胸外科肺部惡性腫瘤生物樣本庫的建設(shè)與管理

基金項目：2022年度自治區(qū)衛(wèi)生健康科技計劃項目（編號：202201363）

作者簡介：高輝（1986.12-），男，吉林圖們?nèi)耍T士，住院醫(yī)師，主要從事肺癌發(fā)病機(jī)制研究

通訊作者：韓巴特爾（1979.8-），男，內(nèi)蒙通遼人，博士，副主任醫(yī)師，主要從事蒙醫(yī)治療呼吸道腫瘤的機(jī)制研究

摘要：隨著靶向治療或個性化醫(yī)療新時代的到來，腫瘤生物樣本庫逐漸成為生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域不可或缺的一部分。生物樣本不僅在基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組或代謝組等方面的變化提供了必要支持，同時為尋找疾病標(biāo)志物、預(yù)后標(biāo)志物及治療靶點提供了極大幫助。為此，有必要建設(shè)高效運行的腫瘤生物樣本庫。本文從生物樣本庫的軟件、硬件方面及技術(shù)層面對腫瘤生物樣本庫的建設(shè)與管理進(jìn)行論述，以期提高生物樣本的有效利用，促進(jìn)生物樣本庫可持續(xù)發(fā)展，最終為肺癌的早期診治提供思路。

關(guān)鍵詞：靶向治療；個性化治療；肺癌；生物樣本庫

中圖分類號：R197" " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B" " " " " " " " " " " " " " " " " DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2024.03.012

文章編號：1006-1959（2024）03-0065-04

Construction and Management of Biobanks of Lung Malignant Tumor in Thoracic Surgery

GAO Hui1，CHEN Cai-xia2，Hanbateer1

（1.Department of Thoracic Surgery，Inner Mongolia Hospital，Peking University Cancer Hospital，Hohhot 010017，Inner Mongolia，China;

2.Clinical Medical Research Center，Affiliated Hospital of Inner Mongolia Medical University，Hohhot 010000，Inner Mongolia，China）

Abstract：With the advent of a new era of targeted therapy or personalized medicine， tumor biobanks have gradually become an indispensable part of biomedical research. Biological samples not only provide necessary support for changes in genome， transcriptome， proteome or metabolomics， but also provide great help for finding disease markers， prognostic markers and therapeutic targets. Therefore， it is necessary to build an efficient tumor biobank. This paper discusses the construction and management of tumor biobank from the aspects of software， hardware and technology of biobank， in order to improve the effective use of biological samples， promote the sustainable development of biobank， and finally provide ideas for the early diagnosis and treatment of lung cancer.

Key words：Targeted therapy;Personalized treatment;Lung cancer;Biobanks

生物樣本庫（biobanks）是一種生物樣本（信息）儲存庫。生物樣本可以是來源于動物、植物或人類的細(xì)胞、組織、器官、分泌液、核酸、蛋白質(zhì)、血液、糞便等（本文所指樣本庫主要指人類生物樣本庫）。生物樣本信息是指生物樣本相關(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)。自1990年以來，生物樣本庫已成為醫(yī)學(xué)研究的重要資源，支持多種類型的當(dāng)代研究，如基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組、代謝組和個性化醫(yī)學(xué)[1-4]。生物樣本庫為研究人員提供能夠代表大量人群的數(shù)據(jù)。多個研究人員可以使用同一生物樣本庫中的樣本和從這些樣本中獲得的數(shù)據(jù)，用于跨目的研究。如許多疾病（包括高血壓、肥胖、糖尿病、腫瘤等）與單核苷酸多態(tài)性有關(guān)，使用代表數(shù)萬或數(shù)十萬個體的大量樣本進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)研究可以幫助識別疾病生物標(biāo)志物[5-8]。肺癌導(dǎo)致的死亡是全球人類死亡的主要原因之一[9]。究其根本原因，誘發(fā)肺癌的因素復(fù)雜，包含現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的外部因素（如職業(yè)暴露、生活習(xí)慣等）和內(nèi)部因素（如遺傳因素、基因突變等），因此對于肺癌早期診斷和治療難度也具有很大挑戰(zhàn)性。目前肺癌的治療方式主要有手術(shù)治療、新輔助治療、放療、化療和免疫治療等，盡管如此，肺癌的死亡率仍居高不下，且生存期依然較短。因此，尋找新的生物標(biāo)記物或者治療途徑和方法迫在眉睫。癌癥生物樣本庫是重要的生物醫(yī)學(xué)研究基礎(chǔ)設(shè)施，可用于臨床前、轉(zhuǎn)化和臨床研究，可以幫助應(yīng)對癌癥這一復(fù)雜疾病面臨的挑戰(zhàn)。建立肺癌生物樣本庫可以通過利用患者生物樣本和數(shù)據(jù)實現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)以識別風(fēng)險、早期診斷、改進(jìn)疾病管理和靶向治療，從而推進(jìn)肺癌研究，最終造福肺癌患者。本文主要總結(jié)我院肺癌生物樣本庫的建設(shè)工作，以期幫助研究人員推進(jìn)肺癌研究，并協(xié)助臨床醫(yī)生早期診斷和有效治療肺癌。

1生物樣本庫的建設(shè)

1.1設(shè)施與環(huán)境" 生物樣本庫具有5個功能區(qū)域，分別為樣本接收區(qū)、樣本前處理區(qū)、樣本超低溫凍存區(qū)、樣本深低溫凍存區(qū)、管理系統(tǒng)區(qū)。本院實驗室設(shè)備有生物安全柜、離心機(jī)、石蠟切片機(jī)、條碼打印機(jī)、生物樣本庫管理系統(tǒng)等，可完成對生物樣本的前處理及深度處理。樣本庫區(qū)均配備空調(diào)進(jìn)行環(huán)境溫度控制，一般環(huán)境溫度控制在18 ℃～20 ℃。

1.2 人員配備" 現(xiàn)有專業(yè)技術(shù)人員3人，涉及外科學(xué)、藥理學(xué)專業(yè)。部分工作人員經(jīng)過內(nèi)審員和生物樣本庫建設(shè)管理與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究培訓(xùn)。全部專業(yè)技術(shù)人員接受了《人類遺傳資源管理條例》及《中華人民共和國安全法》的學(xué)習(xí)培訓(xùn)。專業(yè)技術(shù)人員負(fù)責(zé)生物樣本全流程控制。

1.3信息化建設(shè)" 生物樣本庫的建設(shè)不僅包含實體庫（濕庫），還包括生物樣本衍生的信息資料（干庫）。能夠同時有效結(jié)合濕庫與干庫的生物樣本庫才是一個完整高效運轉(zhuǎn)的生物樣本庫[10]。生物樣本庫的更大意義在于生物樣本背后數(shù)據(jù)的挖掘與應(yīng)用。在大數(shù)據(jù)時代和個性化醫(yī)療日益重要的時代，數(shù)據(jù)的可見性和訪問、存儲、管理和集成已成為生物樣本庫和生物醫(yī)學(xué)研究的一個主要問題[11]。我院正在努力完成生物樣本管理系統(tǒng)與臨床HIS/LIS系統(tǒng)的對接，以加強(qiáng)生物樣本庫的建設(shè)程度。

1.4倫理建設(shè)" 倫理建設(shè)是生物樣本庫建設(shè)的難點，更是重點。根據(jù)《中華人民共和國人類遺傳資源管理條例》和《中國生物安全法》。一方面，保存的樣本需要提供樣本所屬科研項目的倫理審批書復(fù)印件，倫理審批依托醫(yī)院倫理委員會進(jìn)行。另一方面，技術(shù)人員需與樣本捐贈者簽訂合法合規(guī)的知情同意書。根據(jù)《中國腫瘤臨床診治指南（2022）》收集我院2022年12月至今符合肺癌診治診斷標(biāo)準(zhǔn)的、并愿意愿意配合并簽署知情同意書的患者的血液樣本和組織樣本。

2生物樣本庫的管理

2.1生物樣本采集、運輸及前處理

2.1.1血液樣本采集、運輸及前處理" 根據(jù)納入患者的住院號，進(jìn)行條碼預(yù)制，條碼采取去隱私化，及管理系統(tǒng)生成的隨機(jī)編碼。然后采用含有抗凝劑的紫色采血管、和含促凝劑的黃色采血管，靜脈取血5 ml左右，上下顛倒3～4次，后紫色采血管進(jìn)行分裝到貼有預(yù)制條碼的凍存管中，放入凍存盒，轉(zhuǎn)移至-80 ℃冰箱入庫；黃色采血管4 ℃靜置30 min后，3500 rpm離心10 min，后分裝至貼有預(yù)制條碼的凍存管上，放入凍存盒，轉(zhuǎn)移至-80 ℃冰箱入庫。基本流程見圖1。

2.1.2組織樣本的采集、運輸及前處理" 準(zhǔn)備已貼有預(yù)制標(biāo)簽（去隱私化）的凍存管，手術(shù)中以癌灶為中心，水平向兩側(cè)展開，以正常組織-遠(yuǎn)癌組織-近癌組織-癌組織的順序取約5 mm×5 mm×5 mm體積的組織，放入凍存管或者固定管，后投入液氮壺，轉(zhuǎn)移至凍存盒，放入-80 ℃冰箱。基本流程見圖2。

2.2樣本入庫" 入庫方式分兩種，一種可以用冰箱上連接的掃碼槍掃碼入庫，另一種可以直接點擊生物樣本管理系統(tǒng)中相應(yīng)的樣本進(jìn)行入庫，入庫后核對位置信息是否正確。

2.3樣本質(zhì)控" 根據(jù)生物樣本庫質(zhì)量和能力通用要求（GB/T 37864-2019）對存入的樣本定期進(jìn)行質(zhì)控檢測[12]。對于血液樣本，通常提取DNA，對于組織樣本提取RNA或者DNA，后利用NANODROP進(jìn)行純度和濃度測定，并通過瓊脂糖凝膠電泳檢測核酸完整性。

2.4樣本出庫與銷毀" 先在生物樣本管理系統(tǒng)中根據(jù)項目關(guān)鍵詞或者其他信息搜索樣本，篩選樣本后，點擊出庫，然后從-80 ℃冰箱的對應(yīng)位置取出樣本。先在生物樣本管理系統(tǒng)中根據(jù)項目關(guān)鍵詞或者其他信息搜索樣本，篩選樣本后，點擊銷毀，后聯(lián)系醫(yī)院生物醫(yī)療垃圾處理部進(jìn)行樣本銷毀。

2.5樣本使用" 樣本的使用首先需確保生物樣本的安全，其中不僅要保證樣本質(zhì)量安全，更要保證樣本信息安全。每一份樣本使用均需要通過樣本使用承諾書，承諾內(nèi)容包含樣本使用人知悉并遵守《人類遺傳資源管理條例》及《中華人民共和國生物安全法》，樣本不涉及國際合作、不跨境且在知情同意書范疇內(nèi)進(jìn)行使用。

2.6安全管理" 工作人員在樣本采集、運輸、接收、處理、儲存、 發(fā)放和銷毀時應(yīng)符合相關(guān)生物安全要求[13，14]。生物樣本庫區(qū)均使用門禁系統(tǒng)，且超低溫冰箱保證專人專管的上鎖管理模式。超低溫冰箱帶有溫度監(jiān)控的冷鏈設(shè)備，能夠保證樣本質(zhì)量安全。生物樣本的信息通過人員權(quán)限設(shè)定安全級別，可通過固定賬號和密碼才可查閱，且賬號密碼只對科研項目內(nèi)人員公開。

3總結(jié)及展望

我院作為省級三級甲等醫(yī)院，由于缺乏專職人員與基金支持，我院生物樣本庫發(fā)展受到一定限制，所以，暫時均屬于科研項目內(nèi)樣本收集，還未開展保藏的活動。后續(xù)，我院將進(jìn)一步加強(qiáng)樣本庫發(fā)展，向國內(nèi)人類遺傳資源管理辦公室申請保藏資質(zhì)，更加規(guī)范化的收集和保藏生物樣本。

隨著國內(nèi)外生物樣本庫的不斷發(fā)展，生物樣本庫將為未來醫(yī)學(xué)，包括個性化醫(yī)療保健和基因組醫(yī)學(xué)奠定堅實的基礎(chǔ)[15，16]。盡管越來越多的生物樣本庫正在出現(xiàn)，但只注重樣本數(shù)量、質(zhì)量的生物樣本庫已不能滿足當(dāng)前的發(fā)展需求。除此之外，生物樣本庫的可持續(xù)發(fā)展是必然的發(fā)展趨向。實體生物樣本庫的建設(shè)和運行需要充足的經(jīng)費支持，當(dāng)前國內(nèi)外生物樣本庫大部分靠科研基金維持運行。當(dāng)大部分樣本庫正在投入精力收集樣本時，部分?jǐn)?shù)據(jù)庫已開始了低成本的研究。美國國家癌癥研究所（NCI）的一項分析表明，使用以前建立的數(shù)據(jù)庫的研究總體上成本更低，每年發(fā)表的論文數(shù)多于只進(jìn)行前瞻性樣本收集的研究[17]。UK Biobank是一個包含50萬英國參與者的遺傳和健康信息的大型生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫在全球范圍內(nèi)可供批準(zhǔn)的研究人員訪問，它是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和治療進(jìn)步的主要貢獻(xiàn)者之一，并促成了多項改善人類健康的科學(xué)發(fā)現(xiàn)[18-20]。因此，國內(nèi)生物樣本庫需加強(qiáng)自身的更新機(jī)制，著力建設(shè)相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，降低生物樣本庫的運行成本，逐步與國際接軌。

生物樣本庫利用存在無法達(dá)到預(yù)期效果的風(fēng)險。部分樣本收集過程需要數(shù)年，甚至數(shù)十年。但是，隨著時間的推移，新的科學(xué)見解會導(dǎo)致曾經(jīng)預(yù)設(shè)的課題思路和方向發(fā)生改變，甚至過時，最終導(dǎo)致樣本無法用于研究。因此，對于這種問題，一方面盡量收集高質(zhì)量樣本，以便這些樣本對可能沒有預(yù)見到的多中心研究工作有用；另一方面，盡可能的整合樣本庫資源，先做到市級、省級共享，再做到全國共享。

總之，生物樣本庫的國際標(biāo)準(zhǔn)化可能是未來的發(fā)展趨勢，實現(xiàn)生物樣本庫的全球注冊，既有利于整合生物樣本資源，提高生物樣本利用率，又有助于整治生物樣本庫缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的亂象。

參考文獻(xiàn)：

[1]Wendt FR，Koller D，Pathak GA，et al.Biobank Scale Pharmacogenomics Informs the Genetic Underpinnings of Simvastatin Use[J].Clin Pharmacol Ther，2021，110（3）：777-785.

[2]Almeida N，Rodriguez J，Pla Parada I，et al.Mapping the Melanoma Plasma Proteome （MPP） Using Single-Shot Proteomics Interfaced with the WiMT Database[J].Cancers （Basel），2021，13（24）：6224.

[3]Parichehreh-Dizaji S，Samimi H，Asadolahpour E，et al.Establishment of biobank facility at Endocrinology and Metabolism Research Institute of Iran： experiences， challenges， and future outlook[J].J Diabetes Metab Disord，2021，20（1）：1081-1084.

[4]Ostrom QT，Devine K，F(xiàn)ulop J，et al.Brain tumor biobanking in the precision medicine era： building a high-quality resource for translational research in neuro-oncology[J].Neurooncol Pract，2017，4（4）：220-228.

[5]Milton AD，Almazroue H，Jin Y，et al.DDAH1 SNP rs480414 that protects against the development of pulmonary hypertension in bronchopulmonary dysplasia results in lower nitric oxide production in neonatal cord blood-derived lymphoblastoid cell lines[J].J Neonatal Perinatal Med，2022，15（1）：113-121.

[6]Dong SS，Zhu DL，Zhou XR，et al.An Intronic Risk SNP rs12454712 for Central Obesity Acts As an Allele-Specific Enhancer To Regulate BCL2 Expression[J].Diabetes，2021，70（8）：1679-1688.

[7]Nyg？覽rd L，Laine AP，Kiviniemi M，et al.Tri-SNP polymorphism in the intron of HLA-DRA1 affects type 1 diabetes susceptibility in the Finnish population[J].Hum Immunol，2021，82（12）：912-916.

[8]Zhang Z，Liu X，Li L，et al.SNP rs4971059 predisposes to breast carcinogenesis and chemoresistance via TRIM46-mediated HDAC1 degradation[J].EMBO J，2021，40（19）：e107974.

[9]Lazzari C，Spagnolo CC，Ciappina G，et al.Immunotherapy in Early-Stage Non-Small Cell Lung Cancer （NSCLC）： Current Evidence and Perspectives[J].Curr Oncol，2023，30（4）：3684-3696.

[10]滿秋紅，于農(nóng)，閆飛，等.我國生物樣本庫建設(shè)現(xiàn)狀與未來發(fā)展的思考[J].中國醫(yī)藥生物技術(shù)，2018，13（4）：289-293.

[11]Fransson MN，Rial-Sebbag E，Brochhausen M，et al.Toward a common language for biobanking[J].Eur J Hum Genet，2015，23（1）：22-28.

[12]中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會，國家市場監(jiān)督管理總局.生物樣本庫質(zhì)量和能力通用要求：GB/T 37864-2019[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2019.

[13]中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.實驗室生物安全通用要求：GB 19489-2008[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[14]國家衛(wèi)生和計劃生育委員會.病原微生物實驗室生物安全通用準(zhǔn)則：WS 233-2017[S].北京：國家衛(wèi)生和計劃生育委員會，2017.

[15]Kuriyama S，Yaegashi N，Nagami F，et al.The Tohoku Medical Megabank Project：Design and Mission[J].J Epidemiol，2016，26（9）：493-511.

[16]Minegishi N，Nishijima I，Nobukuni T，et al.Biobank Establishment and Sample Management in the Tohoku Medical Megabank Project[J].Tohoku J Exp Med，2019，248（1）：45-55.

[17]Evans JR，Akee RK，Chanana S，et al.National Cancer Institute （NCI） Program for Natural Product Discovery： Exploring NCI-60 Screening Data of Natural Product Samples with Artificial Neural Networks[J].ACS Omega，2023，8（10）：9250-9256.

[18]Elliott P，Peakman TC，UK Biobank.The UK Biobank sample handling and storage protocol for the collection， processing and archiving of human blood and urine[J].International Journal of Epidemiology，2008，37（2）：234-244.

[19]Ramírez J，van Duijvenboden S，Young WJ，et al.Analysing electrocardiographic traits and predicting cardiac risk in UK biobank[J].JRSM Cardiovasc Dis，2021，10：20480040211023664.

[20]余其澳，宋歡，汪曉東，等.英國生物樣本庫（UK Biobank）在結(jié)直腸癌臨床研究中的應(yīng)用[J].中華結(jié)直腸疾病電子雜志，2021，10（4）：351-356.

收稿日期：2023-05-16；修回日期：2023-05-23

編輯/成森