生物样本库的标准化建设

杜莉利

·转化医学·

生物样本库的标准化建设

杜莉利

标准化、高质量的生物样本库是实现转化医学与精准医学的重要源头与关键环节之一，制定标准化的样本库流程是将来如何正确使用与共享这个资源的根本保证。作者从样本的审查、采集、处理、保存、质量管理和信息化管理方面进行综述，以期促进生物样本库的标准化建设。

生物样本库；标准化；转化医学

当今精准医学与转化医学备受关注并进入迅速发展期，我国政府到2030年预计总投入人民币600亿元开展精准医学研究与实践[1]。而生物样本库作为基础研究、临床转化医学研究以及精准医疗战略实施的基石与桥梁，在疾病预防、预测及个体化治疗上必将发挥着越来越重要的作用[2]。

根据经济合作与发展组织的定义，“生物样本库是一种集中保存各种人类生物材料，用于疾病的临床治疗和生命科学研究的生物应用系统”[3]。换言之，生物样本库是标准化收集、处理、保存、应用健康和疾病生物体的生物大分子、细胞、组织和器官样本(包括人体器官组织、全血、血浆、血清、生物体液或DNA、RNA、蛋白)以及与这些生物样本相关的临床、病理、治疗、随访、知情同意资料及其质量控制、信息管理与应用系统。

近年来，我国生物样本库发展迅速[4-5]，由于缺乏统一的标准化流程，导致样本质量不达标、样本根本无法正常利用的生物样本库频现，这严重制约了我国基础医学研究与转化医学水平，阻碍了新药创制及临床诊疗技术的发展。所以，制定生物样本库国家标准规范，深入推进标准化进程，提高标准化国际水平，建立中国生物样本库标准品牌势在必行[6]。

1 生物样本库标准化建设

1.1 样本采集审查 样本采集前，应向科学技术管理委员会与伦理委员会提交样本采集方案。科学技术管理委员会审查通过后，伦理委员会召开会议审阅讨论该申请。伦理委员会应建立工作程序，所有会议及其决定均应有书面记录，签发书面意见[7]。

1.2 知情同意 知情同意是指捐赠者获取足够的信息能够自主地决定是否向样本库捐赠样本和个人信息，以及是否同意样本和信息用于未来科学研究。所有关于捐赠样本的信息资料必须通俗易懂，便于捐赠者或他们的代理人作出决定。捐赠者有权撤回知情同意，并要求销毁样本库里未使用的样本及相关数据[8]。

1.3 样本的采集与处理

1.3.1 血液样本 遵循全国临床检验操作规程(第3版)[9]，用真空采血管(抗凝管和促凝管)采集捐赠者血液样本。

将抗凝管或促凝管放入冷冻离心机中，4℃2 000 g离心10 min；促凝管经离心后分为血清和血凝块，抗凝管经离心后分为上层血浆、中层白膜层和下层红细胞，均予以每管200～500 μL分装。

血液样本应在24 h内处理和保存[10]。

1.3.2 组织样本

1.3.2.1 大体组织 大体组织样本的采集应尽量缩短组织缺血时间，尽量于大体样本离体30 min内取材[11]。取材完毕后的组织，若作为新鲜冷冻样本，则每块组织大小一般为0.5 cm×0.5 cm×0.5 cm，质量尽量保证在250 mg以上，放入液氮内速冻后深低温冷冻保存，可用于DNA、RNA和蛋白质的提取。若用于制作石蜡样本，则每块组织大小一般为1.0 cm×1.0 cm×0.4 cm，10%甲醛溶液固定，石蜡包埋，可切片染色后用于复诊。采集的组织也可RNAlater试剂保存、最佳切割温度包埋处理。

1.3.2.2 穿刺活检组织 穿刺活检样本受手术热缺血等前处理影响因素少，是非常珍贵的临床样本。将取出的小块组织直接装入预先准备好装有10%甲醛溶液或者RNAlater试剂样本管中。

1.3.3 尿液样本 当前大多数生物样本库所采用的尿液直接冻存于－80℃冰箱的方法，需要占用大量的空间，非常浪费资源，且样本长期保存和反复冻融常常造成尿液中成分的降解。

这里推荐一种尿液膜上保存的方法[12]。将尿液样本于4℃ 5 000 g离心30 min，取尿液上清20 mL，加入10 mL磷酸盐缓冲液混匀，通过合适的滤纸和孔径0.2 μm的硝酸纤维膜真空抽滤。过滤完毕后，吹干或晾干，用真空封装装置将硝酸纤维膜封装于真空、无菌袋中[13]。

1.3.4 唾液样本 唾液样本可用于药物测试、艾滋病病毒检测或激素水平的监测和提取DNA。采样装置包括脱脂棉签、聚丙烯涂层的聚乙醚签及石蜡咀嚼刺激物。若直接把唾液吐到容器里，就要求容器开口要大，便于采集样本。唾液可以等体积分装或离心，产生的上清和沉淀可以分析和(或)单独存放[8]。

1.3.5 粪便样本 粪便样本易采集、廉价，与肠道疾病关系密切，一般用于胃肠道微生物组学、寄生虫学、胃肠道上皮脱落细胞的基因组学研究。

粪便样本中加入适量生理盐水，于振荡器上振荡至粪便完全溶解。3 000 g离心10 min，转移上清于新的离心管中，进行核酸或其他生物大分子的抽提[14]。

1.4 样本的保存 处理好的样本需选择适合保存温度的设备，并记录样本保存的状态和位置。保存的样本应进行实时追踪和定期核对，并对其保存的内部和外部环境进行监控。

生物样本库中常见样本的保存要求见表1。

表1 生物样本库中常见样本的保存要求

1.5 样本的运输与使用 研究者需如实填写并递交生物样本使用申请及研究方案的摘要，分别进行科学审查和伦理审查；审查通过后，生物样本库方可准予办理样本和相关资料的出库。每个样本库在样本使用规范、规定和原则上不同，因而各自的申请流程也可能不同。

所有生物样本都被视为具有潜在生物危害风险，样本的包装和运输应严格遵循国家的相关规定。低温运输是样本转运的首要条件，冷藏样本需要用足够的冰块或冰袋将样本温度维持在2～8℃；低温保存的样本需要在干冰或液氮的保护下进行运输。

1.6 样本的清理与销毁 对没有利用价值或者捐赠者要求销毁的样本进行清理和销毁，可以节约存储空间及能源、减低样本保存成本。待销毁的样本应作为医疗废弃物，严格依照相关法律法规进行销毁。样本信息管理系统应做好相关记录。

1.7 质量管理 质量是生物样本库的核心与关键，生物样本库的目的是在相应的法律法规和伦理框架下提供高质量的样本、信息和服务。实现生物样本库方针目标，有效地开展各项质量管理活动，生物样本库应建立完善的质量管理体系。质量保证和质量控制是质量管理体系的重要组成部分，质量保证和质量控制应贯穿于整个样本库运营过程的始终[15]。

1.8 信息化管理 生物样本库的信息化管理包括日常保存的样本信息以及与样本相关的临床信息管理，是样本库建设中的重要组成部分，也是样本库科学管理和样本资源科学利用的关键[16]。但我国目前已有的样本库信息化程度不高，信息及数据的采集由纸质资料提供，再由样本库工作人员手动输入，属于医疗行业内的“劳动密集型”。这种模式不仅费时费力，且其流程更是加大人为错误的概率，使得大量医学数据的转化有效性不足，远远无法满足高通量生物医学数据分析的需求。再者，国内已有样本库的形式更趋同于一个具备简单存储功能的样本“仓库”，对样本的科学研究显得很薄弱，更是无法对转化医学作出应有的贡献[17]。因此，全面加强样本库的信息化管理十分必要。

2 展望

高质量、高水准的生物样本是人类重大疾病基因组、功能基因组、蛋白质组等基础、临床研究与分子诊断标志物、药物靶点研发、健康研究的最珍贵资源与关键环节，也是众多研究成果快速实现产业化，即“转化医学”应用到临床如疾病预测、早期诊断、分子分型与个性化治疗、预后评估的重要保证，毫无疑问也是生物医药产业自主创新体系中至关重要的环节与保证，更是生物医药产业发展的重要基石和源泉[18]。

而高质量、高水准的生物样本必须依赖于生物样本库的标准化建设，我国生物样本库的建设也已逐步进入标准化建设时期[19]。2015年6月10日，国家标准化委员会批复同意成立全国生物样本标准化技术委员会，此委员会的成立以及相关行业标准和正在起草制定的生物样本国家系列标准，将对我国生物样本库标准化建设起到良好的技术保障和支撑作用。相信生物样本库在标准化建设的指引下会获得更大的发展，为我国生物健康事业的发展提供强大的样本基础。

[1]中国将启动精准医疗计划 2030年前投入600亿元[J].上海医药，2015，36(7):80.

[2]董尔丹，胡海，俞文华.生物样本库是生物医学研究的重要基础[J].中国科学:生命科学，2015，45(4):359-370.

[3]Végvári A，Welinder C，Lindberg H，et al.Biobank resources for future patient care:developments，principles and concepts[J].J Clin Bioinforma，2011，1(1):24.

[4]董哲君，肖飞，郭健.生物样本库建立现况及进展[J].中华检验医学杂志，2013，36(2):130-135.

[5]高莹，杨建，王舒.生物样本库的发展现状[J].转化医学杂志，2015，4(6):329-331.

[6]郜恒骏.中国生物样本库向标准化迈进[J].中国医药生物技术，2015，10(6):481-483.

[7]中国医药生物技术协会生物样本库标准(试行)[J].中国医药生物技术，2011，6(1):71-79.

[8]2012 best practices for repositories collection，storage，retrieval，and distribution of biological materials for research international society for biological and environmental repositories[J].Biopreserv Biobank，2012，10(2):79-161.

[9]叶应妩.全国临床检验操作规程[M].3版.南京:东南大学出版社，2009.

[10]Tuck MK，Chan DW，Chia D，et al.Standard operating procedures for serum and plasma collection:early detection research network consensus statement standard operating procedure integration working group[J].J Proteome Res，2009，8(1):113-117.

[11]马蓓颖，陈畅，郭爱华，等.样本分析前变量在生物样本库中的应用探讨[J].转化医学杂志，2015，4(5):270-272.

[12]王明铭，刘雪姣，贾露露，等.尿蛋白膜保存法与直接冻存法的成本效益分析[J].生物工程学报，2014，30(7): 1128-1133.

[13]Jia L，Liu X，Liu L，et al.Urimem，a membrane that can store urinary proteins simply and economically，makes the large-scale storage of clinical samples possible[J].Sci China Life Sci，2014，57(3):336-339.

[14]戴二黑，李京湘，杜宗敏，等.逆转录套式PCR检测粪便样本中的SARS冠状病毒[J].微生物学免疫学进展，2004，32(4):22-25.

[15]丁桂龄，何妙侠，郑建明.临床生物样本库的建立、管理与质量控制[J].临床与实验病理学杂志，2015，31(11): 1301-1303.

[16]黄健，王伟业.信息助力生物样本库[J].科学中国人，2016(13):24-27.

[17]李海欣，何娜，陈可欣.生物样本库信息化建设的现状分析与展望[J].中国肿瘤，2015，24(4):262-267.

[18]林敏，姜岩，张亚南，等.生物样本库及样本应用现状[J].现代肿瘤医学，2016，24(9):1490-1493.

[19]于颖彦.我国胃肠道肿瘤生物样本库建设与发展15年回顾[J].中国肿瘤临床，2016，43(1):6-10.

The standardization construction of biobank

DU Lili
(Shanghai Outdo Biotech Co.，Ltd.，National Engineering Center for Biochip at Shanghai，Shanghai 201203，China)

Standardization and high quality biobank is one of the important sources and key links in the realization of translational medicine and precision medicine.So develop the standardized biobank processes is the basic guarantee of how to use and share the resources in the future.In order to promote the standardization of biobank，this paper summarizes the review，collection，processing，storage，quality management，information management and other aspects of the samples.

Biobank；Standardization；Translational medicine

R－05

A

2095-3097(2016)06-0324-03

10.3969/j.issn.2095-3097.2016.06.002

2016-05-30 本文编辑:张在文)

201203上海，生物芯片上海国家工程研究中心上海芯超生物科技有限公司(杜莉利)