張 翔謝 琪王 斌史華新劉保延
(1中國中醫(yī)科學院臨床基礎醫(yī)學研究所,北京,100700;2中國中醫(yī)科學院學術處,北京,100700;3中國中醫(yī)科學院,北京,100700)
思路與方法
國家中醫(yī)藥臨床研究基地生物樣本庫建設初探
張 翔1謝 琪2王 斌1史華新1劉保延3
(1中國中醫(yī)科學院臨床基礎醫(yī)學研究所,北京,100700;2中國中醫(yī)科學院學術處,北京,100700;3中國中醫(yī)科學院,北京,100700)
標準化生物樣本庫是眾多重要科研成果快速產業(yè)化、應用到臨床的重要保證,也是生命科學與生物醫(yī)藥技術自主創(chuàng)新體系中至關重要的環(huán)節(jié)與保證,是最寶貴資源。從生物樣本庫的概念和作用、建設進展著手分析生物樣本庫建設的現(xiàn)狀、趨勢和問題,并從樣本的采集、方法及溯源、倫理問題、設施及環(huán)境和系統(tǒng)管理等方面詳細論述了生物樣本庫建設的要素,并列舉了目前我國生物樣本庫相關管理規(guī)范,旨在為國家中醫(yī)藥臨床研究基地生物樣本庫建設與發(fā)展提供參考。
生物樣本庫;中醫(yī)藥臨床研究;轉化醫(yī)學
高質量、標準化的生物樣本庫是重大疾病基礎與臨床研究、臨床診治技術研發(fā)、藥物研發(fā)、健康研究與產業(yè)化,即實現(xiàn)轉化醫(yī)學的最寶貴資源。生物樣本庫同時也是眾多重要科研成果快速產業(yè)化、應用到臨床、實現(xiàn)轉化醫(yī)學的重要保證,世界范圍內都投入大量資金建設生物樣本庫。我國是人口大國,疾病生物樣本資源極其豐富,是任何一個國家無可比擬的。我國的生物樣本庫建設起步雖晚,但發(fā)展迅速。
生物樣本庫又稱生物銀行(Biobank),主要是指收集和應用健康及疾病生物體的生物分子、細胞、組織和器官等,包括人體器官、組織、體液或處理過的樣本(DNA、RNA、蛋白等)及其與這些樣本相關的臨床資料、質控、管理等生物應用系統(tǒng)[1]。生物樣本庫的建立能有效地為人類直接探究疾病發(fā)生、發(fā)展和轉歸機制提供具體研究對象,尤其是罕見樣本、少見樣本和重大疾病樣本,能進行有針對性或突破性研發(fā)。生物樣本庫是轉化醫(yī)學的重要基礎,轉化醫(yī)學(Translational Medicine)或者稱為轉化研究(Translational Research),是倡導實驗室與臨床研究雙向轉化的模式[2]。1992年《Science》雜志首次提出“從實驗室到病床”(Bench to Bedside)的概念[3],1994年開始出現(xiàn)轉化型研究[4],1996年《Lancet》雜志首現(xiàn)轉化醫(yī)學這一新名詞[5]。轉化醫(yī)學的關鍵在于打破臨床醫(yī)生和從事基礎研究人員之間的屏障。從臨床實踐中發(fā)現(xiàn)問題,并凝練成基礎醫(yī)學研究的課題進行研究,這樣在兩者之間就建立起緊密的聯(lián)系與合作。具體來說,首先由臨床醫(yī)生提出問題,然后基礎醫(yī)學研究人員進行相關研究,進而將基礎研究的成果快速轉化為臨床應用。這樣患者和民眾可以更快的收益于臨床應用的新的預防、診斷、檢查和治療方法,新藥物和健康保障措施等。與此同時,實驗室及時獲知臨床上出現(xiàn)的新問題,進行更深入的研究,形成良性互動與循環(huán),推動基礎醫(yī)學和臨床醫(yī)學更加全面深入的發(fā)展。
轉化醫(yī)學是生物醫(yī)學發(fā)展的時代產物,其中基因組學、蛋白質組學以及生物信息學的發(fā)展更使轉化醫(yī)學的發(fā)展突飛猛進?;蚪M、轉錄組、蛋白組等生命科學研究與生物醫(yī)藥研發(fā)最重要環(huán)節(jié)是標準化生物樣本庫建設。標準化生物樣本庫同樣是眾多重要科研成果快速產業(yè)化、應用到臨床的重要保證,也是生命科學與生物醫(yī)藥技術自主創(chuàng)新體系中至關重要的環(huán)節(jié)與保證,是最寶貴資源。
圖1 轉化醫(yī)學圖示[6]
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大量收集和規(guī)范化建設工作。生物樣本庫有多種類型,如血液庫,眼角膜庫,骨髓庫,正常細胞、遺傳突變細胞、腫瘤細胞和雜交瘤細胞株(系)的細胞株(系)庫。近年來又出現(xiàn)了臍血干細胞庫等各種干細胞庫以及各種人種和疾病的基因組庫[7]。
美國從1987年開始就出現(xiàn)了專門的生物樣本資源庫,2001年歐洲生物樣本庫(Eurobiobank)建立,隨后,英國、奧地利、澳大利亞等國家也相繼建立了自己的生物樣本資源庫。(生物樣本庫——轉化醫(yī)學與第六次科技革命)國際上主要的樣本庫有:國際生物和環(huán)境資源協(xié)會(ISBER),美國國立癌癥研究所樣本庫(NCI),歐洲生物樣本庫與生物分子資源研究平臺(BBMRI),法國國家健康和醫(yī)學研究院樣本庫(INSERM),英國生物樣本庫(UK Biobank),加拿大公共人群基因組項目,澳大利亞腫瘤樣本庫[8]。在亞洲地區(qū),韓國、日本、新加坡也都擁有國家生物樣本庫網絡。生物樣本庫的標準化進程也一直沒有停止,美國早在1984年就建立了第一部針對組織庫的、權威的產業(yè)化標準,即美國組織庫協(xié)會標準。歐洲1991年成立了歐洲組織庫協(xié)會(EATB),并頒布了EATB標準。另外,ISBER和NCI擁有建設組織庫最權威的產業(yè)化標準。從各國對轉化醫(yī)學的政策與規(guī)劃可以發(fā)現(xiàn)多國將長期支持轉化研究的發(fā)展,這一國際發(fā)展趨勢需要引起我國的重視[9]。
生物樣本庫正在迅速發(fā)展,我國近期啟動了轉化醫(yī)學發(fā)展戰(zhàn)略研究,這將指出舉國體制的發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃和符合我國國情的運行模式。在醫(yī)學研究的發(fā)展和國家戰(zhàn)略政策的支持下,生物資源庫將在轉化醫(yī)學的領域發(fā)揮其資源優(yōu)勢,攻破各個醫(yī)學難題。我國在1994年由中國科學院建立了中華民族永生細胞庫。隨后山東省臍帶血造血干細胞庫、北京臍帶血造血干細胞庫、泰州(復旦)健康科學研究院DNA樣本庫、上海生物芯片公司SBC芯超生物銀行等專項生物標本資源庫也相繼建立[10]。2003年我國啟動了國家自然科技資源共享平臺建設項目,制定了生物遺傳資源平臺標準規(guī)范和技術規(guī)程,整理了生物遺傳資源性狀數(shù)據?!丁笆濉鄙锛夹g發(fā)展規(guī)劃》中,明確要求要建設國家生物信息科技基礎設施——國家生物信息中心,包括生物信息庫和大型生物樣本資源庫以及共享服務體系,說明我國已經重視生物資源,并且加大了樣本庫的建設。以腫瘤醫(yī)院為先導,開始建設規(guī)范化樣本庫,如2004年天津腫瘤醫(yī)院建立的腫瘤組織樣本庫、2005年北大醫(yī)院建立的人類血液樣本庫、2008年建立的國家肝癌樣本庫、2010年北京啟動重大疾病臨床數(shù)據和樣本數(shù)據庫[11]。
中醫(yī)藥行業(yè)領域,生物樣本庫起步較晚,本領域的生物樣本庫亟需得到發(fā)展與完善。湖北省中醫(yī)院在生物樣本庫建設中做了有益的探索,湖北省中醫(yī)院肝病標本庫建設始于2010年,經過近幾年的發(fā)展,已形成一定的規(guī)模,積累了一定的經驗。目前,湖北省肝病標本庫有專用的標本存放場所,制定了患者知情同意書,采血標準規(guī)范,采血室管理制度,離心機標準操作規(guī)程,標本庫管理制度等一系列的規(guī)范標準,為標本采集的倫理問題,標本采集操作流程,標本處理流程和標本庫的管理提供了依據。
科學研究是嚴謹?shù)模瑯颖編斓慕ㄔO也必須標準化,在建庫過程中要考慮下面幾個關鍵要素:樣本的采集、方法及溯源、倫理問題、設施及環(huán)境和系統(tǒng)管理。
3.1 樣本的采集 所要采集的樣本類型主要取決于這些樣本的研究目的。樣本該如何采集、處理,取決于樣本類型、樣本來源和下游的處理等。根據樣本的不同,樣本庫要給這些樣本提供最佳的貯存環(huán)境,并確保貯存設備和設施到位。所有樣本采集前均需獲得患者或家屬的知情同意,并簽署知情同意書。生物樣本庫中生物樣本的采集及保存主要參照有關生物樣本研究的文獻及借鑒其他樣本庫的經驗,不同類型的生物樣本采集方式及儲存條件各不相同。樣本收集的關鍵在于樣本取材的準確性,確保樣本的質量,操作過程除了要避免外界污染以及樣本之間的交叉污染,還要嚴格控制樣本離體時間;樣本的保存要根據樣本的用途采取最合適的保存方法,保存過程中質量控制需定期進行,同時要完整地保存樣本的相關資料;樣本的利用必須嚴格把關,滿足利用條件,并且辦理相關手續(xù)的申請者才允許利用樣本,資源物盡其用[14]。
圖2 生物樣本庫的建設流程與要素[12-13]
3.2 方法及溯源 生物樣本庫建立的基本路線是收集、保存、利用,其基本原則是臨床醫(yī)生提出需求,針對某種疾病的樣本進行有目的收集,而不是任何臨床樣本都要收集。首先,臨床醫(yī)生一定要參與樣本收集,與患者或家屬簽署知情同意書,并對臨床信息進行采集,以保證標本的相關資料收集保存完整。其次,樣本庫的工作人員需具有責任心及相應的專業(yè)技術知識,樣本收集的關鍵在于樣本的質量,操作過程應避免外界污染以及標本之間的交叉污染,嚴格控制標本離體時間,從而確保標本的質量,樣本的收集一定按照嚴格的標準操作規(guī)程,每個崗位由專人負責,并進行崗前培訓。再次,樣本庫建立目的是為了利用,只有充分利用樣本庫的資源達到物盡其用,才能避免“垃圾進,垃圾出”的后果[15]。最后,樣本庫的成敗在于規(guī)范化管理,只有按照一定標準進行收集、保存及利用,才能真正發(fā)揮樣本庫的作用,為臨床研究服務。
圖3 上海重大疾病臨床生物樣本庫倫理管理指南[17]
3.3 倫理問題 生物樣本庫涉及到遺傳樣本或信息的采集、處理、使用和保存。倫理問題存在于建立生物樣本庫的各個環(huán)節(jié)上。主要有:1)采集樣本時是否獲得樣本提供者的知情同意;2)個人信息將用于什么樣的研究未知的情況下如何給出知情同意;3)如何確保個人的醫(yī)療和基因型信息的安全,有什么安全措施及補救措施;4)采集的樣本將用于何種類型的研究,政策的制定方有哪些;5)如何確定能夠利用與樣本相連的信息的第三方;6)如何阻止保險公司、雇主和其他第三方濫用這種信息;7)如何將采集的樣本進行商業(yè)使用;8)如何讓更多的人共享和受益于獲得的組織樣本和數(shù)據;9)是否將源于采集樣本的研究的發(fā)現(xiàn)告知捐贈者[16]。
3.4 設施及環(huán)境 高效的樣本庫應具有多元的設計,確保樣本的安全貯存,支持設備的正常運行,并為樣本庫的工作人員提供安全有效的工作環(huán)境。在樣本庫的規(guī)劃設計中,有關樣本貯存的類型、相關貯存和處理條件、預計貯存周期、樣本數(shù)量增長及貯存所使用材料的預算均為樣本庫設計的重要元素。規(guī)劃應預留足夠的空間,以滿足樣本庫初期和將來及備份樣本貯存的需求,并根據法律和其他監(jiān)管機構的要求,提供人員、設備和樣本的安全空間[18]。不同類型的生物樣本儲存條件不同,但基礎設施及儀器設備必須配備。要求具有獨立空間,設置專門的庫房,面積根據樣本庫庫存量而定,但基本的區(qū)域應該具備:標本出入庫登記區(qū)、標本處理區(qū)、臨床資源數(shù)據庫區(qū)、冷凍區(qū)(劃分-80℃超低溫冰箱、-150℃液氮罐兩個溫度冷凍區(qū))、標本分析區(qū)等。另外,樣本庫必須具備專用電源及備用電源、空調及實時監(jiān)控設施。一般將組織標本保存于液氮冰箱中,根據相關研究結果,保存于大約-170℃中的組織標本比保存在較高溫度下的組織標本能更好地保持分子的完整性,減少干燥程度。一般用-20℃冰箱來存放試劑,而用-80℃的冰箱來儲存全血和血清標本,也可以暫時(1周或更短)儲存組織標本。石蠟包埋標本,石蠟切片等置于含有商業(yè)脫氧劑的密封真空袋中,然后存放于4℃冰箱中。需要注意的是,低溫凍存的生物樣品不得隨意取出,反復凍融會對生物樣本造成很大破壞[12]。
3.5 系統(tǒng)管理 如何保證生物樣本及臨床資料從收集、保存、使用到研究結果的信息反饋等過程能有序的進行?科學的系統(tǒng)管理是生物樣本庫得以正常運行的關鍵,生物樣本庫應該成為一個專業(yè)的組織機構。只有這樣利益相關團體才會認可和支持生物樣本庫,才能按照科研工作者的要求為他們提供足量的高質量的生物樣本,為患者及捐贈者提供更全面的隱私保護。樣本庫從建設開始就應建立統(tǒng)一的管理規(guī)范,從樣本的入庫到出庫都必須做到有章可循。樣本庫最好實現(xiàn)專人負責,人員編制要相對固定,增強對樣本庫維護的責任感,在樣本保存的過程中注意避免樣本信息丟失,從根本上保證標本質量[19]。同時需聘請具備有一定的技術水平和實驗室管理能力的人員來對樣本庫進行維護,從而保證樣本從收集、保存到利用整個過程能有條不紊的進行。
圖4 生物樣本庫系統(tǒng)管理[12]
3.6 生物樣本庫管理規(guī)范 目前我國生物樣本庫相關管理規(guī)范主要存在于衛(wèi)生行業(yè)標準及醫(yī)藥行業(yè)標準兩大類。其中,衛(wèi)生行業(yè)標準中包含臨床血液檢驗、儲存和運輸?shù)囊?guī)范,如:WS/T 225-2002臨床化學檢驗血液標本的收集與處理、WS/T 406-2012臨床血液學檢驗常規(guī)項目分析質量要求、WS 399-2012血液儲存要求、WS/T 400-2012血液運輸要求。還有WS/T 359-2011血漿凝固實驗血液標本的采集及處理指南、WS/T 348-2011尿液標本的收集及處理指南、WS 324-2010骨組織庫管理、WS 325-2010眼庫管理、WS/T 407-2012醫(yī)療機構內定量檢驗結果的可比性驗證指南等。在醫(yī)藥行業(yè)標準中包括:血細胞分析規(guī)范,例如YY/T 0456.1-2003血細胞分析儀應用試劑第1部分:清洗液;尿液分析規(guī)范,例如YY/T 0475-2004尿液化學分析儀通用技術條件、YY/T 0501-2004尿液分析質控物等;YY 0569-2005生物安全柜;培養(yǎng)基規(guī)范,例如YY/T 0575-2005硫乙醇酸鹽流體培養(yǎng)基、YY/T 0578-2005沙門、志賀菌屬瓊脂培養(yǎng)基國家等;分析儀規(guī)范,例如YY/T 0589-2005電解質分析儀、YY/T 0655-2008干式化學分析儀;YY/T 0656 -2008自動化血液培養(yǎng)系統(tǒng)和YY/T 0657-2008醫(yī)用離心機。
中醫(yī)基礎理論是中醫(yī)學的重要組成部分,其研究目標在于認識生命和疾病的規(guī)律,以及探索防治疾病的方法和理論。中醫(yī)學基礎理論對于臨床具有普遍的、具體的指導意義。基礎與臨床,基礎是本,臨床是標;基礎是根莖,臨床是葉花。古人說:“求木之長者,必固其根本;欲流遠者,必浚其泉源?!被A研究的新成果,將導致臨床觀念的改變,為治療提供新的思路和方法[20]。
在漫長的中醫(yī)學發(fā)展過程中,中醫(yī)臨床研究方法主要是臨床觀察、醫(yī)案報告和臨床經驗的總結研究。隨著臨床流行病學等研究方法的引入,使中醫(yī)臨床研究朝著更加科學化和客觀化的方向發(fā)展。中醫(yī)研究在以臨床為主的同時,也應注重實驗研究,解決臨床不能研究的內容,做到互補。中醫(yī)學不能固步自封,而要借鑒現(xiàn)代科學技術和方法,把實驗技術和方法引入中醫(yī)學體系,這樣才能使中醫(yī)學得到長遠的發(fā)展。目前,尋找、發(fā)現(xiàn)并應用有價值的生物標志物已成為國內外中醫(yī)藥研究領域的熱點,生物標志物對于疾病的鑒定、早期診斷及預防、治療過程中的監(jiān)控具有重要的價值。建立標準的生物樣本庫,將為中醫(yī)藥臨床研究提供有力支撐。
如何促進基礎研究與臨床應用之間緊密結合已經成為政府和公眾關注之焦點。在這種背景下,致力于彌補基礎研究與臨床研究之間鴻溝的轉化醫(yī)學應運而生。如今,轉化醫(yī)學的潮流勢不可當,轉化醫(yī)學也將是中醫(yī)發(fā)展的必經之路,這對于改變中醫(yī)研究現(xiàn)狀、連接中醫(yī)基礎與臨床并深化中醫(yī)研究層次、提升中醫(yī)研究內涵有重要的意義。然而,生物樣本庫的建設是轉化醫(yī)學的基礎,沒有生物樣本庫的建設與發(fā)展,轉化醫(yī)學也就成了無源之水、無本之源。
國家中醫(yī)臨床研究基地的建設是國家十一五期間中醫(yī)藥事業(yè)發(fā)展的重大戰(zhàn)略布局,并借此來探索出一條符合中醫(yī)藥規(guī)律具有中國特色的中醫(yī)臨床科研的道路。近年來結合基地建設,中國中醫(yī)科學院牽頭集成多項研究成果,正在形成中醫(yī)臨床科研的范式,探索中醫(yī)從臨床中來,到臨床中去的規(guī)律,實現(xiàn)在臨床實際中提出問題,研究問題,解決問題和運用成果。一方面是中醫(yī)有效的手段和方法通過海量數(shù)據和高級別的循證證據得到認可運用,另外一方面,通過數(shù)據的挖掘和尋找規(guī)律,進一步提升中醫(yī)藥的臨床療效,解決臨床實際問題,為實現(xiàn)中醫(yī)藥的科技大網絡,大平臺,大協(xié)作和大成果開辟道路。臨床基地的建設中基礎條件得到進一步加強,同時也將匯集海量的臨床數(shù)據,這些都為中醫(yī)藥事業(yè)的發(fā)展打好基礎。生物樣本庫的建設和發(fā)展應得到高度重視,中醫(yī)藥領域的生物樣本庫更應通過借鑒、創(chuàng)新適合中國特色的生物樣本庫。結合湖北肝病標本庫的建設經驗,提出在中醫(yī)領域建設生物樣本庫的對策:1)解決樣本采集的倫理問題;2)建立規(guī)范的樣本采集、處理、存儲管理過程與方法;3)設立專門的樣本管理部門及專業(yè)人員;4)建立適合中醫(yī)臨床科研研究的樣本信息管理系統(tǒng);5)探討樣本授權使用及相關的管理辦法。
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(2014-02-10收稿 責任編輯:王明)
Exp loration to the Biobank Construction for National Clinical Research Base of Traditional Chinese Medicine
Zhang Xiang1,Xie Qi2,Wang Bin1,Shi Huaxin1,Liu Baoyan3
(1 Instituteof Basic Research in Clinical Medicine,China Academy of Chinese Medical Sciences,Beijing 100700,China;2 Academic Office,China Academy of Chinese Medical Sciences,Beijing 100700,China)
Standardized Biobank is an important guarantee for the rapid industrialization and clinical application of the research achievements.Meanwhile,it is also a crucial part and assurance in the independent innovation system of life science and biomedical technology.The paper aims to analyze the current situation,trends and problems in the construction of Biobank based on its concept,function and construction progress.The construction elements of Biobank were discussed in detail from the aspects of collection of sample,methods and traceability,ethical problems,facilities and environment,system management and so on.And the present management standard about Biobank was listed as well.The exploration aims to provide some reference for the Biobank construction and development of National Clinical Research Base of Traditional Chinese Medicine.
Biobank;Clinical research of Chinese medicine;Translational medicine
R28;R2-03
A
10.3969/j.issn.1673-7202.2014.04.031
劉保延(1955.5—),男,中醫(yī)碩士,主任醫(yī)師、教授,中國中醫(yī)科學院常務副院長,主要從事中醫(yī)針灸臨床評價方法研究,E-mail:13601180524@139.com