區域性信息化臨床生物樣本庫的建設

任思沖 黃燕春等

[摘要] 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。隨著我國衛生信息化網絡工程建設的推進，以衛生信息平臺為基礎的生物樣本庫數據平臺也即將得到快速發展，為我國轉化醫學事業的發展提供資源保障。本文就我國生物樣本庫建設發展現狀進行簡述，同時闡述成都市區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、推動轉化醫學發展的重大意義。

[關鍵詞] 生物樣本庫；轉化醫學；信息化

[中圖分類號] R197 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-7210（2015）06（c）-0130-04

生物樣本是醫學科研、臨床診斷、治療效果監測及預后評價的重要生物學材料。根據經濟合作與發展組織（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。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據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[1]。隨著我國生命科學和轉化醫學的快速發展，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學的重要基石，其在我國的建設也得到了飛速發展，2003年至今，我國在北京、上海、廣州、泰州等地建設了不同規模和類型的生物樣本庫。伴隨我國衛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生信息平臺建設的推進[2]，建設成多規模、多中心、區域性的信息化的生物樣本庫及開放共享的數據庫，是我國轉化醫學發展過程中資源支撐戰略的重要方向。

1 國內外生物樣本庫建設現狀

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化并投入臨床應用提供標本資源，是開展“轉化醫學”的物質基礎，歐美發達國家以及國際衛生組織都投入了大量資金建立大型生物樣本庫。許多發達國家，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）、盧森堡聯合生物庫（IBBL）、公共人口基因組計劃（P3G）、國際生物和環境樣本庫協會（ISBER）、卡羅林斯卡醫學院樣本庫（KI Biobank）以及美國基因環境和健康樣本庫（RPGEH Biobank）等[5]，這些眾多各具規模的生物樣本庫在促進全球轉化醫學發展中發揮了重要作用。

1.2 我國生物樣本庫建設現狀

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”生物技術發展規劃》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學資源基礎設施[6]。近年來，我國也陸續建立了各具特色的生物樣本庫，例如天津協和干細胞庫、全美癌癥研究基金會天津醫科大學腫瘤醫院腫瘤組織庫、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院建立生物樣本庫等[7-8]，我國臺灣地區也于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，由上海申康醫院發展中心牽頭依托“醫聯工程”項目的市級醫院臨床信息平臺，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，是臨床醫學研究的基石。因我國生物樣本庫是近幾年才起步發展，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據的真實有效性，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，美國現在推廣CAP Biobank認證，同時，國際生物和環境樣本庫協會（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，以提高科研數據的可靠性。

2.2 生物樣本庫建設中的倫理問題

根據原衛生部《涉及人的生物醫學研究倫理審查辦法》、藥監局《倫理委員會藥物臨床試驗倫理審查工作指導原則》以及世界醫學會頒布的《赫爾辛基宣言》規范，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倫理共性標準建設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、隱私保護與保密規范、風險評估與管理規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指數級增長趨勢，如何采集、分析、挖掘和應用生物樣本庫的大數據，已成為亟待解的問題[12]。因此，需建立標準統一的信息元素數據，解決生物樣本庫管理的各類數據標準、編碼規范、信息系統功能框架和規范，通過利用這些數據規范，來實現跨各個樣本庫中心的全局數據共享，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、多區域、全國標準統一的信息化管理平臺，以促進生物樣本資源共享，解決我國轉化醫學發展戰略中生物樣本供給問題，實現全國臨床生物樣本的有效利用。

3 區域性生物樣本庫的建設及其重要性

3.1 北京、上海區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：標準體系不統一和樣本質量參差不齊難以保證科研數據的有效性；倫理體系未完善致不能實現標本的合法合理收集和利用；樣本庫管理信息系統發展滯后，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學的發展。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生局等多部門的推動下，上海市成立了以上海醫藥臨床研究中心為第三方協作單位，由復旦大學、上海交大醫學院、同濟大學等15家三甲醫院共同組建的、多單位協作的區域性生物樣本庫“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據和樣本資源庫”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，統一管理”模式[15]。這樣的舉措符合人口基數大、醫療資源豐富的地區，同時其輻射作用較大，還可以帶動周邊地區或醫院的生物樣本庫的建設及共享工作。以上海和北京建設區域性、信息化、統一管理及共享的樣本庫，為我國建設不同地區、多中心、統一標準的樣本庫提供了較好的案例，我國不同省市地區可根據其人口資源和醫療水平綜合考慮，有計劃地建設區域性、統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批準后，其常住人口和流動人口數量還將迅速增加，將擁有豐富的人口資源。成都市目前管轄9個區、4個市、6個縣，其均有較好的醫療衛生資源，其中有多家三甲醫院，如華西醫院、四川省人民醫院、成都市第一人民醫院、成都市第二人民醫院、成都市第三人民醫院、成都中醫藥大學附屬醫院等，同時，其各地級市、縣中也有多家“國家二級甲等”以上規模醫院。目前該市已建成有覆蓋全市各區（市）縣的衛生網絡信息平臺，方便了各級療衛生機構的信息資源共享。鑒于成都市的人口和衛生資源，筆者認為國家有必要從戰略高度層面考慮和支持建立“成都市生物樣本庫”，以輻射其周邊地區或醫院生物樣本庫的建設和促進該區域的轉化醫學發展。

3.3 成都市區級擬醫院建設生物樣本庫的重要性

成都市龍泉驛區第一人民醫院（以下簡稱“我院”）位于成都市東郊區，目前擁有過百萬人口，可成為該地區臨床生物樣本庫的重要資源來源。但在該區域內，還沒有醫療機構進行臨床生物樣本庫的建設工作。我院為該區域內擁有1200張床位的大型國家“二級甲等”綜合醫院，擁有較強的臨床醫療服務和醫學科研能力。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，為該區域的轉化醫學發展提供重要的資源保障。同時，擬和上級醫療機構，如四川省人民醫院、華西醫院及國家級多中心生物樣本庫實現實時網絡化，使該區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籌管理和應用，以輔助和補充區域性的“成都市生物樣本庫”工程的建設。

4 信息化管理促進數據共享

生物樣本庫按其主體可分為兩大相互銜接的功能系統：樣本的質量控制系統和樣本庫信息管理系統，其中，生物樣本庫資源管理信息系統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。

在樣本庫信息管理系統工作部分，我院擬以數字化、標準化、規范化、網絡化為目標，整合醫院現有網絡平臺，依托醫院信息系統（HIS）、電子病歷系統（EMR）、醫療影像管理系統（PACS）、實驗室信息系統（LIS）為基礎，通過XML標記語言為結構性數據交換標準格式，建立統一醫學語言系統（Unified Medical Language System，UMLS）。該系統基于SOAP模式的數據采集，采用Broswer/Server（B/S）和Client/Server（C/S）混合架構，系統設計為表現層、業務邏輯層和數據訪問層，同時系統設有不同權限分配，以保障志愿者的隱私信息[17]。考慮到系統的可擴展性及跨平臺性，數據庫系統擬采用SQL Severs 2008，實現動態網頁及數據更新。主服務器平臺可采用先進的IIS 7.5提供網站應用服務，性能穩定可靠，為構建融合臨床、組學數據的生物樣本庫數據庫及轉化醫學信息共享平臺提供數據基礎，以便為臨床和科研提供可靠方便的決策信息，促進數據資源的多方共享，提高科研工作中數據分析的效率。

5 小結

隨著我國轉化醫學研究的發展水平的提高，對生物樣本庫建設的質量和效用的要求提出了新的挑戰，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據和樣本資源庫”為先例的區域性信息化資源平臺建立，將是我國發展生物樣本庫建設工作的新方向。筆者作為一名基層醫務工作者，對我國轉化醫學發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展建設區域性“成都市生物樣本庫”，同時，筆者正在其所在醫療單位積極籌建生物樣本庫，期望能為該區域的生物樣本庫建設工作和轉化醫學發展做出一定的貢獻。

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（收稿日期：2015-03-20 本文編輯：程 銘）