生物样本库的规范化管理和标准化操作

佘琴英 综述 郑春霞 审校

生物样本库(biobank)是采集、处理、储存生物样本及样本捐献者的临床数据和随访等相关信息的机构，生物样本包括离体的器官、组织、细胞、体液等。二十世纪中叶开始，欧美发达国家陆续建立起各类生物样本库，其中较有代表性的有泛欧洲生物样本库与生物分子资源研究平台(Biobanking and Biomolecular resources Research Infrastructure，BBMRI)、英国生物样本库(UK Biobank)和人体组织合作收集网络(Cooperative Human Tissue Network，CHTN)等。这些样本库规模较大，有统一的建设标准以及完备的法规和指南，得到广泛认可[1]。

我国遗传资源丰富，且政府高度重视与支持，使得样本库迅速发展[2-3]。在样本库数量快速增加的同时，我国生物样本库建设正向标准化迈进。2009年11月，中国医药生物技术协会组织生物样本库分会(Biobank Branch，China Medicinal Biotech Association，BBCMBA)成立。分会旨在规范和促进生物样本库的标准化建设，组织样本库人员的学术交流、教育培训、国际交流等活动。为提高行业自律，中国医药生物技术协会在2013年修订了《全国组织生物样本库质量达标检查管理指导原则》[4]。另外，我国还积极参与国际的样本库标准讨论会议和学术交流，如参加国际标准化组织生物技术委员会(International Organization for Standardization/Technical Committee 276，ISO/TC276)关于样本库标准的讨论和起草[5]。

由于我国生物样本库发展时间较短，样本库的建设在规范化管理和标准化操作等方面尚在起步中[6-7]。本文将对目前国际及国内具有代表性的样本库管理及样本操作相关规范进行阐述，期望能为样本库工作人员提供更多依据和参照，进而推动样本库规范化的进程。

生物样本库的重要性

生物样本库的科学价值生物样本库可用于系统生物学的研究，包括细胞生物学、分子生物学以及各种组学研究。2012年，国际千人基因计划组描绘并分析了1 092个人类基因数据，发现基因的低频变异具有明显的地域性[8]。在蛋白质组学方面，人类蛋白质组计划(human proteome project，HUPO)已取得一定进展，并在2018年开启neXt-CP50计划，拟对已经识别的50个蛋白质进行蛋白质功能的描述[9-10]。

生物样本库还可用于疾病基础和临床研究，有助于研究疾病发病机制、疾病分型和诊治等内容。Beck等[11]利用新英格兰器官银行(New England Organ Bank)的样本，发现特发性膜性肾病患者血液中特有的抗磷脂酶A2受体(M-type phospholipase A2 receptor，PLA2R)抗体，提高了特发性膜性肾病的诊断效率和准确率。十几年前，对非小细胞肺癌的治疗手段十分有限[12]，而利用肿瘤组织样本选择合适的靶向药物，可提高治疗有效率，减少副作用的发生。

生物样本库与精准医学我国于2016年提出“精准医疗研究”重点专项研究计划，开展自然人群的大型健康队列研究[13]。精准医疗旨在提供更精确的诊断和治疗，进而提高医疗水平。而生物样本库作为精准医疗的基石，可以为精准医疗提供大量高质量的具有完整临床信息的生物样本，有助于精准医疗的发展。2019年，Cameron-Christie等[14]通过对3 150个个体进行全外显子测序，检测致病基因并评估罕见变异对CKD发病风险的影响。Elliott等[15]对英国生物样本库的8 428例脑成像衍生的表型进行了全基因组关联研究，旨在发现大脑结构和功能的遗传基础，或许有助从人类基因层面来解释或治疗神经或精神类疾病。

规范化管理和标准化操作的重要性

样本库管理是对规范操作的制度及过程的实施和监管[16]。为确保样本库井然有序地运作，需要合理有效的样本库管理。此外，样本库的规范化管理对合理利用资源也有积极的作用。瑞典规定生物样本库要向瑞典国家健康福利部备案和注册，避免无序、无规划的建库导致财力物力的浪费[7]。我国科技部和卫生部联合颁布了《人类遗传资源管理暂行办法》[17]，致力于我国人类遗传资源的保护和合理利用，并且设立《人类遗传资源采集、收集、买卖、出口、出境审批》，以加强人类遗传资源的规范化管理[18]。这些制度和管理办法从国家层面对样本库管理提出要求，保证了样本库的质量，使资源利用最大化。

标准化操作规程(standard operating procedure，SOP)是一套切实可行的，指导样本库人员“怎么做”的标准，由各样本库根据自身情况制定。样本在分析前往往经过一系列操作，从采集到分析前许多因素都会影响样本质量。为了方便生物样本分析前因素的管理同时增加样本可追溯性，国际生物与环境样本库协会(International Society for Biological and Environmental Repositories，ISBER)开发了标准分析前代码 (Standard PREanalytical Code，SPREC)编码系统，用于记录样本分析前可能影响样本质量的信息，包括样本类型、储存容器、样本离心情况和样本储存条件等[19]。SPREC体现了“用最少数据实现生物样本、信息和数据共享”的理念，目前已在美国、欧洲和澳大利亚等国家多个样本库信息管理系统中应用。

样本分析前因素与样本质量息息相关。已有研究证明样本的类型、保存时间、添加剂等因素影响保存后样本质量。Guo等[20]发现血液在凝集过程中可释放白细胞介素8、血管内皮生长因子和表皮生长因子；随着保存时间延长，样本中蛋白质浓度会有不同程度升高或下降[21]。低质量的样本降低研究结果可重复性，导致人力、物力、财力浪费[22]。而符合相关SOP的操作可以保证样本质量，进而保证研究质量。

规范化管理和标准化操作对样本库的建设意义重大，对于样本质量和资源利用有积极作用。因此，需要大力促进规范化管理和标准化操作的实施。

规范化管理

国际上对于生物样本库的管理框架和分层越来越规范和细化。以BBMRI为例，BBMRI是拥有19个成员国和1个国际组织的超大型样本库，其管理结构可以分为3层，决策层、执行层和运作层。决策层的人员由政府指派，负责目标制定，共同商议样本库的工作方向。执行层将决策层的指令分解成具体的任务，并分配到运作层的相关部门。BBMRI的科学伦理委员会每年对样本库的活动进行评估，起到监管作用。另外还有法律法规等管理理论对样本库的运行进行规范，如：95/446/EEC指导文件(Directive 95/446/EEC)和欧盟数据保护法规(EU General Data Protection Regulation，GDPR)[23]。

监管机制一些样本库由科学伦理委员会或者其他委员会对样本库进行监管，比如BBMRI。此外，为了提高样本质量，样本库可实施质量控制来规范样本库的运作过程，如样本库全流程质控和样本抽检质控。样本库还可以通过第三方评估的方式，提高管理效率、降低样本库运行成本。2018年下半年，BBCMBA、ISBER以及卢森堡综合生物样本库(Integrated BioBank of Luxembourg，IBBL)共同开展中国生物样本库室间质评项目，为中国的生物样本库提供第三方质量评估。目前，国内几十个生物样本库已经获得该项目的证书。

认证(认可)与标准ISO制定的部分标准可用于样本库管理体系的认证，如：ISO 9001、ISO 15189、ISO 17025和ISO 20387。ISO 9001为总体管理体系尤其质量管理体系设立了标准，包括质量手册、程序文件、SOP和记录表格等文件的书写要求。该标准被欧洲的生物样本库广泛采用，英国生物样本库和IBBL等样本库也都获得ISO 9001认证。ISO 15189和ISO 17025是对医学实验室及通用检测实验室的认可。获得ISO 15189或ISO 17025认可有助于实验室获得样本的质量认证。ISO 20387是ISO为生物样本库制定并正式发布的第一个标准，由ISO/TC276生物技术工作组编写，来自27个国家超过150位专家参与编写。ISO/TC276计划编写9个标准，其中ISO 20387相当于骨架，规定了生物样本库的一般要求，包括质量控制要求，以确保生物样本和数据收集的质量。之后还会有更详细、专业的子标准出台[24]。无论采用何种认证或认可体系，不同层次的体系文件将对生物样本库的规范化管理和持续改进起到很好的推动作用。

目前，国内可供参考的标准有：《生物样本库质量和能力通用要求》、《中国医药生物技术生物样本库行业标准》和《肾脏疾病生物样本库的管理及操作规范》。《生物样本库质量和能力通用要求》是中国合格评定国家认可委员会(China National Accreditation Service for Conformity Assessment，CNAS) 将ISO 20387翻译整理而成，是样本库资质评审的依据。2019年5月，CNAS根据ISO 20387完成了我国首家生物样本库认可的现场评审工作[25]。2019年8月，国家市场监督管理总局发布公告，批准《生物样本库质量和能力通用要求》(等同采用ISO 20387)国家标准发布。这一国家标准的发布为我国样本库标准化建设打下了坚实的基础。《中国医药生物技术生物样本库行业标准》分为两个部分：生物样本库设施与保障以及肿瘤生物样本操作规程，其中生物样本库设施与保障部分适用于各类样本库的建设，第二部分适用于肿瘤生物样本的处理，包括采集处理、保存和相关术语的介绍[26]。《肾脏疾病生物样本库的管理及操作规范》由东部战区总医院国家肾脏疾病临床医学研究中心主持，国内20余位国家标准委员会下属的专家委员会委员共同参与编写。内容涵盖样本采集全过程、伦理审批、样本使用与共享、样本库质量控制等16个部分[27]。这几个标准各有侧重，样本库可根据自身特点选择参考。此外，全国生物样本标准化技术委员会(SAC/TC559)正在进行样本库国家标准的制订工作。国家标准的推出将为国内生物样本库的规范化管理提供更权威的参考。

伦理生物样本库涉及隐私保护和样本资源商业化等敏感的伦理问题，为了保障人类受试者的利益和安全，样本的采集和使用等应遵守相关指南和各国法律。国际上关于伦理的指南有《世界医学协会赫尔辛基宣言》，该指南在国际上被广泛接受，但是没有强制性。部分国家已经出台了保护受试者隐私的法律法规，如美国健康保险携带与责任法案(Health Insurance Portability and Accountability Act/1996，Public Law 104-191，HIPAA法案)规定了个人的健康信息受到保护[28]；我国《人类遗传资源管理条例》也明确指出资源提供者的安全和个人隐私受到保护[17]。伦理委员会根据各自国家的法律及相关指南对生物样本相关的医学研究进行监督和指导。

标准化操作

样本从采集到用于实验分析，往往经历多个处理步骤，其中有些因素已经明确会对样本的质量造成影响。标准化操作是保证样本质量的基础，一些标准化操作指南在国际上具有较大影响，如ISBER最佳实践、美国癌症研究所的最佳实践、澳大利亚生物样本网络的生物样本库操作流程、经济合作与发展组织最佳实践指南(Organization for Economic Co-operation and Development Best Practice Guidelines)等。

ISBER最佳实践是结合成员集体经验和样本库专家意见的指导性文件。ISBER最佳实践涉及样本库规划应考虑的因素、设施、储存和处理设备、质量管理等13部分，为样本库管理提供有效实践经验，规范化样本库的管理[16]。指南强调所有分析前过程包括收集、处理、贮存和运输都应记录，因为这些变量可能会影响研究和临床结果[16]。这也是后来ISBER开发标准分析前代码的原因。该文件于2018年更新至第四版，在第三版的基础上更新了与生物和环境样本库相关的科学、技术、法律和伦理问题。最佳实践指出，由于各国、各地区的法律法规的差异，大部分样本库无法完全遵守该指南。样本库应结合自己的国家、区域和地方的法规和要求，合理运用[16]。

国内样本库一般都有自己的SOP，但是大多仅供样本库内部使用。我中心样本库制定《肾脏疾病生物样本库标准操作规程(SOP)》，培训国内200余名肾脏病单位人员。在此基础上，样本库代表国家标准化委员会肾脏病生物样本库标准化工作组制定《肾脏疾病生物样本库的管理及操作规范》，作为“江苏省医学会团体标准”于2018年发布，并在全国推广应用。该SOP较详细地介绍了血液、尿液、肾组织、指/趾甲的采集、处理和使用[27]，可供相关生物样本库借鉴参考。另外，还有一些已出版SOP可供国内样本库参考[29]，复旦大学附属肿瘤医院出版的《恶性肿瘤生物样本库标准操作流程》[30]、北京大学肿瘤医院出版的《生物样本库的能力建设与最佳实践》[31]和解放军总医院出版的《临床生物样本库》[32]等。

小结:精准医学的开启使得生物样本库遇到最好的发展时代。生物样本库的规范化管理和标准化操作是建设高质量生物样本库的有利武器。国际和国内生物样本库组织都在积极推进样本库的规范化管理和标准化操作，制定和完善相关体系。我国生物样本库如能合理使用通行的认证(认可)和管理标准，并制定符合自身情况的SOP，相信会有更多的高质量样本用于科学研究。