基于转化医学的数据管理服务
——以华盛顿大学健康科学图书馆为例*
2021-03-20王玲玲
王玲玲
科学数据作为科研活动的灵魂,是激发科研创新的起点,也是科研活动丰硕成果不可或缺的部分。健康医学是科研数据管理和共享起源较早的领域,由于其科研数据的独特性和代表性及其科研和实践价值,成为备受关注的学科领域。目前,以欧美为代表的发达国家,健康医学图书馆纷纷开展了科研数据管理服务,并已形成相当成熟的服务体系,成为一线科研人员以及临床工作者科研工作的坚实保障。转化医学作为医学的一个重要分支,其将基础研究与解决临床实际问题相结合、实现实验室与临床研究的双向转化的研究方式决定了其自身研究与数据具有密不可分的联系,其庞大的实验数据以及临床医疗大数据的科学管理的重要性和迫切性也为医学图书馆数据馆员的加入创造了机遇。
1 基于转化医学的图书馆数据管理服务的内涵及意义
1.1 转化医学的兴起与发展
“转化医学”又称“转化研究”“转换医学”“转译医学”“临床与转化科学”等,与其相关的概念最早出现于1966 年美国的Bioscience,McKinney[1]用Bench to Bedside(试验室到床边)来阐述药物开发需要基础研究和临床研究之间跨行业的沟通交流。1996 年,Lancet 首次出现“转化医学”这一名词[2],继2003年美国国立卫生研究院Zerhouni[3]提出把医学基础研究成果快速有效地转化为临床医学技术,确定了转化医学的内涵之后,转化医学持续成为医学研究的前沿领域。21世纪初,欧美国家纷纷斥巨资用于建设各类型转化研究中心,将转化医学作为生命科学的重点战略发展方向之一。我国转化医学研究起步虽然较国外晚,但发展非常迅速,自2009年中国科学院成立了转化医学与发展中心之后,国内高校、研究机构等纷纷建立转化医学中心,转化医学研究也如火如荼地开展起来。
基于医学难题的攻克以及突发公共卫生事件的应对和遏制的考量,基础研究与临床医学之间亟需建立有效的双向合作机制。转化医学的出现,打破传统医学研究模式,在二者之间架起一座桥梁,实现理论与实践的结合,扫除基础医学与临床医学、预防医学、药物研发和健康之间的屏障,以揭示复杂生物体及其调节机制的新途径、消除阻碍现代医学科学发展的壁垒、填补医学研究空白,从而为人类疾病的预防与诊疗提供保障。
1.2 转化医学与图书馆数据管理的关系
要真正实现转化医学,不止是观念的转变,还需要多个学科间的交流与合作。转化研究模式的兴起为医学图情领域提供了新的挑战与机遇,医学图书馆作为医科院校以及附属医院教学和科研的重要拍档,既拥有丰富的国内外医学资源馆藏,又具备生物医学、行为科学或生物科学的多学科背景以及信息组织、信息检索、数据处理技能的IT高手和数据专家。并且,长期的实践工作中与服务对象建立紧密的联系,为其准确、有效地集合相关的利益群体提供可能和保障,从而为转化医学研究提供专业指导和技术支持,具体包括转化研究合作支持、数据管理、生物信息学工具与方法支持、临床研究支持、转化研究的追踪与评估[4]等。
近年随着大数据发展,先进仪器装备与信息技术等越来越广泛和深入的整合到生物技术中来。转化医学涉及医学基础研究以及临床研究两个方面,面对纷繁复杂、高度异质的医学大数据,科学有效地开展科研数据的有效获取、加工、存储、分析、共享和利用等数据管理工作,是促进基础研究向临床转化以及反向验证、加速成果顺利推向市场发挥效用、促进人类健康的必要条件。对于转化医学和数据管理二者的关系,主要表现为以下三点:第一,转化医学研究依赖科学有效的数据管理,有效地获取和分析利用实验数据以及临床大数据是转化医学研究的基础。第二,数据管理质量影响转化医学研究进程,只有科学地管理庞大、异构的医学大数据,才能不断推进转化医学研究。第三,两者相辅相成,共同促进医学事业的进步以及捍卫人类健康。
2 基于转化医学的图书馆数据管理服务实践与研究述评
2.1 转化医学的图书馆数据管理服务理论研究
美国医学图书馆协会(Medical Library Association,MLA)2010 年5 月召开的年会中,明尼苏达大学、北卡罗来纳大学、佛罗里达大学等高校医学图书馆共同探讨通过学科馆员及信息专家为转化医学开展深层次医学信息服务的理论构想[5]。同年6月,Kristi博士[6]明确指出“图书馆在临床与转化科学中的角色定位”,并从临床实践、基础科学研究、教育培训、转化研究追踪与评估、数据管理等多个方面肯定图书馆的价值,强调只有通过多学科协同互助才能真正促进转化科学研究和发展。Jennifer、Layne[7]按功能对服务内容进一步细化,从行政管理、生物统计学/流行病学/研究设计(BERD)、临床研究伦理、临床研究管理、临床信息服务、转化研究评估、基金政策法规咨询等14个方面阐述了图书馆在转化医学研究中的支持服务内容。2012年,美国杜克大学提出了由图书馆作为参与者的“科研管理团队”模型(research management team,RMT),该模型指出通过组建数据管理与信息服务团队来支持临床与转化研究的开展[8];Tania等在对转化研究人员的数据使用和数据管理实践的现状调研的基础上进一步指出组建跨学科分工协作的“科研管理团队”在转化医学研究中的必要性和重要意义[9]。
在国内,转化医学研究也逐步引起学者的重视,然而,关于图书馆开展转化医学服务的理论研究成果为之甚少。内容主要涉及循证和转化医学背景下的医学图书馆所面临的挑战以及应对策略[10]、面向转化医学的高校图书馆嵌入式学科服务,以及在分析国外图书情报机构支持转化研究的实践基础上为国内图书情报服务支持转化医学研究的服务提供方向[11-15]等。
2.2 基于转化医学的图书馆数据管理服务实践研究
随着转化医学研究以及数据管理作用的日益凸显,在国外,针对转化医学的图书馆数据管理服务实践研究已经率先开展。华盛顿大学Bernard Becker医学图书馆的健康信息学教师和生物信息学专家合作创建了面向馆员的基因组学和转化医学的创新课程[16],旨在通过专业培训提高转化医学信息馆员的服务能力。佛罗里达大学、印第安纳大学、华盛顿大学圣路易斯分校医学院等7家图书馆联合开发了为转化医学研究提供联系、共享和发现的科研人员信息及研究成果信息平台——VIVO平台[17],该平台为转化医学研究合作、专业咨询提供了精准的信息保障。此外,华盛顿大学健康科学图书馆(以下简称“UWHSL”)首次联合多家机构共同成立转化研究和信息实验室(Translational Research and Information Lab,TRAIL),共同为机构转化医学研究提供全面的信息及数据服务,内容涉及设备支持、培训开发、生物医学支持、专业咨询等14项服务内容[18]。除此之外,转化医学支持服务也在健康科学图书馆开展基础医学以及临床研究相关的数据管理服务中得以体现,例如纽约大学健康科学图书馆利用多中心临床数据采集系统——RedCap开发数据库搜集临床数据并参与数据的深层挖掘和分析。并且,为进一步提升师生以及附属医疗机构医护人员的数据管理水平,数据服务部门与技术部门的RedCap管理员以及临床数据管理支持部门建立伙伴关系,以分级开设培训课程的形式提供基于RedCap 的数据支持服务[19];马萨诸塞大学医学院Lamar Soutter图书馆联合伍斯特理工学院的乔治·戈登图书馆、美国东北大学等新英格兰地区大学图书馆开发了适合不同学科的新英格兰数据管理协作课程[20]。耶鲁大学Harvey Cushing/John Hay Whitney 医学图书馆(CWML)与密歇根大学Taubman健康科学图书馆建立合作关系,协作定制开源软件Cytoscape全面的教学课程的内容,通过网络与表达谱、表型和其他分子状态进行视觉整合,将网络与功能注释数据库建立联系[21]。杜克大学医学图书馆员(信息专家)通过共享数据算法和数据集来实现数据共享计划,助力科研成果产出以及推进药物研发进程[22]。在国内,仅有青岛大学图书馆[23]和北京大学医学图书馆[24]开展了针对转化医学的相关服务,然而服务内容和涉及学科相对单一。
综上所述,目前国内研究多以国外理论、实践的介绍以及基于转化医学研究的图书馆服务理论构想为主,缺少深入的个案分析。国内开展基于转化医学的图书馆学科服务的高校图书馆甚少,服务内容以及服务学科较为单一,而美国健康科学图书馆开展的实践工作已相对普遍和成熟。因此,选取典型的国外高校图书馆成功案例进行深入分析,期望给国内医学高校图书馆的服务与研究带来启示。
3 华盛顿大学健康科学图书馆的实践
转化研究和信息实验室(Translational Research and Information Lab,TRAIL)[25]是UWHSL与华盛顿大学首席信息研究和转化健康科学研究所(ITHS)、生物医学信息和医学教育系(BIME)、华盛顿大学医学信息技术服务(ITS)以及西北太平洋地区国家医学图书馆网络(NNLM PNR)共同建立的合作,探讨如何最好地利用现有的专业知识和空间为临床研究人员提供临床研究数据管理服务和新兴技术支持,推进多机构合作促进临床数据管理实践。“TRAIL计划”于2016年在华盛顿大学正式启动,通过汇集各方资源,秉承协作发展、质量保障、实事求是、服务多样、培训发展的指导原则,支持全校各部门教职员工、研究人员的临床以及基础研究科研服务。此外,TRAIL聘请了临床研究和数据服务助理总监来领导该计划,并且在计划启动之初设定了服务目标[25]:一是为华盛顿大学附属医疗机构研究人员提供创新空间;二是提供研究数据管理相关工具的咨询;三是优化工作流程和人力资源配置,创新开发新型服务模式。TRAIL基于转化医学的数据管理服务模式作为图书馆数据服务方面的成功实践,对于医学高校图书馆具有重要的参考价值和借鉴意义。下文从服务内容和特色、服务保障两方面简要分析TRAIL基于转化医学的数据管理服务主要特征、成功因素和成功运营机制。
3.1 服务内容和特色
临床与转化医学服务是UWHSL牵头组建多学科服务团队,依托“TRAIL计划”,围绕转化医学研究进程,通过团队精诚协作,从而提供空间支持服务、技术支持服务、研究支持服务、教学培训支持的多层次服务内容,呈现出服务内容体系化、服务主体协同化、服务空间现代化、服务层次多样化等特点。
(1)服务内容体系化。在国外,图书馆参与的转化医学研究已经相对普遍,然而大部分的服务是零散的、片面而不具备系统化的。横向看,TRAIL临床研究支持服务(以下简称“CDRM”)内容涉及设备、技术支持与系统开发、专业数据管理与分析、专业咨询等方面。并且,该服务模式结合了空间(创新实验室、VR 空间)、人力(“TRAIL”成员)和资源(包括软硬件、数据库、临床大数据等) 三个要素,使CDRM服务更具体系化,并将成为TRAIL 服务之常态。纵向来看,以上服务内容贯穿于基础研究、临床研究以及二者相互转化的所有过程。详见图1。
图1 临床研究支持服务内容
(2)服务主体协同化。TRAIL领导层根据美国图书馆协会(American Library Association)图书馆未来中心(Center for the Future of Libraries)确定的9种服务趋势以及用户需求的调研结果,设计了一套包括14项内容的CDRM服务。服务以图书馆为主导,各部门优势互补、分工协作的模式展开。详见图2。
图2 临床研究支持服务分工[25]
临床研究各项服务都有其对应的责任主体。TRAIL成员根据CRDM服务内容的需求采用多种组合策略,共同推进转化研究进程。UWHSL作为“TRAIL计划”的发起者和主导者,为TRAIL运行提供所需的物理空间以及相应的技术、设备、人力支持以及培训服务。虽然不直接参与到每一项具体服务工作,但在整个CRDM服务内容的制定和执行过程中起到了组织、宣传和统筹作用。华盛顿大学转化健康科学研究院(ITHS)作为华盛顿大学等6 家生命科学研究院组成的联合体,拥有多名科研人员和转化医学领域的咨询专家,主要承担临床数据的获取与分析、生物信息和伦理学的咨询等工作。华盛顿大学医学信息技术服务(ITS)部门为医学研究人员云数据存储以及数据挖掘与处理提供技术支持。生物医学信息和医学教育系(BIME)通过帮助研究人员与适当的资源以及相关专业领域的专家学者建立联系,深度挖掘和分析“-组学”研究生成的数据集并最大限度地从中提取有效信息,为临床转化研究提供数据资源保障。西北太平洋地区国家医学图书馆网络(NNLM PNR)则通过向数据专业人员提供资源和培训工作并建立数据管理实践社区,促进高质量健康信息的使用。TRAIL在服务体系和内容日益完善的同时,人员和资源的共享与配置也处于不断优化之中,旨在不断创新开发新型服务模式。
(3)服务空间现代化。UWHSL 为用户提供现代化的创新物理空间和虚拟现实(VR)空间。创新物理空间方面,TRAIL首先在UWHSL内开发了一个以研究人员为中心的、具有技术支持的创新实验室。TRAIL合作伙伴通过对图书馆员、IT员工以及相关教师等进行意见征询后,确定了最终的设计方案和技术支持。该空间具备多个LCD高清数据墙,并且由专用互联网提供支持,方便多个用户自由上传演示文稿和其他文件,加之配备专业的白板便于医学团队进行大型研讨以及分组讨论。目前该空间已成功举办多场小型会议以及教学培训,并且运行过程中所有的技术支持和专业排障工作均由图书馆技术部门单独负责,其服务内容主要包括提供数据墙来操作相关应用程序的安装、应用设备的维护、用户使用帮助等。此外,UWHSL通过不定期的用户满意度调研,不断改进服务内容与方式,从而提升服务质量。
虚拟现实(VR)空间方面,TRAIL提供可供心胸外科咨询的VR空间。该空间是在博物馆和图书馆服务研究所(IMLS)的支持下建立的。通过该项目,UWHSL与领先的外科、放射科医护人员和研究人员合作,在虚拟现实环境中使用患者特异性成像技术。由于VR技术是一门跨多个学科领域的高端技术,并且可以实现人与计算机之间的互动与对复杂数据的可视化操作,操作者可以在计算机所创建的三维虚拟环境中直接与数据交互,VR 技术在临床医学领域的应用需要UWHSL IT 人员给予技术支持,包括安装-Xcelera,ORCA PowerChart和GE AW Server Access等软件包,以配合临床医生直接从UW Medicine服务器访问和分析患者信息并进行图像扫描。此外,对与VR设备维护、用户操作的指导、可视化数据的分析都离不开图书馆技术部门以及数据馆员的专业支持。目前该空间已经成功举办研究数据访问和保存(RDAP)峰会,NIH大数据到知识(BD2K)和NNLM 数据驱动的发现(RD3)等会议。
(4)服务层次多样化。从技术、培训和科研支持三方面展开。技术支持方面,无论是实体创新空间,还是可供心胸外科咨询的虚拟现实(VR)空间,都离不开UWHSL的技术支持和保障。不仅如此,UWHSL技术人员利用移动APP的开发经验,为用户创建移动应用程序提供帮助,加快项目移动程序发布。在开展现有研究的同时,科研人员可以通过图书馆的专业技术支持,熟练掌握Amazon Echo,Samsung 360和Apple TV等先进设备的使用从而有效探索未来的研究项目。值得一提的是,“TRAIL计划”运行过程中,ITS服务人员为研究人员云数据存储提供全程技术支持,确保数据的准确性和有效性,为临床研究提供了专业数据保障。
培训支持方面,TRAIL为生物医学科学人员提供专业的多中心临床数据采集与转化研究系统——Redcap课程咨询与系统培训。早在2012年TRAIL成立之前,Redcap已经在UW开展应用并受到广泛好评。TRAIL 成立以后,ITHS 和BIME的Redcap管理员全权负责此项服务,内容主要包括服务器的监控、配置的更新以及回答用户所有关于Redcap 的问题。随着Redcap 影响力的不断扩大随之而来的工作量也日益增长,UWHSL专门配备训练有素的学科馆员队伍来支持Redcap 服务,专业的介入加速了Redcap 服务的自动化,提高了工作效率。与此同时,UWHSL相继推出了针对不同群体的Redcap课程和培训以及一些拓展服务,主要包括初级课程(RedCap的一般功能,包括构建基于Web的数据收集并在线创建项目表单、RedCap的基本使用功能以及导出数据等)和高级课程(使用RedCap 共享库,使用数据字典功能创建表单,从其他来源导入数据等),极大地满足了不同水平的用户群体的数据管理需求。截至2020年4月,UW 共有1753 个用户注册并使用Redcap进行医学研究。
科研支持方面,UWHSL与TRAIL其他成员以及生物医学领域专家合作,提供多层次的研究支持服务,以协助医学科研人员和临床工作者进行转化医学研究,具体服务内容可分为:一是数据管理服务,基础研究以及临床研究的数据是转化医学研究的重要依据,科学有效的数据管理显得格外重要。图书馆数据馆员充分发挥其专业技能,为转化研究开展有效的数据获取、存储、挖掘与分析工作。当然,服务过程中会根据实际情况与医学信息技术部门(ITS)以及信息研究和转化健康科学研究所(ITHS)展开合作,并且为研究人员推荐相应领域内的专家给予专业支持,确保通过数据集提取最大化的有效信息,加速转化医学研究进程。二是专业咨询服务,转化研究过程中,图书馆会与医学信息技术部门(ITS)以及信息研究和转化健康科学研究所(ITHS)就科研人员涉及的医学数据统计、临床研究工具的使用、与领域内的生物统计专家建立联系等临床研究支持问题进行分工答疑解惑。并且,科研人员已经成功与转化研究部门(TRU)、儿科临床研究中心(PCRC)、区域临床牙科研究中心(RCDRC)以及基因与细胞治疗实验室(GCTL)等建立联系,为其研究保驾护航。此外,ITHS通过提供一个论坛,为临床和转化研究中的伦理问题提供深入分析的平台,为研究人员提供伦理教育和支持。近期,TRAIL上线了一项测试服务项目,由UWHSL负责提供相关业务的咨询服务,搭建第三方公司合作与用户间的桥梁,通过交互式的在线计划工具——Gale Small Business Builde,为用户提供一站式的业务计划制定和工作指导。
3.2 服务保障
(1)服务人员。UWHSL多年来为普吉特湾、华盛顿、怀俄明、阿拉斯加、蒙大拿和爱达荷地区的四家医院以及6所健康科学学校提供信息服务,其使命是通过分析和预测用户信息需求,提供必要的资源和服务来推进临床、学术研究以及医学教育的发展。目前该馆有35 名全职馆员,他们帮助学生、研究人员以及临床医生提升信息素养能力,包括获取信息、分析信息、有效利用以及共享信息等。UWHSL长期积极开展数据管理相关服务,并且服务内容及体系已经日趋完善。ITHS、BIME、ITS 以及NNLM PNR 的加入,不但丰富了服务人员结构,同时也提供了技术和专业保障。
(2)需求调研。CRDM内容设计以及服务遵循“用户需求至上”原则。在三年一度的调查中评估UW图书馆服务时,出现了HSL的一个反复出现的主题:卫生科学研究员和教职员工希望图书馆在研究中提供更多支持。同时,作为“TRAIL计划”中最受欢迎的Redcap课程咨询与培训,图书馆针对不同水平的用户群体开设不同等级的课程(初级课程、高级课程)以及授课形式(小班个性化授课与大班普及性授课相结合)。此项服务受到用户的高度评价,取得很好的效果。
(3)宣传推广。UWHSL 利用社会化媒体(Facebook、Twitter等)宣传自己的服务,而此类相关服务和活动也会在图书馆主页上同时推出。此外,对于计划中较受欢迎的服务(例如Redcap课程咨询与培训等),在开展的过程中,用户的参与度较高,且效果显著,也成为了图书馆服务营销、宣传推广的重要方式和途径。
4 启示
转化医学已成为当下医学界的热门研究,特别是在突发公共卫生事件发生的背景下更具有现实意义,医学高校图书馆理应充分发挥其数据管理和服务才能为转化医学研究进程的加速贡献力量。欧美等发达国家数据管理实践已相对普遍和成熟,本文在分析UWHSL基于转化医学的数据管理服务实践的基础上,得到以下几点启示。
4.1 应需而生,开辟数据服务新视野
UWHSL 在2016 年成立“TRAIL 计划”之前,通过3年1次的图书馆服务调查评估报告获悉该校师生以及附属医疗机构临床科研人员对于图书馆提供研究支持服务和数据服务的意愿,确定数据服务内容。服务过程中,无论是Redcap相关课程培训、创新空间的预约与服务还是其他各项服务,TRAIL在运行过程中总是不定期地对用户进行满意度调研以及意见征询,确保有针对性地稳步推进转化医学数据服务。对于国内医学高校图书馆而言,数据管理相关服务还处于起步阶段,开展数据管理服务的高校数量较少,且鲜有针对医学专业的数据服务的需求调研,图书馆开展数据服务可以采用阶段性与随机性相结合的方式,通过问卷发放、专家访谈等形式对医学高校师生、科研人员以及临床工作者的数据素养水平、数据服务需求以及数据共享意愿等方面进行充分调研,建立常态化的数据服务需求分析与应对机制;同时,针对突发公共卫生事件建立数据服务需求应急响应机制,迅速组建数据服务协作团队,支撑临床和转化医学数据管理工作。在对服务受众群体需求及意见充分明了的基础上,构建用户服务需求体系,审视自身能力,开展新型服务。
4.2 协同创新,推进多部门多元服务
良好的合作机制是图书馆开展科研数据服务的有效途径。面对复杂的医学大数据,协同创新是必由之路。UWHSL在发现用户需求以及评估自身实力的基础上联合信息研究和转化健康科学研究所、生物医学信息和医学教育系、医学信息技术服务部门以及医学图书馆网络健康信息服务中心等部门开展数据管理服务。无论从人员配置、技术水平以及专业背景来看,该服务模式都弥补了图书馆独立开展数据管理服务的专业不足。对国内医学高校图书馆而言,选择与服务对象需求相适应的合作伙伴是有效开展多元化数据管理服务的关键因素,应与转化医学院、学校网络技术部门以及医学领域专家学者紧密联系,建立多方联动的协同数据服务体系,形成数据资源与管理、医学信息与教育、信息技术、转化研究等方面的优势互补,提高协同数据挖掘与临床转化研究支持能力,有效开展并拓展数据服务的方式和内容,保障临床研究人员多元化需求的最优实现。
4.3 科学管理,促进数据服务可持续发展
数据馆员自身的数据素养直接影响最终的服务效果。国外实践证明,无论是纽约大学健康图书馆嵌入式数据支持服务,还是UWHSL推进多机构合作促进临床数据管理实践,馆员自身较高的数据素养至关重要。UWHSL在多机构合作促进临床数据管理实践的推进过程中,从TRAIL团队的组建、计划和服务内容的制定到任务的分工与实施,技术支持与系统开发、专业数据管理与分析、医学研究专业咨询等都离不开数据馆员的专业付出、医学信息与教育部门以及转化医学机构的专业指导和技术人员的协作支持,TRAIL计划井然有序的运营归功于其组织的科学管理。对国内医学高校图书馆而言,从专业知识结构、数据素养水平、创新服务意识等方面构建数据馆员培训与考核综合评价指标体系,实施馆员数据服务能力提升计划,尝试建立数据服务专家制度,培养目光长远、具备敏锐专业洞察力以及兼具管理才能的领军人才。同时,打造“强科学、强效率、强智慧、强创新”的四强数据服务,注重人文精神培养以及优秀组织文化的建设,有效保障数据服务可持续发展。
4.4 因地制宜,推进优秀实践本土化
随着转化医学研究的不断兴起,数据管理的不断深入,基于转化医学研究的图书馆数据管理的理论以及实践成果日益丰富。然而,由于各种主客观因素的差异,国内外的研究存在较大区别。就国内而言,其研究依然停留在相关理论内容的探讨以及国外先进实践成果介绍的层面,并未形成自身独特的理论体系以及实践模式。国外健康科学图书馆率先开辟了联合多部门开展多元化、多层次的临床转化医学的数据支持服务的工作模式,其实践成果丰硕并获得了业内的高度认可。国内医学高校图书馆应积极开展国外优秀实践成果聚类分析,挖掘数据服务与管理等方面的运行规律,掌握先进经验,研究实践的相似性匹配模式,以满足本土临床及转化医学研究实际需求、促进医学数据的共享和利用为内在动力和根本出发点,建立个性化的数据服务与管理改进策略,制定本土化的数据管理服务内容和模式。