我國消化系統疾病樣本庫的應用現狀

于曉桐，李國東

(哈爾濱醫科大學附屬第四醫院普外科，哈爾濱 150001)

生物樣本庫是一種收集各種人類生物樣本用于疾病機制研究、臨床診療的綜合應用系統，包括標準化采集、儲存、質檢、使用和樣本庫管理等流程。樣本涵蓋健康和疾病生物體的器官、組織、血液、細胞等；同時，規范的樣本庫建設需要匹配與樣本相關的病史、疾病診斷、治療過程以及出院隨訪等信息；樣本庫倫理審核及知情同意也是生物樣本庫能否規范、長期運轉的重要保證[1-4]。近年來，消化系統疾病發病率高、起病隱匿、早期診斷困難且晚期患者多[5]。在消化系統疾病的分子機制研究、藥物耐藥性試驗、疾病預防及診斷治療的研究中，生物樣本庫的地位及功能顯著提高。疾病發生、發展機制的基礎醫學研究、不同治療方案的需求反饋于樣本庫，極大地促進了其發展。但在樣本庫建設過程中也存在諸多問題和難點亟待解決，如樣本庫的標準不統一、生物樣本的臨床信息與隨訪信息不完善、生物樣本利用率低、基礎與臨床之間的轉化還有待提高等[6-7]。現就我國消化系統疾病樣本庫的應用現狀予以綜述。

1 我國消化系統疾病樣本庫的建立與發展

我國是一個多民族國家，各民族生活方式差異形成樣本的多樣化、特色化；此外，各地區醫院擁有各自獨特的優勢學科，對于不同種類的消化系統疾病有各自專精的研究方向。因此，各單位根據自身不同的特點發展建立了許多具有特色的消化道疾病相關生物樣本庫。

華北地區的北京大學臨床腫瘤學院樣本庫，自1996年開始收集包括胃癌、食管癌、大腸癌在內的消化道疾病相關組織樣本及血液樣本，并于2002年建立了配套的樣本庫實驗室，供臨床的基礎醫學研究[8]。該樣本庫實行專人專用，由具備相關技術的專職人員從事樣本庫的收集、登記、儲存，極大地保證了樣本質量，同時由于樣本庫計算機信息化管理使樣本的信息查詢、樣本統計等更加準確、方便、快捷。北京市消化系統癌前病變臨床數據與樣本資源庫，主要收集消化系統癌前病變樣本，其通過完善消化疾病樣本庫的運行、質量安全、信息化建設，促進多中心之間的合作研究，建立了國內有影響力的消化系統癌前病變生物樣本庫平臺，為消化系統腫瘤發生發展機制、分子標志物以及腫瘤早診早治的研究提供了高質量的資源[9]。河北省磁縣腫瘤防治研究所基于地區食管癌高發的特點，著重食管癌普查、早期診斷治療和腫瘤網絡登記等工作，于2011年建立了以食管癌、賁門癌為重點的樣本庫[10]。該樣本庫立足于磁縣這一食管癌高發地區，對易患人群進行早期內鏡普查，同時開展完善的流行病學采集、數據隊列分析等科研工作。樣本庫采集食管癌組織樣本以及配套的血液樣本，配合登記患者的持續追蹤關注，為食管癌人群隊列研究、食管癌分子機制及遺傳學研究提供了一套完整、充足的數據及樣本基礎。

華東地區的生物芯片上海國家工程研究中心樣本庫建立于2003年[11]，作為專業化、標準化的綜合樣本庫，其收集、儲存了大量高質量的消化系統疾病樣本，并創辦了中國醫藥生物技術協會組織生物樣本庫分會，分會對組織生物樣本庫標準化建設、樣本質量控制、樣本庫安全、樣本庫信息化管理以及倫理規范等多方面起到了指導作用，并于2016年攜手全國68家三甲醫院發起成立了中國生物樣本庫聯盟[12-13]。由生物芯片上海國家工程研究中心打造的上海張江生物銀行于2017年建成，其樣本儲存能力達1 000萬份，并提出了集約化的樣本庫建設，為樣本庫發展提供了新思路[14]。2008年，第二軍醫大學東方肝膽外科醫院以病毒性肝炎相關肝癌樣本收集為目的建立了肝臟組織樣本庫，著重相關信息共享數據庫的建設及維護，收集原發性肝癌、良性肝腫瘤及其他肝病樣本[15]，該樣本庫始終注重樣本庫標準化、質量化建設，同時配套詳細的相關信息整合和隨訪機制，以建立全國多中心的臨床、科研合作平臺。西北地區具有代表性的西京消化病醫院樣本庫是以消化系統腫瘤為重點建立的具有地方特色的樣本庫，共保存消化系統疾病相關樣本136 584份，其中包括來自胃癌高發地甘肅省武威市的樣本；同時，還建立了包括胃癌、結腸癌、胰腺癌、食管癌、間質瘤及腸病6個組織分庫，包含大部分重要消化系統疾病[16]。此外，新疆醫科大學附屬腫瘤醫院新疆腫瘤樣本庫收集了新疆地區高發的食管癌樣本，新疆維吾爾自治區是多民族聚集地區，具有獨特的遺傳學資源，如哈薩克族是當地食管鱗癌高發的民族之一，患者病死率較高，食管癌生物樣本庫的建立有利于研究導致疾病高發的地域因素、生活習慣因素以及遺傳因素，以預防發病、降低病死率[17]。

華中地區的武漢市第八醫院(肛腸醫院)自2007年起利用其在肛腸疾病學科的特色優勢，標準化地收集結直腸腫瘤樣本，目前已建立了一定規模的結直腸腫瘤專項庫[18]。該院具有的肛腸疾病專科性可保證取材樣本的質量，為開展相關的基礎與臨床科研工作奠定了良好基礎。

華南地區的汕頭市中心醫院積極與國內大型樣本庫合作，收集了粵東地區高發的食管癌樣本，建立了食管癌專項分庫[19]。潮汕沿海地區食管癌發病率顯著高于其他地區，且食管癌的臨床癥狀出現較晚，導致疾病晚期患者增加。因此，食管癌的分子機制研究、早期分子標志物的發現以及早期診斷、有效治療成為研究重點。食管癌樣本庫專門收集地域特色的疾病樣本，能夠很好地支撐食管癌的進一步研究。

2 我國消化系統疾病樣本庫的應用

隨著醫療技術、診療理念的不斷發展，“轉化醫學”“循證醫學”“個體化綜合治療”等理念逐漸推廣。而基礎實驗結果臨床驗證、基礎理論成果轉化、新型分子標志物的發現與腫瘤靶向藥物的研究等均需要樣本庫作為重要支撐平臺[20-21]。國內許多樣本庫平臺利用豐富的生物樣本資源，對消化系統疾病流行病學和分子機制進行研究。

2.1流行病學研究 中國嘉道理生物樣本庫是中國疾病預防控制中心、中國醫學科學院與英國牛津大學共同合作致力于中國人群流行病學的研究項目，共招募中國10個地區的51萬人，收集臨床數據及血液樣本，并定期重新收集招募者的信息和樣本，目前已經完成了包括飲熱茶習慣與煙酒的相互作用對食管癌的影響以及收入和受教育程度與消化道腫瘤關系的研究等[22-23]。嘉道理生物樣本庫不僅促進了我國慢性疾病的流行病學研究，也為國內其他消化系統樣本庫開展流行病學研究提供了參考和可行性方案。

2.2分子機制研究 Yang等[24]基于第二軍醫大學東方肝膽外科醫院樣本庫肝癌樣本豐富的優勢，對乙型肝炎病毒(hepatitis B virus，HBV)感染與原發性肝癌侵襲性的關系開展研究，研究人員對樣本庫中收集的8 515例肝癌患者樣本進行統計學分析，結果發現，與未感染HBV者相比，HBV感染患者原發性肝癌的平均發病年齡降低7～10歲，且甲胎蛋白陽性及肝硬化的比例更高，同時HBV感染患者的總生存期更短、發生微血管侵襲更多、預后更差。該研究結果為HBV與原發性肝癌致病機制的研究、術后不良預后的預測提供了可靠依據。

南京中醫醫院樣本庫采用基因芯片技術檢測所收集的結腸癌樣本和結腸腺瘤患者血清樣本中微RNA水平，并通過單因素方差分析進行統計學分析，最終篩選出8個與結腸腺瘤和結腸癌相關的循環微RNA[25]。與傳統結腸癌篩查依靠消化內鏡和病理活檢給患者帶來的創傷性和不適性相比，結腸癌生物標志物篩查具有減輕患者痛苦、提高患者接受度的優勢，因此循環微RNA檢測可進一步用于結腸癌生物標志物的研究，以促進結腸無創篩查的發展，提高患者早期診斷率。

近年來，青年結腸癌的發病率呈升高趨勢且預后較差，逐漸成為結腸癌研究的重要方向。但傳統的細胞系模型不能完全代替青年結腸癌的疾病演化過程。而類器官是通過體外培養組織干細胞并形成與細胞來源器官相似的組織結構與功能的微型組織，具有傳統細胞系模型不具有的組織特性，在分子機制的研究中優于細胞系模型。Yan等[26]通過構建結腸類器官樣本庫研究青年結腸癌的遺傳特征，對樣本庫進行生物信息學分析發現，Smad4、骨形態發生蛋白1A型受體突變或骨形態發生蛋白拮抗因子過表達均可能是骨形態發生蛋白失活的替代機制，進而促進異位隱窩形成、引發鋸齒狀息肉病變，而鋸齒狀息肉病變是結腸癌形成的重要途徑之一。該研究中發現的青年結腸癌分子特征對于闡明腫瘤分子機制、發現新型抗腫瘤藥物靶點均具有重要意義。

3 我國消化系統疾病樣本庫建設面臨的挑戰

消化系統疾病樣本庫在推進重大疾病及特發病、罕見病的研究中起重要作用，為消化系統疾病的早診早治和新型有效治療方案的制訂奠定了基礎。特別是消化系統疾病研究專項庫、地域特色疾病庫等樣本庫為特定疾病的研究以及該疾病在不同地區、民族中的特異性表現研究提供了珍貴的研究樣本。

但在消化系統疾病樣本庫發展過程中尚存在許多問題：①目前可以成為樣板的國家級消化系統生物樣本庫暫未建立，許多醫療機構、研究中心建設的樣本庫缺乏參考。②雖然目前國內樣本庫已形成一定行業共識，也制訂了試行標準[27]，但消化系統疾病樣本的采集、保存以及質控的標準細節并未規范、統一，已建成的樣本庫質量不一[28-29]。③國內消化系統樣本庫建設逐年加快，但相應的研究成果產出與樣本庫增長并不相符，生物樣本的利用率低導致許多樣本并未使用，且在長期保存中損耗，顯著增加了樣本庫的運營成本，不利于樣本庫的可持續發展[30-31]。因此，在樣本庫建立前即應規劃樣本使用，有目的、有研究方向后再收集樣本，以取代先盲目收集再尋找用途的做法[30]。④對于樣本臨床信息不完善、樣本提供者的隨訪不及時等問題，應匹配完整準確的臨床信息并嚴格執行定期隨訪流程[32]。此外，特色樣本可促進該區域高發疾病的診療，但在其他地區，由于沒有樣本量充足、質量高的樣本庫支撐，相關疾病的研究進展困難。因此，區域特色樣本庫應加強與其他地區的交流共享、合作研究，從而取得更多高質量的研究成果[7，33-34]。此外，內、外科的消化系統疾病樣本庫應相互整合，從疾病入手、系統性地規劃管理，優化樣本庫資源分配，使樣本庫可持續發展。

4 小 結

目前我國已逐漸提高對消化系統疾病臨床樣本庫的建設，在發展過程中遇到的共性問題已得到領域內專家重視，相關的共識也在逐步形成和完善[35-36]。在疾病機制研究、藥物研究等需求的積極促進以及相關科研部門的努力下，各地區、醫院樣本庫呈現學科特色化與地域特色化，目標也從早期盲目建設逐漸過渡到樣本庫的應用與可持續發展。未來應充分整合并有效利用這些優質的樣本資源，完善相關的各項標準，同時加強國內樣本庫的交流合作，建立質量更好、水平更高的消化系統疾病樣本庫，以提高疾病診斷效率、促進疾病治療、改善疾病預后。