生物樣本庫的標準化建設

杜莉利

·轉化醫學·

生物樣本庫的標準化建設

杜莉利

標準化、高質量的生物樣本庫是實現轉化醫學與精準醫學的重要源頭與關鍵環節之一，制定標準化的樣本庫流程是將來如何正確使用與共享這個資源的根本保證。作者從樣本的審查、采集、處理、保存、質量管理和信息化管理方面進行綜述，以期促進生物樣本庫的標準化建設。

生物樣本庫；標準化；轉化醫學

當今精準醫學與轉化醫學備受關注并進入迅速發展期，我國政府到2030年預計總投入人民幣600億元開展精準醫學研究與實踐[1]。而生物樣本庫作為基礎研究、臨床轉化醫學研究以及精準醫療戰略實施的基石與橋梁，在疾病預防、預測及個體化治療上必將發揮著越來越重要的作用[2]。

根據經濟合作與發展組織的定義，“生物樣本庫是一種集中保存各種人類生物材料，用于疾病的臨床治療和生命科學研究的生物應用系統”[3]。換言之，生物樣本庫是標準化收集、處理、保存、應用健康和疾病生物體的生物大分子、細胞、組織和器官樣本(包括人體器官組織、全血、血漿、血清、生物體液或DNA、RNA、蛋白)以及與這些生物樣本相關的臨床、病理、治療、隨訪、知情同意資料及其質量控制、信息管理與應用系統。

近年來，我國生物樣本庫發展迅速[4-5]，由于缺乏統一的標準化流程，導致樣本質量不達標、樣本根本無法正常利用的生物樣本庫頻現，這嚴重制約了我國基礎醫學研究與轉化醫學水平，阻礙了新藥創制及臨床診療技術的發展。所以，制定生物樣本庫國家標準規范，深入推進標準化進程，提高標準化國際水平，建立中國生物樣本庫標準品牌勢在必行[6]。

1 生物樣本庫標準化建設

1.1 樣本采集審查 樣本采集前，應向科學技術管理委員會與倫理委員會提交樣本采集方案?？茖W技術管理委員會審查通過后，倫理委員會召開會議審閱討論該申請。倫理委員會應建立工作程序，所有會議及其決定均應有書面記錄，簽發書面意見[7]。

1.2 知情同意 知情同意是指捐贈者獲取足夠的信息能夠自主地決定是否向樣本庫捐贈樣本和個人信息，以及是否同意樣本和信息用于未來科學研究。所有關于捐贈樣本的信息資料必須通俗易懂，便于捐贈者或他們的代理人作出決定。捐贈者有權撤回知情同意，并要求銷毀樣本庫里未使用的樣本及相關數據[8]。

1.3 樣本的采集與處理

1.3.1 血液樣本 遵循全國臨床檢驗操作規程(第3版)[9]，用真空采血管(抗凝管和促凝管)采集捐贈者血液樣本。

將抗凝管或促凝管放入冷凍離心機中，4℃2 000 g離心10 min；促凝管經離心后分為血清和血凝塊，抗凝管經離心后分為上層血漿、中層白膜層和下層紅細胞，均予以每管200～500 μL分裝。

血液樣本應在24 h內處理和保存[10]。

1.3.2 組織樣本

1.3.2.1 大體組織 大體組織樣本的采集應盡量縮短組織缺血時間，盡量于大體樣本離體30 min內取材[11]。取材完畢后的組織，若作為新鮮冷凍樣本，則每塊組織大小一般為0.5 cm×0.5 cm×0.5 cm，質量盡量保證在250 mg以上，放入液氮內速凍后深低溫冷凍保存，可用于DNA、RNA和蛋白質的提取。若用于制作石蠟樣本，則每塊組織大小一般為1.0 cm×1.0 cm×0.4 cm，10%甲醛溶液固定，石蠟包埋，可切片染色后用于復診。采集的組織也可RNAlater試劑保存、最佳切割溫度包埋處理。

1.3.2.2 穿刺活檢組織 穿刺活檢樣本受手術熱缺血等前處理影響因素少，是非常珍貴的臨床樣本。將取出的小塊組織直接裝入預先準備好裝有10%甲醛溶液或者RNAlater試劑樣本管中。

1.3.3 尿液樣本 當前大多數生物樣本庫所采用的尿液直接凍存于－80℃冰箱的方法，需要占用大量的空間，非常浪費資源，且樣本長期保存和反復凍融常常造成尿液中成分的降解。

這里推薦一種尿液膜上保存的方法[12]。將尿液樣本于4℃ 5 000 g離心30 min，取尿液上清20 mL，加入10 mL磷酸鹽緩沖液混勻，通過合適的濾紙和孔徑0.2 μm的硝酸纖維膜真空抽濾。過濾完畢后，吹干或晾干，用真空封裝裝置將硝酸纖維膜封裝于真空、無菌袋中[13]。

1.3.4 唾液樣本 唾液樣本可用于藥物測試、艾滋病病毒檢測或激素水平的監測和提取DNA。采樣裝置包括脫脂棉簽、聚丙烯涂層的聚乙醚簽及石蠟咀嚼刺激物。若直接把唾液吐到容器里，就要求容器開口要大，便于采集樣本。唾液可以等體積分裝或離心，產生的上清和沉淀可以分析和(或)單獨存放[8]。

1.3.5 糞便樣本 糞便樣本易采集、廉價，與腸道疾病關系密切，一般用于胃腸道微生物組學、寄生蟲學、胃腸道上皮脫落細胞的基因組學研究。

糞便樣本中加入適量生理鹽水，于振蕩器上振蕩至糞便完全溶解。3 000 g離心10 min，轉移上清于新的離心管中，進行核酸或其他生物大分子的抽提[14]。

1.4 樣本的保存 處理好的樣本需選擇適合保存溫度的設備，并記錄樣本保存的狀態和位置。保存的樣本應進行實時追蹤和定期核對，并對其保存的內部和外部環境進行監控。

生物樣本庫中常見樣本的保存要求見表1。

表1 生物樣本庫中常見樣本的保存要求

1.5 樣本的運輸與使用 研究者需如實填寫并遞交生物樣本使用申請及研究方案的摘要，分別進行科學審查和倫理審查；審查通過后，生物樣本庫方可準予辦理樣本和相關資料的出庫。每個樣本庫在樣本使用規范、規定和原則上不同，因而各自的申請流程也可能不同。

所有生物樣本都被視為具有潛在生物危害風險，樣本的包裝和運輸應嚴格遵循國家的相關規定。低溫運輸是樣本轉運的首要條件，冷藏樣本需要用足夠的冰塊或冰袋將樣本溫度維持在2～8℃；低溫保存的樣本需要在干冰或液氮的保護下進行運輸。

1.6 樣本的清理與銷毀 對沒有利用價值或者捐贈者要求銷毀的樣本進行清理和銷毀，可以節約存儲空間及能源、減低樣本保存成本。待銷毀的樣本應作為醫療廢棄物，嚴格依照相關法律法規進行銷毀。樣本信息管理系統應做好相關記錄。

1.7 質量管理 質量是生物樣本庫的核心與關鍵，生物樣本庫的目的是在相應的法律法規和倫理框架下提供高質量的樣本、信息和服務。實現生物樣本庫方針目標，有效地開展各項質量管理活動，生物樣本庫應建立完善的質量管理體系。質量保證和質量控制是質量管理體系的重要組成部分，質量保證和質量控制應貫穿于整個樣本庫運營過程的始終[15]。

1.8 信息化管理 生物樣本庫的信息化管理包括日常保存的樣本信息以及與樣本相關的臨床信息管理，是樣本庫建設中的重要組成部分，也是樣本庫科學管理和樣本資源科學利用的關鍵[16]。但我國目前已有的樣本庫信息化程度不高，信息及數據的采集由紙質資料提供，再由樣本庫工作人員手動輸入，屬于醫療行業內的“勞動密集型”。這種模式不僅費時費力，且其流程更是加大人為錯誤的概率，使得大量醫學數據的轉化有效性不足，遠遠無法滿足高通量生物醫學數據分析的需求。再者，國內已有樣本庫的形式更趨同于一個具備簡單存儲功能的樣本“倉庫”，對樣本的科學研究顯得很薄弱，更是無法對轉化醫學作出應有的貢獻[17]。因此，全面加強樣本庫的信息化管理十分必要。

2 展望

高質量、高水準的生物樣本是人類重大疾病基因組、功能基因組、蛋白質組等基礎、臨床研究與分子診斷標志物、藥物靶點研發、健康研究的最珍貴資源與關鍵環節，也是眾多研究成果快速實現產業化，即“轉化醫學”應用到臨床如疾病預測、早期診斷、分子分型與個性化治療、預后評估的重要保證，毫無疑問也是生物醫藥產業自主創新體系中至關重要的環節與保證，更是生物醫藥產業發展的重要基石和源泉[18]。

而高質量、高水準的生物樣本必須依賴于生物樣本庫的標準化建設，我國生物樣本庫的建設也已逐步進入標準化建設時期[19]。2015年6月10日，國家標準化委員會批復同意成立全國生物樣本標準化技術委員會，此委員會的成立以及相關行業標準和正在起草制定的生物樣本國家系列標準，將對我國生物樣本庫標準化建設起到良好的技術保障和支撐作用。相信生物樣本庫在標準化建設的指引下會獲得更大的發展，為我國生物健康事業的發展提供強大的樣本基礎。

[1]中國將啟動精準醫療計劃 2030年前投入600億元[J].上海醫藥，2015，36(7):80.

[2]董爾丹，胡海，俞文華.生物樣本庫是生物醫學研究的重要基礎[J].中國科學:生命科學，2015，45(4):359-370.

[3]Végvári A，Welinder C，Lindberg H，et al.Biobank resources for future patient care:developments，principles and concepts[J].J Clin Bioinforma，2011，1(1):24.

[4]董哲君，肖飛，郭健.生物樣本庫建立現況及進展[J].中華檢驗醫學雜志，2013，36(2):130-135.

[5]高瑩，楊建，王舒.生物樣本庫的發展現狀[J].轉化醫學雜志，2015，4(6):329-331.

[6]郜恒駿.中國生物樣本庫向標準化邁進[J].中國醫藥生物技術，2015，10(6):481-483.

[7]中國醫藥生物技術協會生物樣本庫標準(試行)[J].中國醫藥生物技術，2011，6(1):71-79.

[8]2012 best practices for repositories collection，storage，retrieval，and distribution of biological materials for research international society for biological and environmental repositories[J].Biopreserv Biobank，2012，10(2):79-161.

[9]葉應嫵.全國臨床檢驗操作規程[M].3版.南京:東南大學出版社，2009.

[10]Tuck MK，Chan DW，Chia D，et al.Standard operating procedures for serum and plasma collection:early detection research network consensus statement standard operating procedure integration working group[J].J Proteome Res，2009，8(1):113-117.

[11]馬蓓穎，陳暢，郭愛華，等.樣本分析前變量在生物樣本庫中的應用探討[J].轉化醫學雜志，2015，4(5):270-272.

[12]王明銘，劉雪姣，賈露露，等.尿蛋白膜保存法與直接凍存法的成本效益分析[J].生物工程學報，2014，30(7): 1128-1133.

[13]Jia L，Liu X，Liu L，et al.Urimem，a membrane that can store urinary proteins simply and economically，makes the large-scale storage of clinical samples possible[J].Sci China Life Sci，2014，57(3):336-339.

[14]戴二黑，李京湘，杜宗敏，等.逆轉錄套式PCR檢測糞便樣本中的SARS冠狀病毒[J].微生物學免疫學進展，2004，32(4):22-25.

[15]丁桂齡，何妙俠，鄭建明.臨床生物樣本庫的建立、管理與質量控制[J].臨床與實驗病理學雜志，2015，31(11): 1301-1303.

[16]黃健，王偉業.信息助力生物樣本庫[J].科學中國人，2016(13):24-27.

[17]李海欣，何娜，陳可欣.生物樣本庫信息化建設的現狀分析與展望[J].中國腫瘤，2015，24(4):262-267.

[18]林敏，姜巖，張亞南，等.生物樣本庫及樣本應用現狀[J].現代腫瘤醫學，2016，24(9):1490-1493.

[19]于穎彥.我國胃腸道腫瘤生物樣本庫建設與發展15年回顧[J].中國腫瘤臨床，2016，43(1):6-10.

The standardization construction of biobank

DU Lili
(Shanghai Outdo Biotech Co.，Ltd.，National Engineering Center for Biochip at Shanghai，Shanghai 201203，China)

Standardization and high quality biobank is one of the important sources and key links in the realization of translational medicine and precision medicine.So develop the standardized biobank processes is the basic guarantee of how to use and share the resources in the future.In order to promote the standardization of biobank，this paper summarizes the review，collection，processing，storage，quality management，information management and other aspects of the samples.

Biobank；Standardization；Translational medicine

R－05

A

2095-3097(2016)06-0324-03

10.3969/j.issn.2095-3097.2016.06.002

2016-05-30 本文編輯:張在文)

201203上海，生物芯片上海國家工程研究中心上海芯超生物科技有限公司(杜莉利)