W związku ze stale rosnącym zapotrzebowaniem biobanki zwracają się ku automatyzacji, aby pomóc w utrzymaniu integralności próbek i przestrzeganiu wymagających standardów śledzenia próbek. Automatyzacja może być wdrażana w różnym stopniu na różnych etapach procesu biobankowania w celu poprawy dostępu, kosztów i wydajności.
Pobieranie, przetwarzanie, przechowywanie i pobieranie próbek przez biobanki i biorepozytoria powinno być znormalizowane, zharmonizowane i kontrolowane pod względem jakości na najwyższym możliwym poziomie, aby zapewnić stałą jakość1. Można to osiągnąć poprzez wdrożenie systemu zarządzania jakością (QMS) i przyjęcie standardowych procedur operacyjnych (SOP). Wdrożenie rozwiązań technicznych może wspomóc ten proces, zwłaszcza automatyzacja krytycznych obszarów procesów w biobankowaniu. Ograniczając lub eliminując czynności wykonywane przez człowieka, automatyzacja poprawia odtwarzalność i dokładność oraz zmniejsza częstość występowania błędnego znakowania lub niewłaściwego umieszczania próbek.
Chociaż automatyzację można wdrożyć na niemal każdym etapie procesu biobankowania, poprawiając jakość próbek i zmniejszając liczbę błędów, jednym z etapów, który nadal wymaga ręcznej obsługi, jest samo pobieranie próbek. Proces ten wymaga samodzielnego pobrania próbki przez przeszkolonego specjalistę, choć nadal można go standaryzować za pomocą SPO. Może to obejmować skrócenie do minimum czasu pomiędzy pobraniem próbki a jej zamrożeniem, co może mieć wpływ na jakość próbki.
Automatyzacja transportu próbek biologicznych do biobanku z klinik i laboratoriów przedanalitycznych może przynieść kilka korzyści w porównaniu z ręcznym transportem próbek. Podstawową zaletą jest możliwość dostarczania próbek 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, bez konieczności ciągłej obecności personelu, co pozwala ograniczyć wysokie koszty personelu. Przemieszczanie próbek w laboratorium można również usprawnić dzięki zautomatyzowanym stanowiskom pracy. Na przykład próbki mogą być automatycznie przenoszone do modułu pobierającego próbki, gdzie są przetwarzane, a następnie przenoszone do magazynu w celu przechowywania.
Pierwszą czynnością, jaką muszą wykonać biobanki po otrzymaniu nowych próbek, jest ich zarejestrowanie w systemie śledzenia. Może się to okazać czasochłonnym i żmudnym procesem, podatnym na błędy przy ręcznym wprowadzaniu danych. Proces ten można jednak zautomatyzować, stosując kody kreskowe. Próbki są skanowane przy ich wprowadzaniu, a wszystkie istotne informacje są wprowadzane do systemu zarządzania informacjami laboratoryjnymi (LIMS) dla biobanków. Zastosowanie automatycznego skanowania kodów kreskowych na każdym etapie procesu to najlepszy sposób na zapewnienie dokładnego śledzenia. Po zeskanowaniu czytnik przekazuje informacje do systemu LIMS, a próbka jest przetwarzana zgodnie ze zdefiniowanymi wcześniej zleceniami roboczymi. Połączenie etykiet z kodami kreskowymi z systemem LIMS jest niezbędne dla każdego biobanku, który zarządza różnymi próbkami, ponieważ system ten może również integrować się z elektroniczną dokumentacją medyczną i zdrowotną w celu usprawnienia śledzenia próbek.
Opracowano wiele systemów automatyzujących etapy przetwarzania próbek w procesie pracy biobanku. Obejmuje to systemy, które wykonują proste zadania, takie jak pobieranie i pobieranie płynów, a także bardziej złożone, takie jak ekstrakcja DNA. W rzeczywistości istnieje wiele systemów obsługujących różne metody ekstrakcji, wykorzystujących kulki magnetyczne lub metody wytrącania na drodze wirowania1. Co więcej, prawie całe przetwarzanie przedanalityczne próbek płynnych może być zautomatyzowane. Jednak w przypadku przetwarzania próbek tkankowych nadal wiele czynności, takich jak pobieranie próbek tkanek i ich podział, należy wykonywać ręcznie.
Podczas przetwarzania próbek za pomocą systemów automatycznych należy zwrócić szczególną uwagę na format probówek. Jeżeli próbki mają być podzielone na porcje, roboty muszą być w stanie pobierać i umieszczać probówki, a także otwierać je i zamykać. Należy również wziąć pod uwagę sposób identyfikacji probówek. O ile fiolki kriogeniczne można znakować w trakcie procesu, stosując systemy typu "wydrukuj i naklej", lub dostarczać je z fabrycznym kodem kreskowym, o tyle słomki kriogeniczne należy znakować przed napełnieniem. Słomki są następnie hermetycznie zamykane na obu końcach, co sprawia, że dalsza indywidualna, zautomatyzowana obsługa tych fiolek z próbkami jest niemożliwa.
Zamrażanie próbek ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia integralności próbki i późniejszego działania wszelkich stosowanych metod analitycznych. Jeśli próbki mają być zamrożone, należy to zrobić natychmiast po ich pobraniu. Proces ten można ustandaryzować, stosując wstępnie schłodzone do temperatury -20°C probówki z kodem kreskowym 2D lub oznakowane, które można przenieść do zamrażarki natychmiast po pobraniu próbki. Jednak w przypadku pracy z komórkami istotne jest kontrolowane tempo zamrażania na poziomie -1°C/min. Zautomatyzowane systemy mogą to osiągnąć, monitorując bezpośrednio temperaturę próbek i wykorzystując suchy lód do przeniesienia ich do pojemnika do przechowywania. Wykazano, że zapewnia to większą żywotność komórek w porównaniu z tradycyjnymi pojemnikami kriogenicznymi na alkohol izopropylowy.
Zautomatyzowane systemy przechowywania charakteryzują się także jednolitą temperaturą w całym obiekcie, z minimalnymi odchyleniami od temperatury zadanej. Inaczej jest w przypadku niezautomatyzowanych zamrażarek, gdzie najzimniejszy obszar znajduje się w tylnej części środka, a temperatura ulega znacznym wahaniom z powodu przenoszenia próbek podczas otwierania zamrażarki1. Obecnie istnieje kilka zautomatyzowanych systemów dla biobanków, które mogą przechowywać próbki w temperaturze -80°C lub w fazie par ciekłego azotu. Jednak główne elementy manipulatorów są umieszczone w obszarach znacznie powyżej rzeczywistej strefy przechowywania, w temperaturze od 0°C do -20°C. Dzięki temu elementy mechaniczne pozostają w optymalnej temperaturze. Dzięki temu elementy mechaniczne pozostają dłużej w optymalnym stanie roboczym i minimalizuje się przenoszenie ciepła z tych części na próbki. Niezależnie od tego, czy przechowywanie końcowe odbywa się w temperaturze -80°C czy w ciekłym azocie, zaleca się stosowanie rezerwowego źródła ciekłego azotu. Dzięki temu chłodzenie nie zostanie przerwane w żadnych okolicznościach. Należy również wziąć pod uwagę liczbę próbek, które mają być przechowywane, oraz czas ich przechowywania, ponieważ w systemach w temperaturze -80°C można często przechowywać więcej próbek. Jednocześnie w przypadku przechowywania próbek przez dłuższy czas zalecane jest przechowywanie w ciekłym azocie.
Proces pobierania próbek z biobanków można również zautomatyzować, aby szybko dostarczyć badaczom żądane próbki. Biobanki mogą wybierać pojedyncze próbki ze swoich zasobów lub nawet dostarczać tylko części wymaganych próbek biologicznych. W razie potrzeby do rozmrożenia potrzebnych próbek można także wykorzystać zautomatyzowane zamrażarki. Dokładna identyfikacja ma kluczowe znaczenie dla precyzyjnego pobierania próbek. W przypadkach, gdy wymagana jest tylko podwielokrotność próbki, fiolka odbiorcza musi być opatrzona etykietą z odpowiednimi informacjami. Pozwoli to na pełną kontrolę próbki, a jednocześnie pozwoli na zapisanie, ile jeszcze pozostało z oryginalnej próbki. W przypadku postępowania z próbkami przechowywanymi w słomkach, ponieważ obecnie na rynku nie ma systemu umożliwiającego automatyczne otwieranie i odzyskiwanie próbek z tych pojemników, słomki kriogeniczne muszą być przetwarzane ręcznie.
LabTAG firmy GA International jest wiodącym producentem wysokowydajnych etykiet specjalistycznychoraz dostawcą rozwiązań identyfikacyjnych stosowanych w laboratoriach badawczych i medycznych, a także w placówkach służby zdrowia.
Referencje:
