中國腦血管病多中心臨床研究生物樣本庫建設(shè)模式探討

林金嬉，梁憲紅，李上智，劉麗，孟霞，李子孝，王擁軍，4

卒中具有發(fā)病率高、致殘率高、死亡率高和復(fù)發(fā)率高的特點(diǎn)。目前，我國40～74歲居民首次卒中標(biāo)化發(fā)病率平均每年增長8.3%[1]。根據(jù)《中國卒中報(bào)告2019》指出，卒中已成為我國居民死亡和致殘的主要原因之一，中國已成為卒中終生風(fēng)險(xiǎn)最高和疾病負(fù)擔(dān)最重的國家[2]。

近年來，首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院牽頭，在全國范圍內(nèi)開展了氯吡格雷治療急性非致殘性腦血管事件高危人群研究（Clopidogrel in High-risk Patients with Acute Non-disabling Cerebrovascular Events，CHANCE）、中國卒中登記研究Ⅲ等多項(xiàng)腦血管病多中心臨床研究，發(fā)揮強(qiáng)大的數(shù)據(jù)資源匯集優(yōu)勢(shì)，尋找更多的循證醫(yī)學(xué)證據(jù)，解決臨床重大需求和實(shí)際問題，推動(dòng)我國卒中防治策略的發(fā)展[3-4]。多中心研究成為推動(dòng)我國卒中防治工作的重要平臺(tái)。

在多中心臨床研究項(xiàng)目執(zhí)行過程中，質(zhì)量管理尤為重要。只有參與研究的各單位遵循并落實(shí)統(tǒng)一、規(guī)范的臨床數(shù)據(jù)及生物樣本的采集，才能保證研究數(shù)據(jù)的質(zhì)量水平，更好地應(yīng)用于后期分析及資源共享。為提高腦血管病多中心臨床研究生物樣本質(zhì)量管理的水平，本研究結(jié)合腦血管病專病隊(duì)列研究實(shí)際需求，在前期北京天壇腦血管病生物樣本庫基礎(chǔ)上，建立了我國腦血管病多中心臨床研究生物樣本質(zhì)量管理平臺(tái)。

1 方法

1.1 確定腦血管病多中心臨床研究生物樣本質(zhì)量管理內(nèi)容 通過文獻(xiàn)復(fù)習(xí)及專家咨詢等方法確認(rèn)多中心臨床研究生物樣本采集流程及質(zhì)量控制內(nèi)容。

1.1.1 文獻(xiàn)復(fù)習(xí) 通過查詢國際、國內(nèi)生物樣本庫建設(shè)現(xiàn)狀及相關(guān)規(guī)范[5-8]，了解國內(nèi)外多中心臨床研究信息及生物樣本的采集項(xiàng)目[9-12]。確定多中心生物樣本質(zhì)量控制管理指標(biāo)體系，包括①硬件指標(biāo)：分中心硬件設(shè)施要求，如設(shè)備設(shè)施、信息平臺(tái)建設(shè)等；②樣本來源指標(biāo)：樣本采集時(shí)間點(diǎn)、與臨床數(shù)據(jù)對(duì)接的唯一標(biāo)識(shí)碼、樣本種類、樣本數(shù)量等；③樣本處理信息指標(biāo)：生物樣本處理流程、技術(shù)參數(shù)、處理質(zhì)量等。

1.1.2 專家咨詢 咨詢神經(jīng)科學(xué)、流行病學(xué)、檢驗(yàn)學(xué)、生物樣本庫等學(xué)科領(lǐng)域的專家，篩選多中心臨床研究生物樣本質(zhì)量控制管理要素，制定多中心研究生物樣本采集處理種類、流程、方法及配套等信息。

1.2 參考國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行管理平臺(tái)建設(shè) 參考世界衛(wèi)生組織、國際生物與環(huán)境樣本庫協(xié)會(huì)關(guān)于生物樣本庫的最佳實(shí)踐指南意見，根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（International Organization for Standardization，ISO）的ISO9001標(biāo)準(zhǔn)及我國《生物樣本庫質(zhì)量和能力通用要求》（GB/T 37864-2019），在天壇腦血管病生物樣本庫質(zhì)量管理體系基礎(chǔ)上，構(gòu)建生物樣本庫建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)框架，從場(chǎng)地、設(shè)施設(shè)備、操作規(guī)程、信息收集、質(zhì)量控制等多個(gè)維度，建立多中心臨床研究生物樣本質(zhì)量管理體系。

1.3 試驗(yàn)研究 結(jié)合腦血管病臨床研究需求搭建多中心生物樣本資源體系，包括多中心臨床研究生物樣本管理系統(tǒng)、質(zhì)量控制系統(tǒng)、設(shè)備溫度遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。

多中心臨床研究生物樣本管理系統(tǒng)：為多中心生物樣本庫提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，規(guī)范各中心樣本信息存儲(chǔ)，避免各中心數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)不一致導(dǎo)致后期數(shù)據(jù)分析困難。

多中心臨床研究生物樣本質(zhì)量控制系統(tǒng)：通過軟件系統(tǒng)將標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)指導(dǎo)規(guī)范和流程程序化、可視化、可操作化。使各分中心可以在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)下完成樣本的提取，保證項(xiàng)目樣本質(zhì)量的均一性和穩(wěn)定性。

設(shè)備溫度遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)：集中管理多中心溫度記錄儀上傳的溫度記錄。實(shí)時(shí)接收臨時(shí)、長期保存的樣本存儲(chǔ)設(shè)備溫度記錄儀的溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，包括多中心項(xiàng)目樣本轉(zhuǎn)運(yùn)過程中的溫度監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)生物樣本保存條件的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

1.4 資源共享 建立腦血管病多中心臨床研究生物樣本共享機(jī)制，統(tǒng)一、科學(xué)、合理規(guī)劃生物樣本的使用，由具備相關(guān)檢測(cè)資質(zhì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行以探索性指標(biāo)為主的檢測(cè)分析，所產(chǎn)生的生物樣本相關(guān)數(shù)據(jù)歸檔國家神經(jīng)系統(tǒng)疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心大數(shù)據(jù)部，作為臨床研究數(shù)據(jù)的組成部分，遵循國家神經(jīng)系統(tǒng)疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心共享管理辦法向研究者開放共享。

2 結(jié)果

作為腦血管病多中心臨床研究的重要支撐平臺(tái)，結(jié)合腦血管病專病隊(duì)列研究實(shí)際需求，在前期北京天壇腦血管病生物樣本庫基礎(chǔ)上，已開發(fā)完成我國腦血管病多中心臨床研究生物樣本質(zhì)量管理平臺(tái)。遵照《中華人民共和國人類遺傳資源管理?xiàng)l例》及《首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院人類遺傳資源管理辦法》，對(duì)于符合醫(yī)學(xué)倫理原則及相關(guān)規(guī)定的多中心研究項(xiàng)目提供生物樣本質(zhì)量管理支持。

2.1 建立多中心臨床研究生物樣本亞組分中心篩選流程 根據(jù)多中心臨床研究方案篩選符合生物樣本亞組分中心條件的合作單位（圖1），以保障該分中心硬件條件（如是否有離心機(jī)、超低溫冰箱等）與人員配備（如有無專人負(fù)責(zé)生物樣本、技術(shù)人員資質(zhì)等）按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范化落實(shí)研究方案所指定的生物樣本采集、處理操作，保障所采集的生物樣本質(zhì)量能滿足后續(xù)研究需求。

圖1 多中心臨床研究生物樣本亞組分中心篩選流程

2.2 建成多中心臨床研究生物樣本數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

2.2.1 應(yīng)用方向 北京天壇醫(yī)院作為臨床研究生物樣本數(shù)據(jù)庫總中心，在醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)內(nèi)建立樣本中心數(shù)據(jù)庫，各項(xiàng)目分中心建立分中心數(shù)據(jù)庫。總中心與分中心之間通過數(shù)據(jù)交換平臺(tái)交換數(shù)據(jù)。

2.2.2 實(shí)現(xiàn)功能 目前多中心臨床研究生物樣本數(shù)據(jù)庫建設(shè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了病例入組、樣本采集、樣本前處理、樣本入庫、樣本出庫、樣本查詢、樣本統(tǒng)計(jì)在內(nèi)的生物樣本全生命周期系統(tǒng)化管理；通過數(shù)據(jù)接口或數(shù)據(jù)導(dǎo)入形式實(shí)現(xiàn)臨床數(shù)據(jù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對(duì)接；根據(jù)研究需求對(duì)樣本信息進(jìn)行自定義字段，編制項(xiàng)目個(gè)體化生物樣本方案；采用結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，生物樣本數(shù)據(jù)可直接對(duì)應(yīng)科研項(xiàng)目分析；能夠?qū)幼詣?dòng)化設(shè)備及其他信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)瀏覽器、手機(jī)、平板電腦等多種客戶端通過網(wǎng)絡(luò)訪問和離線操作（圖2）。

圖2 多中心生物樣本數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)功能

2.3 建成多中心生物樣本質(zhì)控管理系統(tǒng)

2.3.1 應(yīng)用方向 建立網(wǎng)絡(luò)化生物樣本質(zhì)控系統(tǒng)，可通過多種客戶端訪問系統(tǒng)，樣本提取操作的各環(huán)節(jié)均可方便地使用本系統(tǒng)。在增加分中心或合作單位時(shí)，無須技術(shù)人員部署客戶端，用戶可通過電腦、平板電腦、手機(jī)等設(shè)備隨時(shí)訪問系統(tǒng)，并通過線上教學(xué)快速掌握使用方法。

2.3.2 實(shí)現(xiàn)功能 管理系統(tǒng)涵蓋標(biāo)準(zhǔn)操作流程教學(xué)培訓(xùn)、樣本處理、設(shè)備管理、樣本轉(zhuǎn)運(yùn)、試劑耗材管理、異常情況處理、質(zhì)量評(píng)審及數(shù)據(jù)上傳等功能。對(duì)于參加不同研究的分中心進(jìn)行分項(xiàng)管理，根據(jù)課題設(shè)定樣本提取標(biāo)準(zhǔn)工作流程，創(chuàng)建樣本采集處理實(shí)施計(jì)劃；實(shí)施過程自動(dòng)記錄樣本信息、操作人員、實(shí)驗(yàn)器材、階段性成果狀態(tài)等。信息形式可作為文字和圖片上傳；根據(jù)用戶權(quán)限設(shè)定可分層查詢、比對(duì)樣本記錄、隨機(jī)抽取質(zhì)檢、調(diào)取樣本存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)運(yùn)溫度記錄等。同時(shí)配備圖文、視頻教學(xué)功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)、培訓(xùn)及質(zhì)量控制工作（圖3）。

圖3 多中心生物樣本質(zhì)控管理系統(tǒng)功能

2.4 建成多中心設(shè)備溫度監(jiān)控管理系統(tǒng)

2.4.1 應(yīng)用方向 多中心設(shè)備溫度監(jiān)控管理系統(tǒng)可對(duì)樣本存儲(chǔ)設(shè)備溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)記錄，并進(jìn)行異常報(bào)警。管理者可查看所管理設(shè)備的實(shí)時(shí)溫度，也可以通過歷史數(shù)據(jù)查詢并導(dǎo)出所需要的樣本保存溫度記錄；當(dāng)設(shè)備溫度異常時(shí)，平臺(tái)可以推送報(bào)警信息給管理人員。

2.4.2 實(shí)現(xiàn)功能 實(shí)現(xiàn)集中管理分中心生物樣本存儲(chǔ)設(shè)備溫度監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，包括賬戶設(shè)置、用戶管理、日志管理、授權(quán)管理等功能。采用分層授權(quán)，以明確各級(jí)用戶的使用權(quán)限。以地圖方式展現(xiàn)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)溫度監(jiān)控狀態(tài)。通過選擇設(shè)備，可查看各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)溫度及歷史溫度。溫度監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可與樣本質(zhì)控管理系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合。超過正常值的異常溫度情況可通過本地聲光、微信、短信等報(bào)警方式實(shí)時(shí)傳達(dá)給設(shè)備管理人員，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并處理；獨(dú)立的溫度記錄儀也適用于記錄樣本轉(zhuǎn)運(yùn)溫度及離線存儲(chǔ)能力，離線數(shù)據(jù)可導(dǎo)出備查（圖4）。

圖4 多中心設(shè)備溫度監(jiān)控管理系統(tǒng)功能

2.5 建成多中心生物樣本質(zhì)量管理平臺(tái) 通過上述三套系統(tǒng)的開發(fā)完成，實(shí)現(xiàn)了多中心臨床研究生物樣本質(zhì)量管理平臺(tái)（圖5）。從生物樣本方案標(biāo)準(zhǔn)操作，到工作環(huán)境、設(shè)備條件，以及物資、物流等，涵蓋多中心臨床研究中生物樣本采集、處理、保存、運(yùn)輸全鏈條質(zhì)量管理環(huán)節(jié)。可規(guī)范各分中心生物樣本標(biāo)準(zhǔn)操作流程，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量管理人員實(shí)時(shí)對(duì)分中心生物樣本相關(guān)的質(zhì)量管理，并收集完整、可溯源的質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)。

圖5 多中心生物樣本質(zhì)量管理平臺(tái)

3 討論

在循證醫(yī)學(xué)研究中，單中心臨床研究往往具有一定的局限性，如樣本量偏小；入選病例的代表性不夠廣泛、全面；受研究中心診治特長所限，集中了具有某些疾病特點(diǎn)的患者；反映的臨床診治模式單一等[13]。近年來在很多疾病研究領(lǐng)域都開展了多中心臨床研究，即由多個(gè)研究單位、研究者按照同樣的研究設(shè)計(jì)，為同一個(gè)研究目的，協(xié)同完成的研究工作。多中心臨床研究既可以是臨床藥物試驗(yàn)，也可以是比較廣義的臨床研究，包括前瞻性和回顧性的臨床研究[14]。多中心研究會(huì)入選更多的病例，有效整合資源，可以較快地獲得更多數(shù)據(jù)，擴(kuò)大的樣本量將極大地提高研究的質(zhì)量和價(jià)值；此外，多中心研究更重要的優(yōu)勢(shì)還體現(xiàn)在涵蓋了更多的多樣性研究對(duì)象，最大限度地克服了研究的偏倚性和系統(tǒng)誤差，使研究結(jié)果更接近該臨床研究所要揭示問題的真實(shí)性[15]。

生物樣本庫又稱生物銀行，經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（Organization for Economic Cooperation and Development，OECD）對(duì)其定義為：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(xué)研究的生物應(yīng)用系統(tǒng)。生物樣本庫主要是指標(biāo)準(zhǔn)化收集、處理、儲(chǔ)存和應(yīng)用健康和疾病生物體的生物大分子、細(xì)胞、組織和器官等樣本，包括人體器官組織、全血、血漿、血清、生物體液或經(jīng)處理過的生物樣本（DNA、RNA、蛋白等）以及與這些生物樣本相關(guān)的臨床、病理、治療、隨訪、知情同意等資料及其質(zhì)量控制、信息管理與應(yīng)用系統(tǒng)。近年來隨著臨床研究項(xiàng)目的飛速發(fā)展，生物樣本庫對(duì)疾病臨床治療和生命科學(xué)研究的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。近年來多中心臨床研究項(xiàng)目成為快速、高效、廣泛開展高水平臨床研究的重要形式，高質(zhì)量的多中心研究生物樣本對(duì)于提高臨床研究的數(shù)據(jù)挖掘分析效率、促進(jìn)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)及轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究發(fā)揮了重要作用。北京天壇醫(yī)院牽頭在全國范圍內(nèi)開展了多項(xiàng)腦血管病多中心臨床研究，在規(guī)范化采集臨床數(shù)據(jù)的同時(shí)也開展了生物樣本的采集及后續(xù)檢測(cè)分析工作。其中CHANCE研究生物樣本亞組的相關(guān)研究成果已發(fā)表SCI收錄論文12篇，影響因子合計(jì)超過104分。特別是發(fā)表于JAMA的CHANCE藥物基因組學(xué)研究結(jié)果為促進(jìn)臨床對(duì)缺血性卒中患者開展個(gè)體化精準(zhǔn)治療提供了理論依據(jù)，推動(dòng)了全球首個(gè)藥物基因組驅(qū)動(dòng)的腦血管病Ⅲ期臨床研究（CHANCE-2）的實(shí)施[16]。目前，多中心研究已成為持續(xù)深入推動(dòng)我國卒中防治工作的重要平臺(tái)。

然而，多中心研究不能簡單理解為有多個(gè)單位參加的研究。為保證項(xiàng)目質(zhì)量，對(duì)于參與同一研究的各分中心，需要建立統(tǒng)一的操作規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以保障所采集的病例及其臨床數(shù)據(jù)的完整性、準(zhǔn)確性、規(guī)范性和可溯源性。對(duì)于配套的生物樣本也應(yīng)實(shí)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，以建立資源共享的基礎(chǔ)。

在既往開展的腦血管病多中心臨床研究中，北京天壇醫(yī)院逐步建立起了初步的多中心臨床研究生物樣本方案，包括：①篩選分中心硬件條件，如具備移液器、離心機(jī)、超低溫冰箱等樣本處理及臨時(shí)保存設(shè)備；②評(píng)估分中心人力配備，如能否配備專業(yè)技術(shù)人員及管理人員；③統(tǒng)一材料，如由項(xiàng)目組集中采購試劑耗材發(fā)放至各分中心，以避免材料不同導(dǎo)致數(shù)據(jù)的質(zhì)量差異；④規(guī)范培訓(xùn)：遵循各項(xiàng)目生物樣本方案，通過現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)、視頻演示、遠(yuǎn)程指導(dǎo)等方式對(duì)各分中心生物樣本相關(guān)操作人員進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范的技術(shù)培訓(xùn)，以減少人為質(zhì)量差異。

盡管如此，在項(xiàng)目執(zhí)行過程中，仍然發(fā)現(xiàn)有部分樣本質(zhì)量存在缺陷。主要原因是既往研究的質(zhì)量控制措施，特別是樣本處理操作為結(jié)果判定，無法獲取操作流程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。另外，由于缺少設(shè)備溫度遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)布局條件，分中心超低溫保存設(shè)備溫度狀況只能依賴分中心工作人員對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)管，缺少可追溯性，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并解決。本研究建成的多中心設(shè)備溫度監(jiān)控管理系統(tǒng)除了對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的正常運(yùn)行起到監(jiān)控的作用，同時(shí)也是樣本質(zhì)控的重要參考指標(biāo)，對(duì)于生物樣本的長期保存有重要意義。

通過腦血管病多中心研究生物樣本管理平臺(tái)的建設(shè)，在保障信息安全的前提下搭建多中心生物樣本相關(guān)質(zhì)量信息傳輸網(wǎng)絡(luò)，能夠從課題方案規(guī)劃、訪問權(quán)限、設(shè)備狀態(tài)、樣本信息、操作流程、物資物流等多方面掌握各分中心生物樣本全鏈條質(zhì)量體系落實(shí)情況，有利于項(xiàng)目組長單位質(zhì)控人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)分中心在人員、材料、方法等各環(huán)節(jié)的問題，促進(jìn)分中心糾正及改善，對(duì)于保障多中心研究順利進(jìn)展，提高生物樣本質(zhì)量、促進(jìn)后期開發(fā)共享具有重要意義。

目前，多中心生物樣本管理平臺(tái)受網(wǎng)絡(luò)速度及數(shù)據(jù)庫體量的影響，傳輸數(shù)據(jù)種類及大小有一定局限性，尚不能實(shí)現(xiàn)多中心同步視頻傳輸。隨著5G技術(shù)的發(fā)展及推廣，下一步研究將針對(duì)更多、更大數(shù)據(jù)的傳輸及集中管理，實(shí)現(xiàn)多中心臨床研究生物樣本的大數(shù)據(jù)綜合管理，為臨床研究奠定更高質(zhì)量的生物樣本資源平臺(tái)。

【點(diǎn)睛】依托國家神經(jīng)系統(tǒng)疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，在天壇腦血管病生物樣本庫質(zhì)量管理體系基礎(chǔ)上，構(gòu)建了腦血管病多中心臨床研究生物樣本庫建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)框架和質(zhì)量管理體系，為多中心腦血管病臨床研究提供統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)時(shí)、全流程的質(zhì)量管理，以保障數(shù)據(jù)的一致性和可溯源性。