生物樣本庫發展現狀如何

　　生物樣本庫稱為(wei) 生物銀行(Biobank)，主要是指標準化收集、處理、儲(chu) 存和應用健康和疾病生物體(ti) 的生物大分子、細胞、組織和器官等樣本(包括人體(ti) 器官組織、全血、血漿等)及與(yu) 這些生物樣本相關(guan) 的臨(lin) 床、病理、治療、隨訪、知情同意等資料及其質量控製、信息管理與(yu) 應用係統。

　　生物樣本庫包括多種類型，即常見的組織、器官庫，如血液庫、眼角膜庫、骨髓庫，到擁有正常細胞、遺傳(chuan) 突變細胞、腫瘤細胞和雜交瘤細胞株(係)的細胞株(係)庫，近年來出現了臍血幹細胞庫、胚胎幹細胞庫等各種幹細胞庫以及各種人種和疾病的基因組庫(Genome bank)。這些生物樣本庫(Biobank)為(wei) 血液病、免疫係統疾病、糖尿病、惡性腫瘤等重大疾病的研究起到了非常重要的推動作用。

　　早在1994年，中國科學院就建立了中華民族永生細胞庫，而後，山東(dong) 省臍帶血造血幹細胞庫、北京臍帶血造血幹細胞庫、泰州健康科學研究院、SBC芯超生物銀行等專(zhuan) 項生物標本資源庫也相繼建立，與(yu) 歐美相比，我國的生物樣本資源庫起步時間並不算晚。

　　近日，Illumina公司宣布，已經與(yu) 範德堡大學、科羅拉多大學安舒茨醫學校區、Partners HealthCare以及蒙特利爾心髒研究所簽署了四項單獨的生物樣本庫協議，從(cong) 而推進個(ge) 性化醫療，並且改善醫療保健。根據這些協議，存放於(yu) 每個(ge) 研究機構的大型樣本集合將利用Illumina的技術進行基因分型;這些機構希望通過基因組信息與(yu) 電子病曆和臨(lin) 床信息的結合，來加快探索，從(cong) 而改善人類健康。

　　本文中，小編整理了近年來生物樣本庫的相關(guan) 進展。

　　【1】中國生物樣本庫向標準化邁進

　　過去一百多年，各國對腫瘤浩浩蕩蕩的研究並沒有取得突破性進展，就如 Clifton Leaf 在 2004年 Fortune 所提到：“Why We’re Losing the War on Cancer —— and How to Win it?”。近 10 多年來，基因組學、功能基因組學、高通量生物芯片、新一代測序及生物信息學、高通量 RNAi 等前沿技術的迅猛發展，國際癌症基因組(ICGC)項目的啟動，使得我們(men) 將有機會(hui) 看清腫瘤的全貌，一直在不斷重演的腫瘤“盲人摸象”式研究的曆史有望結束。現在，腫瘤已被認為(wei) 是一個(ge) 係統性疾病，是全身代謝障礙的局部表現，研究者必須注重應用係統生物學的原理指導腫瘤診治的研究。係統生物學的發展使得 3P 醫學[預測(Prediction)、預防(Prevention或幹預 Preemptive)、個(ge) 性化治療(Personalized therapy)]應運而生，分子水平的早期診斷、藥物靶點的發現麵臨(lin) 前所未有的機遇。今年初，奧巴馬提出精準醫學，即基於(yu) 基因組學的個(ge) 性化醫學，受到各國政府、科學界、醫學界與(yu) 產(chan) 業(ye) 界的高度關(guan) 注，我國政府到 2030 年預計總投入 600 億(yi) 人民幣開展精準醫學研究與(yu) 實踐。其實，我國在這一領域經過 10 餘(yu) 年的拚搏已進入世界先進行列，中國癌症基因組(CCGC)項目於(yu) 2010 年 1 月也正式啟動，我們(men) 都身臨(lin) 其境，深深地感受著這個(ge) 時代的巨大變革並見證這個(ge) “不朽的傳(chuan) 奇(Anenduring legacy)”。

　　遺憾的是，很多分子醫學的研究成果卻半途而廢或最終夭折，並未能實現轉化應用到臨(lin) 床。DeclanButler 在 2008 年 Nature題為(wei) “Translational research：Crossing the valley of death”一文中的漫畫清晰地勾畫了眾(zhong) 多研究成果與(yu) 應用之間存在的巨大鴻溝，讓我們(men) 所有研究者都深有感觸。當今個(ge) 性化醫療與(yu) 轉化醫學(Translational Medicine)倍受關(guan) 注並進入迅速發展期，後者主要目的就是為(wei) 了打破長期以來基礎研究、技術開發、藥物研發與(yu) 臨(lin) 床應用之間形成的“屏障或巨大鴻溝”，架起“溝通”的橋梁，極大地縮短從(cong) 實驗室到病床(benchto bedside，B2B)的過程，最終使患者能真正受益於(yu) 科研成果。同時，臨(lin) 床醫生還要特別注重帶著臨(lin) 床問題開展基礎研究(bedside to bench，B2B)，善於(yu) 應用先進的基礎研究手段解決(jue) 臨(lin) 床實際遇到的重要或疑難問題。

　　【2】對生物樣本庫業(ye) 務需求正快速增長

　　隨著精準醫療的提出以及其迅猛發展的勢頭，醫療研究領域對生物樣本庫的需求日益凸顯。位於(yu) 芬蘭(lan) 圖爾庫首個(ge) 生物樣本庫的董事Minna Hendolin就從(cong) 三個(ge) 方麵闡述了芬蘭(lan) 生物樣本庫目前應對需求的發展方向。

　　Minna Hendolin，Auria生物樣本庫董事，負責Auria生物樣本庫戰略及業(ye) 務發展，生物樣本庫業(ye) 務發展以及構建芬蘭(lan) 生物銀行和地區創新機構之間合作。

　　“Auria作為(wei) 芬蘭(lan) 的首個(ge) 生物樣本庫，從(cong) 成立之初就作為(wei) 國內(nei) 生物樣本庫領域開拓者在不斷前行。目前，芬蘭(lan) 國內(nei) 生物樣本庫正處於(yu) 高需求、快速增長的階段。越來越多的國際生物公司和醫學研究人員都紛紛表示對生物樣本資源有需求，我們(men) 已經開始著手與(yu) 外部進行溝通。”Hendolin博士說。

　　【3】個(ge) 性化醫療時代的生物樣本庫

　　生物樣本庫是收集、處理、貯存和分發生物樣本及相關(guan) 數據以用於(yu) 基礎、轉化和臨(lin) 床研究的實體(ti) 。生物樣本庫收集了高質量的人類生物樣本(如組織、血液和其他體(ti) 液)及其相關(guan) 的患者臨(lin) 床信息，為(wei) 個(ge) 性化醫療奠定了重要的科學基石。特定疾病(如腫瘤、心血管疾病和神經係統疾病)相關(guan) 生物標誌物的鑒定，有益於(yu) 疾病的早期檢測，預防和治療。確定個(ge) 體(ti) 腫瘤生物標誌物並能將其運用於(yu) 疾病的診斷、預後和療效預測，對個(ge) 性化醫療具有非常重要的影響，也迅速改變著臨(lin) 床治療方法。作為(wei) 個(ge) 性化醫療的一個(ge) 重要需求是收集大量實用的患者樣本並注釋完整的患者臨(lin) 床和病理信息，因此，生物樣本庫對個(ge) 性化醫療的進展發揮了重要作用。本章的目的是探討生物樣本庫在個(ge) 性化醫療中的作用，討論在轉化和臨(lin) 床研究，尤其是個(ge) 性化醫療的進展中，生物樣本庫發展的具體(ti) 需求。

　　特定疾病(如腫瘤、心血管疾病和神經係統疾病)患者的血液或組織相關(guan) 生物標誌物的鑒定，有益於(yu) 疾病的早期檢測，預防和治療。生物標誌物可用於(yu) 疾病的診斷、患者預後的預測、個(ge) 性化醫療的承諾。篩選樣本中存在特定基因突變的患者接受個(ge) 性化治療。例如，對非小細胞肺癌進行EGFR突變檢測，來判斷患者腫瘤樣本中是否存在EGFR突變，如果存在，患者可接受個(ge) 性化的治療，使用抗表皮生長因子受體(ti) 酪氨酸激酶抑製劑，如吉非替尼(gefitinib)和厄洛替尼(erlotinib )進行治療，而BRAFV600突變陽性的黑色素瘤患者使用BRAF抑製劑維羅非尼(vemurafenib)治療。個(ge) 性化醫療為(wei) 每個(ge) 患者提供毒性最小的最適療法，這有賴於(yu) 易得可用的高質量、信息完整的人類生物樣本。

　　【4】生物樣本庫信息數據共享前瞻

　　生物樣本庫是融合生物樣本實體(ti) 、生物分子信息以及樣本表型數據的綜合資源，對於(yu) 開展人類疾病預測、診斷、治療研究具有不可替代的重要作用。國際樣本庫發展大致分為(wei) 三個(ge) 階段：首先是建立生物樣本庫，之後才有可能數據被共享，最後才是發展為(wei) 樣本資源網絡。我國樣本庫的發展，目前大多數都停留在建立這一步上，很少有能做到統一的。如果生物樣本庫信息數據不能整合和共享，那其對於(yu) 轉化醫學或個(ge) 體(ti) 化醫學的價(jia) 值也將大打折扣。目前我國迎來了生物樣本庫的黃金時代，如何建立我國生物樣本庫信息資源的共享和整合係統，將成為(wei) 未來生物樣本庫建設的重中之重。

　　目前階段最大挑戰就是生物樣本庫數據共享。正如上海申康醫院發展中心醫療事業(ye) 部主任鄭培永教授所說：中國的生物樣本庫的數據共享，就像在說“戒煙”一樣，說起來容易做起來難，都想用別人家的數據而自己不想提供。都顧慮自己的權益受到影響，怕自己的勞動成果被別人竊取了果實。所以在談共享之前，需要建立一整套完整的共享機製來保證每一個(ge) 參與(yu) 者的權益，歸屬以及數據的保密和隱私，包括共享服務管理機製、評估激勵機製、倫(lun) 理學評估、服務流程、利益分配、服務質量保證、衝(chong) 突決(jue) 策機製等。

　　【5】全球建成首個(ge) 豬生物樣本庫疾病動物模型

　　種豬1339號通過基因工程處理患上糖尿病;其位於(yu) 德國慕尼黑MIDY-PIG生物樣本庫的身體(ti) 組織現在可供研究人員免費獲取。

　　首先取出的是一個(ge) 腎髒：在洗淨血液後，它原來的暗紅色變為(wei) 米灰色。緊接著，糾纏在內(nei) 部髒腑中很難取出的胰髒被迅速送到幹冰中儲(chu) 藏。速度至關(guan) 重要，因為(wei) 生命結束後，身體(ti) 器官會(hui) 迅速衰退，且屍體(ti) 解剖過程中的每個(ge) 細節也極為(wei) 重要。

　　這些珍貴的器官來自於(yu) 種豬1339號，它曾在德國一所大學的農(nong) 場中度過3年半的正常生活，盡管它出生時便患有糖尿病。今年3月初，這頭豬被宰殺，其身體(ti) 各部分被用於(yu) 科學研究，這是日益增多的讓研究用的每個(ge) 動物科學利益最大化的案例之一。

　　【6】腫瘤3D生物樣本庫的建立或可用於(yu) 開發個(ge) 體(ti) 化藥物篩選技術

　　近日，來自韋爾科姆基金會(hui) 桑格學院研究所(Wellcome Trust Sanger Institute)的研究者們(men) 通過研究表示，由癌症患者機體(ti) 腫瘤所衍生的類器官或許可以緊密複製原始腫瘤的關(guan) 鍵特性;這種類器官的培養(yang) 基或許可以足夠進行大規模的藥物篩選來檢測和藥物敏感性相關(guan) 的遺傳(chuan) 改變，該研究或為(wei) 開發個(ge) 體(ti) 化療法及優(you) 化癌症患者的臨(lin) 床治療效果提供幫助。

　　演技組合Mathew Garnett指出，本文研究首次對癌症類器官進行了收集從(cong) 而形成了一個(ge) 活生生的生物樣本庫，這些類器官均來自於(yu) 病人機體(ti) 原始腫瘤的衍生物，研究者認為(wei) 類器官或可作為(wei) 一種重要的工具來進行癌症研究，同時也可以幫助改善開發有效癌症療法的能力。

　　為(wei) 了闡明癌症的發病根源及開發新型癌症療法，許多實驗室都在利用實驗性的動物係統來進行研究，比如生在在病人機體(ti) 腫瘤上的細胞;然而當前可用的細胞係是在理想條件下所衍生的，因此其並不能真實地反應腫瘤細胞的特性，因此研究者基於(yu) 獨特的基因突變譜來預測病人對藥物的敏感性仍然麵臨(lin) 著很大的挑戰。

　　【7】行業(ye) 大牛眼中的生物樣本庫

　　"信息化不能單一解釋為(wei) 管理。樣本信息化的核心，簡單地說，就是如何以正確的方式描述樣本所包含的信息內(nei) 容，並且讓這些信息能夠充分體(ti) 現樣本的特性與(yu) 特征。"在談及生物樣本庫的信息化問題時，樣本庫信息化管理專(zhuan) 家、上海交通大學附屬新華醫院王偉(wei) 業(ye) 教授這樣告訴生物穀記者。

　　生物樣本庫與(yu) 傳(chuan) 統生物資源保存最根本的區別就是樣本的信息化問題。"樣本自身沒有什麽(me) 價(jia) 值，真正的價(jia) 值在於(yu) 其特有的信息，也就是說，生物樣本是唯一的生物實體(ti) ，它既有豐(feng) 富的臨(lin) 床信息，又有詳細的實驗室信息，這是其他實體(ti) 無法做到的。"

　　而現代建設生物樣本庫的目的就是如何能夠把生物樣本資源轉化或翻譯成為(wei) 數據信息資源，如果樣本沒有信息的轉化，其作為(wei) 轉化醫學和個(ge) 體(ti) 化醫學研究的寶貴資源也將成為(wei) 一句空話。但在生物樣本庫信息信息化管理過程中，我國仍麵臨(lin) 著一些棘手難題。

　　【8】當互聯網 遇上生物樣本庫

　　互聯網+和馬雲(yun) 遇到了，天貓淘寶出現了，互聯網+和程維遇到了一起，嘀嘀打車出現了，互聯網+和張旭豪遇到了，餓了嗎出現了，那互聯網+遇上生物樣本庫後又會(hui) 產(chan) 生什麽(me) 化學反應呢?

　　生物穀帶著這個(ge) 問題，采訪了上海交通大學醫學院附屬新華醫院的王偉(wei) 業(ye) 教授，看看教授是怎麽(me) 回答的呢?

　　王偉(wei) 業(ye) 教授表示：互聯網+遇上生物樣本庫時，其實還產(chan) 生了大數據這個(ge) 概念，互聯網和大數據這兩(liang) 個(ge) 概念在現代生樣本庫信息化建設和發展進程中是必然存在的重要元素：臨(lin) 床信息決(jue) 定生物樣本的生物特性以及其應用的廣度和深度;通過生物技術可以挖掘生物樣本內(nei) 涵的生物活性，其產(chan) 生的研究結果就是累計大量數據信息，隨之進一步更加全麵地反映生物樣本的生物特性。

　　【9】精準醫學是國際和中國生物樣本庫的發展趨勢

　　歸結起來， 2015年與(yu) 生物樣本庫建設和管理相關(guan) 的工作內(nei) 容主要有幾個(ge) 方麵： (1)按照當初的計劃安排，樣本庫的運作與(yu) 管理發展更加需要一些具體(ti) 的信息化管理功能。所以我在原來信息化管理係統(BIMS)的基礎上做了新的係統設計，並以NG BIMS命名，體(ti) 現新一代的係統產(chan) 品的更新(Next Generation BIMS)，由合作的海爾團隊研發，目的是為(wei) 了滿足樣本庫日常操作和管理的需要;

　　(2)繼續我負責的國際合作研究項目，探討隊列研究數據統一與(yu) 共享模式。同時也開始探索應用此數據統一與(yu) 共享模式與(yu) 國際合作團隊開展新的項目合作 – 作為(wei) 中國方麵合作者之一，加入合作方向加拿大政府申報新的研究項目，主要核心是探索應用此模式在新合作項目中作為(wei) 驗證體(ti) 係，這也是數據需要統一之後才能夠共享的作用之一;

　　(3)將多中心隊列研究生物樣本如何協同(Interoperability)管理以減少不同來源生物樣本之間異質性(Heterogeneity)的經驗和觀點;以及為(wei) 什麽(me) 要先統一數據才能夠信息共享的研究思路和認識發表在行業(ye) 的中文期刊上，希望供有興(xing) 趣者參考討論;

　　(4)還有就是前麵談起的，基於(yu) 自己的研究與(yu) 研發興(xing) 趣的內(nei) 容進行綜合性歸納後形成係統性建設和運用生物樣本庫的新理念-“平台化醫學研究資源”。希望和同行探討，能夠對建設臨(lin) 床信息表達的生物樣本庫能起到一點引導作用，至少引起一些共同興(xing) 趣者的思考。

　　【10】關(guan) 於(yu) 生物樣本庫儲(chu) 存腦脊液用於(yu) 神經係統疾病生物標誌物分析的研究

　　腦脊液能夠反映神經係統疾病的病理生理變化，對於(yu) 神經保護措施以及生物標記物的研究非常必要。因此，腦脊液生物樣本庫與(yu) 神經係統疾病的發現生物標記物及疾病評估密切相關(guan) 。生物樣本庫保存腦脊液的一個(ge) 重要方麵是質控，這對於(yu) 持續的患者隨訪以及各研究中心之間樣本交換十分必要。通過係統性地研究以闡明不同前處理和儲(chu) 存對於(yu) 腦脊液中大量蛋白的影響是首要和必要的。

　　加強國際網絡合作以及嚴(yan) 格使用標準化操作流程是腦脊液樣本庫的重要特點。在本文中提到的也是當前采用的腦脊液及血液樣本的采集和儲(chu) 存標準流程使得大規模在病例及對照中研究生物標記物成為(wei) 可能。總之，多個(ge) 中心間的合作和努力使得神經疾病的生物標記物研究已邁入新時代。生物樣本庫的標準化流程包括樣本收集、質量控製以及合理選取生物標記物研究中的對照組，極大地提高了生物標記物研究的質量。