區(qū)域性信息化臨床生物樣本庫的建設

任思沖 黃燕春 楊 俊 彭 萍

成都市龍泉驛區(qū)第一人民醫(yī)院檢驗科，四川成都610100

區(qū)域性信息化臨床生物樣本庫的建設

任思沖 黃燕春 楊 俊 彭 萍

成都市龍泉驛區(qū)第一人民醫(yī)院檢驗科，四川成都610100

生物樣本庫是一種集中保存各種人類生物材料，用于疾病臨床治療和生命科學研究的生物應用系統(tǒng)。隨著我國衛(wèi)生信息化網絡工程建設的推進，以衛(wèi)生信息平臺為基礎的生物樣本庫數(shù)據(jù)平臺也即將得到快速發(fā)展，為我國轉化醫(yī)學事業(yè)的發(fā)展提供資源保障。本文就我國生物樣本庫建設發(fā)展現(xiàn)狀進行簡述，同時闡述成都市區(qū)域性信息化臨床生物樣本庫的建設和重要性及其對拓展樣本利用、推動轉化醫(yī)學發(fā)展的重大意義。

生物樣本庫；轉化醫(yī)學；信息化

生物樣本是醫(yī)學科研、臨床診斷、治療效果監(jiān)測及預后評價的重要生物學材料。根據(jù)經濟合作與發(fā)展組織（OECD）的定義，生物樣本庫（Biobank）是一種集中保存各種人類生物材料，用于疾病臨床治療和生命科學研究的生物應用系統(tǒng)。生物樣本庫既包括來自人體的生物標本實物（如血液、尿、組織、細胞、生物大分子等），也包括由對實物標本試驗和分析過程產生的試驗數(shù)據(jù)以及與這些生物樣本相關的臨床、治療、隨訪等資料和信息管理應用系統(tǒng)［1］。隨著我國生命科學和轉化醫(yī)學的快速發(fā)展，其對生物樣本資源的迫切需求與日俱增，生物樣本庫作為支撐轉化醫(yī)學的重要基石，其在我國的建設也得到了飛速發(fā)展，2003年至今，我國在北京、上海、廣州、泰州等地建設了不同規(guī)模和類型的生物樣本庫。伴隨我國衛(wèi)生信息化建設路線圖，簡稱“3521工程”，即建設國家級、省級和地市級三級衛(wèi)生信息平臺建設的推進［2］，建設成多規(guī)模、多中心、區(qū)域性的信息化的生物樣本庫及開放共享的數(shù)據(jù)庫，是我國轉化醫(yī)學發(fā)展過程中資源支撐戰(zhàn)略的重要方向。

1 國內外生物樣本庫建設現(xiàn)狀

1.1 國外生物樣本庫建設情況

生物樣本庫為科研成果快速產業(yè)化并投入臨床應用提供標本資源，是開展“轉化醫(yī)學”的物質基礎，歐美發(fā)達國家以及國際衛(wèi)生組織都投入了大量資金建立大型生物樣本庫。許多發(fā)達國家，如美國、法國、加拿大、英國等國已建立了各種類型的、標準化的生物樣本庫，并已形成信息化和網絡化管理［3-4］。全球比較有代表性的樣本庫有美國國家癌癥研究所下屬的生物樣本庫和生物樣本研究處（NCI-BBRB）、泛歐洲生物樣本庫與生物分子資源研究平臺（BBMRI）、英國生物樣本庫（UK Biobank）、盧森堡聯(lián)合生物庫（IBBL）、公共人口基因組計劃（P3G）、國際生物和環(huán)境樣本庫協(xié)會（ISBER）、卡羅林斯卡醫(yī)學院樣本庫（KIBiobank）以及美國基因環(huán)境和健康樣本庫（RPGEH Biobank）等［5］，這些眾多各具規(guī)模的生物樣本庫在促進全球轉化醫(yī)學發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。

1.2 我國生物樣本庫建設現(xiàn)狀

我國是人口大國，是世界上疾病標本資源較為豐富的國家之一，但我國生物庫的建設晚于歐美國家。2003年我國啟動了國家自然科技資源共享平臺建設項目，在《“十二五”生物技術發(fā)展規(guī)劃》中，明確要求建設國家生物信息科技基礎設施——國家生物信息中心，建設包含信息庫、蛋白質組、代謝組、基因組以及大型生物樣本、病例資源和人類遺傳資源庫以及共享服務體系；建設若干實驗動物和生物醫(yī)學資源基礎設施［6］。近年來，我國也陸續(xù)建立了各具特色的生物樣本庫，例如天津協(xié)和干細胞庫、全美癌癥研究基金會天津醫(yī)科大學腫瘤醫(yī)院腫瘤組織庫、中國普通微生物菌種保藏管理中心、中國海洋微生物菌種保藏管理中心、生物芯片上海國家工程研究中心生物樣本庫和中國海軍特勤人員、北京大學臨床腫瘤學院腫瘤組織庫、廣州生物庫、上海交通大學的多家附屬醫(yī)院建立生物樣本庫等［7-8］，我國臺灣地區(qū)也于2005年啟動了生物資料庫可行性研究計劃，以本土常見慢性疾病進行長期研究。最近，上海市也積極推動重大疾病生物樣本庫建設工作，由上海申康醫(yī)院發(fā)展中心牽頭依托“醫(yī)聯(lián)工程”項目的市級醫(yī)院臨床信息平臺，建立并完善包括臨床信息和樣本信息的“臨床與生物樣本信息整合平臺”，以滿足多種疾病病種的基礎科學研究工作［9］。

2 我國生物樣本庫目前存在的共性問題

生物樣本庫建設的終極目標不是保存樣本，而是通過對其保存樣本的應用，開展各類研究，并將研究結果最后轉化為可應用的技術成果。在臨床醫(yī)學研究中，生物樣本庫為科學研究提供物質基礎和使用平臺，是臨床醫(yī)學研究的基石。因我國生物樣本庫是近幾年才起步發(fā)展，其中尚存在一些共性問題。

2.1 生物樣本庫標本的質量問題

生物標本質量是生物庫中最關鍵的因素，其直接關系到后繼科研工作中數(shù)據(jù)的真實有效性，不同的采集、加工、儲存方法對標本質量均有較大的影響，從國際上生物樣本庫的發(fā)展來看，為了達到質量管理的目的，一些生物樣本庫或樣本庫網絡組織會從建設之初就制一套較為嚴格的質量管理體系，如英國生物樣本庫（UK Biobank）通過了ISO9001質量管理體系，美國現(xiàn)在推廣CAP Biobank認證，同時，國際生物和環(huán)境樣本庫協(xié)會（ISBER）正在出臺多種體系文件來推動生物樣本庫標準的建設［10］。目前，我國尚缺乏統(tǒng)一的質量控制體系標準，我國也應設立生物樣本庫質控管理協(xié)會，研究和制訂生物樣本質控關鍵技術標準問題，以提高科研數(shù)據(jù)的可靠性。

2.2 生物樣本庫建設中的倫理問題

根據(jù)原衛(wèi)生部《涉及人的生物醫(yī)學研究倫理審查辦法》、藥監(jiān)局《倫理委員會藥物臨床試驗倫理審查工作指導原則》以及世界醫(yī)學會頒布的《赫爾辛基宣言》規(guī)范，要求奉行自愿、自主、不傷害和公正原則［11］。但目前我國在該方面?zhèn)惱砉残詷藴式ㄔO還未引起足夠的重視，應建立樣本使用的審核標準、倫理委員會建設標準、知情同意的使用標準、隱私保護與保密規(guī)范、風險評估與管理規(guī)范等制度體系以促進生物樣本的合理合法利用。

2.3 生物樣本庫的信息化管理建設問題

生物樣本含有多樣、復雜和海量的信息，目前，生物樣本信息積累已呈現(xiàn)指數(shù)級增長趨勢，如何采集、分析、挖掘和應用生物樣本庫的大數(shù)據(jù)，已成為亟待解的問題［12］。因此，需建立標準統(tǒng)一的信息元素數(shù)據(jù)，解決生物樣本庫管理的各類數(shù)據(jù)標準、編碼規(guī)范、信息系統(tǒng)功能框架和規(guī)范，通過利用這些數(shù)據(jù)規(guī)范，來實現(xiàn)跨各個樣本庫中心的全局數(shù)據(jù)共享，以促進生物樣本高效利用。

2.4 生物樣本庫的標本利用率問題

建立的樣本庫除了要滿足自身的研究需要，還應該通過共享的方式向醫(yī)療機構、科研機構和高等院校的研究者提供經確診的、合乎科研設計要求的各種病例標本［1］，這樣才能提高樣本的成本-效用，減少對生物資源的浪費。目前，我國生物樣本庫的標本利用率較低，國家正計劃建立國家-省-市級的多中心、多區(qū)域、全國標準統(tǒng)一的信息化管理平臺，以促進生物樣本資源共享，解決我國轉化醫(yī)學發(fā)展戰(zhàn)略中生物樣本供給問題，實現(xiàn)全國臨床生物樣本的有效利用。

3 區(qū)域性生物樣本庫的建設及其重要性

3.1 北京、上海區(qū)域性生物樣本庫建設情況

我國生物樣本庫建設過程中面臨的一些問題：標準體系不統(tǒng)一和樣本質量參差不齊難以保證科研數(shù)據(jù)的有效性；倫理體系未完善致不能實現(xiàn)標本的合法合理收集和利用；樣本庫管理信息系統(tǒng)發(fā)展滯后，致臨床樣本信息難以整合和共享等。這些問題嚴重影響了我國生命科學和轉化醫(yī)學的發(fā)展。鑒于此，國家積極地采用多種方案，以提高生物樣本庫的建設水平和資源整合利用能力。2008年在上海市科學技術委員和上海市衛(wèi)生局等多部門的推動下，上海市成立了以上海醫(yī)藥臨床研究中心為第三方協(xié)作單位，由復旦大學、上海交大醫(yī)學院、同濟大學等15家三甲醫(yī)院共同組建的、多單位協(xié)作的區(qū)域性生物樣本庫“上海生物樣本庫”［13-14］。2009年5月12日，北京市科委也正式啟動“北京重大疾病臨床數(shù)據(jù)和樣本資源庫”項目，該項目建設采用的是“1個信息平臺，11個疾病庫，政府主導，統(tǒng)一管理”模式［15］。這樣的舉措符合人口基數(shù)大、醫(yī)療資源豐富的地區(qū)，同時其輻射作用較大，還可以帶動周邊地區(qū)或醫(yī)院的生物樣本庫的建設及共享工作。以上海和北京建設區(qū)域性、信息化、統(tǒng)一管理及共享的樣本庫，為我國建設不同地區(qū)、多中心、統(tǒng)一標準的樣本庫提供了較好的案例，我國不同省市地區(qū)可根據(jù)其人口資源和醫(yī)療水平綜合考慮，有計劃地建設區(qū)域性、統(tǒng)一標準的生物樣本庫信息網絡平臺，以促進生物標本資源共享。

3.2 成都市擬建設區(qū)域性信息化生物樣本庫及重要性

成都市位于中國西南部，為四川省省會城市，是我國西部經濟的重要樞紐，其常住人口已多達1400萬人［16］，隨著成都市國家級天府新區(qū)批準后，其常住人口和流動人口數(shù)量還將迅速增加，將擁有豐富的人口資源。成都市目前管轄9個區(qū)、4個市、6個縣，其均有較好的醫(yī)療衛(wèi)生資源，其中有多家三甲醫(yī)院，如華西醫(yī)院、四川省人民醫(yī)院、成都市第一人民醫(yī)院、成都市第二人民醫(yī)院、成都市第三人民醫(yī)院、成都中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院等，同時，其各地級市、縣中也有多家“國家二級甲等”以上規(guī)模醫(yī)院。目前該市已建成有覆蓋全市各區(qū)（市）縣的衛(wèi)生網絡信息平臺，方便了各級療衛(wèi)生機構的信息資源共享。鑒于成都市的人口和衛(wèi)生資源，筆者認為國家有必要從戰(zhàn)略高度層面考慮和支持建立“成都市生物樣本庫”，以輻射其周邊地區(qū)或醫(yī)院生物樣本庫的建設和促進該區(qū)域的轉化醫(yī)學發(fā)展。

3.3 成都市區(qū)級擬醫(yī)院建設生物樣本庫的重要性

成都市龍泉驛區(qū)第一人民醫(yī)院（以下簡稱“我院”）位于成都市東郊區(qū)，目前擁有過百萬人口，可成為該地區(qū)臨床生物樣本庫的重要資源來源。但在該區(qū)域內，還沒有醫(yī)療機構進行臨床生物樣本庫的建設工作。我院為該區(qū)域內擁有1200張床位的大型國家“二級甲等”綜合醫(yī)院，擁有較強的臨床醫(yī)療服務和醫(yī)學科研能力。因此，我院擬建設臨床生物樣本庫，標準化收集、處理、儲存及利用該區(qū)域內多種臨床疾病譜的患者及志愿者的臨床生物標本，為該區(qū)域的轉化醫(yī)學發(fā)展提供重要的資源保障。同時，擬和上級醫(yī)療機構，如四川省人民醫(yī)院、華西醫(yī)院及國家級多中心生物樣本庫實現(xiàn)實時網絡化，使該區(qū)域的重要臨床生物樣本資源進入國家生物樣本資源庫的統(tǒng)籌管理和應用，以輔助和補充區(qū)域性的“成都市生物樣本庫”工程的建設。

4 信息化管理促進數(shù)據(jù)共享

生物樣本庫按其主體可分為兩大相互銜接的功能系統(tǒng)：樣本的質量控制系統(tǒng)和樣本庫信息管理系統(tǒng)，其中，生物樣本庫資源管理信息系統(tǒng)是可有效地管理生物樣本和相關信息所建立的具有搜集、保存、檢索和分析功能的信息系統(tǒng)。

在樣本庫信息管理系統(tǒng)工作部分，我院擬以數(shù)字化、標準化、規(guī)范化、網絡化為目標，整合醫(yī)院現(xiàn)有網絡平臺，依托醫(yī)院信息系統(tǒng)（HIS）、電子病歷系統(tǒng)（EMR）、醫(yī)療影像管理系統(tǒng)（PACS）、實驗室信息系統(tǒng)（LIS）為基礎，通過XML標記語言為結構性數(shù)據(jù)交換標準格式，建立統(tǒng)一醫(yī)學語言系統(tǒng)（Unified Medical Language System，UMLS）。該系統(tǒng)基于SOAP模式的數(shù)據(jù)采集，采用Broswer/Server（B/S）和Client/Server（C/S）混合架構，系統(tǒng)設計為表現(xiàn)層、業(yè)務邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層，同時系統(tǒng)設有不同權限分配，以保障志愿者的隱私信息［17］。考慮到系統(tǒng)的可擴展性及跨平臺性，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)擬采用SQL Severs 2008，實現(xiàn)動態(tài)網頁及數(shù)據(jù)更新。主服務器平臺可采用先進的IIS 7.5提供網站應用服務，性能穩(wěn)定可靠，為構建融合臨床、組學數(shù)據(jù)的生物樣本庫數(shù)據(jù)庫及轉化醫(yī)學信息共享平臺提供數(shù)據(jù)基礎，以便為臨床和科研提供可靠方便的決策信息，促進數(shù)據(jù)資源的多方共享，提高科研工作中數(shù)據(jù)分析的效率。

5 小結

隨著我國轉化醫(yī)學研究的發(fā)展水平的提高，對生物樣本庫建設的質量和效用的要求提出了新的挑戰(zhàn)，如何建設高質量和信息資源共享的樣本庫是亟待解決的共性問題，其中，以“上海生物樣本庫”和“北京重大疾病臨床數(shù)據(jù)和樣本資源庫”為先例的區(qū)域性信息化資源平臺建立，將是我國發(fā)展生物樣本庫建設工作的新方向。筆者作為一名基層醫(yī)務工作者，對我國轉化醫(yī)學發(fā)展和生物樣本庫建設狀況的進行了簡要分析后，認為國家很有必要發(fā)展建設區(qū)域性“成都市生物樣本庫”，同時，筆者正在其所在醫(yī)療單位積極籌建生物樣本庫，期望能為該區(qū)域的生物樣本庫建設工作和轉化醫(yī)學發(fā)展做出一定的貢獻。

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Establishment of the regional informational clinical biobank

REN Sichong HUANG Yanchun YANG Jun PENG Ping
Department of Clinical Laboratory,the First People's Hospital of Longquanyi District of Chengdu City,Sichuan Province,Chengdu 610100,China

Biobank is an application system saving many kinds of biologic materials which can be used for clinical therapy and life science research.With the development of the health information network project,informational clinical biobanks data platform will grow up quickly and they offermuch resource for developing of translationalmedicine in China.Here,this article describes the current situation of biobank construction briefly.In additionally,sketches the importance of constructing of the informational Chengdu City regional biobank platform.Completing this regional clinical biobank construction,can expand the biologic sample utility and promote the development of translationalmedicine.

Biobank;Translationalmedicine;Informational

R197

A[文獻標識碼]1673-7210（2015）06（c）-0130-04

2015-03-20本文編輯：程銘）

“十二五”國家高技術研究發(fā)展計劃（863計劃）資助項目（2014AA022304）。

任思沖（1983.6-），男，博士；研究方向：臨床分子診斷學。

彭萍（1958.12-），女，主任檢驗師，成都市龍泉驛區(qū)第一人民醫(yī)院檢驗科主任；研究方向：臨床檢驗及實驗室管理。