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by Gianfranco Frau (CRS4)September 14 2011@ CRS4 Seminar Series
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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
giovedì 22 settembre 2011
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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
giovedì 22 settembre 2011
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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
giovedì 22 settembre 2011
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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
giovedì 22 settembre 2011
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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
giovedì 22 settembre 2011
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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
giovedì 22 settembre 2011
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LIMS commerciali
giovedì 22 settembre 2011
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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
giovedì 22 settembre 2011
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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
giovedì 22 settembre 2011
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Quale LIMS per il mio lab?
Chi Siamo?
Cosa facciamo?
Cosa ci serve?
Quanti soldi abbiamo?
Dove stiamo andando?
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Necessità
Tracciabilità
Efficienza ottimizzazione
Controllo degli errori
Automatizzazione
Strumenti di analisi
Strumenti di supervisione
Sicurezza
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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?
giovedì 22 settembre 2011
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Imbarazzo della scelta?
giovedì 22 settembre 2011
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“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
Imbarazzo della scelta?
giovedì 22 settembre 2011
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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
giovedì 22 settembre 2011
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Certificazioni
21 CFR Part 11 - FDA
ISO/IEC 9001 - 17025
ISO 15189
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Un esempio concreto
Piattaforma di Sequenziamento e Genotipizzazione
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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
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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
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Progetto 1000 genomi sardi
900 campioni sequenziati dal 2009
Throughput: 4 HiSeq x 48 campioni DNA 11 giorni / corsa
Sequenziamento
Piattaforma CRS4
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Protocollo Illumina
Sequenziamento DNA
Library Preparation
7 step / 31 reagenti 8 strumenti
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Protocollo Illumina
Sequenziamento DNA
Sequencing
6 step / 6 kit di reagenti 2 strumenti
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Post Laboratorio
Controlli di qualità
Sequencing
Allineamento sequenze
Grosse moli di dati per sequenza
High Performance Computing and Network
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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
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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
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Criticità
Gestione efficiente delle risorse
Riduzione degli errori
Ottimizzazione dei processi
Catena di responsabilità
Sicurezza Confidenzialità informazioni
Esigenze del Laboratorio
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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?
giovedì 22 settembre 2011
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Cosa ci serve?
giovedì 22 settembre 2011
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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
giovedì 22 settembre 2011
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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”
giovedì 22 settembre 2011
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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”
giovedì 22 settembre 2011
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Sviluppo in house
raccolta requisiti
interazione con il laboratorio
feedback continuo
adattamento e ottimizzazione
un approccio antropologico
giovedì 22 settembre 2011
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KeyWords
AZIONE TRACCIA
CAMPIONEutente
Esperimento
Strumento
Reagente
Progetto
Modellizzazione
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Progetto
campionecampione
campionecampione
utenteutente
utenteutente
utente
EsperimentoEsperimento
EsperimentoEsperimento
StrumentoStrumento
StrumentoStrumento
Strumento
ReagenteReagente
ReagenteReagente
Modellizzazione
giovedì 22 settembre 2011
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Modellizzazione
AZIONE
Chi la svolge?
Strumenti coinvolti
Reagenti e consumabili coinvolti
Dove la svolge?
Quando la svolge
Che risultati/prodotti genera
Campioni coinvolti
giovedì 22 settembre 2011
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AZIONE AZIONE AZIONE
Processo / Esperimento
AZIONE
Modellizzazione
giovedì 22 settembre 2011
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Modellizzazione
AZIONE
Chi la svolge?
Strumenti coinvolti
Reagenti e consumabili coinvolti
Dove la svolge?
Quando la svolge
Che risultati/prodotti genera
Campioni coinvolti
giovedì 22 settembre 2011
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Modellizzazione
AZIONE
Chi la svolge?
Strumenti coinvolti
Reagenti e consumabili coinvolti
Dove la svolge?
Quando la svolge
Che risultati/prodotti genera
Campioni coinvolti
INVENTARIO
giovedì 22 settembre 2011
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Modellizzazione
AZIONE
Chi la svolge?
Strumenti coinvolti
Reagenti e consumabili coinvolti
Dove la svolge?
Quando la svolge
Che risultati/prodotti genera
Campioni coinvolti
GESTIONE UTENTE
giovedì 22 settembre 2011
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Modellizzazione
AZIONE
Strumenti coinvolti
Reagenti e consumabili coinvolti
Dove la svolge?
Quando la svolge
Che risultati/prodotti genera
Campioni coinvolti
TOPOLOGIA
Chi la svolge?
giovedì 22 settembre 2011
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Modellizzazione
AZIONE
Strumenti coinvolti
Reagenti e consumabili coinvolti
Dove la svolge?
Quando la svolge
Che risultati/prodotti genera
Campioni coinvolti
PLUGIN AUTOMAZIONE
Chi la svolge?
giovedì 22 settembre 2011
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Modellizzazione
AZIONE
Strumenti coinvolti
Reagenti e consumabili coinvolti
Dove la svolge?
Quando la svolge
Che risultati/prodotti genera
Campioni coinvolti
CALENDARIZZAZIONE
Chi la svolge?
giovedì 22 settembre 2011
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Modellizzazione
AZIONE
Strumenti coinvolti
Reagenti e consumabili coinvolti
Dove la svolge?
Quando la svolge
Che risultati/prodotti genera
Campioni coinvolti
ACCESSO/ANALISI DATI
Chi la svolge?
giovedì 22 settembre 2011
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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
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FUNZIONALITA’
CAMPIONI
Gestione univoca degli ID
Registrazione nel sistema tramite tool automatici
Classificazione per stato di avanzamento nei progetti
Implementazione chain of custody
giovedì 22 settembre 2011
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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
giovedì 22 settembre 2011
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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
giovedì 22 settembre 2011
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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
giovedì 22 settembre 2011
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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
giovedì 22 settembre 2011
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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
giovedì 22 settembre 2011
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WORKFLOW
AZIONE AZIONE
AZIONE AZIONE
AZIONE
ProtocolloEsperimento
AZIONE AZIONE
AZIONE AZIONE
AZIONE
Dati
Accesso ai dati
giovedì 22 settembre 2011
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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
giovedì 22 settembre 2011
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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
giovedì 22 settembre 2011
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IMPLEMENTAZIONE
34 Tabelle/Relazioni Database
~150 Classi
~10,000 Linee di codice
Dati tecnici generali
giovedì 22 settembre 2011
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IN PRATICA
[VIDEO - PRESENTAZIONE]
giovedì 22 settembre 2011
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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
giovedì 22 settembre 2011
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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
giovedì 22 settembre 2011
59
FUTURO
Adattamento ad altre realtà / nuove collaborazioni
Certificazioni di qualità
Sviluppo di nuove funzionalità
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Team
Patricia Rodriguez Tomé
Giuliana Brunetti
Ricardo Medda
Piergiorgio Palla
Luana Vargiu
Gianfranco Frau
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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
giovedì 22 settembre 2011
62
Pubblicità
www.gianfrancofrau.it
www.gianfrancofrau.com
www.frau.fm
www.seudeu.com
www.crs4.it
www.donkeychallenge.com
giovedì 22 settembre 2011