如何發揮生物樣本庫在臨床研究中的作用

，， ，，，

臨床研究主要是以疾病的診斷、治療、預后、病因為研究目標，以臨床患者為研究對象，以醫療機構為基地的一類醫學研究的總稱[1]。臨床研究起源于臨床實踐，旨在解決臨床實踐中出現的問題而進行研究，隨著人類對健康需求的不斷增長以及科技發展的不斷進步，加強臨床研究對于提高人民群眾的健康水平具有重要的現實意義。世界各國在臨床研究領域投入了大量的人力和物力，并積累了海量的數據和資源。臨床轉化研究是將基礎科學研究轉化為臨床應用的關鍵環節。好的臨床研究除了要有敏銳的觀察力和良好的試驗設計，更需要長期不懈的堅持，從臨床病例的前期入組、組織評估、臨床檢查到后期的患者隨訪，資料越細化完整，病例樣本量越充足，研究結果越可靠。一項好的臨床研究從設計到最后的成果發表，可能要經歷10年或更長的時間。美國著名的弗萊明翰心臟病研究[2]和荷蘭的鹿特丹掃描研究[3]就是最好的例子，其中離不開良好而合理的研究設計和嚴謹的多學科協作研究團隊。

隨著醫療大數據、基因組學、代謝組學和表觀遺傳學等領域的快速發展，生物樣本庫資源成為開展臨床研究的重要組成部分，尤其是開展精準醫學的重要基礎。精準醫學是指針對每位患者的個體特征制定個性化的治療方案，根據對某種疾病的易感性或特定治療方案的反應將患者個體分成亞群，然后將預防或治療措施應用于有效的患者[4]。臨床研究應當以精準醫學為導向，而轉化醫學是臨床研究向精準醫學轉化的橋梁。作者就如何充分合理應用臨床生物樣本庫開展臨床研究展開論述。

1 如何發揮生物樣本庫在臨床研究中的重要作用

生物樣本庫，又稱生物銀行，主要指對健康與疾病生物體的細胞、組織和器官等樣本，包括人體血液、體液、器官、組織、毛發等或經處理過的生物衍生物(DNA、RNA等)進行標準化收集、處理、儲存以及樣本相關的臨床、病理、治療、隨訪、知情同意等資料進行標準化的質量控制、管理與應用的系統[5]。現就生物樣本庫在臨床研究中的主要應用類型進行介紹。

1.1 臨床生物樣本庫在精準醫學中的應用 隨著精準醫學與遺傳學研究的快速發展，樣本庫的應用越來越廣泛，樣本庫成為鑒定多種疾病診斷及發病機制的重要基礎。樣本庫的信息量非常巨大，它不僅是樣本的收集，也包含樣本相關生物體或人體數據的采集、隨訪。

1.1.1 臨床生物樣本庫在基因組學中的應用 伴隨存儲樣本數據信息的復雜度不斷快速增加,生物樣本庫除了收集樣本相關的基本數據和診斷信息外,還延伸到更多信息,包括參加者和患者的多種基因型,到目前已經迅速擴張到基因組學、蛋白組學及其他的組學信息[6]。生物樣本庫包含各種類型的生物分子以及遺傳信息和表型信息，生物分子包括DNA、RNA、蛋白等，臨床表型信息包括個人健康記錄中的信息等，在基因-有機體-環境的相互作用的病因學研究中，通常是將3種信息合并起來再進行數據分類處理。DNA往往不能完整反映基因與環境對疾病的作用，所以研究人員需要將個人的DNA信息與其表型信息進行對照，表型信息能幫助研究人員探索多態性和表型之間的關聯[7]。單一高風險基因突變以及多個低風險的突變均可導致諸如癌癥等疾病。但對那些低風險的相關基因只有通過全基因組研究等大樣本量的研究才能發現[8]。

1.1.2 臨床生物樣本庫在代謝組學中的應用 臨床生物樣本庫在代謝組學中應用廣泛，最常見的人體代謝物是尿液，尿液相對于血液樣本收集更加方便易行，尤其是在兒童樣本收集中值得考慮。2013年的流行病學調查顯示，我國成人糖尿病患病率為10.9%，糖尿病前期患病率為35.7%[9]，依照此結果推算，目前我國糖尿病患者已達14 831萬。利用我國豐富的糖尿病樣本資源，結合定量蛋白質組技術以及對尿液代謝組學分析檢測，有助于糖尿病的臨床診斷和預測糖尿病早期發病，有助于促進代謝性疾病的臨床診治水平。

1.2 臨床生物樣本庫在生物標志物篩選中的應用 生物標志物由于與人體病理生理變化等密切相關，從微觀層面反應了疾病病情變化和轉歸，同時具有客觀可量化的特點，在許多疾病的臨床診斷或療效評價中發揮著重要作用。例如應用腫瘤生物標志物對惡性腫瘤進行早期診斷時，臨床醫生希望找到靈敏度與特異度均較高的腫瘤生物標志物。同一疾病不同病程當中，或者同一疾病樣本來源不同的腫瘤標志物數值均會有所不同，臨床生物樣本是發現敏感、穩定的腫瘤標志物的基礎。例如，甲胎蛋白(alpha fetoprotein，AFP)是一種與不同糖基結合的糖蛋白，在不同的疾病階段，AFP的結構發生變化，且其對不同糖基的結合能力也發生改變；有研究發現，AFP-L3對肝細胞癌的特異度及敏感度均較AFP高[10]。將生物樣本庫中蘊含的大量潛在腫瘤生物標志物經臨床檢驗后再應用于臨床,可用于開發新的腫瘤檢測技術并有效提高疾病檢驗效能。

2 如何合理應用臨床流行病學開展臨床研究

在臨床研究當中，臨床流行病學無論是探索疾病病因、控制疾病發展還是制定疾病防控策略等諸多方面都具有重要的地位與作用。而臨床流行病學研究也往往需要大樣本的調查才能得出可靠結論。中國近年建立了多個大型的疾病研究隊列，相應會在研究過程中收集大量的生物樣本，利用臨床流行病學對生物樣本的應用不可或缺。流行病學是在人類與疾病作斗爭的過程形成和發展起來的一門應用學科，在探索疾病病因、預防控制疾病、制定和評價公共衛生策略措施，以及改善人群健康等諸多方面扮演著重要的角色[11]，臨床流行病學是流行病學的一個重要分支學科。

廣泛開展臨床研究，首先要面臨的問題就是如何將臨床流行病學應用于臨床研究。①為了便于臨床數據的分析與共享，首先應為各個醫療機構的臨床醫生搭建臨床研究設計、統計分析共享平臺，使得數據資源得以最大限度的開發和利用，同時充分利用平臺的資源，實現信息共享。②臨床流行病學也是臨床課題研究設計的重要手段，科研設計是否合理，所得的結論是否可靠，統計學處理是否得當，都要合理利用臨床流行病學。③通過對臨床研究項目的規劃、設計和指導，對臨床項目的設計提供建議，提高臨床研究項目申報的質量，增加項目申報的成功率。此外,臨床流行病學也關注衛生政策和措施的研究與評價,如控制疾病的衛生經濟學評價、藥物安全性評價、衛生服務和衛生政策評估等[12]。④加強臨床流行病學研究方法以及循證醫學研究方法的相關培訓，才能讓臨床研究人員更好地掌握正確的研究方法，收集高質量的數據，開展高質量的研究，提供有力的臨床證據，最終造福患者。

3 臨床生物樣本庫的標準化與共享

臨床生物樣本庫為開展臨床研究和精準醫學提供了物質基礎，是開展臨床研究的重要平臺，建立樣本庫除了滿足醫療機構自身的研究需要，還應通過共享的方式向其他醫療機構、科研機構和高等院校的研究者開放，提供高質量的臨床樣本。為開展多中心的臨床研究提供基礎和保障，所以生物樣本庫的標準化、規范化和信息化異常重要。

作為開展臨床研究和精準醫療的基石[13]，臨床生物樣本庫的發展得到空前重視，迎來了快速發展的機遇期，同時在快速發展過程中也面臨著巨大的挑戰。一是國家管理政策和法規方面的挑戰,需要國家從頂層設計入手,建立相應的法律法規，例如國家衛生與計劃生育委員會2016年9月30日發布了《涉及人的生物醫學研究倫理審查辦法》。中國目前已建立國家級的人類資源共享平臺(www.egene.org.cn)，包括：中華民族遺傳資源中心、國家重大疾病遺傳資源中心、國家生殖遺傳資源中心、特殊人群遺傳資源中心、自然人群遺傳資源中心、極端環境遺傳資源中心、干細胞遺傳資源中心和分子影像資源中心8個中心和北京、上海、廣州3個區域性的人類遺傳資源中心。但是各家成員單位之間的臨床樣本如何實現共享，目前還缺乏相關的法規和管理辦法。二是倫理的挑戰，臨床樣本是患者無償捐贈的主要用于科學研究的重要資源，由各家醫療機構的倫理委員會進行審核使用，如何突破醫療機構倫理委員會的制度障礙，讓臨床樣本作為“特殊商品”，實現在醫療機構與研究機構、制藥企業之間的有序流通，仍然面臨極大的挑戰。建立區域性的倫理委員會[14]和促進企業與醫療機構的科研合作是目前有效的解決辦法。

開展臨床研究時臨床樣本收集的方式和策略，如何發揮臨床生物樣本庫在臨床研究中的重要作用應從以下幾方面著手：①協助實施臨床研究項目，以臨床研究項目引導臨床樣本的收集，以項目為驅動的臨床樣本收集目的明確，研究人員對樣本收集的要求更加清晰，有助于提高樣本收集的質量；②對于暫時沒有明確研究項目資助的臨床樣本收集，需要考慮收集某些特征性的疾病樣本，為臨床課題申報奠定基礎，特別是罕見病、復雜疾病等重要的臨床樣本，做到提早收集與儲存，為今后的臨床研究奠定基礎；③中國生物樣本庫建設起步較晚，但發展十分迅速[15]，因此臨床樣本庫的規范化、信息化以及標準化建設既是臨床科研的重要資源，也是科研成果實現臨床轉化的關鍵環節。

4 臨床樣本庫與臨床研究之間的協同與轉化

醫學科學研究中常常使用臨床的各種各樣的生物樣本，越來越多的臨床科研工作者意識到樣本資源對于科研工作的重要性，開始重視臨床生物樣本的收集和規范化的管理工作，一個優秀的生物樣本庫信息化管理體系的建立，將帶來重要的科研價值[16-17]。隨著精準醫學時代的來臨和中國政府將醫學研究重點從基礎研究轉向臨床研究，大數據和信息化的快速發展，醫學研究的數據由以往生理生化數據向遺傳組學信息的快速轉變，如何高效運用臨床樣本成了重要問題，全面而合理的運用臨床流行病學進行臨床研究設計，充分利用臨床樣本產生高效的遺傳數據和臨床大數據有機結合，促進臨床研究的深入發展。同時研究者可根據不同研究需要通過流行病學問卷調查獲取患者的飲食、睡眠等環境信息，分析基因與環境的交互作用，探索疾病發生的病因[18]。

具有完整臨床信息的高質量生物樣本是21世紀個體化醫療時代的關鍵，是系統研究多種生命組學的基礎[19]。通過臨床生物樣本庫平臺提高臨床研究準確性，將我國豐富的臨床患者樣本資源通過臨床研究轉化為臨床診斷及治療的醫療手段，造福人類的健康。