LIMS - Perchè e per cosa
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LIMS - Perchè e per cosa

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by Gianfranco Frau (CRS4)

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September 14 2011
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LIMS - Perchè e per cosa Presentation Transcript

  • 1. 1giovedì 22 settembre 2011
  • 2. Laboratory Information Management System perché, per cosa? Gianfranco Frau frau@crs4.it Aula Magna Dipartimento di Fisica Cittadella Universitaria di 20 Settembre 2011, Porto Conte Monserrato 14 Settembre 2011giovedì 22 settembre 2011
  • 3. Definizione In generale Strumento Informatico a supporto di un Laboratorio. Wikipedia Software-based laboratory and information management system that offers a set of key features that support a modern laboratory’s operations 3giovedì 22 settembre 2011
  • 4. Wikipedia workflow and data tracking General Features flexible architecture smart data exchange interfaces audit management method management time tracking data management instrument maintenance barcode handling inventory compliance reports quality assurance chain of custody data entry 4giovedì 22 settembre 2011
  • 5. Breve storia Evoluzione Tecnologica / Evoluzione LIMS client/server microcomputer moduli/integrazione client/server 1989: ShotGun News Quaderno database CEPH, Paris 1970 primi anni ’80 fine anni ’80 anni ’90 attuali 5giovedì 22 settembre 2011
  • 6. Breve storia Evoluzione Tecnologica / Evoluzione LIMS client/server microcomputer moduli/integrazione 1991. BioBank LIMS Genethon Quaderno database 1970 primi anni ’80 fine anni ’80 anni ’90 attuali 6giovedì 22 settembre 2011
  • 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 7giovedì 22 settembre 2011
  • 8. LIMS commerciali 8giovedì 22 settembre 2011
  • 9. LIMS commerciali 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” www.atlab.com Microsoft SQL Server / Oracle LabLynz Web Lims customizzato per diverse tipologie: food, healt, life science www.lablynx.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,” www.thermoscientific.com SOLUZIONI INTEGRATE 9giovedì 22 settembre 2011
  • 10. Soluzioni Open Open-LIMS “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 Web Based PHP5 - Postgres eLab Free per licenza individuale, parecchio limitato www.ebiosys.com Windows Based stand alone 10giovedì 22 settembre 2011
  • 11. Quale LIMS per il mio lab? Chi Siamo? Cosa facciamo? Cosa ci serve? Quanti soldi abbiamo? Dove stiamo andando? 11giovedì 22 settembre 2011
  • 12. Necessità Tracciabilità Efficienza ottimizzazione Controllo degli errori Automatizzazione Strumenti di analisi Strumenti di supervisione Sicurezza 12giovedì 22 settembre 2011
  • 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? 13giovedì 22 settembre 2011
  • 14. Imbarazzo della scelta? 14giovedì 22 settembre 2011
  • 15. Imbarazzo della scelta? Laboratory Informatics Institute “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 Forum Wiki Suppliers Documenti News 15giovedì 22 settembre 2011
  • 16. Funzionalità richieste Batching Audit Trail Scheduling/Calendar Faxing & Emailing Reports Barcoding Regulatory Compliance Data Entry Inventory Data Warehousing Event-Driven Actions Sample Management and Tracking Instrument Calibration & Maintenance Chain Of Custody HIPAA-compliant Configurable Setup Reporting Electronic Data Exchange Multiple Locations/Departments 16giovedì 22 settembre 2011
  • 17. Certificazioni 21 CFR Part 11 - FDA ISO 15189 ISO/IEC 9001 - 17025 17giovedì 22 settembre 2011
  • 18. Un esempio concreto Piattaforma di Sequenziamento e Genotipizzazione 18giovedì 22 settembre 2011
  • 19. Piattaforma CRS4 Genotipizzazione Affymetrix GeneChip Array Station 5 Fluidiche + 2 Scanner 96 campioni/settimana Studi caso Controllo 2000 campioni genotipizzati dal 2007 al 2009 da tutta la Sardegna 19giovedì 22 settembre 2011
  • 20. Piattaforma CRS4 Sequenziamento 2 Genome Analyzer IIx Chimica V.5 2 TB dati a corsa 4 Hiseq 2000 2 flow cell contemporaneamente 2.5 TB dati a corsa 20giovedì 22 settembre 2011
  • 21. Piattaforma CRS4 Sequenziamento Progetto 1000 genomi sardi 900 campioni sequenziati dal 2009 Throughput: 4 HiSeq x 48 campioni DNA 11 giorni / corsa 21giovedì 22 settembre 2011
  • 22. Sequenziamento DNA 7 step / 31 reagenti 8 strumenti Protocollo Illumina Library Preparation 22giovedì 22 settembre 2011
  • 23. Sequenziamento DNA 6 step / 6 kit di reagenti 2 strumenti Protocollo Illumina Sequencing 23giovedì 22 settembre 2011
  • 24. Post Laboratorio Sequencing Controlli di qualità Allineamento sequenze Grosse moli di dati per sequenza High Performance Computing and Network 24giovedì 22 settembre 2011
  • 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 25giovedì 22 settembre 2011
  • 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 26giovedì 22 settembre 2011
  • 27. Criticità Esigenze del Laboratorio Gestione efficiente delle risorse Riduzione degli errori Ottimizzazione dei processi Catena di responsabilità Sicurezza Confidenzialità informazioni 27giovedì 22 settembre 2011
  • 28. Cosa ci serve? 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 28giovedì 22 settembre 2011
  • 29. Cosa ci serve? 29giovedì 22 settembre 2011
  • 30. Sviluppo in house Qualità user friendly migliorare anziché peggiorare tagliato su misura ma flessibile adattabile ai cambiamenti rapidi estendibile dall’interno garantire il giusto grado di sicurezza integrabile e integrato garantire l’accesso efficiente alle informazioni 30giovedì 22 settembre 2011
  • 31. Cosa cambia con un LIMS cambiamo abitudini Passaggio dai quaderni all’introduzione manuale/automatico passaggio dall’utilizzo libero all’inventario Passaggio da “questo lo uso io” a “questo lo prenoto io” Passaggio da nessuno mi controlla ad accesso controllato 31giovedì 22 settembre 2011
  • 32. Cosa cambia con un LIMS cambiamo abitudini Passaggio dai quaderni all’introduzione manuale/automatico passaggio dall’utilizzo libero all’inventario Passaggio da “questo lo uso io” a “questo lo prenoto io” Passaggio da nessuno mi controlla ad accesso controllato 32giovedì 22 settembre 2011
  • 33. Sviluppo in house un approccio antropologico raccolta requisiti interazione con il laboratorio feedback continuo adattamento e ottimizzazione 33giovedì 22 settembre 2011
  • 34. Modellizzazione KeyWords Reagente AZIONE TRACCIA Esperimento Progetto CAMPIONE utente Strumento 34giovedì 22 settembre 2011
  • 35. Modellizzazione Progetto campione utente campione utente Reagente utente Reagente campione utente Reagente campione utente Reagente Esperimento Strumento Esperimento Strumento Esperimento Strumento Esperimento Strumento Strumento 35giovedì 22 settembre 2011
  • 36. Modellizzazione Strumenti coinvolti Reagenti e consumabili coinvolti Chi la svolge? AZIONE Campioni coinvolti Dove la svolge? Che risultati/prodotti genera Quando la svolge 36giovedì 22 settembre 2011
  • 37. Modellizzazione Processo / Esperimento AZIONE AZIONE AZIONE AZIONE 37giovedì 22 settembre 2011
  • 38. Modellizzazione Strumenti coinvolti Reagenti e consumabili coinvolti Chi la svolge? AZIONE Campioni coinvolti Dove la svolge? Che risultati/prodotti genera Quando la svolge 38giovedì 22 settembre 2011
  • 39. Modellizzazione INVENTARIO Strumenti coinvolti Reagenti e consumabili coinvolti Chi la svolge? AZIONE Campioni coinvolti Dove la svolge? Che risultati/prodotti genera Quando la svolge 39giovedì 22 settembre 2011
  • 40. Modellizzazione GESTIONE UTENTE Strumenti coinvolti Reagenti e consumabili coinvolti Chi la svolge? AZIONE Campioni coinvolti Dove la svolge? Che risultati/prodotti genera Quando la svolge 40giovedì 22 settembre 2011
  • 41. Modellizzazione Strumenti coinvolti Reagenti e consumabili coinvolti Chi la svolge? AZIONE Campioni coinvolti TOPOLOGIA Dove la svolge? Che risultati/prodotti genera Quando la svolge 41giovedì 22 settembre 2011
  • 42. Modellizzazione PLUGIN AUTOMAZIONE Strumenti coinvolti Reagenti e consumabili coinvolti Chi la svolge? AZIONE Campioni coinvolti Dove la svolge? Che risultati/prodotti genera Quando la svolge 42giovedì 22 settembre 2011
  • 43. Modellizzazione Strumenti coinvolti Reagenti e consumabili coinvolti Chi la svolge? AZIONE Campioni coinvolti Dove la svolge? Che risultati/prodotti genera Quando la svolge CALENDARIZZAZIONE 43giovedì 22 settembre 2011
  • 44. Modellizzazione Strumenti coinvolti Reagenti e consumabili coinvolti Chi la svolge? AZIONE Campioni coinvolti ACCESSO/ANALISI DATI Dove la svolge? Che risultati/prodotti genera Quando la svolge 44giovedì 22 settembre 2011
  • 45. STRUTTURA Progetti Event Ruoli Utenti automatization Security Policy Inventario Campioni DB Activities Engine Reagenti Stock Personali Strumenti Topologia API Experiment Interface Protocol Visual Designer Basato su XML World 45giovedì 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 46giovedì 22 settembre 2011
  • 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 47giovedì 22 settembre 2011
  • 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 48giovedì 22 settembre 2011
  • 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 49giovedì 22 settembre 2011
  • 50. FUNZIONALITA’ PROGETTI 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 50giovedì 22 settembre 2011
  • 51. WORKFLOW PROTOCOLLI 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 51giovedì 22 settembre 2011
  • 52. WORKFLOW Protocollo Esperimento Dati AZIONE AZIONE AZIONE AZIONE AZIONE AZIONE AZIONE AZIONE AZIONE AZIONE Accesso ai dati 52giovedì 22 settembre 2011
  • 53. WORKFLOW ACCESSO AI DATI 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 53giovedì 22 settembre 2011
  • 54. IMPLEMENTAZIONE Dati tecnici generali Strumenti OPEN-SOURCE Applicazione Web Ruby on Rails 2 x Ubuntu Server 11.04 + RAID 1 2 x DB MySQL 5.1 replicati in configurazione master/master 54giovedì 22 settembre 2011
  • 55. IMPLEMENTAZIONE Dati tecnici generali ~10,000 Linee di codice ~150 Classi 34 Tabelle/Relazioni Database 55giovedì 22 settembre 2011
  • 56. IN PRATICA [VIDEO - PRESENTAZIONE] 56giovedì 22 settembre 2011
  • 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 57giovedì 22 settembre 2011
  • 58. WORK IN PROGRESS Sviluppo di plug-in per la strumentazione Implementazione reporting ad hoc per tipologia utente In corso sviluppo del sistema API e di controllo Implementazione Tool Visuale di creazione dei protocolli 58giovedì 22 settembre 2011
  • 59. FUTURO Adattamento ad altre realtà / nuove collaborazioni Sviluppo di nuove funzionalità Certificazioni di qualità 59giovedì 22 settembre 2011
  • 60. Team Patricia Rodriguez Tomé Giuliana Brunetti Gianfranco Frau Ricardo Medda Piergiorgio Palla Luana Vargiu frau@crs4.it 60giovedì 22 settembre 2011
  • 61. Ringraziamenti Piattaforma di Gen/Seq AGCT Group Andrea Angius Rossano Atzeni Roberto Cusano Riccardo Berrutti Marco Marcelli Chris Jones Frederic Reinier Manuela Oppo Ilenia Zara Maria Francesca Urru HPCN Movie Team Outreach Fabio Bandel VALE SLM (colonna sonora) 61giovedì 22 settembre 2011
  • 62. Pubblicità www.gianfrancofrau.com www.seudeu.com www.gianfrancofrau.it www.donkeychallenge.com www.frau.fm www.crs4.it 62giovedì 22 settembre 2011