A inovação impulsiona as ciências da vida. Então, por que ainda usamos cadernos de laboratório de papel?

Em 1950, o conhecimento médico estava a caminho de dobrar a cada cinquenta anos. 

Em 1980, o tempo de duplicação era de sete anos. 

Em 2010, foi reduzido para três anos e meio. 

E a taxa de crescimento dos dados continua a aumentar. Somente em 2013, foram gerados 153 exabytes de dados globais de saúde, que aumentaram para uma estimativa de 2.314 exabytes gerados em 2020.

Essa aceleração é incrível, mas está ocorrendo independentemente de como todas essas informações são usadas. Neste blog, analisaremos a inovação que levou à nossa atual era de ouro da automação laboratorial e como o gerenciamento de dados pode ser aprimorado ainda mais nas ciências biológicas.

A inovação gera inovação: Exemplos históricos nas ciências da vida

Quando li inicialmente sobre o tempo de duplicação dos dados nas últimas décadas, fiquei me perguntando o que teria causado um aumento tão rápido nesses prazos. Na década de 1950, o Prêmio Nobel foi concedido a John Enders, Thomas Weller e Frederick Robbins por cultivarem o poliovírus em cultura, abrindo caminho para a produção de vacinas em larga escala e contribuindo para o desenvolvimento das vacinas contra sarampo, caxumba, rubéola e varicela. 

Antes desse avanço, as primeiras centrífugas acionadas eletricamente foram introduzidas em 1910 e, no final da década de 1940, os primeiros componentes subcelulares foram isolados por meio de centrifugação. Pouco depois que essas técnicas se mostraram úteis, ocorreram as descobertas mencionadas acima por Enders, Weller e Robbins. 

Esse foi o único motivo? 

É quase certo que não. Entretanto, a inovação contínua revolucionou o conhecimento de Enders e seus colegas sobre a estrutura, a composição e a função dos componentes intracelulares. Além disso, ela demonstrou o incrível potencial da centrifugação para a pesquisa biomédica.

Avance para as décadas de 70 e 80, quando Walter Fiers foi o primeiro a sequenciar o DNA de um gene completo (o gene que codifica a proteína de revestimento de um bacteriófago MS2). Em seguida, Fredrick Sanger introduziu o método de terminação de cadeia de didesoxi para sequenciar moléculas de DNA, que se tornou o mais amplamente usado por mais de 30 anos. 

No entanto, o sequenciamento Sanger não tinha automação e consumia muito tempo. Em 1987, Leroy Hood e Michael Hunkapiller conseguiram automatizar o sequenciamento Sanger introduzindo dois grandes aprimoramentos no método. Os fragmentos de DNA foram marcados com corantes fluorescentes em vez de moléculas radioativas, e a aquisição e a análise de dados foram possíveis no computador. A criação do AB370A em 1986 foi um grande passo para aumentar o rendimento dessa técnica revolucionária, levando ao sequenciamento de 96 amostras simultaneamente.

Assim, nasceu o "sequenciamento de primeira geração". 

Próximo no horizonte: Manuseio e automação de líquidos

A forma como a automação ajudou a avançar o sequenciamento de DNA serviu como um marco para a automação laboratorial futura. O primeiro manipulador de líquidos automatizado foi construído quando o primeiro gene completo foi sequenciado. Como mencionado acima, seu desenvolvimento ocorreu em etapas discretas. 

Nos anos 70, as empresas adicionaram um motor às pipetas para controlar a aspiração e a distribuição. 

Nos anos 80, vimos estações de trabalho completas capazes de concluir protocolos complexos. 

E nos anos 90, foi desenvolvida a triagem de alto rendimento, 

Seguido, no início dos anos 2000, pelo sequenciamento de próxima geração (NGS). 

Logo depois, o avanço do computador e do software de fácil utilização de empresas como a Eppendorf lançou o manuseio de líquidos no mercado.

O manuseio de líquidos é uma das tarefas mais variáveis em um laboratório e, sem dúvida, a que consome mais tempo. O desenvolvimento de estações de trabalho automatizadas, combinado com o computador moderno, certamente contribuiu para o aumento do conhecimento científico. 

No entanto, o custo da instrumentação automatizada há muito tempo proíbe a implementação generalizada. Lembre-se de que, nos anos 80 e 90, a automação estava disponível, mas somente para os laboratórios/empresas que estivessem dispostos a desembolsar um bom dinheiro pelas estações de trabalho. As empresas que produziam essas unidades exigiam programadores de software dedicados; algumas ainda exigem essa especialidade! 

Foi somente no início dos anos 2000 que a automação se tornou mais acessível devido aos custos mais baixos e à maior facilidade de uso. Não eram mais apenas as empresas farmacêuticas e as biotecnológicas bem financiadas que tinham acesso. Com o lançamento dos manipuladores de líquidos da Eppendorf, como o primeiro sistema de pipetagem automatizado, o EpMotionCom a automação do fluxo de trabalho, todos os laboratórios poderiam observar uma redução drástica nos erros de pipetagem, maior rendimento e melhor conformidade com os rigorosos requisitos regulamentares. Os fluxos de trabalho automatizados agora geram grandes inovações e avanços. Abaixo, vamos nos aprofundar no motivo pelo qual os manipuladores de líquidos automatizados, especificamente o EpMotion da Eppendorf, são indispensáveis em um laboratório de pesquisa e seus inúmeros benefícios:

1. Precisão e exatidão: Uma das principais características do manipulador de líquidos Eppendorf EpMotion é sua excepcional precisão e exatidão. Com tecnologias avançadas de pipetagem, detecção inovadora de nível de líquido e algoritmos de software inteligentes, o sistema EpMotion garante uma pipetagem precisa e reproduzível de amostras, reagentes e tampões. Esse nível de precisão minimiza o erro humano, aumenta a confiabilidade experimental e melhora significativamente a qualidade dos dados.
2. Flexibilidade e escalabilidade: A série Eppendorf EpMotion oferece uma ampla gama de plataformas de manuseio de líquidos para atender às diversas necessidades dos laboratórios, desde projetos de pesquisa em pequena escala até aplicações de alto rendimento. Quer você precise de um sistema compacto de bancada ou de uma estação de trabalho robótica totalmente automatizada, a Eppendorf oferece uma solução que pode ser adaptada às suas necessidades específicas. 
3. Software intuitivo e interface amigável: A Eppendorf compreende a importância da experiência do usuário e desenvolveu uma interface de software de fácil utilização para o manipulador de líquidos EpMotion. O software intuitivo permite a fácil programação de protocolos de pipetagem, rastreamento de amostras e gerenciamento de dados. A interface gráfica do usuário (GUI) fornece orientação passo a passo, simplificando a operação eficiente do sistema para pesquisadores experientes e novatos. Além disso, o software pode se integrar perfeitamente com os sistemas de gerenciamento de informações laboratoriais (LIMS) para transferência e análise simplificadas de dados.
4. Versatilidade entre as aplicações: O manipulador de líquidos Eppendorf EpMotion é adequado para várias aplicações, incluindo genômica, proteômica, descoberta de medicamentos, desenvolvimento de ensaios e muito mais. Suas capacidades flexíveis de pipetagem permitem o manuseio preciso de diferentes tipos, volumes e formatos de amostras, incluindo microplacas, tubos e reservatórios. Se você precisa realizar a configuração de PCR, purificação de ácido nucleico, diluições em série, transferências de amostras ou preparação de biblioteca NGS, o sistema EpMotion pode otimizar seu fluxo de trabalho e economizar tempo valioso.
5. Qualidade e suporte Eppendorf: A Eppendorf é conhecida por seu compromisso com a qualidade e o suporte ao cliente. O manipulador de líquidos EpMotion é construído com materiais de alta qualidade e passa por testes rigorosos para garantir a confiabilidade e o desempenho a longo prazo. A rede mundial de equipes de serviço e suporte da Eppendorf fornece assistência, solução de problemas e manutenção em tempo hábil, garantindo a operação ininterrupta do seu sistema de manuseio de líquidos.

Esses benefícios e o sólido histórico da EpMotion no lançamento e na condução da automação laboratorial capacitaram o setor de ciências biológicas a continuar inovando.

Gerenciamento de dados em papel: Um problema pronto para a inovação

Usamos a tecnologia para avançar e acelerar o sequenciamento e o manuseio de líquidos, mas outras coisas que fazemos nos laboratórios permaneceram lamentavelmente arcaicas.

Ainda fico intrigado quando trabalho com pesquisadores e laboratórios na automatização de seus métodos, e a maioria dos membros do laboratório ainda carregar cadernos enormes com seus protocolos, anotações, resultados, ajustes, etc. 

O mesmo processo foi usado em 1950, quando Enders, Weller e Robbins estavam cultivando o poliovírus em busca de uma vacina. No entanto, como eu disse no início deste blog, a quantidade de dados gerados pelos cientistas de laboratório explodiu! Como o setor de ciências biológicas pode esperar gerenciá-los usando apenas papel?

Chegou a hora dos notebooks de laboratório de última geração

O eLabNext é fundamental para a próxima etapa de nosso avanço no setor científico: Ele fornece uma plataforma digital para rastrear suas amostras, integrar-se com manipuladores de líquidos automatizados, mapear e visualizar seu fluxo de trabalho, manter seus dados seguros, gerenciar seu inventário e facilitar a colaboração. O eLabNext tem uma maneira de organizar e, portanto, priorizar dados úteis e acionáveis. 

Na Eppendorf e no eLabNext, temos uma solução completa para o laboratório moderno: Rastreamento de amostras a partir do início da amostra no armazenamento a frio, processando em seu EpMotione além. 

E agora que a IA está fazendo ainda mais incursões nas ciências da vida, a integração com plataformas digitais é a próxima inovação empolgante no horizonte! Leia 10 etapas práticas para usar a IA em seu laboratório de pesquisa para saber mais.