perkinelmer 为生物学、体内药理 学和其它生物学研...

白皮书 Ensemble for Biology E-Notebook

主要优点 • 无纸化实验记录与管理 • 与现有工作流程无缝整合 • 方便质量管理及确保合规性

图 1. 数据提取及分析输出的无缝流程示意图。

方法与结果概述

图 2. 研究设计界面

PerkinElmer 为生物学、体内药理学和其它生物学研究提供综合的信息化平台为了让大型药企中生物学家的系统化实验数据与 PerkinElmer 的传统

电子实验记录本系统（ELN）的独特架构实现无缝整合，一套为生命

科学量身定做的电子实验记录平台（Ensemble for Biology）由此应运

而生。Ensemble for Biology 电子实验记录平台的独特设计让它在生命

科学研究方面具有无可比拟的优势。

简介

在过去的一年里，大约 100 名科学家和 IT 工作人员参与了一项对于

ELN 的发展非常重要的研究项目，涉及的部门包括：

• 疫苗工艺部门

• 生物工艺部门

• 体内药理部门

当然，这个研究项目是建立在 ELN 工具起初就已经获得了用户明确认

可的基础之上，并期望在此平台之上开发出更多实用的功能。这项合

作最终开发出了一套灵活的，数据库驱动的数据模型，使得数据处

理、样品管理及工作流都可以根据用户需求灵活定制。

系统开放、直观的数据架构可实现通过 Spotfire 或其它业内领先

的分析与可视化工具包进行直接的数据分析，这是一项非常关

键的竞争优势。在 PerkinElmer 所开发 LimsLink 技术支持下，本

系统具有顶尖的仪器数据采集功能。LimsLink 技术在过去 20 年

中一直是行业内的金标准。

总而言之，基于 Oracle 的开放式解决方案可替代众多生物学家/

生命科学家所使用的复杂冗长的 Excel 模板，能够与先进的可视

化和数据采集技术无缝集成，并为这些技术搭配类似 LIMS 的样

品管理和路由功能。通过多种数据处理技术的联合和集成，该

系统不仅可以支持各领域多样化的生物工作流程，而且能够实

现部门之间的实时数据共享，包括以下领域：

• 细胞系开发

• 筛选

• 发酵

• 纯化

• 分析

• 药物代谢

• 活体研究

在实验设计和执行方面，用户可通过该系统创建计算模板，在

模板中输入适合其研究的参数和计算公式。例如，在进行动物

通过系统配置，用户可以通过非常简单的界面在 Oracle 数据库中

创建样品（图 2）。经过证实，此数据环境，相比其它同类解决

方案不仅能够大幅减少科学家们在导入 Excel 工作表时所需的工作

量；同时会生成一个开放的数据模型，可实现简单的下游数据访

问。完成样品制备和数据处理后，系统将根据需要自动将样品发

送至其它样品制备和数据处理单元进行操作。系统支持任意数量

的链式数据处理和工作请求操作，通常包括样品重排和组合数据

集分析。

图 3. 发酵数据界面。

图 4.标准曲线界面。

图 5. 基于微孔板的 ELISA 检测结果。

图 6. 拖放式报告设计工具。

研究时，科学家们可以输入待检验配方的说明及其剂量、

受试动物数量，以及实验任务计划（包括采样）等。随后，

系统会自动生成任务计划表，方便用户录入数据。操作流程

中生成的样品信息将被传递给指定的团队，进行下一步的

分析。之后，样品可能会由 LCMS 进行重整、制备和分析；

所得数据随后会被导入系统、进行压缩并返回至原始研究。

另一个与生物学研发相关的领域是疫苗研究（图 3），用户

将在相应的计算模板中创建一个细胞模型（例如抗体）的样

本。系统会将这些样本发送给下游科学家进行纯化。他们把

这些样品载入自己的计算模板中，并完成相应的处理。之后

再将纯化的样品发送至分析检验步骤，得到的分析结果（如

EC50）会再发送回工作流程的原点。

强化功能：读板仪及其它仪器生成的孔板数据可以直接通过孔

板模型导入到系统中。用户可对自动计算进行自定义配置，实

现任意数量的分析和结果模型的同时追踪。数据成功载入后，

便可进行数据检查、计算和制图（图 4 和 5）。另外，用户

还可通过与其他分析工具（如 Spotfire）的集成，对数据进行

更深入的可视化分析。

用户可以通过对系统中的数据进行多条件检索并制作报告。借助

拖放式的报告设计工具，可生成定制的数据报告（图 6）。因为

所有的数据都存储于开放式的 Oracle 数据库中，用户可以通过

内置或第三方搜索工具，无需任何 ETL 或脚本编程即可轻松实现

检索。

数据处理的灵活性和开放式数据模型是本系统的主要技术优势。

目前市面上大多数其他的解决方案往往需要更多的产品培训及复

杂配置，从而限制了高级功能的扩展，无法满足需要高容量、多

样化和复杂工作流程的大型企业要求。

结论

Ensemble for Biology 电子实验记录平台具有令人瞩目的数据处

理灵活性和工作流程支持，且配备有基于 Oracle 的开放式数据

模型。这些强化功能为此套解决方案带来了更广泛的适用范围，

无论工作流程简单或者复杂，用户都可以自由配置。除此以外，

Oracle 数据库便捷的数据访问功能可轻松连接 Spotfire 或 KNIME

等第三方工具展开进一步的数据分析。Ensemble for Biology 作为

一套可灵活配置的解决方案，能够在复杂环境中同时支持多个生

物工作流程的运行。

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