生物樣本庫的發展現狀

高 瑩，楊 建，王 舒

生物樣本庫的發展現狀

高 瑩，楊 建，王 舒

生物樣本作為基礎研究與轉化醫學研究的寶貴資源，近年來備受全球重視，作為轉化醫學的戰略資源——生物樣本庫也得到了迅猛發展。現就生物樣本庫在國內外的發展狀況及取得的重要科研成果作一簡述；并針對我國生物樣本庫建設中存在的不足，結合我國的實際情況對其進行分析，以期推進我國生物樣本庫的建設。

生物樣本庫；轉化醫學；發展現狀

轉化醫學的戰略資源——生物樣本庫(Biobank)又稱生物銀行[1-2]，包括3個方面要素：①生物樣本，即指按照標準化規范收集、儲存的健康和疾病的生物體樣本，包括人體組織、器官、血漿、血清、尿液、唾液或經處理過的生物樣本(DNA、RNA、蛋白質等)；②與生物樣本相關的資料，包括臨床診療記錄、病理檢驗、隨訪信息、知情同意書；③對生物樣本庫的質量控制、信息管理與應用[3-4]。生物樣本庫的建立對疾病的研究和治療有重大意義，能夠促進生物、臨床和制藥業等領域的發展[2]。目前，全球生物樣本庫市場每年以30%的速度增長，2015年生物樣本庫將達到1 830億美元市場的規模。隨著我國十二五國家科技計劃的推進，我國的生物樣本庫建設也處于蓬勃發展中，現就國內外生物樣本庫的發展現狀作一簡述。

1 國外生物樣本庫發展現況

美國最先建立了專門的組織庫，1949年George Hyatt創建美國海軍組織庫，1984年美國組織庫協會建立了第1部針對組織庫的權威產業化標準。1987年美國國家癌癥研究所(National Cancer Institate，NCI)開始建立腫瘤生物樣本庫，隨后又逐漸建立了乳腺癌組織合作資源庫、美國NCI癌癥中心/研究組核心資源庫、合作試驗組和家族性癌癥登記項目以及組織芯片研究項目[5]。2009年美國NCI建立了國家級腫瘤生物樣本庫。2015年美國NCI建立了用于記錄生物標志物研究的數據庫。截至21世紀初美國生物樣本庫存儲的人體組織樣本數量已超過3億份，且每年以2 000萬份的速度遞增。

在歐洲，歐盟于1991年成立了歐洲組織庫協會，并頒布了歐洲組織庫協會標準[6]。隨之一批大規模的國家級生物樣本庫迅速建立，如英國的UK Biobank、瑞典的Life Gene、愛沙尼亞的Estonia Gene Bank等，為轉化醫學研究提供了豐富的生物樣本資源；2008年又籌建了“泛歐洲生物樣本庫與生物分子資源研究中心”，旨在進一步發展歐洲現有的生物樣本收集及應用平臺。近年歐洲藥品管理局又建立了公共開放的電子注冊數據庫。2012年3月，世界上最大的生物樣本庫——英國生物樣本庫管理系統正式建立，存儲樣本總數超過5 000萬份。此外，丹麥生物樣本庫的樣本存儲量也達到600萬份。

在亞洲，日本的國家樣本庫規模宏大且信息完整，為基因組學的研究提供了寶貴的資源。新加坡、韓國、印度等國家也積極參與到生物樣本庫的建設中，如新加坡建立了國家組織網絡、印度的合同研究組織建立了在線生物標志物數據庫。

現國際上主要的樣本庫有國際生物和環境資源協會、美國NCI樣本庫、歐洲生物樣本庫與生物分子資源研究平臺[7]、法國國家健康和醫學研究院樣本庫、英國生物樣本庫、加拿大公共人群基因組項目、澳大利亞腫瘤樣本庫[8]、公共人口基因組計劃、盧森堡聯合生物樣本庫，其中國際生物和環境資源協會與美國NCI樣本庫擁有建設組織庫最權威的產業化標準[9]。

2 我國生物樣本庫發展現況

我國擁有龐大的臨床樣本資源[10]，將這些寶貴的資源收集起來合理利用，勢必能為醫學研究創造無限價值。我國的生物樣本庫建設起步雖晚，但發展迅速[11]。

1994年中國科學院建立了中華民族永生細胞庫。隨后，北京市、山東省建立了臍帶血造血干細胞庫，泰州健康科學研究院建立了DNA樣本庫，上海生物芯片有限公司芯超生物銀行一些專項生物樣本資源庫也相繼建立[5]。《“十二五”生物技術發展規劃》明確要求建設國家生物信息中心，包括生物信息庫和大型生物樣本資源庫以及共享服務體系、2004年天津腫瘤醫院建立的腫瘤組織樣本庫、2005年北京大學第一醫院建立的人類血液樣本庫、2008年建立的國家肝癌樣本庫、2010年啟動的北京重大疾病臨床數據和樣本數據庫[5]。

此外，作為中國第1個國家級基因庫——深圳國家基因庫[12]，截至2014年已累計收集和儲存了近300萬份生物樣本，為我國生命科學研究和生物產業發展提供了基礎性和公益性服務平臺。2015年上海市科學技術委員會公布的《2015年度上海市科技型中小企業技術創新資金擬立項名單》中，梅斯醫學開發的“疾病風險數據庫”項目名列其中，這是我國開發的首個生物標志物數據庫。2015年我國國家基因庫E-BioBank資源信息共享平臺“樣本庫目錄”模塊全新上線，這是我國首個生物資源樣本庫目錄。2015年，國際人類基因變異組項目設立中國區，我國將進行約20種重大疾病的變異基因數據收集、建立分病種數據庫，為健康指導提供精準醫學指標。

我國有關中醫藥行業領域生物樣本庫的建設起步較晚，2009年中國醫藥生物技術協會組織生物樣本庫分會成立，全國近100多家醫院參與中醫藥生物樣本庫的建設。2010年湖北省中醫院建立了肝病樣本庫，經過近幾年的發展，已形成一定的規模；云南省中醫中藥研究院建立了艾滋病樣本庫[13]，并深入研究中醫藥治療艾滋病的作用靶點和特點，達到了資源保存和共享。2014年11月“全國組織生物樣本庫中醫藥學組”正式成立，旨在探索符合中醫研究特色的生物樣本庫建設。天津中醫藥大學研究生院在此次中醫藥學生物樣本庫的建設中確定為副組長建設單位。

此外，我國少數民族獨特的居住環境、生活方式使這些少數民族形成了極為罕見的遺傳病、特種病，以及特殊的治療方法。近年來，新疆生物樣本庫的建立為民族特種病的醫學研究提供了樣本儲存，今后將會有更多的民族醫學樣本庫建立。

3 基于樣本庫取得的重要科研成果

基于生物樣本庫的迅猛發展，目前已取得了很多重大的科研成果，如Sudmant等[14]及Coe等[15]通過研究發現不同種族個體之間的遺傳差異或許主要取決于基因拷貝數變異的結構元件，這將有利于理解人類的遺傳突變；位于德國慕尼黑MIDY-PIG生物樣本庫的種豬1339號通過基因工程處理患上糖尿病，因豬與人類的相似度高，此種豬可幫助發現糖尿病并發癥中涉及的分子與機制，包括小血管和神經異變、心臟與腎臟疾病及失明等[16-18]。Guo等[19]提出一種結合壓力循環技術和SWATH(sequential windowed acquisition of all theoretical fragment ions)-質譜分析法，將臨床樣本進行質譜處理分析后轉換成數字文件，增強了臨床樣本的利用率，具有非常重要的意義。2014年，美國建立糞便庫[20]用于疾病治療，將糞便作為一種組織或一特殊分類用于胃腸道疾病的治療，不僅能保護患者安全，而且有利于規范擴展應用范圍。中國科學院在生物樣本庫的擴建中，已成功研發了國產的新一代基因測序儀[21]，測序儀在技術性能上是唯一可匹敵國際市場主流產品的國產基因測序系統。這不僅填補了我國在基因測序基礎裝備領域的空白、提升了裝備自主化水平，同時也將使我國生命科學研究機構獲得低成本、高效率的測序工具，進而有效地開發和利用我國豐富的基因資源，加速我國基因戰略的發展。

4 我國生物樣本庫存在的問題及解決方案

2011 年我國醫藥生物技術協會組織專家共同制定了我國生物樣本庫建設標準規范(試運行)，為我國建設生物樣本庫提供了一定的標準[22]。目前我國各方面都在積極推進樣本庫的建設工作，在對我國多家醫院生物樣本庫調研卻發現存在許多問題。首先，某些基礎條件和科研能力一般的醫院并未真正了解建設生物樣本庫的成本和預期效益，盲目跟風建設生物樣本庫，導致生物樣本庫建設無序化，造成資源的極大浪費。其次，長期以來，生物樣本的搜集和利用存在各自為政的現象，缺乏足夠的交流與溝通，難以形成有效的資源開放與共享。再次，生物樣本庫的管理人員多未經專業化培訓，從樣本的采集、儲存、使用等各個環節管理欠規范，安全保障設施不完備，臨床信息不完整，治療后的療效觀察與隨訪資料缺乏等。

基于以上問題，我國生物樣本庫的建設亟待完善。首先，政府應加大對生物樣本庫建設的重視與支持，頂層設計，打造符合國際標準的高質量國家層面的生物樣本庫，并充分利用資源將樣本轉化為數據信息資源。其次，培養一批專業的管理人員，從樣本的采集、儲存、使用到管理的各個環節嚴格進行質量控制，防止樣本資源浪費。再次，加大生物樣本庫的建設宣傳，讓更多的醫院參與進來，使生物樣本能夠實現多中心、多種類的收集。最后，加強信息的交流與共享。

生物樣本庫的建立對于開展人類疾病預測、診斷、治療具有不可替代的重要作用。隨著基因組學和蛋白組學的發展，以及人們對生物醫學資源認識的提高，國內外已形成了腫瘤庫、胚胎庫、干細胞庫、骨庫、眼庫一些專業化的樣本庫。美國和歐洲的樣本庫起步較早，目前已逐漸向標準化、規范化、專業化、特色化、信息化、國際化及職能化方向發展。我國雖然建立了自己的樣本庫，但仍不夠完善。基于我國人口資源優勢，我國可在較短時間內積累大量樣本，應該充分利用優勢將我國的生物樣本庫建設成國際上質量最高、規模最大的生物樣本庫；尤其是建立具有中國特色的中醫藥生物樣本庫，組建有地區特色、病種特色的樣本庫，促進全國中醫院資源流通與共享，為中醫藥走出國門貢獻力量。

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The development status of biobank inside and outside the country

GAO Ying1，YANG Jian2，WANG Shu3
(1.Graduate School，Tianjin University of Traditional Chinese Medicine，Tianjin 300193，China；2.Department of Physiatry，the First Affiliated Hospital，Tianjin University of Traditional Chinese Medicine，Tianjin 300193，China；3.Key Laboratory of Acupuncture，the First Affiliated Hospital，Tianjin University of Traditional Chinese Medicine，Tianjin 300193，China)

As a valuable resource of basic research and translational medicine，biological sample has received much attention in recent years.As a strategic resource of translational medicine，biobank has developed rapidly.The development status of the biobank and the important scientific research achievements at home and abroad are discussed in this paper.And we analyze the defect of the biobank of our country combined with the actual situation，in order to promote the construction of biobank in China.

Biobank；Translational medicine；Development situation

R-05

A

2095-3097(2015)06-0329-03

10.3969/j.issn.2095-3097.2015.06.003

2015-09-10 本文編輯：徐海琴)

國家自然科學基金(81303020，8117339)；國家973計劃項目(2012CB518505)

300193天津，天津中醫藥大學研究生院(高 瑩)，第一附屬醫院康復科(楊 建)，第一附屬醫院針灸學重點實驗室(王 舒)