永远不要再踏进实验室:在云实验室中进行研究

想象一下，再也不用在实验室的日常工作中跋涉了。想象一下，把你所有的时间都花在设计实验、解释结果和推进你的研究上，而不是把你的一天花在移液样本、修理损坏的仪器或在文件中搜索丢失的数据上。

几个世纪以来，科学家不得不扮演研究员、实验室经理和技术人员的角色。建造、操作和维护实验室的时间和成本减慢了他们的工作，限制了他们充分探索研究问题的能力。云实验室绕过了这些限制，让科学家们可以按照自己的想法去做，而不用经历运行、储存、管理和维护实验室的日常麻烦。

今天，设备最好的云实验室提供了全方位的功能，使研究人员能够通过他们可以在任何地方访问的软件界面进行任何基本实验，从分子生物学到生物化学。研究人员只需将他们的样本运送到远程实验室，在线提交他们的实验方案，并以干净和可用的格式收到他们的结果。真正的云实验室可以完全取代物理实验室。它们为世界各地的大学、制药公司和合同研究组织(CRO)的科学家提供了无数的好处，从节省成本到降低资本负担、提高吞吐量和无与伦比的设备获取渠道。

推进学术研究

如今，许多企业都在云上运营，现在，学术机构也可以在他们的研究实验室中使用这项技术。将研究转移到云端对学术研究人员有很多好处，从节省成本到使他们能够培训新一代更全面的科学家，为未来做好更好的准备。

首先，云实验室可以让资金有限或实验室空间有限的研究人员获得推进其研究领域所需的仪器和设备。此外，由于主要研究人员在远程进行研究，大学可以节省与物理实验室空间相关的建筑、维护和能源成本。此外，在全球继续抗击COVID-19大流行之际，云实验室使学生、教师和工作人员能够在家无缝地继续学习和进行实验。

也许更重要的是，使用云实验室可以让学术机构提升他们的研究项目。卡内基梅隆大学(CMU)正在建设 他们校园里的云实验室 现在减少科学研究的障碍，使他们的学生和教师能够迅速地将他们的想法带入实验室，并跟随科学的发展。云实验室提供的灵活性和可访问性使其成为寻求进一步扩大资金并为学生建立更有效和更有影响力的学习环境的大学的一个有吸引力的选择。学生不仅可以从世界任何地方访问实验室，而且在线运行实验的过程使他们能够学习编码的基础知识，并使他们有更多机会与数据科学家合作，为他们提供将在日益数字化的未来中服务的技能。

加速药物研发

制药公司也在寻求加快他们的研发项目。他们的目标是尽快将产品推向市场。

云实验室迅速加快了药物开发的步伐。由于实验是半自主运行的，几个实验可以同时进行，一天24小时，一周7天。总的来说，这使得公司能够更快地进行更多的实验，提高组织发现和开发有前景的候选药物的能力。

近年来，一些公司寻求cro的帮助，希望加快他们的科学工作。从短期来看，cro执行这项工作的成本将低于内部处理的成本。然而，通过外包给CRO，公司不仅委托CRO执行他们的实验，还委托他们设计实验。这就产生了更多无意中引入协议错误和操作员偏见的机会。

其他公司集成并自动化了大量的实验工作流程，以降低成本并提高可重复性。这使得制药公司能够保留实验执行的所有权，但这些产品以牺牲灵活性为代价，限制了科学家适应不断变化的实验需求的能力。云实验室提供了两种解决方案中的最佳方案:科学家保留对实验的各个方面的控制权，从设计到数据分析和报告，而无需自己执行任何日常实验室工作或其他后勤活动。

cro也可以从云实验室中受益。通过云实验室提供服务，他们可以加速自己的科学工作，并更及时地将结果交付给制药客户。

一个具有自动化仪器的云实验室。研究人员从世界各地登录到这里进行研究。来源:Emerald Cloud Lab

解决再现性危机

因为2015年的一项研究确定 科学家每年产生价值280亿美元的不可复制临床前数据 在美国，世界各地的生命科学公司和大学都在竞相寻找危机的根源，并找到解决危机的方法。多年来，科学家们已经确定了几个原因，包括不可靠的仪器、动力不足的数据集、描述不当的研究协议以及不一致的记录方法，这些都导致了普遍的数据丢失率。

许多公司和实验室已经开发了一些工具和策略来缓解可重复性危机的一些原因。一些人专注于开发更精确的仪器，而另一些人则开发了电子实验室笔记本(eln)和实验室信息管理系统(LIMS)，以减少让科学家准确完整地记录与实验相关的程序和数据的摩擦。但是，虽然这些零碎的解决方案解决了危机的一些具体原因，但它们受到了科学家继续直接进行实验的需求的阻碍。

eln和LIMS通过更可靠地观察和记录科学家在实验室中所做的事情来提高可追溯性。但云实验室从相反的方向解决问题:该平台允许科学家完全以数字方式设计和执行他们的实验。该平台为科学家提供了一个完整的命令集，包括实验室中可用的每个变量和选项，通过这组命令设计实验，科学家必须根据定义完整地描述他们的实验，以便命令有效。默认情况下，这些命令驱动记录并存储在云中的协议。因为每个协议背后都有一个完全定义的命令集，研究人员可以很容易地多次执行相同的协议，建立完全可跟踪和可重复的工作流。这增加了数据集的力量，并增加了数据有效的概率。云实验室的半自主性质也减少了可能干扰实验结果的人为错误和偏见。与独立的自动化解决方案不同，这些好处适用于实验的整个范围和生命周期。

此外，为了确保研究人员的实验正常运行，云实验室将所有相关数据(环境监测、仪器资质、样本数据、材料分析证书等)链接回协议本身。这一过程还提高了可重复性，因为科学家可以用一行代码全面比较一种协议与另一种协议的所有方面。这使得研究人员能够快速排除不一致的结果，例如，确定两个实验中使用的试剂来自不同批次。

通过云实验室实现科学研究的民主化

除了降低成本、加速药物开发和提高可重复性外，云实验室还使研究更具包容性。 由于研究人员不必亲自在实验室进行研究，世界各地的所有科学家都可以使用最新的仪器和技术。这不仅降低了pi和公司的启动成本，还使实验室能够聘请有才华的科学家，而不管他们住在哪里。大学甚至可以使用云实验室来教育世界各地的学生。例如，位于宾夕法尼亚州匹兹堡市的CMU 让他们的本科生做实验 通过一个 云实验室位于旧金山附近 在加州学习如何进行研究。

总的来说，云实验室正在以我们刚刚开始看到的方式改进研究。制药公司和大学将继续发现云实验室的更多好处，因为他们更广泛地采用这种方法，并利用它来发现新的知识，以造福人类。