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Konzeption und Implementierung einer Geräteschnittstelle des TECAN EVO Aliquotierroboter im Biobankkontext
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Veröffentlicht: | 26. Februar 2021 |
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Hintergrund: Viele klinische und biomedizinische Studien und Projekte benötigen eine große Anzahl von qualitativ hochwertigen Biomaterialproben sowie korrespondierende klinische Daten, um verlässliche und evidente Ergebnisse zu erzielen. Biobanken erfassen, verarbeiten, lagern und liefern Proben und Daten zur schnellen Bereitstellung von qualitätsgesicherten Biomaterialien für Forschungsvorhaben [1]. Das Interdisziplinäre Centrum für Biobanking-Lübeck (ICB-L) [2] setzt bei der Probenprozessierung auf verschiedenste Arten von Automatisierungslösungen, um Biomaterialien gemäß definierter SOPs (Standard Operating Procedures) zu verarbeiten. So wird für das Aliquotieren von Flüssigproben die Freedom EVO Plattform (Tecan Group AG [3]) verwendet. Um den Prozess der Datenübertragung in das Biobankinformations- und Managementsystem CentraXX (Kairos GmbH [4]) zu automatisieren, wurde eine Schnittstelle zwischen dem Pipettierroboter und dem CentraXX System konzipiert und implementiert.
Methoden: In einer Anforderungsanalyse wurden zuerst sowohl notwendige als auch hinreichende Kriterien festgelegt, die bei der Implementierung der Schnittstelle berücksichtigt werden mussten. Die Implementierung der Schnittstelle wurde im Anschluss in Java realisiert. Dabei galt es, die Daten aus dem Aliquotiervorgang mit den bereits vorhandenen Patienten- und Probendaten zu verknüpfen, um die Verarbeitung so exakt wie möglich digital abzubilden. Als ersten Input für die Schnittstelle wird ein Report im CSV-Format vom Pipettierroboter erzeugt, der die wichtigsten Aliquotierparameter wie beispielsweise das Volumen der Aliquote und den Zeitpunkt des Verarbeitungsprozesses enthält. Als zweiter Input wird von einem externen Probenscanner eine Datei mit den erfasst Proben-IDs der Aliquote im TXT-Format generiert. Für die korrekte Zuordnung der Aliquote zu der entsprechenden Stammprobe mussten, die in CentraXX befindlichen Daten der Stammprobe aus CentraXX exportiert und zusätzlich in der Schnittstelle verarbeitet werden. Durch die webbasierte Architektur des CentraXX Systems wurde für den Export der benötigten Stammprobendaten der RESTful Web-Service gewählt [5]. Über die CentraXX-REST-Schnittstelle konnten so die benötigten Ressourcen vom Server abgerufen und datei-basiert als dritter Input abgespeichert werden. Die einzelnen Aliquotierparameter der drei Input-Dateien wurden dann in dem Schnittstellenprogramm zu einem Datensatz zusammengefügt und im XML-Format importiert. Der Import der Daten wurde wiederum über die REST-Schnittstelle realisiert.
Ergebnisse: Die Funktionsfähigkeit der selbst entwickelten Schnittstelle wurde anhand verschiedener Testfälle nachgewiesen. Die Daten konnten vollständig in das Biobankinformations- und Managementsystem CentraXX übermittelt werden. Die Verarbeitung von unvollständigen Daten und häufig auftretende Fehler, wie inkorrekt erfasste Aliquot-IDs, wurden zudem sicher abgefangen.
Zusammenfassung: Die selbst entwickelte Schnittstelle hat einen deutlichen Mehrwert gegenüber der manuellen Datenerfassung. Neben einem deutlichen Zeitvorteil ermöglicht die Schnittstelle eine Erhöhung der Datenqualität. Des Weiteren wird durch die Möglichkeit der Abbildung von Lagerorten in CentraXX der Zustand nach dem Aliquotiervorgang digital exakt dargestellt. Bei der Umsetzung der Schnittstelle wurde eine adaptive Implementierung verfolgt, so dass Änderungen in den Aliquotierdateien oder dem XML-Schema leicht umgesetzt werden können. Betrachtet wurde zunächst das Aliquotieren von Blutserum und Blutplasma, allerdings kann die Schnittstelle auch ohne großen Aufwand um weitere Verarbeitungsschritte wie beispielsweise das Aliquotieren von isolierter DNA ergänzt werden. Somit liefert diese Arbeit einen weiteren Schritt zur qualitätsgesicherten Laborautomatisierung im ICB-L.
Die Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.
Die Autoren geben an, dass kein Ethikvotum erforderlich ist.
Literatur
- 1.
- Riegman PH, Morente MM, Betsou F, de Blasio P, Geary P; Marble Arch International Working Group on Biobanking for Biomedical Research. Biobanking for better healthcare. Mol Oncol. 2008 Oct;2(3):213-22. DOI: 10.1016/j.molonc.2008.07.004
- 2.
- Interdisziplinäres Centrum für Biobanking – Lübeck. Biobank Lübeck. [Zugriffsdatum: 20.03.2020]. Verfügbar unter: https://www.uni-luebeck.de/biobank.html
- 3.
- Tecan Group AG. Freedom EVO Plattform. [Zugriffsdatum: 20.03.2020]. https://www.tecan.com
- 4.
- Kairos GmbH. CentraXX. [Zugriffsdatum: 20.03.2020] https://www.kairos.de
- 5.
- Rodriguez A. RESTful Web services: The basics. IBM developerWorks. 2008.