電子實(shí)驗(yàn)記錄本研究

李丹

摘? ?要：電子實(shí)驗(yàn)記錄本是一種安全、可靠的軟件系統(tǒng)，它匯聚多種來源的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，支持記錄實(shí)驗(yàn)的完整過程和結(jié)果，并將其打包成法律法規(guī)認(rèn)可的文件，支持搜索、協(xié)作和數(shù)據(jù)挖掘。由于滿足法規(guī)要求和電子數(shù)據(jù)易搜索和協(xié)作的優(yōu)勢(shì)，ELN引起了企業(yè)、高?？蒲泻凸芾砣藛T的廣泛關(guān)注。文章從ELN的基礎(chǔ)知識(shí)入手，詳細(xì)介紹了ELN的定義、歷史、品牌（如InELN）和現(xiàn)狀，及對(duì)未來的展望。

關(guān)鍵詞：ELN;LIMS;實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù);數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室

隨著技術(shù)的進(jìn)步，電子化數(shù)據(jù)急劇增加，特別是搜索、協(xié)作需求的不斷增長(zhǎng)，不易協(xié)作的紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)記錄本正在消失，電子實(shí)驗(yàn)記錄本（Electronic Lab Notebook，ELN）正在快速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)電子采集、搜索、共享、輕松備份、訪問和數(shù)據(jù)挖掘等。電子實(shí)驗(yàn)記錄本可作為法律文件，在法庭上用作證據(jù)，用于解決知識(shí)產(chǎn)權(quán)糾紛，被各國(guó)制藥監(jiān)管部門認(rèn)可。制藥行業(yè)是電子實(shí)驗(yàn)記錄本研發(fā)和使用的早期推動(dòng)者，2007年國(guó)際主流制藥公司均已經(jīng)上線電子實(shí)驗(yàn)記錄本[1]，農(nóng)業(yè)、精細(xì)化工和石化公司也紛紛加入。本文系統(tǒng)地介紹了ELN的定義、用途、分類、組成、合規(guī)性和主流ELN供應(yīng)商，如InELN，E-notebook等，分析了ELN與實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)（Lab Information Management System，LIMS）的不同，最后對(duì)ELN的歷史和未來進(jìn)行了總結(jié)和展望。

1? ? 電子實(shí)驗(yàn)記錄本的定義

根據(jù)美國(guó)歐洲和日本國(guó)家船東協(xié)會(huì)委員會(huì)的定義，電子實(shí)驗(yàn)記錄本為“滿足所有法律、法規(guī)、技術(shù)和科學(xué)專業(yè)性要求，用于創(chuàng)建、存儲(chǔ)、檢索和共享完整數(shù)據(jù)的電子實(shí)驗(yàn)記錄系統(tǒng)”[2]。

2? ? 電子實(shí)驗(yàn)記錄本的用途

Michael等[3]調(diào)研發(fā)現(xiàn)，94%的科學(xué)家認(rèn)為傳統(tǒng)的紙質(zhì)數(shù)據(jù)管理存在挑戰(zhàn)，20%的人在“需要時(shí)找不到想要的數(shù)據(jù)”，10%的人在“分享數(shù)據(jù)和信息時(shí)有困難”，9%的人在“協(xié)作、更新數(shù)據(jù)時(shí)有問題”。

ELN能促進(jìn)實(shí)驗(yàn)記錄及時(shí)、準(zhǔn)確、完整地記錄，ELN避免了低效的手寫，可被身處不同國(guó)家和地區(qū)的研究團(tuán)隊(duì)同時(shí)在線使用[4]。

ELN的使用顯著提高了科研人員、同行評(píng)審員和研發(fā)主管的工作效率[5]。ELN用戶可以迅速整理和提交電子記錄。食品藥品監(jiān)督管理局不再需要翻閱數(shù)千頁文件，而是直接搜索，加速了審評(píng)效率，加速藥物快速上市，有助于提前占領(lǐng)市場(chǎng)。

2011年Atrium Research[6]的報(bào)告顯示，科學(xué)家使用電子實(shí)驗(yàn)記錄本，促進(jìn)了信息的查找和重復(fù)使用以及更有效的協(xié)作。相較于紙質(zhì)記錄流程，可以有效提升20%的研發(fā)效率。這意味著如果有100人的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，將可空余出20人的研發(fā)力量，用于投入更多的研發(fā)項(xiàng)目或更深入的研究。

據(jù)Vines等[7]研究，使用紙質(zhì)實(shí)驗(yàn)記錄本時(shí)，由于人員流動(dòng)、潮濕污染、發(fā)霉蟲蛀等影響，每年平均數(shù)據(jù)流失率高達(dá)17%。

3? ? 電子實(shí)驗(yàn)記錄本的分類

ELN以復(fù)雜程度來區(qū)分，可分為基礎(chǔ)版、專業(yè)版和高端版[8]?；A(chǔ)版ELN是一種文字處理器或文字記錄系統(tǒng)，如Word。由于缺乏審計(jì)追蹤功能，不能作為證據(jù)使用，不能保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

專業(yè)版ELN必須包含合規(guī)的電子簽名和審計(jì)追蹤等功能[9]，以保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)或滿足監(jiān)管層的要求，代表品牌有InELN專業(yè)版、IDBS等。

高端版ELN除了包括其他版本ELN的所有功能外，還要滿足化學(xué)、生物等各類型實(shí)驗(yàn)的專業(yè)要求，如具備ChemDraw或InDraw結(jié)構(gòu)式編輯器（兼容cdx文件）、多功能電子表格、自定義模板、與其他系統(tǒng)如LIMS，SDMS，CDS對(duì)接（需個(gè)性化定制，預(yù)算高）、儀器對(duì)接（需個(gè)性化定制，預(yù)算高）等功能。代表品牌有InELN高端版、E-notebook等。

4? ? 電子實(shí)驗(yàn)記錄本的產(chǎn)品形式

ELN有2種產(chǎn)品形式：客戶/服務(wù)器模式（Client/Server，C/S）架構(gòu)和瀏覽器/服務(wù)器模式（Browser/Server，B/S）架構(gòu)。傳統(tǒng)的C/S架構(gòu)：客戶端+本地服務(wù)器，要求在個(gè)人電腦上安裝ELN的客戶端軟件，同時(shí)，也要在客戶服務(wù)器上安裝ELN服務(wù)器端軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)。

現(xiàn)代的B/S架構(gòu)：本地服務(wù)器或云服務(wù)器部署，只需用戶電腦上安裝了瀏覽器，即可使用ELN，可以跨平臺(tái)，支持在臺(tái)式機(jī)、平板電腦、手機(jī)或其他移動(dòng)設(shè)備上使用。

5? ? 電子實(shí)驗(yàn)記錄本的產(chǎn)品組成

ELN主要由以下模塊組成：人員和權(quán)限模塊、記錄模塊、文本和表格編輯、文件管理、模板管理、協(xié)作模塊、審核管理、審計(jì)追蹤（Audit trail）、電子簽名、導(dǎo)入導(dǎo)出管理、存檔備份管理、安全模塊、項(xiàng)目管理等。

6? ? 電子實(shí)驗(yàn)記錄本的合規(guī)性

ELN要合規(guī)，需主要滿足FDA、國(guó)家藥品監(jiān)督管理局（National Medical Products Administration，NMPA）、歐盟藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（Good Manufacturing Practices，GMP）相關(guān)的法規(guī)，如：（1）FDA 21 CFR Part 11。（2）《藥物非臨床研究質(zhì)量管理規(guī)范》（國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局令第34號(hào)）。（3）中國(guó)GMP中計(jì)算機(jī)化系統(tǒng)相關(guān)電子數(shù)據(jù)條款。（4）歐盟GMP條款中電子記錄條款A(yù)nnex 11。

7? ? ELN與LIMS的區(qū)別

ELN系統(tǒng)是知識(shí)管理的解決方案，不是工作流程解決方案。ELN適用于創(chuàng)新、多變的方法發(fā)現(xiàn)或樣品數(shù)據(jù)記錄和管理，處于擬生產(chǎn)或生產(chǎn)階段之前[10]。

LIMS是一種實(shí)驗(yàn)室工作流程解決方案，以樣品數(shù)據(jù)質(zhì)量和合規(guī)性為核心。此處的樣品指擬生產(chǎn)或生產(chǎn)中抽樣的樣品。

簡(jiǎn)而言之，ELN更適合于研發(fā)階段的價(jià)值發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)，LIMS更適合于生產(chǎn)或擬生產(chǎn)階段的質(zhì)量管理。國(guó)際主流的制藥企業(yè)，ELN和LIMS均會(huì)獨(dú)立采用，分別用于研發(fā)和生產(chǎn)（或試生產(chǎn)）階段的數(shù)據(jù)管理。因?yàn)槎哐芯績(jī)?nèi)容迥異，研究人員不同，數(shù)據(jù)互通的需求不高，二者一般獨(dú)立使用。在個(gè)案中，二者數(shù)據(jù)可以通過應(yīng)用程序編程接口對(duì)接。

8? ? 挑選電子實(shí)驗(yàn)記錄本的方法

電子實(shí)驗(yàn)記錄本在全球有近50家活躍的供應(yīng)商，中國(guó)境內(nèi)活躍的供應(yīng)商不超過10家，主要包括Integle鷹谷電子實(shí)驗(yàn)記錄本（InELN），PE E-notebook，IDBS，達(dá)索BIOVIA Workbook等。

如何挑選適合自己的電子實(shí)驗(yàn)記錄本，需要確定以下問題：（1）公司對(duì)電子實(shí)驗(yàn)記錄本的核心需求是什么，如合規(guī)、數(shù)據(jù)規(guī)范、數(shù)據(jù)搜索和分享等。（2）需要ELN具備什么樣的專業(yè)屬性，如化學(xué)結(jié)構(gòu)式編輯器（是否與cdx兼容）、兼容多學(xué)科要求等。（3）ELN軟件是否簡(jiǎn)單易用。（4）ELN軟件是B/S（電腦上打開瀏覽器即可使用）還是C/S（每臺(tái)電腦上安裝軟件后才能使用）架構(gòu)。一般B/S易于維護(hù)，實(shí)施和維護(hù)成本低。（5）供應(yīng)商是否有GMP/GLP的ELN客戶實(shí)施案例。（6）ELN軟件是否部署在公有云，還是公司內(nèi)部服務(wù)器上。（7）公司的預(yù)算是多少，能否承擔(dān)昂貴的個(gè)性化需求定制費(fèi)用。

9? ? 電子實(shí)驗(yàn)記錄本的使用歷史

弗吉尼亞理工大學(xué)Raymond E.Dessy博士在20世紀(jì)80年代中期開始設(shè)想電子記錄本的概念，到1994年他提供了ELN的第一個(gè)工作實(shí)例。直到2000年6月的“全球和國(guó)家商業(yè)電子簽名法案”（ESIGN）出臺(tái)，意味著電子簽名具有法律約束力，從而確認(rèn)了ELN的合法地位。

在2017年7月，中國(guó)NMPA頒發(fā)了《藥物非臨床研究質(zhì)量管理規(guī)范》，確定了電子數(shù)據(jù)可以代替紙質(zhì)數(shù)據(jù)，電子簽名與手寫簽名具有相同的法律效力。從那時(shí)起，中國(guó)的ELN開始快速發(fā)展。

10? ? 電子實(shí)驗(yàn)記錄本的發(fā)展前景

ELN將被所有的研發(fā)科學(xué)家用來記錄他們的科學(xué)研究，是數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室的核心組件。電子化只是ELN的第一步，ELN將歷經(jīng)物聯(lián)網(wǎng)化、智能化等階段，最終走向自動(dòng)化。人們獲取數(shù)據(jù)將從主動(dòng)模式，逐步變成被動(dòng)模式乃至自動(dòng)模式。ELN積累的數(shù)據(jù)，也將有力推動(dòng)基于人工智能的創(chuàng)新藥物研發(fā)、仿制藥物研發(fā)、生物和化學(xué)的基礎(chǔ)研究、新材料研發(fā)、新能源研發(fā)、功能化妝品研發(fā)、化工工藝優(yōu)化等，實(shí)現(xiàn)研發(fā)生產(chǎn)力和競(jìng)爭(zhēng)力的全面提升。

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