I quaderni diventano digitali

I quaderni da laboratorio elettronici stanno cambiando il modo in cui molti scienziati interagiscono con le informazioni. Questi quaderni, in breve ELN, catturano i dettagli degli esperimenti e i dati che sono completamente ricercabili all’interno e tra gli esperimenti. Possono anche fornire automaticamente informazioni di terzi agli scienziati.

Le grandi aziende ELN sono state attive in fusioni e acquisizioni negli ultimi due o tre anni, abbracciando le aziende più piccole per aiutarle ad ampliare il loro portafoglio. I più grandi venditori hanno messo insieme degli strumenti per fornire non solo l’acquisizione dei dati, ma anche l’analisi e la visualizzazione dei dati”, osserva John Trigg, consulente ELN alla PhaseFour Informatics. Questo ha permesso loro di muoversi verso l’offerta di una piattaforma a cui ci si può collegare.

“Gli ELN si stanno allontanando dall’essere specifici per ogni disciplina e verso un approccio modulare in cui si ha un nucleo generico, lo strumento di authoring, ma con la possibilità di collegarsi ad altri tipi di funzionalità che potrebbero soddisfare i requisiti di chimica, biologia e assicurazione della qualità”, spiega Trigg. I più grandi giocatori sono IDBS, CambridgeSoft (di proprietà di PerkinElmer) e Accelrys, ma ci sono molti giocatori più piccoli che offrono ELN con alcune caratteristiche interessanti.

Il prezzo è un problema enorme per il mondo accademico

Le ELN si sono evolute da strumenti desktop, dedicati a specifiche discipline scientifiche, o da strumenti di authoring generici, che replicano il quaderno di laboratorio cartaceo. Il risultato è un gruppo eterogeneo di prodotti, alcuni dei quali invadono altri strumenti informatici come i sistemi di gestione delle informazioni di laboratorio (LIMS), i sistemi di gestione dei dati scientifici e i sistemi di esecuzione del laboratorio. La convergenza causa un po’ di confusione per i clienti, ma in sostanza le persone che acquistano un ELN si stanno muovendo verso un ‘laboratorio senza carta’, dove l’ELN si integra con altri sistemi di laboratorio.

Le grandi aziende farmaceutiche sono state le prime ad adottare gli ELN, ma le piccole biotecnologie, i laboratori accademici e le piccole aziende in generale sono state più prudenti. Inoltre, alcuni ELN fanno parte di pacchetti più grandi che potrebbero essere considerati costosi da acquistare e mantenere con il supporto IT.

Accademia/Contur

Nel 2008, il Karolinska Institutet (KI) di Stoccolma, Svezia, ha scoperto alcuni problemi chiave durante un audit interno e ha deciso che i quaderni di carta erano una responsabilità. Molti dei quaderni contenevano stampe elettroniche che erano state stampate e incollate, il che sembrava arretrato. Alcuni gruppi di ricerca al KI stavano già usando gli ELN, spiega il project manager Cecilia Bjorkdahl; di solito questo accadeva dopo che un accademico aveva lavorato per un’azienda biotecnologica o farmaceutica ed era tornato all’università. Volevano continuare con la documentazione elettronica che avevano usato in precedenza”, spiega.

L’università si è unita a due università mediche in Svezia e ha fatto il grande passo, scegliendo iLabber di Contur. Avevamo epidemiologi, chimici e tutto il resto, quindi avevamo bisogno di qualcosa che non fosse troppo specifico”, dice Bjorkdahl. Inoltre, è qui che abbiamo ottenuto il massimo per i nostri soldi”. Il prezzo è un problema enorme per il mondo accademico, riconoscono i fornitori di ELN, e KI ha deciso che Contur offriva valore. Alcuni degli altri sistemi che abbiamo esaminato erano almeno due volte più costosi e ci hanno dato l’impressione che avrebbero richiesto molto più lavoro continuo”. Dice che il sistema che hanno adottato ha una manutenzione relativamente bassa ed era uno dei più facili da gestire dal punto di vista informatico. Finora, circa 1800 persone stanno usando il Contur ELN nell’istituto su 4500 possibili.

Ci sono ancora degli aspetti negativi. E’ un prodotto out-of-the box”, dice Bjorkdahl, “quindi ha alcuni svantaggi quando si tratta di adattare il sistema ai diversi gruppi e funziona meglio per alcuni”. Il variegato ambiente IT ha causato problemi all’inizio e il fornitore di ELN ha dovuto prestare maggiore attenzione ai requisiti per i Mac, che costituivano il 20-30% delle interfacce utente. Era disponibile una versione client accessibile da un server, ma i problemi spinsero l’azienda a sviluppare una versione web, agnostica a PC e Mac. Ci sono state lamentele sulla flessibilità dello strumento di elaborazione testi, su cui si è lavorato da allora, e c’è voluto del tempo per organizzare chi doveva vedere cosa e quando all’interno dell’ELN.

Contur è stata acquisita da Accelrys nel maggio 2011, il che ha portato ad alcune speculazioni sul futuro del loro ELN. Thomas Rozlucki di Accelrys dice che l’ELN di Contur si trova comodamente accanto al proprio notebook, tuttavia. Abbiamo fatto un lavoro significativo per integrare il prodotto Contur con la piattaforma aziendale Accelrys”, dice. Le aziende più grandi potrebbero utilizzare la piattaforma Accelrys mentre gli appaltatori, i fornitori o i partner potrebbero optare per il Contur ELN. L’ELN Accelrys ha anche un’integrazione strumentale molto forte, per esempio, e ha una storia di utilizzo in ambienti regolamentati, il che lo differenzia dall’ELN Contur”, spiega. Per ragioni di conformità, Big Pharma ha bisogno di avere strumenti integrati con ELN nella chimica analitica e di processo. Il notebook di Accelrys, ex Symyx, è visto come un ELN sofisticato e aziendale.

Accelrys offre un prezzo accademico scontato sul suo Contur ELN di $120 (~£80) per un abbonamento di 12 mesi. Un’ora di formazione è sufficiente, secondo l’azienda, che nomina la Yale University, Carlsberg e Heinz come clienti. Le strutture chimiche e le reazioni sono registrate usando strumenti di disegno chimico proprietari. Bjorkdahl dice che permette loro di documentare l’intero processo di ricerca, compreso il processo decisionale che porta la ricerca in nuove direzioni.

IDBS

Il dipartimento di chimica dell’Università di Cambridge nel Regno Unito usa da alcuni anni gli ELN E-WorkBook di IDBS. Il responsabile IT Tim Dickens dice che l’azienda è vista come un buon giocatore nello spazio della chimica e della medicina traslazionale, ma dice che la penetrazione degli ELN nel mondo accademico è stata molto discontinua. Dice che il ritorno è chiaro, sostituendo “le informazioni scarabocchiate in un quaderno, la tecnologia usata qui a Cambridge dai tempi di Isaac Newton, con una configurazione elettronica che ha molti vantaggi come evitare di ripetere gli esperimenti, collegare insieme i risultati da diversi strumenti e localizzarli per la scrittura”. Il sistema IDBS è potente e si è dimostrato popolare con i team che hanno investito il tempo per capirlo, aggiunge.

Ci stiamo allontanando dal tradizionale ELN verso la gestione dei dati, il calcolo e l’analisi

L’E-workbook, secondo IDBS, è altamente adattabile per soddisfare le esigenze di tutti i ricercatori, da qualsiasi biologo di ricerca al chimico medicinale o sintetico. Ha anche un’applicazione ChemBook che si trova sulla piattaforma E-workbook ed estende la sua funzionalità con specifiche capacità cheminformatiche che permettono di catturare, condividere, visualizzare e cercare una varietà di tipi di dati chimici in modo rapido e sicuro. Jonathan Davies di IDBS dice che l’E-workbook di base è un “prodotto a cui possiamo aggiungere sapori particolari per soddisfare particolari domini”. ChemBook aggiunge la capacità di capire la reazione, di cercarla, e di essere in grado di fare flussi di lavoro appropriati per un chimico.

“Ci stiamo allontanando dall’ELN tradizionale, che era un sostituto per il quaderno di carta, e più nell’area della gestione dei dati, del calcolo e dell’analisi”, dice Davies. Un’altra tendenza importante, notata da diversi fornitori di ELN, è l’attenzione alla facilità d’uso, in parte determinata dalle interfacce facili e intuitive che molte persone sono abituate a usare su prodotti come smartphone e tablet. Gli ELN sono strumenti che la gente usa ogni giorno. Quindi ci stiamo concentrando nel mettere molto impegno nel design dell’interfaccia utente per renderlo il più diretto e semplice possibile”, dice Davies.

Un aspetto negativo del sistema IDBS, dice Dickens, è che gira su Oracle, “un pacchetto abbastanza costoso da gestire tecnicamente e abbastanza complicato. Sarebbe bello se usasse un sistema alternativo come il sistema di database open source Postgress.”

Un altro problema a Cambridge era la diversità dei dispositivi che gli studenti usavano, con persone che usavano Linux, Mac, PC, i loro computer portatili e altro. Dickens vorrebbe vedere un’interfaccia web completamente funzionale, compresa la possibilità di disegnare molecole senza usare diversi pacchetti di disegno chimico. Un ELN abilitato al web è ora disponibile da IDBS ed è in fase di miglioramento, dice.

“Il nostro prodotto è davvero una versione per PC, ma stiamo continuamente spostando più funzionalità sul web con un’interfaccia web che supporta diverse piattaforme”, spiega Davies. Ammette che le università sono un ambiente difficile, ma dice che il loro sistema ha molti vantaggi rispetto ad altre offerte. Il backend è un database Oracle. Il vantaggio che offre è nella sicurezza, nella scalabilità e nelle prestazioni”. ChemBook di IDBS conta tra i suoi clienti Total Petrochemicals e BASF.

Richard Whitby dell’Università di Southampton ha esaminato un certo numero di ELN e vede il sistema IDBS come “il migliore” per il mondo accademico” e dice che la sua esperienza è che con la giusta infrastruttura e formazione è un buon sistema.

CambridgeSoft

PerkinElmer ha deciso di espandere il suo business informatico dopo una revisione circa due anni fa e ha acquisito CambridgeSoft nel marzo 2011. Il suo ELN è leader di mercato e l’E-Notebook for Chemistry promette di soddisfare le esigenze dei chimici di ricerca in tutti i settori. L’E-notebook è lo stesso prodotto per qualsiasi industria a cui vendiamo. Gli utenti comprano poi moduli aggiuntivi che sono specifici per l’applicazione. Tutti questi pezzi si inseriscono in una piattaforma che noi chiamiamo Ensemble for Chemistry”, dice Clive Higgins, vicepresidente del marketing di PerkinElmer.

‘PerkinElmer si occupa di creare dati e ha fatto una mossa strategica per acquisire alcune aziende e gestire quei dati attraverso tecnologie ELN e LIMS. Il problema successivo è l’analisi, l’interpretazione e la visualizzazione di quei dati”, dice. La maggior parte dei clienti di CambridgeSoft distribuisce attraverso PC e Windows sul front-end e server Oracle sul back-end. L’Università di Harvard, piccole biotecnologie e grandi aziende farmaceutiche sono clienti.

Un esempio di un componente incorporato nel suo notebook di chimica è ChemBioDraw, che permette ai chimici di creare schemi di reazione; l’ELN genera automaticamente nomi Iupac e tabelle di stechiometria e le sue applicazioni chimiche promettono un hub centrale per le attività che è integrato con il flusso di lavoro dei chimici. I dati catturati usando l’ELN possono essere cercati e analizzati usando ChemBioViz con collegamenti opzionali a Spotfire per una potente visualizzazione e analisi, dice l’azienda.

‘Gli ELN basati sul web tendono a esaurire la loro capacità quando si inizia a raggiungere centinaia di utenti. Le nostre capacità e il lavoro con Oracle significano che il nostro prodotto ha una scalabilità provata”, dice Higgins.

Non tutti sono entusiasti. Whitby, per esempio, si lamenta che CambridgeSoft “non ha dimostrato alcun impegno reale in passato e si è dimostrato molto inflessibile per quanto riguarda i piloti”.

Ma Dickens a Cambridge è più positivo. Abbiamo sacche di persone qui che usano la versione per singolo utente e la mia comprensione è che trovano l’interfaccia intuitiva, fornendo informazioni in modo chiaro e pulito per iniziare. E c’è anche un sistema di inventario chimico. Lavorando nella chimica sintetica non si vogliono necessariamente tutte le ricche caratteristiche che IDBS fornisce”.

Altri giocatori

Il prezzo per impostare i sistemi dei grandi giocatori può essere dell’ordine dei 25.000 dollari. Questa cifra li mette in una lega diversa da quella che le piccole aziende o i laboratori potrebbero avere in mente. Suhaib Siddiqi è vicepresidente della tecnologia alla ZS Genetics, una piccola biotecnologia genomica nel Massachusetts negli Stati Uniti, che ha testato una varietà di ELN. Siddiqi è preoccupato che alcuni quaderni richiedano troppo supporto: Non voglio che i miei chimici corrano all’IT. Siamo una start-up. Volevamo un prodotto dal prezzo ragionevole e ben progettato”, dice.

Siddiqi ha optato per Espresso ELN di ChemBytes, che dice che può essere installato e usato in 15 minuti. Il creatore è Stefan Abrecht, che ha lavorato come chimico di processo nell’industria per 20 anni prima di fondare ChemBytes. Espresso si rivolge ai chimici organici, compresi i chimici dei polimeri e organometallici. Non è tanto una suite per il lavoro di formulazione”, dice Abrecht, che ha sviluppato l’ELN per essere semplice da installare e intuitivo da usare. E’ disponibile solo per lavorare con i PC.

Espresso non richiede un server per funzionare, costa $129, e tutte le funzionalità sono costruite in locale, comprese le ricerche sulle sottostrutture di reazione. È interessante per coloro che non hanno le risorse per l’infrastruttura del server, secondo Abrecht. Ciò che differenzia la mia applicazione è che si concentra sul protocollo dell’esperimento. È sorprendente per me vedere prodotti con piccole caselle di testo per inserire il protocollo. Questo è il cuore di un ELN, quindi Espresso ELN presenta un editor di protocollo altamente funzionante, collegato a un database di materiali, con dati stechiometrici tenuti in background”, dice. Espresso può organizzare e riassumere automaticamente gli esperimenti del progetto, aggiunti senza una sequenza particolare, in uno schema grafico di reazione contiguo. Siddiqi dice che vorrebbe vedere più capacità biologiche aggiunte al sistema.

Un’altra alternativa è un ELN open source; GGA Software Services è stata scelta per sviluppare, commercializzare e distribuire l’ELN interno di Pfizer in una versione open source, Indigo. GGA ha lavorato con Pfizer per supportare e mantenere l’ELN originale per diversi anni. Indigo è descritto come altamente configurabile ed estensibile. Supporta i sistemi Linux, Windows e Mac OS X.

“È stato sviluppato con il contributo di migliaia di chimici Pfizer per molti anni”, dice Richard Golob di GGA, “quindi è una piattaforma testata e provata”. Dice che GGA aiuterà a mantenere, personalizzare e configurare l’ELN per le aziende. Golob vede grandi opportunità per Indigo di essere usato da partner esterni, laboratori e appaltatori che lavorano con Big Pharma, offrendo un ELN chimico a basso costo. Siddiqi ha preso in considerazione Indigo ma ha pensato che fosse troppo complesso per quello di cui avevano bisogno, ma potrebbe essere adatto ad altri.

Ci sono dozzine di altre opzioni. Agilent, una società di strumenti, è entrata nello spazio ELN attraverso un’acquisizione e offre un prodotto, OpenLAB ELN, che può gestire i dati provenienti dagli strumenti. Un altro è Dotmatics, che è venuto dall’arena dell’analisi dei dati e ha aggiunto un ELN al suo portafoglio come mezzo per catturare e analizzare i dati. Sciency ELN di RURO è un’ulteriore opzione. L’azienda lo descrive come un ambiente di ricerca scalabile e integrato per la gestione e la condivisione dei dati che può ottimizzare i processi di laboratorio. Infine, ci sono altre opzioni di software open-source sviluppate dalle Università di Southampton e Manchester (LabTrove e Myexperiment).

Grande immagine

Un certo numero di fornitori di ELN offre prove gratuite e questo è certamente da considerare quando si decide una piattaforma ELN. Il costo e la sofisticazione variano, ma i grandi fornitori non differiscono enormemente nel prezzo, dice Trigg. La maggior parte dei principali sistemi in circolazione ora sono abbastanza sofisticati, ma per adattarli alle vostre esigenze particolari può richiedere una configurazione”, aggiunge, che può diventare costosa e complicata. Trigg consiglia ai potenziali clienti di chiedere una stima del costo totale di proprietà per un periodo di tempo, diciamo cinque o 10 anni. È certo che gli ELN faranno uscire il blocco note cartaceo dal laboratorio nel prossimo decennio.

Non posso credere che nei prossimi 10 anni nessun laboratorio vorrà ancora usare la carta a causa della spinta verso processi aziendali integrati end-to-end con collegamenti continui ai flussi di informazioni”, dice.

Anthony King è uno scrittore scientifico di Dublino, Irlanda

Seguendo la tendenza

Michael Elliot del gruppo di consulenza Atrium Research parla a Chemistry World delle tendenze del mercato degli ELN

Q. Quali tendenze specifiche sono emerse nel mercato degli ELN negli ultimi anni?

Ci sono diverse tendenze, sia da una prospettiva di mercato che di prodotto. Nel settore biofarmaceutico, il mercato si sta decisamente spostando molto più a valle, in aree come la chimica analitica, lo sviluppo di prodotti biologici e la qualità. In altri segmenti, l’adozione di ELN in settori come quello alimentare e delle bevande, dei prodotti di consumo e della produzione chimica (non farmaceutica) sta accelerando, e corrisponde alle tendenze che abbiamo visto nei LIMS alla fine degli anni ’80 e all’inizio degli anni ’90.

Entrambe queste tendenze stanno spingendo i fornitori in dimensioni diverse – cercando di semplificare i prodotti per soddisfare un pubblico più ampio e allo stesso tempo aggiungendo funzionalità aggiuntive, come il monitoraggio dei campioni e dei risultati necessari per lo sviluppo e la qualità. Questa tendenza alla convergenza di funzionalità simili al LIMS nell’ELN può effettivamente aumentare la complessità del prodotto.

Q. Come sono state soddisfatte le esigenze delle piccole aziende e/o del mondo accademico dai fornitori di ELN?

Qui separerei le piccole aziende dal mondo accademico. Le piccole aziende hanno abbracciato l’ELN fin dall’inizio e hanno un’ampia varietà di opzioni tra cui scegliere. Il mondo accademico è una bestia diversa, dove l’adozione è bassa. Mentre le grandi istituzioni hanno implementato ELN, questa è una piccola porzione del mercato accademico complessivo che risulta in un tasso di adozione inferiore al 10%.

Il problema più grande nel mondo accademico è una generale riluttanza ad adottare ELN molto presto nell’insegnamento

I problemi sono abbastanza complessi in questo settore. La maggior parte delle istituzioni non ha bisogno degli strumenti di protezione della proprietà intellettuale forniti dalla maggior parte dei prodotti. La necessità è dal punto di vista della collaborazione, e ci sono un gran numero di strumenti che sono ‘ELN-like’ che possono essere utilizzati – alcuni anche gratuiti. Quindi, mentre alcuni gruppi non usano ELN possono usare altri strumenti che forniscono le funzionalità necessarie.

Il problema più grande che vedo nel mondo accademico è una generale riluttanza a cambiare e adottare ELN molto presto nell’insegnamento. Sì, ci sono alcuni problemi di costo, ma diversi fornitori offrono soluzioni a prezzi molto bassi per scopi educativi. È più da una resistenza a capire l’importanza della tecnologia – in particolare per la chimica sintetica – nei futuri datori di lavoro. Dobbiamo formare gli studenti alla tecnologia che useranno in futuro e imparare a migliorarla, piuttosto che formarli attraverso paradigmi cartacei obsoleti.

Q Negli ultimi due o tre anni sono usciti nuovi fornitori di ELN particolarmente innovativi?

In tutta onestà, negli ultimi due o tre anni, non sono stato colpito da nessun prodotto particolarmente nuovo o così innovativo da distinguersi davvero dalla massa. Gli ultimi anni sono stati cambiamenti evolutivi con capacità aggiuntive e lavoro su alcune nuove interfacce utente.

Atrium Research pubblica una rassegna completa del mercato ELN.