Naturalis Biodiversity Center voert jaarlijks duizenden laboratoriumanalyses uit voor biodiversiteitsonderzoek. Om de kwaliteit binnen dit onderzoeksveld op het hoogste niveau te houden, zijn de laboratoria overgestapt naar een LIMS-systeem. Die overstap ging niet zonder slag of stoot, maar was wel nodig voor de professionalisering. De registratie is nu gestructureerd en de data van A tot Z herleidbaar. Naturalis is hiermee klaar voor de toekomst.
Naturalis Biodiversity Center is een toonaangevend instituut binnen het wereldwijde biodiversiteitsonderzoek. Om de kwaliteit en betrouwbaarheid van de onderzoeksprogramma’s te waarborgen, is het centrale lab van Naturalis overgestapt van losse labjournaals naar een betrouwbaar LIMS-datasysteem. Een grote stap vooruit. Alle onderzoeksdata zijn nu gemakkelijk herleidbaar, overzichtelijk en goed geregistreerd.
Naturalis is bij het grote publiek vooral bekend als museum en de thuisbasis van T. rex Trix. Maar achter de schermen, in het wetenschapsgebouw in Leiden, gebeurt veel meer. Als nationaal onderzoeksinstituut biedt Naturalis Biodiversity Center plaats aan ongeveer 130 onderzoekers, verdeeld over acht onderzoeksgroepen. Jaarlijks lopen hier circa 80 diverse onderzoeksprojecten op het gebied van (moleculaire) biologie, morfologie en geologie.
Het laboratorium van Naturalis, waar zo’n 23 medewerkers actief zijn, fungeert als een gecentraliseerde faciliteit voor zowel interne als externe onderzoekers. Het lab ondersteunt een breed scala aan moderne technieken, variërend van diverse DNA-sequencingmethoden en ancient DNA-onderzoek tot geavanceerde 3D-CT-scanning. Binnen het moleculaire lab ligt de focus op workflows voor DNA-barcoding en metabarcoding, waarbij gebruik wordt gemaakt van Next Generation Sequencing (Oxford Nanopore en Element AVITI).
Aan het roer staat Elza Duijm, afdelingshoofd van het lab. “Onze ambitie is om de complete Nederlandse natuur in kaart te brengen”, legt ze uit. “Ons laboratorium levert daarom een cruciale bijdrage aan grensverleggende projecten, zoals ARISE, dat zich richt op het identificeren van alle Nederlandse soorten, en initiatieven zoals eDentity, waarmee we DNA-sporen in de bodem, water en lucht analyseren.”
Binnen de Naturalis Research Infrastructure (NRI) bouwt het instituut nu stapsgewijs aan één geavanceerde, digitale infrastructuur voor soortenherkenning. Er wordt hierbij volop ingezet op het borgen van FAIR-data (Findable, Accessible, Interoperable en Reusable). Binnen deze infrastructuur komt wetenschappelijke expertise samen met AI, natuurhistorische collecties en moderne technieken. Dit moet het mogelijk maken om de biodiversiteit bijna in realtime te meten en het complete web van het leven sneller in kaart te brengen.
Om deze ambities waar te maken en de immense hoeveelheid registratie-, verzamel- en analysedata te verwerken, moest de werkwijze in het laboratorium meegroeien. Juist de schaal van deze huidige projecten zorgde ervoor dat het lab uit zijn jasje groeide. “De echte eyeopener kwam tijdens ons eerste grote biodiversiteitsprogramma”, licht Duijm toe. “In vijf jaar tijd hebben we toen maar liefst 70.000 monsters verwerkt.”
“We vertrouwden destijds op losse labjournaals, Excel en Google Sheets. Dat ging best goed, maar toen werkten we met een veel kleiner team en waren de projecten een stuk overzichtelijker. Als er op een gegeven moment meer mensen in een Excelbestand werken, is er een groter risico op menselijke fouten. Daarnaast werkten we nog met handgeschreven labjournaals. Probeer na een paar jaar nog maar eens data terug te lezen van iemand met een onleesbaar handschrift …”
Het laboratorium liep – zegt Duijm – hier tegen de grenzen van zijn eigen systeem aan. En daardoor kwam de kwaliteit van de data in het geding. De keuze was snel gemaakt en LIMS kreeg de hoogste prioriteit.
“We liepen keihard tegen de grenzen van ons eigen systeem aan”Elza Duijm, Naturalis Biodiversity Center
Die zoektocht naar een professioneel datasysteem begon eigenlijk al in 2022 en zal pas dit jaar (eind juni) afgerond zijn. Duijm is blij dat het er bijna op zit. “We zijn nu ruim 2,5 jaar onderweg vanaf de afronding van de Europese aanbesteding en leggen momenteel de laatste hand aan de implementatie. Het is een enorm intensief traject geweest, waarin we een hoop hebben geleerd en overwonnen.” Ze vervolgt: “Omdat we vanaf nul moesten beginnen, hebben we vooraf uitgebreid gesproken met andere organisaties die al ervaring hadden met een LIMS. Zo kregen we een goed beeld van hoe we het proces van aanbesteding en de daaropvolgende implementatie het beste konden aanvliegen. Dat heeft ons enorm geholpen.”
Het Programma van Eisen van Naturalis Biodiversity Center was een zeer uitgebreide lijst. Uiteraard speelden het budget en de aansluiting op de bestaande workflows en databases een grote rol. Bovendien moest het LIMS enorme batches met data aankunnen, maar tegelijkertijd intuïtief genoeg zijn voor het kleinschaliger werk van individuele onderzoekers. Minstens zo belangrijk was de duurzaamheid, digitale veiligheid en bijbehorende service.
“Vooral de grote aantallen en de flexibiliteit bleken voor veel leveranciers een dealbreaker”, herinnert Duijm zich. “iVention durfde wel met ons in zee te gaan met hun iLES-datasysteem, ook al was dit voor hen ook een uitdagend project. Het is fantastisch dat ze dit met ons zijn aangegaan en het resultaat mag er zijn.”
Naast de inspanning van de leverancier zijn intern circa tien medewerkers met het iLES-project bezig geweest. Een projectmanager, dataspecialisten en de analisten die dagelijks met de moleculaire workflows werken. Duijm: “Iedereen heeft intensief meegedacht over wat we nu écht van het LIMS verwachtten. Daarvoor moesten we elke stap op de labvloer kritisch bekijken.”
Ze kwamen er in de loop van het proces achter dat dat niet meevalt. “Sommige taken doe je als labmedewerker zo automatisch, dat het lastig is om dat in detail aan een ander uit te leggen. En we kwamen erachter dat onze vaktaal voor misvattingen zorgde. Bij ons betekenen woorden als ‘index’, ‘sample’ en ‘barcode’ gewoon iets heel anders.”
“Voer de testfase in kleine stapjes uit; zo houd je beter overzicht”Elza Duijm, Naturalis Biodiversity Center
De grootste en meest tijdrovende puzzel was dan ook de vertaalslag van de oude werkwijze naar een functioneel design en weer terug naar de nieuwe werkwijze. “Het testen bleek, mede door al die nieuwe procedures en ons gebrek aan eerdere LIMS-ervaring, een gigantische klus waar meer tijd in ging zitten dan we vooraf hadden ingeschat.”
Twee tips die Duijm aan anderen mee wil geven: “Voer de vertaalslag naar een functioneel design samen met de testfase in kleine stapjes uit, zo houd je beter overzicht. En besef ook dat een LIMS niet perfect is. Het is een registratiesysteem, geen wondertool. Hou het simpel.”
“iLES is een registratiesysteem, geen wondertool”Elza Duijm, Naturalis Biodiversity Center
Aan het eind van deze maand hoopt het Naturalis-lab iLES volledig up and running te hebben. “Daar wordt zeker een moment van gemaakt”, zegt Duijm. “Het waren een paar pittige jaren, maar dankzij de tomeloze inzet van iVention en ons team hebben we samen een prachtig platform neergezet dat enorme batches verwerkt en waarin al onze moleculaire workflows feilloos worden geregistreerd.” Voor de toekomst is de algehele kwaliteit en betrouwbaarheid van het biodiversiteitsonderzoek veiliggesteld. Niet alleen de registratie van de data is nu gestructureerd, ook de transparantie en herleidbaarheid. “We hebben nu een toekomstbestendig systeem, dat functioneert voor zowel het massale labwerk van onze megaprojecten als voor de kleinere projecten van individuele onderzoekers.”
Nog wensen voor de toekomst? “In de praktijk gaan we ongetwijfeld nog zaken tegenkomen die nog efficiënter kunnen; dat hoort bij zo’n groot project. Onze prioriteit is nu om iedereen op het lab kennis te laten maken met iLES. We gaan het systeem intensief gebruiken en verzamelen het komende halfjaar alle feedback en optimalisatie-ideeën, waarna we de balans opmaken voor de volgende verbeteringen.”
Een grote wens voor de langere termijn is om naast de moleculaire workflows ook de morfologische en geologische workflows (CT-scans, SEM) in het LIMS te registreren. De ambities van Naturalis en de mogelijkheden met dit datasysteem zullen de komende tijd alleen maar groeien.
Met flexibel LIMS kan zuivelcoöperatie analytische uitdagingen aan
