L'innovation est le moteur des sciences de la vie. Alors, pourquoi utilisons-nous toujours des carnets de laboratoire en papier ?

En 1950, les connaissances médicales étaient sur le point de doubler tous les cinquante ans.

En 1980, le délai de doublement était de sept ans.

En 2010, il a été réduit à trois ans et demi.

Et le taux de croissance des données continue d'augmenter. 153 exaoctets de données de santé mondiales ont été générés rien qu'en 2013, soit environ 2 314 exaoctets générés en 2020.

Cette accélération est incroyable, mais elle se produit indépendamment de la manière dont toutes ces informations sont utilisées. Dans ce blog, nous passerons en revue l'innovation qui a conduit à notre âge d'or actuel de l'automatisation des laboratoires et comment la gestion des données peut être encore améliorée dans les sciences de la vie.

L'innovation engendre l'innovation : exemples historiques dans le domaine des sciences de la vie

Lorsque j'ai lu pour la première fois que le temps des données avait doublé au cours des dernières décennies, je me suis demandé pourquoi ces délais augmentaient si rapidement. Dans les années 1950, le prix Nobel a été décerné à John Enders, Thomas Weller et Frederick Robbins pour avoir cultivé le poliovirus en culture, ouvert la voie à la production de vaccins à grande échelle et contribué au développement des vaccins contre la rougeole, les oreillons, la rubéole et la varicelle.

Avant cette avancée, les premières centrifugeuses électriques ont été introduites en 1910 et, à la fin des années 1940, les premiers composants subcellulaires ont été isolés par centrifugation. Peu de temps après que ces techniques se soient révélées utiles, les avancées susmentionnées d'Enders, Weller et Robbins ont eu lieu.

Etait-ce la seule raison ?

Certainement pas. Cependant, l'innovation continue a révolutionné les connaissances d'Enders et de ses collègues sur la structure, la composition et la fonction des composants intracellulaires. Il a également démontré l'incroyable potentiel de la centrifugation pour la recherche biomédicale.

Passez aux années 1970 et 1980 lorsque Walter Fiers est devenu le premier à séquencer l'ADN d'un gène complet (le gène codant pour la protéine d'enveloppe d'un bactériophage MS2). Fredrick Sanger a ensuite présenté la méthode de terminaison de chaîne didésoxy pour le séquençage des molécules d'ADN, qui est devenue la plus utilisée depuis plus de 30 ans.

Cependant, le séquençage de Sanger manquait d'automatisation et prenait beaucoup de temps. En 1987, Leroy Hood et Michael Hunkapiller ont réussi à automatiser le séquençage de Sanger en apportant deux améliorations majeures à la méthode. Les fragments d'ADN ont été marqués avec des colorants fluorescents au lieu de molécules radioactives, et l'acquisition et l'analyse des données ont été rendues possibles par ordinateur. La création de l'AB370A en 1986 a constitué une étape importante dans l'augmentation du débit de cette technique révolutionnaire, qui a permis le séquençage de 96 échantillons simultanément.

C'est ainsi qu'est né le « séquençage de première génération ».

La prochaine étape se profile à l'horizon : la manipulation des liquides et l'automatisation

La façon dont l'automatisation a contribué à faire progresser le séquençage de l'ADN a servi de point de repère pour une automatisation accrue des laboratoires. Le premier manipulateur automatique de liquides a été construit lors du séquençage du premier gène complet. Comme mentionné ci-dessus, son développement s'est fait par étapes discrètes.

Dans les années 1970, les entreprises ont ajouté un moteur aux pipettes pour contrôler l'aspiration et la distribution.

Dans les années 1980, nous avons vu des stations de travail complètes capables de réaliser des protocoles complexes.

Et dans les années 90, le criblage à haut débit a été développé,

Suivi au début des années 2000 par le séquençage de nouvelle génération (NGS).

Peu de temps après, les progrès de l'informatique et des logiciels conviviaux d'entreprises comme Eppendorf ont permis de généraliser la manipulation des liquides.

La manipulation des liquides est l'une des tâches les plus variables d'un laboratoire et sans aucun doute celle qui prend le plus de temps. Le développement des postes de travail automatisés, combiné à l'informatique moderne, a certainement contribué à l'augmentation des connaissances scientifiques.

Cependant, le coût de l'instrumentation automatisée a longtemps empêché une mise en œuvre généralisée. N'oubliez pas que dans les années 1980 et 1990, l'automatisation était disponible, mais uniquement pour les laboratoires/entreprises qui étaient prêts à débourser une jolie somme pour les postes de travail. Les entreprises produisant ces unités avaient besoin de programmeurs de logiciels dédiés ; certaines ont encore besoin de cette spécialité !

Ce n'est qu'au début des années 2000 que l'automatisation est devenue plus accessible grâce à la baisse des coûts et à une facilité d'utilisation accrue. Les sociétés pharmaceutiques et les sociétés de biotechnologie bien financées n'étaient plus les seules à y avoir accès. Avec la sortie de dispositifs de manipulation de liquides d'Eppendorf, comme le premier système de pipetage automatisé, l'epMotion, chaque laboratoire a pu constater une réduction spectaculaire de ses erreurs de pipetage, une augmentation du débit et une meilleure conformité aux exigences réglementaires strictes. Les flux de travail automatisés sont désormais à l'origine d'innovations et de percées majeures. Nous expliquons ci-dessous pourquoi les manipulateurs de liquides automatisés, en particulier l'epMotion d'Eppendorf, sont indispensables dans un laboratoire de recherche et leurs nombreux avantages :

1. Précision et exactitude : L'une des principales caractéristiques du manipulateur de liquides Eppendorf epMotion est sa précision et son exactitude exceptionnelles. Grâce à des technologies de pipetage avancées, à une détection innovante du niveau de liquide et à des algorithmes logiciels intelligents, le système epMotion garantit un pipetage précis et reproductible des échantillons, des réactifs et des tampons. Ce niveau de précision permet de minimiser les erreurs humaines, d'améliorer la fiabilité des expériences et d'améliorer de manière significative la qualité des données.
2. Flexibilité et évolutivité : La série Eppendorf epMotion propose une large gamme de plateformes de manipulation de liquides pour répondre aux divers besoins des laboratoires, qu'il s'agisse de projets de recherche à petite échelle ou d'applications à haut débit. Que vous ayez besoin d'un système de table compact ou d'une station de travail robotique entièrement automatisée, Eppendorf propose une solution qui peut être adaptée à vos besoins spécifiques.
3. Logiciel intuitif et interface conviviale : Eppendorf comprend l'importance de l'expérience utilisateur et a développé une interface logicielle conviviale pour le manipulateur de liquides epMotion. Le logiciel intuitif facilite la programmation des protocoles de pipetage, le suivi des échantillons et la gestion des données. L'interface utilisateur graphique (GUI) fournit des instructions étape par étape, ce qui permet aux chercheurs expérimentés et aux nouveaux venus de faire fonctionner le système de manière efficace en toute simplicité. En outre, le logiciel peut s'intégrer parfaitement aux systèmes de gestion des informations de laboratoire (LIMS) pour rationaliser le transfert et l'analyse des données.
4. Polyvalence dans toutes les applications : Le manipulateur de liquides Eppendorf epMotion convient à diverses applications, notamment la génomique, la protéomique, la découverte de médicaments, le développement de tests, etc. Ses capacités de pipetage flexibles permettent une manipulation précise de différents types, volumes et formats d'échantillons, notamment des microplaques, des tubes et des réservoirs. Que vous ayez besoin d'effectuer une configuration PCR, une purification d'acides nucléiques, des dilutions en série, des transferts d'échantillons ou une préparation de bibliothèques NGS, le système epMotion peut rationaliser votre flux de travail et vous faire gagner un temps précieux.
5. Qualité et assistance Eppendorf : Eppendorf est réputée pour son engagement en faveur de la qualité et de l'assistance à la clientèle. Le manipulateur de liquides epMotion est construit avec des matériaux de haute qualité et est soumis à des tests rigoureux pour garantir sa fiabilité et ses performances à long terme. Le réseau mondial d'équipes de service et d'assistance d'Eppendorf fournit une assistance, un dépannage et une maintenance rapides, garantissant ainsi le fonctionnement ininterrompu de votre système de manipulation de liquides.

Ces avantages et la solide expérience d'epMotion en matière de lancement et de promotion de l'automatisation des laboratoires ont permis au secteur des sciences de la vie de continuer à innover.

La gestion des données sur papier : un problème propice à l'innovation

Nous avons utilisé la technologie pour faire progresser et accélérer le séquençage et la manipulation des liquides, mais d'autres activités que nous faisons en laboratoire sont restées terriblement archaïques.

Je suis toujours perplexe lorsque je travaille avec des chercheurs et des laboratoires sur l'automatisation de leurs méthodes, alors que la plupart des membres du laboratoire sont toujours transporter d'énormes cahiers remplis de leurs protocoles, notes, résultats, ajustements, etc.

Le même procédé a été utilisé en 1950 lorsque Enders, Weller et Robbins cultivaient le poliovirus à la recherche d'un vaccin. Pourtant, comme je l'ai dit au début de ce blog, la quantité de données générées par les scientifiques des laboratoires a explosé ! Comment le secteur des sciences de la vie peut-il s'attendre à le gérer en utilisant uniquement du papier ?

C'est l'heure des ordinateurs portables de laboratoire de nouvelle génération

eLabNEXT joue un rôle essentiel dans la prochaine étape de notre développement dans le secteur scientifique : fournit une plateforme numérique pour le suivi de vos échantillons, l'intégration à des manipulateurs de liquides automatisés, la cartographie et la visualisation de votre flux de travail, la sécurisation de vos données, la gestion de votre inventaire et une collaboration facilitée. eLabNext a une méthode pour organiser et donc hiérarchiser les données utiles et exploitables.

Eppendorf et eLabNext proposent une solution complète pour les laboratoires modernes : le suivi des échantillons depuis le du début de l'échantillon à la chambre froide, traitement sur votre EP Motion, et au-delà.

Et maintenant que l'IA fait de plus en plus de progrès dans les sciences de la vie, l'intégration aux plateformes numériques est la prochaine innovation passionnante à l'horizon ! Lisez 10 étapes pratiques pour utiliser l'IA dans votre laboratoire de recherche pour en savoir plus.