干細(xì)胞資源庫及信息管理系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)

趙慶輝，周紅梅，湯紅明，何 斌，穆會玲，張乃心，劉中民

當(dāng)前人工器官、器官移植和組織工程等方法已經(jīng)成為組織或器官、損傷、缺損等修復(fù)或治療的重要手段[1-5]，而術(shù)后排斥反應(yīng)、感染、免疫反應(yīng)、供體來源困難等問題日益突出。干細(xì)胞技術(shù)的進步，可“制造或再生”出結(jié)構(gòu)和功能均較為復(fù)雜的器官，為干細(xì)胞治療、組織替代治療、器官移植等提供新的技術(shù)途徑[6-11]。

干細(xì)胞技術(shù)的誕生堪稱是生物醫(yī)學(xué)發(fā)展史上重要里程碑，尤其是2項技術(shù)革新突破。Ashworth等[12]完成了動物克隆實驗，證實了成體細(xì)胞的巨大潛能。Thomson等[13]培養(yǎng)出的人類胚胎干細(xì)胞，為組織再生與修復(fù)提供了新的細(xì)胞來源。干細(xì)胞是具有自我更新和分化潛能的細(xì)胞，具有可塑性。理論上，在一定條件下，可以定向分化成機體的功能細(xì)胞，形成任何類型的組織和器官。

借助于干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)全球發(fā)展的強勁勢頭，干細(xì)胞臨床研究迎來歷史性機遇。干細(xì)胞資源是干細(xì)胞臨床研究、再生醫(yī)學(xué)研究的基石與基礎(chǔ)組件，它將成為疾病研究、藥物研發(fā)的寶貴資源，在疾病預(yù)測、診斷及治療上變得極為重要。干細(xì)胞資源庫及信息管理系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)促進細(xì)胞、體液、組織及器官等樣本的處理、貯存、質(zhì)量控制等技術(shù)改進與發(fā)展，也將帶動一系列新方法、新技術(shù)、新理念的涌現(xiàn)與進步[14-15]。

上海市東方醫(yī)院(同濟大學(xué)附屬東方醫(yī)院，以下簡稱“東方醫(yī)院”)生物樣本庫創(chuàng)建于2015年，是國內(nèi)首家集干細(xì)胞資源和其他樣本資源為一體的標(biāo)準(zhǔn)化樣本庫。一期投資金額約3 000萬元，占地面積約550平方米。目前擁有種子庫、主庫、工作庫、產(chǎn)品庫、第三方細(xì)胞儲存中心5大功能的干細(xì)胞資源庫和涵蓋符合大學(xué)、醫(yī)院重點學(xué)科發(fā)展所需的組織、體液等樣本與其他臨床特色資源，以期為干細(xì)胞臨床研究和應(yīng)用服務(wù)，亦為高校、科研院所、企事業(yè)單位等提供科研、臨床、藥物篩選等需求的合格樣本。

1 干細(xì)胞資源庫概況

根據(jù)國際生物和環(huán)境樣本庫協(xié)會(International Society for Biological and Environmental Repositories,ISBER)最佳實踐、中國醫(yī)藥生物技術(shù)協(xié)會組織生物樣本庫分化驗收手冊、美國血庫協(xié)會(American Association of Blood Banks，AABB)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與《中華人民共和國藥典》關(guān)于細(xì)胞庫建設(shè)的規(guī)范等，各功能區(qū)進行布局規(guī)劃(圖1)。

圖1 東方醫(yī)院生物樣本庫平面布局圖

目前，東方醫(yī)院生物樣本庫可貯存樣本量達300萬份。功能區(qū)域涵蓋細(xì)胞存儲區(qū)(細(xì)胞種子庫、主細(xì)胞庫與工作細(xì)胞庫)、組織樣本存儲區(qū)(深低溫冰箱區(qū)和氣相液氮罐區(qū))、病理蠟塊貯存室、組織樣本處理區(qū)、質(zhì)控區(qū)、細(xì)胞收發(fā)區(qū)、組織樣本收發(fā)區(qū)、檔案室、總控室、庫房等(圖2)。生物樣本庫現(xiàn)配有氣相液氮罐44臺(液氮罐配備自動化液氮管道和液氮供應(yīng)塔)、深低溫冰箱15臺，并配備冷鏈監(jiān)控系統(tǒng)，以及擁有離心機、生物安全柜、純水機、PCR儀、酶標(biāo)儀等儀器設(shè)備，總價值約2 500萬元。

A:內(nèi)走廊;B:液氮存儲區(qū);C:深低溫冰箱存儲區(qū);D:病理蠟塊存儲區(qū);E:細(xì)胞收發(fā)區(qū);F:質(zhì)控室圖2 東方醫(yī)院生物樣本庫實體圖

東方醫(yī)院已建立并逐步完善一支過硬的生物樣本庫專職技術(shù)和管理隊伍，通過與大學(xué)、醫(yī)學(xué)院、其他醫(yī)院等協(xié)助共享，形成國內(nèi)較大的生物樣本庫共享平臺，為人類疾病基因和功能基因研究提供臨床樣本資源，并為人類疾病的生物醫(yī)學(xué)和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究構(gòu)建良好平臺，把臨床優(yōu)勢與基礎(chǔ)需要有機結(jié)合，帶動臨床，科研與教學(xué)工作，提升學(xué)科競爭力和學(xué)術(shù)影響力。生物樣本庫結(jié)構(gòu)與功能見圖3所示。

圖3 生物樣本庫結(jié)構(gòu)與功能示意圖

2 信息管理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)

2.1 建設(shè)思路 由東方醫(yī)院創(chuàng)新打造的干細(xì)胞臨床研究信息管理系統(tǒng)涵蓋臨床部、制備部、檢測部、樣本部、質(zhì)量部等單元功能模塊。信息管理系統(tǒng)采用閉環(huán)設(shè)計理念，各單元功能模塊交互貫通。樣本信息由臨床部發(fā)起，經(jīng)由樣本部到制備部、檢測部、樣本部、質(zhì)量部、最后回到臨床部。

2.2 功能單元 東方醫(yī)院干細(xì)胞臨床研究信息管理系統(tǒng)按照國家法律法規(guī)、相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與政策的要求，分為以下功能單元。①臨床部，職責(zé)為項目方案申請、學(xué)術(shù)委員會評審、倫理審查與知情同意、受試者招募、樣本采集、臨床研究與跟蹤隨訪等。②制備部，職責(zé)為樣本接收、分離純化、培養(yǎng)擴增、誘導(dǎo)分化、凍存轉(zhuǎn)運、復(fù)蘇取樣等。③檢測部，職責(zé)為樣本接收、篩查質(zhì)檢、報告發(fā)放、室內(nèi)質(zhì)控與室間質(zhì)評等。④樣本部，職責(zé)為樣本接收、注釋標(biāo)識、入庫存儲、放行分發(fā)、包裝運輸、廢除登記等。⑤信息部，職責(zé)為系統(tǒng)維護、安全防護、備份恢復(fù)、隱私保護、權(quán)限分配、放行審批等。⑥質(zhì)量部，職責(zé)為質(zhì)量體系與質(zhì)控制度建立、過程監(jiān)督與檢查、內(nèi)部審核、外部審核與認(rèn)證認(rèn)可等。

2.3 初步建設(shè)成效

2.3.1 臨床資料數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng) 建立了臨床數(shù)據(jù)的抽取、存儲支持平臺，降低了醫(yī)院業(yè)務(wù)系統(tǒng)的負(fù)荷，同時對臨床數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲管理，有利于臨床數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性，方便數(shù)據(jù)的查詢搜索。臨床資料數(shù)據(jù)庫子系統(tǒng)實現(xiàn)的功能有：適配器管理、來源管理、患者管理、結(jié)構(gòu)管理、映射管理等。

2.3.2 干細(xì)胞臨床研究項目管理子系統(tǒng) 初步建立了干細(xì)胞臨床研究子系統(tǒng)(院內(nèi)版)，以及優(yōu)化了干細(xì)胞臨床研究試驗管理和執(zhí)行流程，以便于提高干細(xì)胞臨床試驗的質(zhì)量，協(xié)助研究者更便捷的完成科學(xué)研究。

干細(xì)胞臨床研究項目管理子系統(tǒng)實現(xiàn)的功能有干細(xì)胞臨床研究項目管理、學(xué)術(shù)委員會管理、倫理委員會管理、項目信息管理、供體管理、受試者信息管理、生物樣本采集、隨訪管理、電子病例設(shè)計器管理、經(jīng)費管理、質(zhì)量控制、設(shè)備管理、培訓(xùn)管理、文件管理、科研項目管理、系統(tǒng)設(shè)置、工作人員履歷管理等。

2.3.3 臨床數(shù)據(jù)與樣本資源庫管理系統(tǒng) 初步建立了臨床數(shù)據(jù)與樣本資源庫管理系統(tǒng)(院內(nèi)版)，以及優(yōu)化了樣本的存儲和管理流程，以便于后期樣本的使用和價值最大化。

生物樣本庫管理子系統(tǒng)實現(xiàn)的功能有容器管理、樣本管理、樣本源管理、數(shù)據(jù)管理、隨訪管理、質(zhì)控管理、統(tǒng)計分析、報警管理、操作日志管理、用戶組和樣本組管理、題庫和問卷管理、條形碼打印、系統(tǒng)設(shè)置、組合查詢等。

3 展望

干細(xì)胞資源庫與信息管理系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)將促進資源整合與優(yōu)化，打破基礎(chǔ)與臨床研究圍墻和壁壘，改變固有的轉(zhuǎn)化模式。通過對樣本信息和臨床信息關(guān)聯(lián)分析來探究疾病的發(fā)生、發(fā)展、分型、轉(zhuǎn)歸等，以提高臨床診治水平，從而實現(xiàn)“從臨床中來到臨床中去”與“個體化精準(zhǔn)治療”目標(biāo)，推進轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究與促進精準(zhǔn)醫(yī)療的發(fā)展。

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