. Tuttavia, il laboratorio si è reso conto che c’era la possibilità di ulteriori risparmi di tempo ed efficienza. Con l’aumento del carico di lavoro e l’elevata produttività, i responsabili del laboratorio hanno deciso di investire in una soluzione su richiesta che soddisfi meglio le esigenze degli obiettivi dei progetti, per gestire i flussi di lavoro e le operazioni nel modo più efficiente ed efficace. I responsabili del laboratorio dovevano essere in grado di accedere e analizzare prontamente i dati per fornire loro conoscenze precedentemente difficili da acquisire.

Inoltre, il laboratorio LemBix aveva dovuto affrontare problemi di manutenzione interna associati ai server dell’Università. Il laboratorio dipendeva dal personale IT dell’Università per la manutenzione e la riparazione dei server; se si verificava un problema con il server, potevano essere necessarie settimane per risolverlo perché il laboratorio è una delle tante aree supportate dall’IT dell’Università di Miami e le sue esigenze non erano prioritarie per il team IT. È stato estremamente dispendioso in termini di tempo e laborioso per gli scienziati del laboratorio LemBix, che hanno trascorso molto tempo al telefono e tramite posta elettronica, comunicando con l’help desk del server.

Il laboratorio LemBix ha deciso di migrare a un LIMS su richiesta per rimuovere il collo di bottiglia del supporto IT. Il progetto Miami per la cura della paralisi si è reso conto che una soluzione LIMS su richiesta sarebbe stata fondamentale per aiutare ad accelerare la scoperta nei suoi laboratori di screening ad alto contenuto, consentendo all’intero campo di andare avanti a un ritmo più veloce. A causa della solida esperienza di Thermo Fisher Scientific nella fornitura di una soluzione affidabile e robusta sotto forma di Nautilus LIMS, il laboratorio non ha cercato una soluzione su richiesta ad altri fornitori.

Automatizzando i flussi di lavoro e la gestione dei dati con una soluzione su richiesta. LIMS, il laboratorio LemBix, acquisirà efficienza, ridurrà gli errori e consentirà agli scienziati di dedicare più tempo alla ricerca produttiva della scienza. Una soluzione on-demand consentirà al laboratorio LemBix di realizzare i vantaggi dei flussi di lavoro automatizzati e della gestione dei dati, consentendo ai suoi scienziati di dedicare più tempo alla ricerca scientifica e meno tempo alla gestione dei sistemi per la gestione della grande quantità di dati.

Il dott. Vance Lemmon spiega: “La soluzione LIMS su richiesta consentirà al nostro laboratorio di avere accesso ai dati ovunque, in qualsiasi momento, da qualsiasi browser web. Con la funzionalità LIMS completa disponibile su Internet, possiamo avere tutti i vantaggi di affidabilità e sicurezza dei dati che derivano da un LIMS installato ma senza il fastidio aggiuntivo di mantenere un’applicazione implementata. I nostri scienziati ora hanno l’ulteriore vantaggio di creare rapporti automatici sui dati, eliminando le attività che richiedono molto tempo associati a processi manuali o cartacei e consentendo ai nostri dipendenti di laboratorio di prendere decisioni più rapide e informate.”

Vantaggi
LIMS-on-Demand ha reso possibile al laboratorio di controllare i propri dati più facilmente, liberando preziose risorse in laboratorio per concentrarsi sulle missioni principali di trovare una cura per le lesioni del midollo spinale.

Vance Lemmon spiega: “La soluzione su richiesta di Thermo Fisher Scientific è stata una soluzione facile. Avevamo già investito nello sviluppo del flusso di lavoro e nel monitoraggio di scorte e reagenti per il nostro Nautilus LIMS e la capacità di trasferirlo molto rapidamente a un sistema SAAS è stata molto interessante. Sono rimasto sbalordito dalla velocità con cui siamo andati e dalla velocità con cui abbiamo trasferito i nostri dati dal nostro sistema basato su client alla soluzione su richiesta. È stato impressionante; la transizione da Nautilus a una soluzione on-demand è avvenuta senza soluzione di continuità. ” Vance continua: “È difficile per me vedere la differenza – sia che utilizzo LIMS basato su client o basato su Web – ha lo stesso aspetto. LIMS-on-Demand offre tutti i vantaggi di un LIMS completamente installato, come flussi di lavoro integrati, un potente database, la capacità di acquisire, archiviare e analizzare i dati di laboratorio, monitorare le risorse e integrarsi con la strumentazione e modelli di report, riducendo al minimo la necessità di risorse IT e l’eliminazione di hardware e software costosi.”

Inoltre, poiché negli esperimenti sono coinvolte così tante persone, che lavorano tutte su computer diversi, ad esempio PC, MAC, laptop, ecc., È vantaggioso poter accedere ai dati da qualsiasi computer, da qualsiasi luogo. Un modello basato su client-server non potrebbe raggiungere questo obiettivo, mentre una soluzione basata sul web risolve questo problema e rende più facile per gli scienziati in laboratorio utilizzare qualsiasi computer disponibile.

Vance Lemmon spiega: “LIMS-on-Demand elimina i problemi di manutenzione, con un notevole risparmio di tempo e produttività. Il modello su richiesta funziona da qualsiasi computer: è comodo e facile da usare. I nostri scienziati si connettono semplicemente al sistema su Internet, da qualsiasi luogo e da qualsiasi browser Web, quando vogliono e per tutto il tempo che desiderano. Gli scienziati non devono preoccuparsi dei server, non dobbiamo mantenere il database Oracle e gli aggiornamenti sono automatici “.

Vantaggi del finanziamento
I benefattori privati della ricerca medica, spesso fonte di denaro iniziale per nuovi sforzi di ricerca negli istituti di ricerca accademica, preferiscono finanziare edifici e attrezzature e raramente sono disposti a finanziare progetti software che possono sembrare intangibili e con risultati o scadenze sconosciuti. Pertanto, ottenere risorse sufficienti per acquistare un LIMS per un singolo laboratorio universitario può essere un compito arduo. Poiché il progetto Miami riceve sovvenzioni per la ricerca piuttosto che sovvenzioni per soluzioni software e informatiche, la struttura di pagamento per LIMS-on-Demand è più adatta a questo tipo di finanziamento rispetto al CAPEX (spesa in conto capitale).

Conclusione
Si fa affidamento sull’HCS per scoprire percorsi di segnalazione, geni, composti o farmaci che possono essere utilizzati per promuovere la crescita dei nervi. La pipeline di screening include solide tecniche sperimentali combinate con strumentazione e strumenti analitici. Il processo produce enormi quantità di dati.

Una soluzione LIMS su richiesta è l’ideale per gli scienziati intraprendendo grandi volumi di screening e per gli accademici nella comunità scientifica traslazionale affrontati con la generazione di grandi quantità di dati. La soluzione LIMS su richiesta ha risolto un problema per il laboratorio LemBix. Gli scienziati non devono più fare affidamento sul team IT dell’università per la manutenzione dei server e non hanno più problemi di licenza del database. Gli scienziati possono concentrarsi sull’attività principale di trovare una cura per le lesioni del midollo spinale, non lavorando come gestori di database ed esperti di server. Essere in grado di esternalizzare tutto il lavoro a un LIMS su richiesta ha enormi vantaggi per il Laboratorio LemBix. È possibile accedere al LIMS su qualsiasi computer, tramite qualsiasi browser poiché non è richiesto alcun software speciale per interagire con i server e gli scienziati possono persino accedere ai dati quando sono lontani dal laboratorio.

Con una motivazione alla base della produttività e dell’efficienza, il Miami Project ha dotato il suo laboratorio delle tecnologie e dell’infrastruttura che gli consentono di fornire un supporto coerente per garantire la qualità dei suoi flussi di lavoro. Per fornire questa ricerca all’avanguardia, il LemBix Laboratory ha standardizzato il LIMS-on-Demand.

Il Dr. Vance Lemmon conclude: “Il principale vantaggio che abbiamo realizzato dall’installazione di LIMS-on-Demand è il miglioramento dell’efficienza; il modello on-demand ha fornito al nostro laboratorio un mezzo per gestire i dati in un modo che non sarebbe mai stato possibile prima. Solo con LIMS-on-Demand il Progetto Miami per la cura della paralisi può continuare a identificare e trattare nuovi meccanismi di lesione a seguito di lesioni cerebrali e del midollo spinale e tradurre queste scoperte in clinica “.

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