逍遥学能 2017-09-14 17:03
生物样本库称为生物银行（Biobank），主要是指标准化收集、处理、储存和应用健康和疾病生物体的生物大分子、细胞、组织和器官等样本（包括人体器官组织、全血、血浆等）及与这些生物样本相关的临床、病理、治疗、随访、知情同意等资料及其质量控制、信息管理与应用系统。
生物样本库包括多种类型，即常见的组织、器官库，如血液库、眼角膜库、骨髓库，到拥有正常细胞、遗传突变细胞、肿瘤细胞和杂交瘤细胞株（系）的细胞株（系）库，近年来出现了脐血干细胞库、胚胎干细胞库等各种干细胞库以及各种人种和疾病的基因组库（Genomebank）。这些生物样本库（Biobank）为血液病、免疫系统疾病、糖尿病、恶性肿瘤等重大疾病的研究起到了非常重要的推动作用。
早在1994年，中国科学院就建立了中华民族永生细胞库，而后，山东省脐带血造血干细胞库、北京脐带血造血干细胞库、泰州健康科学研究院、SBC芯超生物银行等专项生物标本资源库也相继建立，与欧美相比，我国的生物样本资源库起步时间并不算晚。
近日，Illumina公司宣布，已经与范德堡大学、科罗拉多大学安舒茨医学校区、PartnersHealthCare以及蒙特利尔心脏研究所签署了四项单独的生物样本库协议，从而推进个性化医疗，并且改善医疗保健。根据这些协议，存放于每个研究机构的大型样本集合将利用Illumina的技术进行基因分型；这些机构希望通过基因组信息与电子病历和临床信息的结合，来加快探索，从而改善人类健康。
本文中，小编整理了近年来生物样本库的相关进展。
【1】中国生物样本库向标准化迈进 过去一百多年，各国对肿瘤浩浩荡荡的研究并没有取得突破性进展，就如CliftonLeaf在2004年Fortune所提到：“WhyWe’reLosingtheWaronCancer??andHowtoWinit？”。近10多年来，基因组学、功能基因组学、高通量生物芯片、新一代测序及生物信息学、高通量RNAi等前沿技术的迅猛发展，国际癌症基因组（ICGC）项目的启动，使得我们将有机会看清肿瘤的全貌，一直在不断重演的肿瘤“盲人摸象”式研究的历史有望结束。现在，肿瘤已被认为是一个系统性疾病，是全身代谢障碍的局部表现，研究者必须注重应用系统生物学的原理指导肿瘤诊治的研究。系统生物学的发展使得3P医学[预测（Prediction）、预防（Prevention或干预Preemptive）、个性化治疗（Personalizedtherapy）]应运而生，分子水平的早期诊断、药物靶点的发现面临前所未有的机遇。今年初，奥巴马提出精准医学，即基于基因组学的个性化医学，受到各国政府、科学界、医学界与产业界的高度关注，我国政府到2030年预计总投入600亿人民币开展精准医学研究与实践。其实，我国在这一领域经过10余年的拼搏已进入世界先进行列，中国癌症基因组（CCGC）项目于2010年1月也正式启动，我们都身临其境，深深地感受着这个时代的巨大变革并见证这个“不朽的传奇（Anenduringlegacy）”。
遗憾的是，很多分子医学的研究成果却半途而废或最终夭折，并未能实现转化应用到临床。DeclanButler在2008年Nature题为“Translationalresearch：Crossingthevalleyofdeath”一文中的漫画清晰地勾画了众多研究成果与应用之间存在的巨大鸿沟，让我们所有研究者都深有感触。当今个性化医疗与转化医学（TranslationalMedicine）倍受关注并进入迅速发展期，后者主要目的就是为了打破长期以来基础研究、技术开发、药物研发与临床应用之间形成的“屏障或巨大鸿沟”，架起“沟通”的桥梁，极大地缩短从实验室到病床（benchtobedside，B2B）的过程，最终使患者能真正受益于科研成果。同时，临床医生还要特别注重带着临床问题开展基础研究（bedsidetobench，B2B），善于应用先进的基础研究手段解决临床实际遇到的重要或疑难问题。
【2】对生物样本库业务需求正快速增长
随着精准医疗的提出以及其迅猛发展的势头，医疗研究领域对生物样本库的需求日益凸显。位于芬兰图尔库首个生物样本库的董事MinnaHendolin就从三个方面阐述了芬兰生物样本库目前应对需求的发展方向。
MinnaHendolin，Auria生物样本库董事，负责Auria生物样本库战略及业务发展，生物样本库业务发展以及构建芬兰生物银行和地区创新机构之间合作。
“Auria作为芬兰的首个生物样本库，从成立之初就作为国内生物样本库领域开拓者在不断前行。目前，芬兰国内生物样本库正处于高需求、快速增长的阶段。越来越多的国际生物公司和医学研究人员都纷纷表示对生物样本资源有需求，我们已经开始着手与外部进行沟通。”Hendolin博士说。
【3】个性化医疗时代的生物样本库
生物样本库是收集、处理、贮存和分发生物样本及相关数据以用于基础、转化和临床研究的实体。生物样本库收集了高质量的人类生物样本（如组织、血液和其他体液）及其相关的患者临床信息，为个性化医疗奠定了重要的科学基石。特定疾病（如肿瘤、心血管疾病和神经系统疾病）相关生物标志物的鉴定，有益于疾病的早期检测，预防和治疗。确定个体肿瘤生物标志物并能将其运用于疾病的诊断、预后和疗效预测，对个性化医疗具有非常重要的影响，也迅速改变着临床治疗方法。作为个性化医疗的一个重要需求是收集大量实用的患者样本并注释完整的患者临床和病理信息，因此，生物样本库对个性化医疗的进展发挥了重要作用。本章的目的是探讨生物样本库在个性化医疗中的作用，讨论在转化和临床研究，尤其是个性化医疗的进展中，生物样本库发展的具体需求。
特定疾病（如肿瘤、心血管疾病和神经系统疾病）患者的血液或组织相关生物标志物的鉴定，有益于疾病的早期检测，预防和治疗。生物标志物可用于疾病的诊断、患者预后的预测、个性化医疗的承诺。筛选样本中存在特定基因突变的患者接受个性化治疗。例如，对非小细胞肺癌进行EGFR突变检测，来判断患者肿瘤样本中是否存在EGFR突变，如果存在，患者可接受个性化的治疗，使用抗表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂，如吉非替尼（gefitinib）和厄洛替尼（erlotinib）进行治疗，而BRAFV600突变阳性的黑色素瘤患者使用BRAF抑制剂维罗非尼（vemurafenib）治疗。个性化医疗为每个患者提供毒性最小的最适疗法，这有赖于易得可用的高质量、信息完整的人类生物样本。
【4】生物样本库信息数据共享前瞻
生物样本库是融合生物样本实体、生物分子信息以及样本表型数据的综合资源，对于开展人类疾病预测、诊断、治疗研究具有不可替代的重要作用。国际样本库发展大致分为三个阶段：首先是建立生物样本库，之后才有可能数据被共享，最后才是发展为样本资源网络。我国样本库的发展，目前大多数都停留在建立这一步上，很少有能做到统一的。如果生物样本库信息数据不能整合和共享，那其对于转化医学或个体化医学的价值也将大打折扣。目前我国迎来了生物样本库的黄金时代，如何建立我国生物样本库信息资源的共享和整合系统，将成为未来生物样本库建设的重中之重。
目前阶段最大挑战就是生物样本库数据共享。正如上海申康医院发展中心医疗事业部主任郑培永教授所说：中国的生物样本库的数据共享，就像在说“戒烟”一样，说起来容易做起来难，都想用别人家的数据而自己不想提供。都顾虑自己的权益受到影响，怕自己的劳动成果被别人窃取了果实。所以在谈共享之前，需要建立一整套完整的共享机制来保证每一个参与者的权益，归属以及数据的保密和隐私，包括共享服务管理机制、评估激励机制、伦理学评估、服务流程、利益分配、服务质量保证、冲突决策机制等。
【5】全球建成首个猪生物样本库疾病动物模型
种猪1339号通过基因工程处理患上糖尿病；其位于德国慕尼黑MIDY-PIG生物样本库的身体组织现在可供研究人员免费获取。
首先取出的是一个肾脏：在洗净血液后，它原来的暗红色变为米灰色。紧接着，纠缠在内部脏腑中很难取出的胰脏被迅速送到干冰中储藏。速度至关重要，因为生命结束后，身体器官会迅速衰退，且尸体解剖过程中的每个细节也极为重要。
这些珍贵的器官来自于种猪1339号，它曾在德国一所大学的农场中度过3年半的正常生活，尽管它出生时便患有糖尿病。今年3月初，这头猪被宰杀，其身体各部分被用于科学研究，这是日益增多的让研究用的每个动物科学利益最大化的案例之一。
【6】肿瘤3D生物样本库的建立或可用于开发个体化药物筛选技术
近日，来自韦尔科姆基金会桑格学院研究所（WellcomeTrustSangerInstitute）的研究者们通过研究表示，由癌症患者机体肿瘤所衍生的类器官或许可以紧密复制原始肿瘤的关键特性；这种类器官的培养基或许可以足够进行大规模的药物筛选来检测和药物敏感性相关的遗传改变，该研究或为开发个体化疗法及优化癌症患者的临床治疗效果提供帮助。
演技组合MathewGarnett指出，本文研究首次对癌症类器官进行了收集从而形成了一个活生生的生物样本库，这些类器官均来自于病人机体原始肿瘤的衍生物，研究者认为类器官或可作为一种重要的工具来进行癌症研究，同时也可以帮助改善开发有效癌症疗法的能力。
为了阐明癌症的发病根源及开发新型癌症疗法，许多实验室都在利用实验性的动物系统来进行研究，比如生在在病人机体肿瘤上的细胞；然而当前可用的细胞系是在理想条件下所衍生的，因此其并不能真实地反应肿瘤细胞的特性，因此研究者基于独特的基因突变谱来预测病人对药物的敏感性仍然面临着很大的挑战。
【7】行业大牛眼中的生物样本库
"信息化不能单一解释为管理。样本信息化的核心，简单地说，就是如何以正确的方式描述样本所包含的信息内容，并且让这些信息能够充分体现样本的特性与特征。"在谈及生物样本库的信息化问题时，样本库信息化管理专家、上海交通大学附属新华医院王伟业教授这样告诉生物谷记者。
生物样本库与传统生物资源保存最根本的区别就是样本的信息化问题。"样本自身没有什么价值，真正的价值在于其特有的信息，也就是说，生物样本是唯一的生物实体，它既有丰富的临床信息，又有详细的实验室信息，这是其他实体无法做到的。"
而现代建设生物样本库的目的就是如何能够把生物样本资源转化或翻译成为数据信息资源，如果样本没有信息的转化，其作为转化医学和个体化医学研究的宝贵资源也将成为一句空话。但在生物样本库信息信息化管理过程中，我国仍面临着一些棘手难题。
【8】当互联网遇上生物样本库
互联网+和马云遇到了，天猫淘宝出现了，互联网+和程维遇到了一起，嘀嘀打车出现了，互联网+和张旭豪遇到了，饿了吗出现了，那互联网+遇上生物样本库后又会产生什么化学反应呢？
生物谷带着这个问题，采访了上海交通大学医学院附属新华医院的王伟业教授，看看教授是怎么回答的呢？
王伟业教授表示：互联网+遇上生物样本库时，其实还产生了大数据这个概念，互联网和大数据这两个概念在现代生样本库信息化建设和发展进程中是必然存在的重要元素：临床信息决定生物样本的生物特性以及其应用的广度和深度；通过生物技术可以挖掘生物样本内涵的生物活性，其产生的研究结果就是累计大量数据信息，随之进一步更加全面地反映生物样本的生物特性。
【9】精准医学是国际和中国生物样本库的发展趋势
归结起来，与生物样本库建设和管理相关的工作内容主要有几个方面：（1）按照当初的计划安排，样本库的运作与管理发展更加需要一些具体的信息化管理功能。所以我在原来信息化管理系统（BIMS）的基础上做了新的系统设计，并以NGBIMS命名，体现新一代的系统产品的更新(NextGenerationBIMS)，由合作的海尔团队研发，目的是为了满足样本库日常操作和管理的需要；
（2）继续我负责的国际合作研究项目，探讨队列研究数据统一与共享模式。同时也开始探索应用此数据统一与共享模式与国际合作团队开展新的项目合作?作为中国方面合作者之一，加入合作方向加拿大政府申报新的研究项目，主要核心是探索应用此模式在新合作项目中作为验证体系，这也是数据需要统一之后才能够共享的作用之一；
（3）将多中心队列研究生物样本如何协同(Interoperability)管理以减少不同来源生物样本之间异质性（Heterogeneity）的经验和观点；以及为什么要先统一数据才能够信息共享的研究思路和认识发表在行业的中文期刊上，希望供有兴趣者参考讨论；
（4）还有就是前面谈起的，基于自己的研究与研发兴趣的内容进行综合性归纳后形成系统性建设和运用生物样本库的新理念-“平台化医学研究资源”。希望和同行探讨，能够对建设临床信息表达的生物样本库能起到一点引导作用，至少引起一些共同兴趣者的思考。
【10】关于生物样本库储存脑脊液用于神经系统疾病生物标志物分析的研究
脑脊液能够反映神经系统疾病的病理生理变化，对于神经保护措施以及生物标记物的研究非常必要。因此，脑脊液生物样本库与神经系统疾病的发现生物标记物及疾病评估密切相关。生物样本库保存脑脊液的一个重要方面是质控，这对于持续的患者随访以及各研究中心之间样本交换十分必要。通过系统性地研究以阐明不同前处理和储存对于脑脊液中大量蛋白的影响是首要和必要的。
加强国际网络合作以及严格使用标准化操作流程是脑脊液样本库的重要特点。在本文中提到的也是当前采用的脑脊液及血液样本的采集和储存标准流程使得大规模在病例及对照中研究生物标记物成为可能。总之，多个中心间的合作和努力使得神经疾病的生物标记物研究已迈入新时代。生物样本库的标准化流程包括样本收集、质量控制以及合理选取生物标记物研究中的对照组，极大地提高了生物标记物研究的质量。