實驗室庫存管理從文件夾走向定制數據庫

      研究人員至少應對這樣一件事有信心：他們不會再對實驗室資源茫然無知了。

　　當Marilyn Goudreault收到申請使用被儲存在其管理的加拿大多倫多Lunenfeld-Tanenbaum研究所實驗室中的質粒的單據時，人們對于她能否兌現，從未有任何疑問。分享試劑是在同行評議期刊出版論文的先決條件，并且對于科學過程十分重要。但首先，Goudreault必須找到質粒——DNA的循環鏈。

　　在許多實驗室，這項任務可能需要搜遍舊筆記本、過時的電子表格和已經落滿霜凍的冰凍盒。但在Goudreault的實驗室，工作人員會使用OpenFreezer追蹤試劑：OpenFreezer是一個免費的基于Linux 的開源Web應用程序，可以用于保存和安全歸檔多個試劑文件——不僅包括質粒，還包括抗體DNA、RNA和蛋白質片段，支持多用戶界面。

　　Goudreault只需要快速檢索材料，然后檢查儲存庫中被指明的盒子。“我在15分鐘內就完成了所有事。”她說。

　　新武器層出不窮

　　Lunenfeld-Tanenbaum研究所研究人員Karen Colwill和軟件工程師Marina Olhovsky 開發出的OpenFreezer能幫助研究人員通過關鍵詞或數據庫識別符號篩選尋找樣品，并根據物理位置識別試劑。Colwill說，這一數據庫目前已經在他們研究所用于記錄多個實驗室和用戶的十幾萬個樣品。

　　媒體報道稱，用戶可以自定義OpenFreezer，來跟蹤和管理庫存中任何類型的試劑，也包括質粒、插入片段、寡聚核苷酸和細胞株等。研究人員還可以通過一個簡單的Web瀏覽器連接上系統。通過定期更新數據庫，研究人員就能確保自己樣品的安全歸檔，當然前提是存儲樣品的時候要登記下來。不過Colwill也表示，這一系統能確保關鍵試劑的保存和尋找，實驗室管理員可以要求研究人員進行常規的試劑保存，這樣就能完善整個系統。

　　OpenFreezer是諸多用于簡化實驗室管理的計算機庫存系統之一。這些系統的范圍從為個人實驗室提供的簡單數據庫到企業級別的系統，并且能用于調節預算支出。還有一些程序被設計用于冷凍樣品記錄，另外一些可用于追蹤化學用品或實驗用動物。一些程序還能幫助制定采購和設備清單，而一些僅限于簡單描述。但就一切情況而論，這些程序的目標是幫助實驗室工作人員知道有什么資源可供使用以及哪里能找到它們。

　　一直以來，許多實驗室追蹤存貨的方法不外乎利用活頁夾中的紙張或電子數據表格。當然也有人使用更復雜的數據庫軟件。例如，上世紀90年代，當在加拿大西方大學建立實驗室時，病毒學家Joe Mymryk研發出了一個微軟Access數據庫，以追蹤試劑。2007年，他的畢業生Ahmed Yousef與美國普渡大學計算機專業畢業生Ibrahim Baggili一起開發出一個用戶友好、基于微軟界面的系統：LINA（實驗室庫存網絡應用）。

　　LINA能儲存一系列試劑信息，包括細菌、酵母菌株和DNA片段等。當新試劑被研發出來后，它們會被錄入該系統，并獲得一個獨一無二的標識符。然后，樣本根據這些數字被儲存在冷凍庫中，而使用者能利用關鍵字、來源和功能等信息進行尋找。

　　搜尋和“營救”

　　對于Mymryk而言，LINA最有用的功能是搜尋和比對DNA序列。這意味著他能夠進入一個基因序列，并檢查程序庫中是否包含任何能被用于放大它的寡核苷酸，而非訂購新貨物。

　　LINA免費且用法簡單，這使其對小型分子生物學實驗室尤其具有吸引力。不過，更高級的選擇也能免費使用。負責管理美國韋爾斯利學院化學準備室的Marie Ebersole準備將其基于電子表格的系統升級為Quartzy。這是2009年推出的一種主要基于云端的免費實驗室管理工具，利用這一工具，研究人員可以將其實驗室試劑樣品儲存信息的Excel表格上傳。Quartzy的零費用讓她尤為心動。

　　Ebersole主要使用Quartzy追蹤固體和液體化學品。除了庫存管理，Quartzy 也能用于管理試劑訂購、標準操作程序指南等文檔的存儲和儀器的調度。研究人員可以根據位置或樣品信息進行搜索，也可以直接將采購請求提交給實驗室管理員。這種軟件甚至可以提出所需試劑的替代價格方案，事實上，Quartzy 已經與一些生命科學廠家合作，為研究人員提供相關的建議。

　　對于Ebersole而言，Quartzy不僅能提高實驗室效率，還能降低成本。“我已經節省了約1/3的預算。”她說。部分原因是浪費減少了：通過精確知道自己擁有哪些化學品，Ebersole能在購買新試劑前確保舊試劑被用完。而且，在購買新試劑時，購入量也比之前減少了。

　　此外，研究人員的另一個選項是StrainControl。小型實驗室的個體研究人員能免費使用該軟件，但一個針對10位用戶的專業許可證約79.95美元，而50位用戶的許可證則要649.95美元。所有的付費版本都能在計算機網絡或云服務器上使用。

　　研發該軟件的瑞典DNA Globe 公司外聯經理Kristoffer Lindell指出，盡管它的名字會讓人們想起果蠅和老鼠，但StrainControl能協調大多數“濕實驗室”生物學家的資源。該軟件目前擁有1.5萬用戶，能為不同的實驗有機體種系、蛋白質、質粒、抗體和化學品提供支持，并且與其他工具一樣，樣本都匹配有條形碼。

　　而且，Lindell表示，用戶能根據需要對各個領域進行重新命名，結果是，StrainControl能用于編錄無論與實驗室是否相關的任何東西。而新升級將允許用戶添加1~2個新定制模塊，而非僅僅重新配置現有模塊。

　　另一個系統則相對更復雜。例如，威斯康星州BioInfoRx研發的一個名為mLIMS的實驗室信息管理系統能用于追蹤嚙齒類動物群體。其他一些則能實現電子記事本連接。例如，產品專家Xavier Armand 表示，Labguru是一個基于云的應用程序，能追蹤質粒、細菌、抗體、植物、嚙齒類動物和蛋白質以及一個內嵌式電子筆記本。該程序由德國霍爾茨布林克出版集團資助研發，每位學術界用戶每年的使用費為120美元，而產業實驗室用戶的使用費為450美元。

　　Armand解釋稱，通常，庫存和實驗室電子記錄本會將每個樣本與實驗結果聯系在一起，因此用戶能追蹤哪些試劑被用在了實驗中。“我們相信提供試劑和方法的高保真元數據，外加與實驗數據的關聯，將有助于提高再現性問題。”他說。它有助于研究人員更輕松地復制他們和其他實驗室的發現。

　　整體互聯

　　一些研究機構和企業則采取大規模集中存貨管理。賓夕法尼亞大學環境健康和輻射安全（EHRS）實驗室花費數年時間將700個實驗室組轉移到了同一系統CISPro上。該系統由位于加州的BIOVIA公司研發。EHRS實驗室安全專家Kimberly Bush表示，機構層面上的追蹤能幫助完成3個重要任務：報告合規、跨實驗室材料分享和大學層面的試劑監控。“如果是700個單獨的庫存系統，這是很難或不可能完成的。”她說。

　　2011年，EHRS收到來自佩恩綠色基金（一個大學可持續性項目）的5萬美元，用于落實CISPro作為一項減少浪費和加強存貨管理計劃的一部分。但到目前為止，8個實驗室中僅有1個使用了該系統。Bush表示，初次推廣并不順利，而且庫存追蹤仍面臨問題。因為大學的化學品進貨并不經過中心實驗室，每個實驗室必須經過培訓制造并上傳其庫存資料。

　　而且，生成數據庫的過程是煩瑣和易于出錯的。例如，一種化學品可能有多個名字，數據庫建設和材料記錄的不一致可能導致日后歸檔困難，并致使不必要的再訂購。她表示，這樣一來，許多用戶實際上是主張使用兩套程序，“但這是重復努力”。

　　此外，CISPro被設計賦予每個化學容器獨一無二的條形碼。但對于那些一瓶接一瓶消耗試劑的用戶而言，重復記錄是一項冗長且復雜的工作。Bush表示，這樣一來，用戶可能會保留和重新使用易燃物柜門上的少量條形碼。

　　不過，無論使用哪種系統，研究人員至少應對這樣一件事有信心：他們不會再對實驗室資源茫然無知了。