Digitální notebooky

Elektronické laboratorní notebooky mění způsob, jakým mnoho vědců pracuje s informacemi. Tyto zápisníky, zkráceně ELN, zachycují podrobnosti o experimentech a údaje, které lze plně vyhledávat v rámci experimentů i napříč nimi. Mohou také vědcům automaticky poskytovat informace třetích stran.

Velké společnosti zabývající se ELN se v posledních dvou až třech letech aktivně účastní fúzí a akvizic a přijímají menší společnosti, které jim pomáhají rozšiřovat jejich portfolio. ‚Největší dodavatelé dávají dohromady nástroje, které poskytují nejen sběr dat, ale také jejich analýzu a vizualizaci,‘ poznamenává John Trigg, konzultant ELN ve společnosti PhaseFour Informatics. To jim umožnilo posunout se směrem k nabídce platformy, do které se můžete zapojit.

„ELN se odklánějí od specifických oborů a směřují k modulárnímu přístupu, kdy máte obecné jádro, autorizační nástroj, ale s možností zapojit další typy funkcí, které by splňovaly požadavky chemie, biologie a zajištění kvality,“ vysvětluje Trigg. Největšími hráči jsou IDBS, CambridgeSoft (vlastněný společností PerkinElmer) a Accelrys, ale existuje mnoho menších hráčů nabízejících ELN s některými zajímavými funkcemi.

Cena je pro akademickou sféru velkým problémem

ELN se vyvinuly ze stolních nástrojů určených pro konkrétní vědní obory nebo z obecných autorských nástrojů, které kopírují papírový laboratorní zápisník. Výsledkem je pestrá směsice produktů, z nichž některé zasahují do jiných informatických nástrojů, jako jsou systémy pro správu laboratorních informací (LIMS), systémy pro správu vědeckých dat a systémy pro provádění laboratorních prací. Tato konvergence způsobuje u zákazníků určitý zmatek, ale v podstatě lidé, kteří si kupují ELN, směřují k „bezpapírové laboratoři“, kde se ELN integruje s dalšími laboratorními systémy.

Velké farmaceutické firmy byly prvními, kdo si ELN osvojil, ale malé biotechnologické firmy, akademické laboratoře a malé společnosti obecně byly opatrnější. Některé sítě ELN jsou také součástí větších balíčků, jejichž pořízení a údržbu s IT podporou lze považovat za nákladné.

Accelrys/Contur

V roce 2008 zjistil Karolinska Institutet (KI) ve švédském Stockholmu během interního auditu některé klíčové problémy a rozhodl se, že papírové notebooky jsou přítěží. Mnoho zápisníků obsahovalo elektronické výtisky, které byly vytištěny a vloženy, což se zdálo být zpátečnické. Některé výzkumné skupiny na KI již ELN používaly, vysvětluje projektová manažerka Cecilia Bjorkdahlová; obvykle se tak stalo poté, co akademik pracoval pro biotechnologickou nebo farmaceutickou společnost a vrátil se zpět na univerzitu. „Chtěli pokračovat v elektronické dokumentaci, kterou používali dříve,“ vysvětluje.

Univerzita se spojila se dvěma lékařskými univerzitami ve Švédsku a rozhodla se pro iLabber společnosti Contur. ‚Měli jsme epidemiology a chemiky a všechno mezi tím, takže jsme potřebovali něco, co není příliš specifické,‘ říká Bjorkdahl. ‚Také jsme zde za své peníze dostali nejvíce.‘ Cena je pro akademickou sféru velkým problémem, uznávají prodejci ELN, a KI se rozhodla, že Contur nabízí hodnotu. ‚Některé jiné systémy, které jsme zkoumali, byly nejméně dvakrát dražší a měli jsme dojem, že budou vyžadovat mnohem více průběžné práce.‘ Říká, že systém, který přijali, je relativně nenáročný na údržbu a z hlediska IT patřil k těm jednodušším. V ústavu zatím používá systém Contur ELN asi 1800 lidí z možných 4500.

Přesto existují i nevýhody. ‚Je to hotový produkt,‘ říká Bjorkdahl, ‚takže to má určité nevýhody, pokud jde o přizpůsobení systému různým skupinám, a pro některé funguje lépe‘. Různorodé IT prostředí způsobovalo zpočátku problémy a dodavatel ELN musel věnovat větší pozornost požadavkům na počítače Mac, které tvořily 20-30 % uživatelských rozhraní. K dispozici byla klientská verze přístupná ze serveru, ale problémy podnítily společnost k vývoji webové verze, agnostické pro PC a Mac. Objevily se stížnosti na flexibilitu nástroje pro zpracování textu, na čemž se od té doby pracovalo, a nějakou dobu trvalo, než se podařilo uspořádat, kdo má co a kdy v rámci ELN vidět.

V květnu 2011 společnostContur koupila firma Accelrys, což vedlo k určitým spekulacím o budoucnosti jejich ELN. Thomas Rozlucki ze společnosti Accelrys však říká, že Contur ELN se pohodlně zařadí vedle vlastního notebooku. ‚Udělali jsme hodně práce na integraci produktu Contur s podnikovou platformou Accelrys,‘ říká. Větší společnosti mohou používat platformu Accelrys, zatímco dodavatelé, dodavatelé nebo partneři se možná rozhodnou pro Contur ELN. „Accelrys ELN má také například velmi silnou integraci přístrojů a má za sebou historii nasazení v regulovaných prostředích, což ji odlišuje od Contur ELN,“ vysvětluje. Z důvodů dodržování předpisů potřebují velké farmaceutické firmy přístroje integrované s ELN v analytické a procesní chemii. Notebook Accelrys, dříve Symyx, je považován za sofistikovanou podnikovou ELN.

Accelrys nabízí zvýhodněnou akademickou cenu na svou ELN Contur ve výši 120 USD (~80 Kč) za 12měsíční předplatné. Podle společnosti, která jako své zákazníky uvádí Yale University, Carlsberg a Heinz, stačí jedno hodinové školení. Chemické struktury a reakce se zaznamenávají pomocí vlastních nástrojů pro kreslení chemických látek. Bjorkdahl říká, že jim to umožňuje dokumentovat celý výzkumný proces, včetně rozhodování, které posouvá výzkum novými směry.

IDBS

Katedra chemie na univerzitě v Cambridge ve Velké Británii používá ELN E-WorkBook společnosti IDBS již několik let. Vedoucí IT Tim Dickens říká, že společnost je považována za dobrého hráče v oblasti chemie a translační medicíny, ale říká, že pronikání sítí ELN na akademickou půdu je velmi nejednotné. Říká, že návratnost je jasná, protože nahrazuje „informace zapisované do sešitu, což je technologie používaná zde v Cambridgi od dob Isaaca Newtona, elektronickým nastavením, které má mnoho výhod, jako je zamezení opakování experimentů, propojení výsledků z různých přístrojů a jejich vyhledání pro zápis“. Dodává, že systém IDBS je výkonný a osvědčil se u týmů, které investovaly čas do jeho pochopení.

Přestáváme používat tradiční ELN a přecházíme na správu dat, výpočty a analýzu

Elektronický sešit je podle IDBS vysoce přizpůsobivý, aby vyhovoval potřebám všech výzkumných pracovníků, od jakéhokoli výzkumného biologa až po medicinálního nebo syntetického chemika. Má také aplikaci ChemBook, která je umístěna na platformě E-workbook a rozšiřuje její funkce o specifické cheminformatické funkce, které umožňují rychle a bezpečně zachycovat, sdílet, zobrazovat a vyhledávat různé typy chemických dat. Jonathan Davies ze společnosti IDBS říká, že základní E-workbook je „produkt, do kterého můžeme přidávat konkrétní příchutě, aby vyhovoval konkrétním oblastem“. ChemBook přidává možnost porozumět reakci, vyhledávat v ní a umět provádět pracovní postupy vhodné pro chemika.

„Od tradiční sítě ELN, která byla náhradou za papírový laboratorní sešit, se posouváme spíše do oblasti správy dat, výpočtů a analýz,“ říká Davies. Dalším významným trendem, který zaznamenalo více dodavatelů ELN, je důraz na snadné používání, částečně vyvolaný snadnými a intuitivními rozhraními, která je mnoho lidí zvyklých používat v produktech, jako jsou chytré telefony a tablety. „ELN jsou nástroje, které lidé používají každý den. Proto se soustředíme na to, abychom věnovali hodně úsilí návrhu uživatelského rozhraní, aby bylo co nejjednodušší a nejpřímočařejší,‘ říká Davies.

Jednou z nevýhod systému IDBS je podle Dickense to, že běží na systému Oracle, ‚který je poměrně drahý na technickou správu a poměrně komplikovaný. Bylo by hezké, kdyby používal alternativní systém, například databázový systém Postgress s otevřeným zdrojovým kódem.“

Dalším problémem v Cambridgi byla různorodost zařízení, která studenti používali: lidé používali Linux, počítače Mac, PC, vlastní notebooky a další. Dickens by rád viděl plně funkční webové rozhraní, včetně možnosti kreslit molekuly bez použití různých balíčků pro chemické kreslení. ELN s webovým rozhraním je nyní k dispozici u IDBS a podle jeho slov se zdokonaluje.

„Náš produkt je ve skutečnosti verze pro PC, ale neustále přesouváme více funkcí na web s webovým rozhraním, které podporuje různé platformy,“ vysvětluje Davies. Připouští, že univerzity jsou náročným prostředím, ale tvrdí, že jejich systém má oproti některým jiným nabídkám mnoho výhod. „Backend je databáze Oracle. Její výhoda spočívá v zabezpečení, škálovatelnosti a výkonu. Mezi zákazníky systému ChemBook společnosti IDBS patří společnosti Total Petrochemicals a BASF.

Richard Whitby ze Southamptonské univerzity se zabýval řadou ELN a považuje systém IDBS za „nejlepší“ pro akademickou sféru“ a říká, že podle jeho zkušeností je to se správnou infrastrukturou a školením dobrý systém.

CambridgeSoft

PerkinElmer se zhruba před dvěma lety po revizi rozhodl rozšířit své podnikání v oblasti informatiky a v březnu 2011 koupil společnost CambridgeSoft. Její ELN je jedničkou na trhu a E-Notebook for Chemistry slibuje uspokojit potřeby výzkumných chemiků ve všech odvětvích. „E-notebook je stejný produkt, ať už prodáváme v jakémkoli odvětví. Uživatelé si pak kupují další moduly, které jsou specifické pro danou aplikaci. Všechny tyto části se spojují do platformy, kterou nazýváme Ensemble for Chemistry,“ říká Clive Higgins, viceprezident marketingu společnosti PerkinElmer.

„Společnost PerkinElmer se zabývá vytvářením dat a učinila strategický krok k akvizici některých podniků a správě těchto dat prostřednictvím technologií ELN a LIMS. Dalším problémem je analýza, interpretace a vizualizace těchto dat,‘ říká. Většina klientů společnosti CambridgeSoft nasazuje data prostřednictvím PC a Windows na front end a serverů Oracle na back end. Mezi zákazníky patří Harvardova univerzita, malé biotechnologické firmy a velké farmaceutické společnosti.

Příkladem zabudované komponenty v jejím chemickém zápisníku je ChemBioDraw, který umožňuje chemikům vytvářet reakční schémata; ELN automaticky generuje názvy Iupac a stechiometrické tabulky a jeho chemické aplikace slibují centrální centrum činností, které je integrováno s pracovními postupy chemiků. Data zachycená pomocí ELN lze prohledávat a analyzovat pomocí aplikace ChemBioViz s volitelným propojením na Spotfire pro výkonnou vizualizaci a analýzu, uvádí společnost.

„Webové ELN mají tendenci vyčerpat své možnosti, když se začnou počítat stovky uživatelů. Díky našim možnostem a spolupráci se společností Oracle je náš produkt prokazatelně škálovatelný,‘ říká Higgins.

Ne každý je ale nadšený. Například Whitby si stěžuje, že společnost CambridgeSoft „v minulosti neprokázala žádné skutečné nasazení a ukázala se jako velmi nepružná, pokud jde o pilotní projekty“.

Dickens z Cambridge je však pozitivnější. ‚Máme zde skupiny lidí, kteří používají verzi pro jednoho uživatele, a podle mého názoru považují rozhraní za intuitivní, poskytující informace přehledným a jasným způsobem pro začátek. A k dispozici je také systém inventarizace chemikálií. Při práci v syntetické chemii nemusíte nutně potřebovat všechny bohaté funkce, které IDBS poskytuje.

Jiní hráči

Cena nastavení systémů od velkých hráčů se může pohybovat kolem 25 000 USD. Tato částka je řadí do jiné ligy, než jakou mohou mít na mysli malé společnosti nebo laboratoře. Suhaib Siddiqi je viceprezidentem pro technologie ve společnosti ZS Genetics, malé genomické biotechnologické firmě v Massachusetts v USA, která testovala různé ELN. Siddiqi se obává, že některé notebooky vyžadovaly příliš velkou podporu: „Nechci, aby moji chemici běhali za IT. Jsme začínající firma. Chtěli jsme dobře navržený produkt za rozumnou cenu,“ říká.

Siddiqi se rozhodl pro Espresso ELN od společnosti ChemBytes, který podle něj bylo možné nainstalovat a používat během 15 minut. Jeho tvůrcem je Stefan Abrecht, který před založením společnosti ChemBytes pracoval 20 let jako procesní chemik v průmyslu. Espresso se zaměřuje na organické chemiky, včetně polymerních a organokovových chemiků. ‚Není to ani tak sada pro formulační práci,‘ říká Abrecht, který vyvinul ELN tak, aby byla jednoduchá na instalaci a intuitivní na používání. Je k dispozici pouze pro práci s PC.

Espresso nevyžaduje ke svému provozu server, stojí 129 dolarů a všechny funkce jsou zabudovány lokálně, včetně vyhledávání podstruktur reakcí. Podle Abrechta je atraktivní pro ty, kteří nemají prostředky na serverovou infrastrukturu. ‚Moje aplikace se liší tím, že se zaměřuje na protokol experimentu. Je pro mě úžasné vidět produkty s malými textovými poli pro zadávání protokolu. To je srdce ELN, takže Espresso ELN obsahuje vysoce funkční editor protokolů propojený s databází materiálů, přičemž stechiometrické údaje jsou uchovávány na pozadí,‘ říká. Espresso dokáže automaticky uspořádat a shrnout projektové experimenty, přidávané bez zvláštního pořadí, do souvislého grafického reakčního schématu. Siddiqi říká, že by byl rád, kdyby byly do systému přidány další biologické možnosti.

Další alternativou je ELN s otevřeným zdrojovým kódem; společnost GGA Software Services byla vybrána k vývoji, prodeji a distribuci interní ELN společnosti Pfizer ve verzi s otevřeným zdrojovým kódem, Indigo. Společnost GGA spolupracovala se společností Pfizer na podpoře a údržbě původní sítě ELN po několik let. Systém Indigo je popisován jako vysoce konfigurovatelný a rozšiřitelný. Podporuje systémy Linux, Windows a Mac OS X.

„Na jeho vývoji se podílely tisíce chemiků společnosti Pfizer po mnoho let,“ říká Richard Golob ze společnosti GGA, „takže jde o prověřenou a osvědčenou platformu. GGA podle něj bude pomáhat s údržbou, přizpůsobením a konfigurací ELN pro společnosti. Golob vidí velké příležitosti pro využití systému Indigo externími partnery, laboratořemi a dodavateli, kteří spolupracují s velkými farmaceutickými společnostmi, a nabízí tak levnou chemickou ELN. Siddiqi o systému Indigo uvažoval, ale zdálo se mu, že je pro jejich potřeby příliš složitý, ale jiným může vyhovovat.

Existují desítky dalších možností. Přístrojová společnost Agilent vstoupila do oblasti ELN akvizicí a nabízí produkt OpenLAB ELN, který si poradí s daty vycházejícími z přístrojů. Další společností je Dotmatics, která přišla z oblasti analýzy dat a do svého portfolia přidala ELN jako prostředek pro zachycení a analýzu dat. Další možností je Sciency ELN od společnosti RURO. Společnost jej popisuje jako škálovatelné integrované výzkumné prostředí pro správu a sdílení dat, které může zefektivnit laboratorní procesy. V neposlední řadě existují další možnosti softwaru s otevřeným zdrojovým kódem vyvinuté univerzitami v Southamptonu a Manchesteru (LabTrove a Myexperiment).

Velký obrázek

Řada dodavatelů ELN nabízí bezplatné zkušební verze a při rozhodování o výběru platformy ELN to jistě stojí za zvážení. Náklady a propracovanost se liší, ale velcí dodavatelé se cenově příliš neliší, říká Trigg. „Většina velkých systémů je v současnosti poměrně sofistikovaná, ale jejich přizpůsobení konkrétním potřebám může vyžadovat konfiguraci,“ dodává, což může být nákladné a komplikované. Trigg radí potenciálním zákazníkům, aby si vyžádali odhad celkových nákladů na vlastnictví za určité období, například pět nebo deset let. Je přesvědčen, že v příštím desetiletí vytlačí ELN z laboratoří papírové poznámkové bloky.

„Nevěřím, že v příštích deseti letech bude chtít ještě nějaká laboratoř používat papír, protože se bude usilovat o integrované komplexní podnikové procesy s bezproblémovým propojením s informačními toky,“ říká.

Anthony King píše o vědě v irském Dublinu

Sledování trendu

Michael Elliot z poradenské skupiny Atrium Research hovoří s časopisem Chemistry World o trendech na trhu ELN

Q. Jaké konkrétní trendy se na trhu ELN objevily v posledních několika letech?

Existuje několik trendů, a to jak z hlediska trhu, tak z hlediska produktů. V oblasti biofarmacie se trh rozhodně posouvá mnohem více po proudu do oblastí, jako je analytická chemie, vývoj biologik a kvalita. V jiných segmentech se zrychluje nástup ELN v odvětvích, jako jsou potraviny a nápoje, spotřební výrobky a chemická výroba (nefarmaceutická), což odpovídá trendům, které jsme viděli u LIMS na přelomu 80. a 90. let minulého století.

Oba tyto trendy tlačí dodavatele do různých dimenzí – snaží se zjednodušit produkty, aby vyhovovaly širšímu okruhu zákazníků, a zároveň přidávají další funkce, jako je sledování vzorků a výsledků potřebné pro vývoj a kvalitu. Tento trend sbližování funkcí podobných LIMS do ELN může ve skutečnosti zvýšit složitost produktů.

Q. Jak byly potřeby malých společností a/nebo akademické sféry uspokojeny dodavateli ELN?

Tady bych oddělil malé společnosti od akademické sféry. Malé společnosti přijaly ELN od samého počátku a mají na výběr z široké škály možností. Akademická sféra je jiné zvíře, kde je adopce nízká. Velké instituce sice implementovaly ELN, ale jedná se o malou část celkového akademického trhu, což má za následek méně než 10% míru přijetí.

Větším problémem v akademické sféře je obecná neochota přijmout ELN na samém počátku výuky

Problémy jsou v tomto sektoru poměrně složité. Většina institucí nemá potřebu využívat nástroje na ochranu duševního vlastnictví, které poskytuje většina produktů. Potřeba je z hlediska spolupráce a existuje celá řada nástrojů „podobných ELN“, které lze použít – některé dokonce zdarma. Takže i když některé skupiny nepoužívají ELN, mohou používat jiné nástroje, které poskytují potřebné funkce.

Větším problémem, který vidím v akademické sféře, je obecná neochota ke změně a přijetí ELN velmi brzy ve výuce. Ano, existují určité problémy s náklady, ale několik poskytovatelů nabízí velmi levná řešení pro vzdělávací účely. Je to spíše z odporu k pochopení významu této technologie – zejména pro syntetickou chemii – u budoucích zaměstnavatelů. Musíme studenty školit v technologii, kterou budou v budoucnu používat, a učit se způsoby, jak ji zlepšit, a ne je školit prostřednictvím zastaralých papírových paradigmat.

Q Objevili se v posledních dvou nebo třech letech noví dodavatelé ELN, kteří jsou obzvláště inovativní?

Přímo řečeno, v posledních dvou až třech letech mě nezasáhl žádný produkt, který by byl obzvlášť nový nebo natolik inovativní, že by skutečně vyčníval nad ostatní. V posledních několika letech se jednalo o evoluční změny s dalšími možnostmi a práci na některých nových uživatelských rozhraních.

Atrium Research zveřejňuje komplexní přehled trhu ELN.