我国消化系统疾病样本库的应用现状

于晓桐，李国东

(哈尔滨医科大学附属第四医院普外科，哈尔滨 150001)

生物样本库是一种收集各种人类生物样本用于疾病机制研究、临床诊疗的综合应用系统，包括标准化采集、储存、质检、使用和样本库管理等流程。样本涵盖健康和疾病生物体的器官、组织、血液、细胞等；同时，规范的样本库建设需要匹配与样本相关的病史、疾病诊断、治疗过程以及出院随访等信息；样本库伦理审核及知情同意也是生物样本库能否规范、长期运转的重要保证[1-4]。近年来，消化系统疾病发病率高、起病隐匿、早期诊断困难且晚期患者多[5]。在消化系统疾病的分子机制研究、药物耐药性试验、疾病预防及诊断治疗的研究中，生物样本库的地位及功能显著提高。疾病发生、发展机制的基础医学研究、不同治疗方案的需求反馈于样本库，极大地促进了其发展。但在样本库建设过程中也存在诸多问题和难点亟待解决，如样本库的标准不统一、生物样本的临床信息与随访信息不完善、生物样本利用率低、基础与临床之间的转化还有待提高等[6-7]。现就我国消化系统疾病样本库的应用现状予以综述。

1 我国消化系统疾病样本库的建立与发展

我国是一个多民族国家，各民族生活方式差异形成样本的多样化、特色化；此外，各地区医院拥有各自独特的优势学科，对于不同种类的消化系统疾病有各自专精的研究方向。因此，各单位根据自身不同的特点发展建立了许多具有特色的消化道疾病相关生物样本库。

华北地区的北京大学临床肿瘤学院样本库，自1996年开始收集包括胃癌、食管癌、大肠癌在内的消化道疾病相关组织样本及血液样本，并于2002年建立了配套的样本库实验室，供临床的基础医学研究[8]。该样本库实行专人专用，由具备相关技术的专职人员从事样本库的收集、登记、储存，极大地保证了样本质量，同时由于样本库计算机信息化管理使样本的信息查询、样本统计等更加准确、方便、快捷。北京市消化系统癌前病变临床数据与样本资源库，主要收集消化系统癌前病变样本，其通过完善消化疾病样本库的运行、质量安全、信息化建设，促进多中心之间的合作研究，建立了国内有影响力的消化系统癌前病变生物样本库平台，为消化系统肿瘤发生发展机制、分子标志物以及肿瘤早诊早治的研究提供了高质量的资源[9]。河北省磁县肿瘤防治研究所基于地区食管癌高发的特点，着重食管癌普查、早期诊断治疗和肿瘤网络登记等工作，于2011年建立了以食管癌、贲门癌为重点的样本库[10]。该样本库立足于磁县这一食管癌高发地区，对易患人群进行早期内镜普查，同时开展完善的流行病学采集、数据队列分析等科研工作。样本库采集食管癌组织样本以及配套的血液样本，配合登记患者的持续追踪关注，为食管癌人群队列研究、食管癌分子机制及遗传学研究提供了一套完整、充足的数据及样本基础。

华东地区的生物芯片上海国家工程研究中心样本库建立于2003年[11]，作为专业化、标准化的综合样本库，其收集、储存了大量高质量的消化系统疾病样本，并创办了中国医药生物技术协会组织生物样本库分会，分会对组织生物样本库标准化建设、样本质量控制、样本库安全、样本库信息化管理以及伦理规范等多方面起到了指导作用，并于2016年携手全国68家三甲医院发起成立了中国生物样本库联盟[12-13]。由生物芯片上海国家工程研究中心打造的上海张江生物银行于2017年建成，其样本储存能力达1 000万份，并提出了集约化的样本库建设，为样本库发展提供了新思路[14]。2008年，第二军医大学东方肝胆外科医院以病毒性肝炎相关肝癌样本收集为目的建立了肝脏组织样本库，着重相关信息共享数据库的建设及维护，收集原发性肝癌、良性肝肿瘤及其他肝病样本[15]，该样本库始终注重样本库标准化、质量化建设，同时配套详细的相关信息整合和随访机制，以建立全国多中心的临床、科研合作平台。西北地区具有代表性的西京消化病医院样本库是以消化系统肿瘤为重点建立的具有地方特色的样本库，共保存消化系统疾病相关样本136 584份，其中包括来自胃癌高发地甘肃省武威市的样本；同时，还建立了包括胃癌、结肠癌、胰腺癌、食管癌、间质瘤及肠病6个组织分库，包含大部分重要消化系统疾病[16]。此外，新疆医科大学附属肿瘤医院新疆肿瘤样本库收集了新疆地区高发的食管癌样本，新疆维吾尔自治区是多民族聚集地区，具有独特的遗传学资源，如哈萨克族是当地食管鳞癌高发的民族之一，患者病死率较高，食管癌生物样本库的建立有利于研究导致疾病高发的地域因素、生活习惯因素以及遗传因素，以预防发病、降低病死率[17]。

华中地区的武汉市第八医院(肛肠医院)自2007年起利用其在肛肠疾病学科的特色优势，标准化地收集结直肠肿瘤样本，目前已建立了一定规模的结直肠肿瘤专项库[18]。该院具有的肛肠疾病专科性可保证取材样本的质量，为开展相关的基础与临床科研工作奠定了良好基础。

华南地区的汕头市中心医院积极与国内大型样本库合作，收集了粤东地区高发的食管癌样本，建立了食管癌专项分库[19]。潮汕沿海地区食管癌发病率显著高于其他地区，且食管癌的临床症状出现较晚，导致疾病晚期患者增加。因此，食管癌的分子机制研究、早期分子标志物的发现以及早期诊断、有效治疗成为研究重点。食管癌样本库专门收集地域特色的疾病样本，能够很好地支撑食管癌的进一步研究。

2 我国消化系统疾病样本库的应用

随着医疗技术、诊疗理念的不断发展，“转化医学”“循证医学”“个体化综合治疗”等理念逐渐推广。而基础实验结果临床验证、基础理论成果转化、新型分子标志物的发现与肿瘤靶向药物的研究等均需要样本库作为重要支撑平台[20-21]。国内许多样本库平台利用丰富的生物样本资源，对消化系统疾病流行病学和分子机制进行研究。

2.1流行病学研究 中国嘉道理生物样本库是中国疾病预防控制中心、中国医学科学院与英国牛津大学共同合作致力于中国人群流行病学的研究项目，共招募中国10个地区的51万人，收集临床数据及血液样本，并定期重新收集招募者的信息和样本，目前已经完成了包括饮热茶习惯与烟酒的相互作用对食管癌的影响以及收入和受教育程度与消化道肿瘤关系的研究等[22-23]。嘉道理生物样本库不仅促进了我国慢性疾病的流行病学研究，也为国内其他消化系统样本库开展流行病学研究提供了参考和可行性方案。

2.2分子机制研究 Yang等[24]基于第二军医大学东方肝胆外科医院样本库肝癌样本丰富的优势，对乙型肝炎病毒(hepatitis B virus，HBV)感染与原发性肝癌侵袭性的关系开展研究，研究人员对样本库中收集的8 515例肝癌患者样本进行统计学分析，结果发现，与未感染HBV者相比，HBV感染患者原发性肝癌的平均发病年龄降低7～10岁，且甲胎蛋白阳性及肝硬化的比例更高，同时HBV感染患者的总生存期更短、发生微血管侵袭更多、预后更差。该研究结果为HBV与原发性肝癌致病机制的研究、术后不良预后的预测提供了可靠依据。

南京中医医院样本库采用基因芯片技术检测所收集的结肠癌样本和结肠腺瘤患者血清样本中微RNA水平，并通过单因素方差分析进行统计学分析，最终筛选出8个与结肠腺瘤和结肠癌相关的循环微RNA[25]。与传统结肠癌筛查依靠消化内镜和病理活检给患者带来的创伤性和不适性相比，结肠癌生物标志物筛查具有减轻患者痛苦、提高患者接受度的优势，因此循环微RNA检测可进一步用于结肠癌生物标志物的研究，以促进结肠无创筛查的发展，提高患者早期诊断率。

近年来，青年结肠癌的发病率呈升高趋势且预后较差，逐渐成为结肠癌研究的重要方向。但传统的细胞系模型不能完全代替青年结肠癌的疾病演化过程。而类器官是通过体外培养组织干细胞并形成与细胞来源器官相似的组织结构与功能的微型组织，具有传统细胞系模型不具有的组织特性，在分子机制的研究中优于细胞系模型。Yan等[26]通过构建结肠类器官样本库研究青年结肠癌的遗传特征，对样本库进行生物信息学分析发现，Smad4、骨形态发生蛋白1A型受体突变或骨形态发生蛋白拮抗因子过表达均可能是骨形态发生蛋白失活的替代机制，进而促进异位隐窝形成、引发锯齿状息肉病变，而锯齿状息肉病变是结肠癌形成的重要途径之一。该研究中发现的青年结肠癌分子特征对于阐明肿瘤分子机制、发现新型抗肿瘤药物靶点均具有重要意义。

3 我国消化系统疾病样本库建设面临的挑战

消化系统疾病样本库在推进重大疾病及特发病、罕见病的研究中起重要作用，为消化系统疾病的早诊早治和新型有效治疗方案的制订奠定了基础。特别是消化系统疾病研究专项库、地域特色疾病库等样本库为特定疾病的研究以及该疾病在不同地区、民族中的特异性表现研究提供了珍贵的研究样本。

但在消化系统疾病样本库发展过程中尚存在许多问题：①目前可以成为样板的国家级消化系统生物样本库暂未建立，许多医疗机构、研究中心建设的样本库缺乏参考。②虽然目前国内样本库已形成一定行业共识，也制订了试行标准[27]，但消化系统疾病样本的采集、保存以及质控的标准细节并未规范、统一，已建成的样本库质量不一[28-29]。③国内消化系统样本库建设逐年加快，但相应的研究成果产出与样本库增长并不相符，生物样本的利用率低导致许多样本并未使用，且在长期保存中损耗，显著增加了样本库的运营成本，不利于样本库的可持续发展[30-31]。因此，在样本库建立前即应规划样本使用，有目的、有研究方向后再收集样本，以取代先盲目收集再寻找用途的做法[30]。④对于样本临床信息不完善、样本提供者的随访不及时等问题，应匹配完整准确的临床信息并严格执行定期随访流程[32]。此外，特色样本可促进该区域高发疾病的诊疗，但在其他地区，由于没有样本量充足、质量高的样本库支撑，相关疾病的研究进展困难。因此，区域特色样本库应加强与其他地区的交流共享、合作研究，从而取得更多高质量的研究成果[7，33-34]。此外，内、外科的消化系统疾病样本库应相互整合，从疾病入手、系统性地规划管理，优化样本库资源分配，使样本库可持续发展。

4 小 结

目前我国已逐渐提高对消化系统疾病临床样本库的建设，在发展过程中遇到的共性问题已得到领域内专家重视，相关的共识也在逐步形成和完善[35-36]。在疾病机制研究、药物研究等需求的积极促进以及相关科研部门的努力下，各地区、医院样本库呈现学科特色化与地域特色化，目标也从早期盲目建设逐渐过渡到样本库的应用与可持续发展。未来应充分整合并有效利用这些优质的样本资源，完善相关的各项标准，同时加强国内样本库的交流合作，建立质量更好、水平更高的消化系统疾病样本库，以提高疾病诊断效率、促进疾病治疗、改善疾病预后。