任思沖 黃燕春等
[摘要] 生物樣本庫(kù)是一種集中保存各種人類生物材料,用于疾病臨床治療和生命科學(xué)研究的生物應(yīng)用系統(tǒng)。隨著我國(guó)衛(wèi)生信息化網(wǎng)絡(luò)工程建設(shè)的推進(jìn),以衛(wèi)生信息平臺(tái)為基礎(chǔ)的生物樣本庫(kù)數(shù)據(jù)平臺(tái)也即將得到快速發(fā)展,為我國(guó)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)事業(yè)的發(fā)展提供資源保障。本文就我國(guó)生物樣本庫(kù)建設(shè)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行簡(jiǎn)述,同時(shí)闡述成都市區(qū)域性信息化臨床生物樣本庫(kù)的建設(shè)和重要性及其對(duì)拓展樣本利用、推動(dòng)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)發(fā)展的重大意義。
[關(guān)鍵詞] 生物樣本庫(kù);轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué);信息化
[中圖分類號(hào)] R197 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-7210(2015)06(c)-0130-04
生物樣本是醫(yī)學(xué)科研、臨床診斷、治療效果監(jiān)測(cè)及預(yù)后評(píng)價(jià)的重要生物學(xué)材料。根據(jù)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)的定義,生物樣本庫(kù)(Biobank)是一種集中保存各種人類生物材料,用于疾病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(kù)既包括來(lái)自人體的生物標(biāo)本實(shí)物(如血液、尿、組織、細(xì)胞、生物大分子等),也包括由對(duì)實(shí)物標(biāo)本試驗(yàn)和分析過(guò)程產(chǎn)生的試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及與這些生物樣本相關(guān)的臨床、治療、隨訪等資料和信息管理應(yīng)用系統(tǒng)[1]。隨著我國(guó)生命科學(xué)和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的快速發(fā)展,其對(duì)生物樣本資源的迫切需求與日俱增,生物樣本庫(kù)作為支撐轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的重要基石,其在我國(guó)的建設(shè)也得到了飛速發(fā)展,2003年至今,我國(guó)在北京、上海、廣州、泰州等地建設(shè)了不同規(guī)模和類型的生物樣本庫(kù)。伴隨我國(guó)衛(wèi)生信息化建設(shè)路線圖,簡(jiǎn)稱“3521工程”,即建設(shè)國(guó)家級(jí)、省級(jí)和地市級(jí)三級(jí)衛(wèi)生信息平臺(tái)建設(shè)的推進(jìn)[2],建設(shè)成多規(guī)模、多中心、區(qū)域性的信息化的生物樣本庫(kù)及開(kāi)放共享的數(shù)據(jù)庫(kù),是我國(guó)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)發(fā)展過(guò)程中資源支撐戰(zhàn)略的重要方向。
1 國(guó)內(nèi)外生物樣本庫(kù)建設(shè)現(xiàn)狀
1.1 國(guó)外生物樣本庫(kù)建設(shè)情況
生物樣本庫(kù)為科研成果快速產(chǎn)業(yè)化并投入臨床應(yīng)用提供標(biāo)本資源,是開(kāi)展“轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)”的物質(zhì)基礎(chǔ),歐美發(fā)達(dá)國(guó)家以及國(guó)際衛(wèi)生組織都投入了大量資金建立大型生物樣本庫(kù)。許多發(fā)達(dá)國(guó)家,如美國(guó)、法國(guó)、加拿大、英國(guó)等國(guó)已建立了各種類型的、標(biāo)準(zhǔn)化的生物樣本庫(kù),并已形成信息化和網(wǎng)絡(luò)化管理[3-4]。全球比較有代表性的樣本庫(kù)有美國(guó)國(guó)家癌癥研究所下屬的生物樣本庫(kù)和生物樣本研究處(NCI-BBRB)、泛歐洲生物樣本庫(kù)與生物分子資源研究平臺(tái)(BBMRI)、英國(guó)生物樣本庫(kù)(UK Biobank)、盧森堡聯(lián)合生物庫(kù)(IBBL)、公共人口基因組計(jì)劃(P3G)、國(guó)際生物和環(huán)境樣本庫(kù)協(xié)會(huì)(ISBER)、卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院樣本庫(kù)(KI Biobank)以及美國(guó)基因環(huán)境和健康樣本庫(kù)(RPGEH Biobank)等[5],這些眾多各具規(guī)模的生物樣本庫(kù)在促進(jìn)全球轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。
1.2 我國(guó)生物樣本庫(kù)建設(shè)現(xiàn)狀
我國(guó)是人口大國(guó),是世界上疾病標(biāo)本資源較為豐富的國(guó)家之一,但我國(guó)生物庫(kù)的建設(shè)晚于歐美國(guó)家。2003年我國(guó)啟動(dòng)了國(guó)家自然科技資源共享平臺(tái)建設(shè)項(xiàng)目,在《“十二五”生物技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》中,明確要求建設(shè)國(guó)家生物信息科技基礎(chǔ)設(shè)施——國(guó)家生物信息中心,建設(shè)包含信息庫(kù)、蛋白質(zhì)組、代謝組、基因組以及大型生物樣本、病例資源和人類遺傳資源庫(kù)以及共享服務(wù)體系;建設(shè)若干實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和生物醫(yī)學(xué)資源基礎(chǔ)設(shè)施[6]。近年來(lái),我國(guó)也陸續(xù)建立了各具特色的生物樣本庫(kù),例如天津協(xié)和干細(xì)胞庫(kù)、全美癌癥研究基金會(huì)天津醫(yī)科大學(xué)腫瘤醫(yī)院腫瘤組織庫(kù)、中國(guó)普通微生物菌種保藏管理中心、中國(guó)海洋微生物菌種保藏管理中心、生物芯片上海國(guó)家工程研究中心生物樣本庫(kù)和中國(guó)海軍特勤人員、北京大學(xué)臨床腫瘤學(xué)院腫瘤組織庫(kù)、廣州生物庫(kù)、上海交通大學(xué)的多家附屬醫(yī)院建立生物樣本庫(kù)等[7-8],我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)也于2005年啟動(dòng)了生物資料庫(kù)可行性研究計(jì)劃,以本土常見(jiàn)慢性疾病進(jìn)行長(zhǎng)期研究。最近,上海市也積極推動(dòng)重大疾病生物樣本庫(kù)建設(shè)工作,由上海申康醫(yī)院發(fā)展中心牽頭依托“醫(yī)聯(lián)工程”項(xiàng)目的市級(jí)醫(yī)院臨床信息平臺(tái),建立并完善包括臨床信息和樣本信息的“臨床與生物樣本信息整合平臺(tái)”,以滿足多種疾病病種的基礎(chǔ)科學(xué)研究工作[9]。
2 我國(guó)生物樣本庫(kù)目前存在的共性問(wèn)題
生物樣本庫(kù)建設(shè)的終極目標(biāo)不是保存樣本,而是通過(guò)對(duì)其保存樣本的應(yīng)用,開(kāi)展各類研究,并將研究結(jié)果最后轉(zhuǎn)化為可應(yīng)用的技術(shù)成果。在臨床醫(yī)學(xué)研究中,生物樣本庫(kù)為科學(xué)研究提供物質(zhì)基礎(chǔ)和使用平臺(tái),是臨床醫(yī)學(xué)研究的基石。因我國(guó)生物樣本庫(kù)是近幾年才起步發(fā)展,其中尚存在一些共性問(wèn)題。
2.1 生物樣本庫(kù)標(biāo)本的質(zhì)量問(wèn)題
生物標(biāo)本質(zhì)量是生物庫(kù)中最關(guān)鍵的因素,其直接關(guān)系到后繼科研工作中數(shù)據(jù)的真實(shí)有效性,不同的采集、加工、儲(chǔ)存方法對(duì)標(biāo)本質(zhì)量均有較大的影響,從國(guó)際上生物樣本庫(kù)的發(fā)展來(lái)看,為了達(dá)到質(zhì)量管理的目的,一些生物樣本庫(kù)或樣本庫(kù)網(wǎng)絡(luò)組織會(huì)從建設(shè)之初就制一套較為嚴(yán)格的質(zhì)量管理體系,如英國(guó)生物樣本庫(kù)(UK Biobank)通過(guò)了ISO9001質(zhì)量管理體系,美國(guó)現(xiàn)在推廣CAP Biobank認(rèn)證,同時(shí),國(guó)際生物和環(huán)境樣本庫(kù)協(xié)會(huì)(ISBER)正在出臺(tái)多種體系文件來(lái)推動(dòng)生物樣本庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)[10]。目前,我國(guó)尚缺乏統(tǒng)一的質(zhì)量控制體系標(biāo)準(zhǔn),我國(guó)也應(yīng)設(shè)立生物樣本庫(kù)質(zhì)控管理協(xié)會(huì),研究和制訂生物樣本質(zhì)控關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題,以提高科研數(shù)據(jù)的可靠性。
2.2 生物樣本庫(kù)建設(shè)中的倫理問(wèn)題
根據(jù)原衛(wèi)生部《涉及人的生物醫(yī)學(xué)研究倫理審查辦法》、藥監(jiān)局《倫理委員會(huì)藥物臨床試驗(yàn)倫理審查工作指導(dǎo)原則》以及世界醫(yī)學(xué)會(huì)頒布的《赫爾辛基宣言》規(guī)范,要求奉行自愿、自主、不傷害和公正原則[11]。但目前我國(guó)在該方面?zhèn)惱砉残詷?biāo)準(zhǔn)建設(shè)還未引起足夠的重視,應(yīng)建立樣本使用的審核標(biāo)準(zhǔn)、倫理委員會(huì)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、知情同意的使用標(biāo)準(zhǔn)、隱私保護(hù)與保密規(guī)范、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管理規(guī)范等制度體系以促進(jìn)生物樣本的合理合法利用。
2.3 生物樣本庫(kù)的信息化管理建設(shè)問(wèn)題
生物樣本含有多樣、復(fù)雜和海量的信息,目前,生物樣本信息積累已呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)趨勢(shì),如何采集、分析、挖掘和應(yīng)用生物樣本庫(kù)的大數(shù)據(jù),已成為亟待解的問(wèn)題[12]。因此,需建立標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的信息元素?cái)?shù)據(jù),解決生物樣本庫(kù)管理的各類數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、編碼規(guī)范、信息系統(tǒng)功能框架和規(guī)范,通過(guò)利用這些數(shù)據(jù)規(guī)范,來(lái)實(shí)現(xiàn)跨各個(gè)樣本庫(kù)中心的全局?jǐn)?shù)據(jù)共享,以促進(jìn)生物樣本高效利用。
2.4 生物樣本庫(kù)的標(biāo)本利用率問(wèn)題
建立的樣本庫(kù)除了要滿足自身的研究需要,還應(yīng)該通過(guò)共享的方式向醫(yī)療機(jī)構(gòu)、科研機(jī)構(gòu)和高等院校的研究者提供經(jīng)確診的、合乎科研設(shè)計(jì)要求的各種病例標(biāo)本[1],這樣才能提高樣本的成本-效用,減少對(duì)生物資源的浪費(fèi)。目前,我國(guó)生物樣本庫(kù)的標(biāo)本利用率較低,國(guó)家正計(jì)劃建立國(guó)家-省-市級(jí)的多中心、多區(qū)域、全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的信息化管理平臺(tái),以促進(jìn)生物樣本資源共享,解決我國(guó)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略中生物樣本供給問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)全國(guó)臨床生物樣本的有效利用。
3 區(qū)域性生物樣本庫(kù)的建設(shè)及其重要性
3.1 北京、上海區(qū)域性生物樣本庫(kù)建設(shè)情況
我國(guó)生物樣本庫(kù)建設(shè)過(guò)程中面臨的一些問(wèn)題:標(biāo)準(zhǔn)體系不統(tǒng)一和樣本質(zhì)量參差不齊難以保證科研數(shù)據(jù)的有效性;倫理體系未完善致不能實(shí)現(xiàn)標(biāo)本的合法合理收集和利用;樣本庫(kù)管理信息系統(tǒng)發(fā)展滯后,致臨床樣本信息難以整合和共享等。這些問(wèn)題嚴(yán)重影響了我國(guó)生命科學(xué)和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的發(fā)展。鑒于此,國(guó)家積極地采用多種方案,以提高生物樣本庫(kù)的建設(shè)水平和資源整合利用能力。2008年在上海市科學(xué)技術(shù)委員和上海市衛(wèi)生局等多部門的推動(dòng)下,上海市成立了以上海醫(yī)藥臨床研究中心為第三方協(xié)作單位,由復(fù)旦大學(xué)、上海交大醫(yī)學(xué)院、同濟(jì)大學(xué)等15家三甲醫(yī)院共同組建的、多單位協(xié)作的區(qū)域性生物樣本庫(kù)“上海生物樣本庫(kù)”[13-14]。2009年5月12日,北京市科委也正式啟動(dòng)“北京重大疾病臨床數(shù)據(jù)和樣本資源庫(kù)”項(xiàng)目,該項(xiàng)目建設(shè)采用的是“1個(gè)信息平臺(tái),11個(gè)疾病庫(kù),政府主導(dǎo),統(tǒng)一管理”模式[15]。這樣的舉措符合人口基數(shù)大、醫(yī)療資源豐富的地區(qū),同時(shí)其輻射作用較大,還可以帶動(dòng)周邊地區(qū)或醫(yī)院的生物樣本庫(kù)的建設(shè)及共享工作。以上海和北京建設(shè)區(qū)域性、信息化、統(tǒng)一管理及共享的樣本庫(kù),為我國(guó)建設(shè)不同地區(qū)、多中心、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的樣本庫(kù)提供了較好的案例,我國(guó)不同省市地區(qū)可根據(jù)其人口資源和醫(yī)療水平綜合考慮,有計(jì)劃地建設(shè)區(qū)域性、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的生物樣本庫(kù)信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),以促進(jìn)生物標(biāo)本資源共享。
3.2 成都市擬建設(shè)區(qū)域性信息化生物樣本庫(kù)及重要性
成都市位于中國(guó)西南部,為四川省省會(huì)城市,是我國(guó)西部經(jīng)濟(jì)的重要樞紐,其常住人口已多達(dá)1400萬(wàn)人[16],隨著成都市國(guó)家級(jí)天府新區(qū)批準(zhǔn)后,其常住人口和流動(dòng)人口數(shù)量還將迅速增加,將擁有豐富的人口資源。成都市目前管轄9個(gè)區(qū)、4個(gè)市、6個(gè)縣,其均有較好的醫(yī)療衛(wèi)生資源,其中有多家三甲醫(yī)院,如華西醫(yī)院、四川省人民醫(yī)院、成都市第一人民醫(yī)院、成都市第二人民醫(yī)院、成都市第三人民醫(yī)院、成都中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院等,同時(shí),其各地級(jí)市、縣中也有多家“國(guó)家二級(jí)甲等”以上規(guī)模醫(yī)院。目前該市已建成有覆蓋全市各區(qū)(市)縣的衛(wèi)生網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái),方便了各級(jí)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)的信息資源共享。鑒于成都市的人口和衛(wèi)生資源,筆者認(rèn)為國(guó)家有必要從戰(zhàn)略高度層面考慮和支持建立“成都市生物樣本庫(kù)”,以輻射其周邊地區(qū)或醫(yī)院生物樣本庫(kù)的建設(shè)和促進(jìn)該區(qū)域的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)發(fā)展。
3.3 成都市區(qū)級(jí)擬醫(yī)院建設(shè)生物樣本庫(kù)的重要性
成都市龍泉驛區(qū)第一人民醫(yī)院(以下簡(jiǎn)稱“我院”)位于成都市東郊區(qū),目前擁有過(guò)百萬(wàn)人口,可成為該地區(qū)臨床生物樣本庫(kù)的重要資源來(lái)源。但在該區(qū)域內(nèi),還沒(méi)有醫(yī)療機(jī)構(gòu)進(jìn)行臨床生物樣本庫(kù)的建設(shè)工作。我院為該區(qū)域內(nèi)擁有1200張床位的大型國(guó)家“二級(jí)甲等”綜合醫(yī)院,擁有較強(qiáng)的臨床醫(yī)療服務(wù)和醫(yī)學(xué)科研能力。因此,我院擬建設(shè)臨床生物樣本庫(kù),標(biāo)準(zhǔn)化收集、處理、儲(chǔ)存及利用該區(qū)域內(nèi)多種臨床疾病譜的患者及志愿者的臨床生物標(biāo)本,為該區(qū)域的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)發(fā)展提供重要的資源保障。同時(shí),擬和上級(jí)醫(yī)療機(jī)構(gòu),如四川省人民醫(yī)院、華西醫(yī)院及國(guó)家級(jí)多中心生物樣本庫(kù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)化,使該區(qū)域的重要臨床生物樣本資源進(jìn)入國(guó)家生物樣本資源庫(kù)的統(tǒng)籌管理和應(yīng)用,以輔助和補(bǔ)充區(qū)域性的“成都市生物樣本庫(kù)”工程的建設(shè)。
4 信息化管理促進(jìn)數(shù)據(jù)共享
生物樣本庫(kù)按其主體可分為兩大相互銜接的功能系統(tǒng):樣本的質(zhì)量控制系統(tǒng)和樣本庫(kù)信息管理系統(tǒng),其中,生物樣本庫(kù)資源管理信息系統(tǒng)是可有效地管理生物樣本和相關(guān)信息所建立的具有搜集、保存、檢索和分析功能的信息系統(tǒng)。
在樣本庫(kù)信息管理系統(tǒng)工作部分,我院擬以數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、網(wǎng)絡(luò)化為目標(biāo),整合醫(yī)院現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),依托醫(yī)院信息系統(tǒng)(HIS)、電子病歷系統(tǒng)(EMR)、醫(yī)療影像管理系統(tǒng)(PACS)、實(shí)驗(yàn)室信息系統(tǒng)(LIS)為基礎(chǔ),通過(guò)XML標(biāo)記語(yǔ)言為結(jié)構(gòu)性數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)格式,建立統(tǒng)一醫(yī)學(xué)語(yǔ)言系統(tǒng)(Unified Medical Language System,UMLS)。該系統(tǒng)基于SOAP模式的數(shù)據(jù)采集,采用Broswer/Server(B/S)和Client/Server(C/S)混合架構(gòu),系統(tǒng)設(shè)計(jì)為表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問(wèn)層,同時(shí)系統(tǒng)設(shè)有不同權(quán)限分配,以保障志愿者的隱私信息[17]??紤]到系統(tǒng)的可擴(kuò)展性及跨平臺(tái)性,數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)擬采用SQL Severs 2008,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)及數(shù)據(jù)更新。主服務(wù)器平臺(tái)可采用先進(jìn)的IIS 7.5提供網(wǎng)站應(yīng)用服務(wù),性能穩(wěn)定可靠,為構(gòu)建融合臨床、組學(xué)數(shù)據(jù)的生物樣本庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)及轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)信息共享平臺(tái)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ),以便為臨床和科研提供可靠方便的決策信息,促進(jìn)數(shù)據(jù)資源的多方共享,提高科研工作中數(shù)據(jù)分析的效率。
5 小結(jié)
隨著我國(guó)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究的發(fā)展水平的提高,對(duì)生物樣本庫(kù)建設(shè)的質(zhì)量和效用的要求提出了新的挑戰(zhàn),如何建設(shè)高質(zhì)量和信息資源共享的樣本庫(kù)是亟待解決的共性問(wèn)題,其中,以“上海生物樣本庫(kù)”和“北京重大疾病臨床數(shù)據(jù)和樣本資源庫(kù)”為先例的區(qū)域性信息化資源平臺(tái)建立,將是我國(guó)發(fā)展生物樣本庫(kù)建設(shè)工作的新方向。筆者作為一名基層醫(yī)務(wù)工作者,對(duì)我國(guó)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)發(fā)展和生物樣本庫(kù)建設(shè)狀況的進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析后,認(rèn)為國(guó)家很有必要發(fā)展建設(shè)區(qū)域性“成都市生物樣本庫(kù)”,同時(shí),筆者正在其所在醫(yī)療單位積極籌建生物樣本庫(kù),期望能為該區(qū)域的生物樣本庫(kù)建設(shè)工作和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)發(fā)展做出一定的貢獻(xiàn)。
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(收稿日期:2015-03-20 本文編輯:程 銘)