江蘇省重大傳染病研究生物樣本庫的構建研究

朱葉飛，周學迅，朱乃文，朱立國，翟祥軍，卞 倩，彭 紅，鮑倡俊，許衛國，羊海濤，汪 華

生物樣本庫是指通過標準化的流程，收集并儲存生物體正常或病理組織、經初步處理的生物樣本如DNA、RNA等，以及樣本采集對象生理及病理信息的資源庫[1]。為了滿足國家“艾滋病和病毒性肝炎等重大傳染病防治”科技重大專項“江蘇省防治艾滋病、病毒性肝炎和結核病等重大傳染病規模化現場流行病學和干預研究”課題研究的需要，從2009年起，始建江蘇省重大傳染病隊列研究生物樣本庫。研究方案得到了江蘇省疾病預防控制中心倫理委員會的同意。現將其構建過程報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 耗材：無菌真空采血管、ICT—200S內旋凍存管、IR-224U型凍存架、IRBOX-2100凍存盒等。儀器設備：電腦(PC機)、打印機、激光條碼掃描器、條碼打印機、低溫離心機、ClassⅡ級生物安全柜、冷庫、超低溫冰箱等。軟件：凍存管理系統MSI-F1、江蘇省居民健康信息管理系統、實驗室信息系統。

1.2 方法 生物樣本庫建設的具體流程見圖1。

1.2.1 調查對象信息收集 收集調查對象的基本信息，包括：性別、年齡、身份證號碼、居住地點、戶主姓名、聯系電話等，生成調查對象數據庫。對應每一位調查對象，基于其基本信息，生成一份電子健康檔案，以其身份證號作為電子健康檔案的識別碼。

1.2.2 條形碼關聯 現場對調查對象身份確認后，按既定的編碼規則賦予一組條形碼并和其身份證號相關聯；發放調查表和采血管；現場打印6聯條形碼，分別標識體檢調查表、X線片攝片袋、采血管、2支血清凍存管，1聯備用。

1.2.3 問卷調查和體格檢查 調查內容包括：肝炎、結核患病史，乙肝疫苗、甲肝疫苗、卡介苗免疫史等；體檢項目涵蓋一般性體檢項目，包括身高、體質量、血壓(35周歲以上者)和X線胸部正位片(15周歲以上者)等。

圖1 生物樣本庫建立之樣本采集和相關信息收集流程圖

Figure1 Flow diagram of information collection for biological specimen bank

1.2.4 生物樣本采集、標識和處理 采集血液樣本，按照標識操作規程，離心后將采集樣本的血清吸出，分成2管，分別置于2支凍存管中，1管送實驗室檢測，檢測結果進入實驗室信息系統；1管送樣本庫保存；血凝塊單獨保存。

1.2.5 樣本入庫 通過掃描樣本管上的條形碼，依次存入凍存盒、凍存架和冰箱或冷庫(見圖2)。

圖2 樣本入庫流程圖

Figure2 Flow diagram of biological specimen storage

1.2.6 系統對接 通過數據庫智能接口技術將居民健康檔案信息系統和實驗室檢測信息系統對接、生物樣本庫和居民健康檔案信息系統對接。

2 結果

2.1 建成多中心生物樣本庫 截止到2010年底，已經收集15萬調查對象(包含11 479例乙型病毒性肝炎感染者和582例肺結核患者)生物樣本超過321 984份。分別存放于張家港市、丹陽市和泰興市。

2.2 實現數據庫之間的對接 通過給每個調查對象賦予惟一的一組條形碼，并將其和居民電子健康檔案的居民身份證號識別碼相關聯，實現了生物樣本庫管理系統和實驗室信息系統與居民健康檔案信息系統的對接。問卷調查、體檢結果以及實驗室檢測結果可以輸入或通過數據接口直接推送至居民健康檔案信息系統，生物樣本庫可按需求從居民健康檔案信息系統提取所需信息。

2.3 智能化的樣本存入模式 樣本入庫通過掃描條形碼完成。在掃描凍存管上的條形碼編號時，凍存管理系統通過數據庫接口，直接讀入該樣本對應的個體信息和檢測信息。在系統中預設凍存盒結構，和入庫時同步進行樣本掃描，將樣本信息和庫位信息建立對應關系，實現樣本和信息的批量入庫。根據各地分中心的樣本庫實際情況，規劃存儲空間，并在軟件里預設了庫位結構。在樣本存入冰箱前，凍存盒的庫位已經預設，所以在用掃描方法將樣本存入凍存盒的時候，樣本在庫內的存儲定位已經自動完成。

2.4 智能化樣本查詢 可通過樣本位置查詢樣本信息，也可設定多個條件對現有樣本進行篩選并查詢樣本位置，如某地區乙肝表面抗原陽性的男性對象。并可以根據不同的隨訪要求一次性導出調查對象的信息。

2.5 標準操作規范的制訂 鑒于傳染病樣本和其他生物樣本的不同，考慮到生物安全因素，制訂了涵蓋樣本的采集、運輸、處理及存儲、查詢等全流程的傳染病生物樣本庫管理標準操作規范(待出版)。

3 討論

上世紀80年代，緣于基礎研究、臨床應用研究和遺傳學研究的需要，伴隨凍存技術的發展，歐美一些發達國家相繼開始建設生物樣本庫，1987年美國國家癌癥研究所開建其樣本庫[1]；1999年開始規劃建設的英國樣本庫是目前比較大的樣本庫[2]，到2010年底已經入庫了50萬人共1 500萬份的血液和尿液樣本，而且最近還將數據倉庫向全世界研究人員開放[3]。丹麥也于近日建成并對外開放國家生物樣本庫，存有600萬份丹麥國民的生物樣本，包括丹麥國家血清研究院已收集和儲存的一個多世紀以來丹麥人的生物樣本，預計未來數年樣本將增至1 500萬份[4]。除了單個儲存機構，樣本庫也在朝著網絡化發展，樣本分散保存在多個加盟單位，而信息統一管理，通過網絡方便查詢，使生物樣本利用率大為提高。如擁有30多個成員國及280多個加盟單位的歐洲樣本庫[5]。

國內建立較早、得到廣泛應用的有廣州生物樣本庫[6]、北京大學和英國牛津大學合作建立的樣本庫[7]、廣州呼吸疾病研究所建立的肺癌樣本庫[8]和2004年天津大學附屬腫瘤醫院與美國癌癥研究基金會聯合建立的腫瘤組織庫等。然而，到目前為止，基于乙型病毒性肝炎、結核病等重大傳染病研究建立的生物樣本庫，國內外鮮有報道。

研究表明，大型生物樣本庫實施條形碼管理系統可縮短每份樣本的處理時間，提高工作效率[9-10]。本研究在條形碼技術的基礎上，結合數據庫智能接口技術，實現了全流程的信息化管理，并針對傳染病研究樣本的特殊性，制訂了傳染病生物樣本庫管理標準操作規范。通過賦予研究對象惟一的一組條形碼，樣本入庫時掃描條形碼，省去手工輸入環節，減少了誤差，縮短樣本入庫、檢索和提取的時間；以條形碼技術為核心的生物樣本庫管理系統可以準確記載樣本類型、何時處理、如何處理、保存和使用情況，確保樣本信息的連貫性和完整性。通過將研究對象的條形碼和其居民身份證號碼關聯，實現了生物樣本庫信息管理系統和實驗室檢驗信息系統與居民健康檔案信息系統的數據對接。生物樣本庫可以按照需要直接從居民健康檔案管理系統中智能化地采集數據，如研究對象的基本信息和檢驗信息等。實際研究中尚可讀取研究對象的圖像信息，以便于現場隨訪調查采樣時調查對象身份的確認。目前，我們已通過數據接口技術，實現居民健康檔案管理系統和醫院信息系統的對接，這樣調查對象的樣本就可以和其診斷信息、治療信息和隨訪信息動態關聯，拓寬了樣本關聯信息的同時，也便于后續研究時不同條件樣本的智能化篩選。數據庫之間智能化對接，使樣本信息的管理和提取無需使用紙張，最大限度地降低了出錯率。

總之，重大傳染病研究生物樣本庫收集的樣本和相關信息對重大傳染病前瞻性研究提供了有益的資源。傳染病生物樣本庫管理標準操作規范的制訂對生物醫學發展有著深遠影響。

1 Grizzle WE,Aamodt R,Clausen K,et al.Providing human tissues for research:How to establish a program[J].Archives of Pathology & Laboratory Medicine,1998,122(12):1065-1076.

2 Ollier W,Sprosen T,Peakman T.UK Biobank:From concept to reality[J].Pharmacogenomics,2005,6(6):639-646.

3 Watts G.UK Biobank opens it data vaults to researchers[J].BMJ,2012,344:e2459.

4 Pedersen OB,Erikstrup C,Kotze SR,et al.The danish blood donor study:A large,prospective cohort and biobank for medical research[J].Vox Sang,2012,102(3):271.

5 Yuille M,van Ommen GJ,Brechot C,et al.Biobanking for Europe[J].Brief Bioinform,2008,9(1):14-24.

6 Jiang C,Thomas GN,Lam TH,et al.Cohort profile:The Guangzhou Biobank Cohort Study,a Guangzhou-Hong Kong-Birmingham collaboration[J].Int J Epidemiol,2006,35(4):844-852.

7 Li L,Guo Y,Chen Z,et al.Epidemiology and the control of disease in China,with emphasis on the Chinese Biobank Study[J].Public Health,2012,126(3):210-213.

8 Li H,Qiu Y,Zhang X,et al.Establishment of a lung cancer biobank of a southern chinese population[J].J Thorac Dis,2009,1(1):17-22.

9 Elliott P,Peakman TC.The UK Biobank sample handling and storage protocol for the collection,processing and archiving of human blood and urine[J].Int J Epidemiol,2008,37(2):234-244.

10 朱彤,李成毅,江朝強,等.廣州隊列研究生物庫中條形碼技術應用與評價[J].中國公共衛生,2006,22(9):1097-1098.