干细胞资源库及信息管理系统的标准化建设

赵庆辉，周红梅，汤红明，何 斌，穆会玲，张乃心，刘中民

当前人工器官、器官移植和组织工程等方法已经成为组织或器官、损伤、缺损等修复或治疗的重要手段[1-5]，而术后排斥反应、感染、免疫反应、供体来源困难等问题日益突出。干细胞技术的进步，可“制造或再生”出结构和功能均较为复杂的器官，为干细胞治疗、组织替代治疗、器官移植等提供新的技术途径[6-11]。

干细胞技术的诞生堪称是生物医学发展史上重要里程碑，尤其是2项技术革新突破。Ashworth等[12]完成了动物克隆实验，证实了成体细胞的巨大潜能。Thomson等[13]培养出的人类胚胎干细胞，为组织再生与修复提供了新的细胞来源。干细胞是具有自我更新和分化潜能的细胞，具有可塑性。理论上，在一定条件下，可以定向分化成机体的功能细胞，形成任何类型的组织和器官。

借助于干细胞与再生医学全球发展的强劲势头，干细胞临床研究迎来历史性机遇。干细胞资源是干细胞临床研究、再生医学研究的基石与基础组件，它将成为疾病研究、药物研发的宝贵资源，在疾病预测、诊断及治疗上变得极为重要。干细胞资源库及信息管理系统的标准化建设促进细胞、体液、组织及器官等样本的处理、贮存、质量控制等技术改进与发展，也将带动一系列新方法、新技术、新理念的涌现与进步[14-15]。

上海市东方医院(同济大学附属东方医院，以下简称“东方医院”)生物样本库创建于2015年，是国内首家集干细胞资源和其他样本资源为一体的标准化样本库。一期投资金额约3 000万元，占地面积约550平方米。目前拥有种子库、主库、工作库、产品库、第三方细胞储存中心5大功能的干细胞资源库和涵盖符合大学、医院重点学科发展所需的组织、体液等样本与其他临床特色资源，以期为干细胞临床研究和应用服务，亦为高校、科研院所、企事业单位等提供科研、临床、药物筛选等需求的合格样本。

1 干细胞资源库概况

根据国际生物和环境样本库协会(International Society for Biological and Environmental Repositories,ISBER)最佳实践、中国医药生物技术协会组织生物样本库分化验收手册、美国血库协会(American Association of Blood Banks，AABB)相关标准与《中华人民共和国药典》关于细胞库建设的规范等，各功能区进行布局规划(图1)。

图1 东方医院生物样本库平面布局图

目前，东方医院生物样本库可贮存样本量达300万份。功能区域涵盖细胞存储区(细胞种子库、主细胞库与工作细胞库)、组织样本存储区(深低温冰箱区和气相液氮罐区)、病理蜡块贮存室、组织样本处理区、质控区、细胞收发区、组织样本收发区、档案室、总控室、库房等(图2)。生物样本库现配有气相液氮罐44台(液氮罐配备自动化液氮管道和液氮供应塔)、深低温冰箱15台，并配备冷链监控系统，以及拥有离心机、生物安全柜、纯水机、PCR仪、酶标仪等仪器设备，总价值约2 500万元。

A:内走廊;B:液氮存储区;C:深低温冰箱存储区;D:病理蜡块存储区;E:细胞收发区;F:质控室图2 东方医院生物样本库实体图

东方医院已建立并逐步完善一支过硬的生物样本库专职技术和管理队伍，通过与大学、医学院、其他医院等协助共享，形成国内较大的生物样本库共享平台，为人类疾病基因和功能基因研究提供临床样本资源，并为人类疾病的生物医学和转化医学研究构建良好平台，把临床优势与基础需要有机结合，带动临床，科研与教学工作，提升学科竞争力和学术影响力。生物样本库结构与功能见图3所示。

图3 生物样本库结构与功能示意图

2 信息管理系统标准化建设

2.1 建设思路 由东方医院创新打造的干细胞临床研究信息管理系统涵盖临床部、制备部、检测部、样本部、质量部等单元功能模块。信息管理系统采用闭环设计理念，各单元功能模块交互贯通。样本信息由临床部发起，经由样本部到制备部、检测部、样本部、质量部、最后回到临床部。

2.2 功能单元 东方医院干细胞临床研究信息管理系统按照国家法律法规、相关行业标准与政策的要求，分为以下功能单元。①临床部，职责为项目方案申请、学术委员会评审、伦理审查与知情同意、受试者招募、样本采集、临床研究与跟踪随访等。②制备部，职责为样本接收、分离纯化、培养扩增、诱导分化、冻存转运、复苏取样等。③检测部，职责为样本接收、筛查质检、报告发放、室内质控与室间质评等。④样本部，职责为样本接收、注释标识、入库存储、放行分发、包装运输、废除登记等。⑤信息部，职责为系统维护、安全防护、备份恢复、隐私保护、权限分配、放行审批等。⑥质量部，职责为质量体系与质控制度建立、过程监督与检查、内部审核、外部审核与认证认可等。

2.3 初步建设成效

2.3.1 临床资料数据库子系统 建立了临床数据的抽取、存储支持平台，降低了医院业务系统的负荷，同时对临床数据的统一存储管理，有利于临床数据的准确性和一致性，方便数据的查询搜索。临床资料数据库子系统实现的功能有：适配器管理、来源管理、患者管理、结构管理、映射管理等。

2.3.2 干细胞临床研究项目管理子系统 初步建立了干细胞临床研究子系统(院内版)，以及优化了干细胞临床研究试验管理和执行流程，以便于提高干细胞临床试验的质量，协助研究者更便捷的完成科学研究。

干细胞临床研究项目管理子系统实现的功能有干细胞临床研究项目管理、学术委员会管理、伦理委员会管理、项目信息管理、供体管理、受试者信息管理、生物样本采集、随访管理、电子病例设计器管理、经费管理、质量控制、设备管理、培训管理、文件管理、科研项目管理、系统设置、工作人员履历管理等。

2.3.3 临床数据与样本资源库管理系统 初步建立了临床数据与样本资源库管理系统(院内版)，以及优化了样本的存储和管理流程，以便于后期样本的使用和价值最大化。

生物样本库管理子系统实现的功能有容器管理、样本管理、样本源管理、数据管理、随访管理、质控管理、统计分析、报警管理、操作日志管理、用户组和样本组管理、题库和问卷管理、条形码打印、系统设置、组合查询等。

3 展望

干细胞资源库与信息管理系统的标准化建设将促进资源整合与优化，打破基础与临床研究围墙和壁垒，改变固有的转化模式。通过对样本信息和临床信息关联分析来探究疾病的发生、发展、分型、转归等，以提高临床诊治水平，从而实现“从临床中来到临床中去”与“个体化精准治疗”目标，推进转化医学研究与促进精准医疗的发展。

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