生物樣本庫的建設與發展

陳思靜，吳茂鋒，李佩娟

（廣州醫科大學附屬第六醫院 清遠市人民醫院，廣東清遠 511518）

隨著轉化醫學、精準醫學的興起和快速發展以及醫療大數據時代的進步，生物樣本資源的重要性已得到廣泛重視，國內外生物樣本庫蓬勃發展，數量和質量都有了很大的提高，目前已逐漸向標準化、專業化、特色化、信息化及智能化方向發展。生物樣本庫涵蓋了生物樣本、生物學信息和相關臨床信息，是生命科學研究和生物醫藥研發的關鍵源頭，是科研成果產業化、疾病預防及個性化治療等的重要保證，對于基礎研究和臨床診療具有舉足輕重的意義。

1 生物樣本庫的定義和類型

生物樣本庫又稱生物銀行（Biobank）或樣本資源庫，是指標準化收集、處理、儲存和應用健康和疾病生物體的生物大分子、細胞、體液、組織和器官等樣本，以及與這些生物樣本相關的臨床、病理、治療、隨訪、知情同意等資料及其質量控制、信息管理與應用系統，是融合生物樣本實體、生物信息以及樣本表型數據和樣本研究信息的綜合資源庫[1]。

根據分類標準不同，生物樣本庫可分為多種類型：根據單位或部門，可分為政府型、大學型、醫院型、項目型及專家型生物樣本庫；根據規模大小，可分為小型、中型、大型和超大型生物樣本庫；根據樣本與信息，可分為虛擬和實體生物樣本庫[2]。

2 國外生物樣本庫的建設現狀

生物樣本庫在疾病基礎與臨床研究、新藥研發、藥物基因組學等方面都有重要的建設意義。目前，國際上的生物樣本庫不斷向大型化、自動化、智能化及信息化方向發展，但目前國際上尚未出臺統一的生物樣本庫標準，法律與倫理、質量管理和控制、信息系統、共享機制和技術服務平臺建設等都有待完善和提高。

國際上一些較有代表性的大規模生物樣本庫有：英國生物樣本庫（UK Biobank）、丹麥國家生物樣本庫（Danish National Biobank）、美國國家癌癥研究所（National Cancer Institute，NCI）牽頭建立的人類組織協作網絡（Cooperation Human Tissue Network，CHTN）、泛歐洲生物樣本庫與生物分子資源研究中心 -歐洲研究中心聯盟（Biobanking and BioMolecular Resources Research Infrastructure-European Research Infrastructure Consortium，BBMRI-ERIC）[3]。

當下，國際上的生物樣本庫的特征表現在：逐漸向大規模發展，生物樣本資源共享機制越來越被重視和正逐漸完善，著重國家級的生物樣本庫的建設以及國家級生物樣本庫進行大型的學術研究[4]。

3 國內生物樣本庫的建設現狀

我國人口和種族多，充裕的樣本資源是建設生物樣本庫的基礎，這巨大的自身優勢促進了我國生物樣本庫的發展。與歐美相比，我國的生物樣本庫發展開始時間也不遲。1994年，中華民族永生細胞庫建立，之后我國陸續出現了規模不一的樣本庫，如專家庫、科室庫、學科群庫、重大項目庫、區域庫和醫院庫等，其中較有代表性的樣本庫有復旦大學附屬中山醫院的肝癌庫、上海交通大學附屬瑞金醫院與上海交通大學附屬第六人民醫院的糖尿病庫、西京消化病醫院消化疾病樣本庫、北京生物銀行和上海張江生物銀行等[5]。

在相關政府和機構的大力支持下，國內生物樣本庫已經有了很大的發展，但仍有不少問題產生，包括小型化、缺乏有效監管和統籌安排、資源難以共享、樣本利用率低、公共關系建設不完善、缺乏統一的建設和運行標準及可持續發展機制有待探索等，要借鑒國際上的建設經驗并結合我國國情去實現生物樣本庫規范化、標準化，從而保證質量和安全管理體系，我國還有相當長的路要走，仍需各界專業人士的共同努力。

4 生物樣本庫的標準化建設

標準化是生物樣本研究的前提，以標準化的方式進行標本采集、處理、轉運、出入庫及管理，是提高樣本質量的保證，對提升樣本庫管理水平具有重大意義，標準化建設工作任務艱巨而有深刻意義。

國際標準化組織（International Organization for Standardization，ISO）是當前世界上影響最大的標準化專業機構，國家標準化管理委員會（Standardization Administration of the People's Republic of China，SAC） 是我國對口ISO的機構。ISO有不同的分支，稱作技術委員會（Technical Committees，TC），不同的委員會負責不同范疇的工作，其中“生物技術”標準化技術委員會（ISO/TC276）負責樣本庫的標準化工作，我國對口該技術委員會的是SAC/TC559，成立于2015年6月10日[6]，主要負責樣本的收集、處理、保存、出入庫等方法技術和國家標準的制定和修訂。由美國、德國、日本和中國等23個國家共同努力，制定了生物樣本庫的標準化文件草案——ISO/FDIS 20387H1，現已準備出臺[7]。

通過做好標準體系的頂層設計，讓生物樣本庫更好地建設和發展，推動其在生命科學、生物醫藥、轉化醫學等領域中的應用進入一個嶄新的時期，為醫藥學研究和人類健康作出貢獻。

5 生物樣本庫的信息化建設

生物樣本庫建設內容包括實體庫、信息庫和資源信息共享平臺。其中信息庫是指臨床資料存儲庫，包括樣本的基本信息、病理信息、診療信息和存儲信息等內容，通過對信息進行符號化、標識和定義，用于支持科學研究及其相關數據分析。真正展現樣本庫價值的是內涵的信息，大數據時代，研究者更關注樣本的生物信息數據與疾病臨床信息的相關性，通過大樣本的關聯分析，來預測疾病的發生、發展與轉歸。實現樣本庫的質量管理、信息數據結構化與標準化數據共享將是大數據時代樣本庫建設的三項關鍵任務。

當前，加強樣本庫全面信息化管理十分必要，必須搭配生物樣本庫信息系統，它能準確無誤地追蹤到每一份樣本的采集、處理、接收、出入庫和銷毀等信息，其構建應覆蓋樣本庫的運作、管理和服務全流程，形成一體化整合數據庫和公共門戶網站，實現資源的科學化管理和共享應用。信息化管理有一套完整的工作流程，包括：樣本采集和管理流程的設計、樣本簽收、樣本全流程管理和可溯性追蹤、志愿者樣本捐獻流程、樣本質量控制、樣本出入庫和樣本的共享和應用等[8]。

高質量的樣本是樣本庫建設和發展的靈魂，生物樣本庫的信息化建設是實現樣本價值最大化的基礎，信息決定樣本的生物特性及其應用的廣度和深度，建設生物樣本庫的最終目的是將樣本最大化地轉化為信息，生物樣本庫信息化任重而道遠，仍需相關技術人員的不懈努力。

6 生物樣本資源的應用和共享

生物樣本庫可以為基礎和臨床醫學研究提供科學完整的樣本基本信息及其關聯信息，“只存不用”是毫無意義的，一定要實現樣本資源的應用和共享，否則只會發展成“私庫”或“垃圾庫”。擁有最大基數的中國生物樣本庫貴在整合、難在整合、贏在整合，合作與共享應用是硬道理。目前，我國生物樣本庫仍是分散、獨立、無序的狀態，各單位一直傾向于單兵作戰為主流。國內不少樣本庫專家都曾提出我國生物樣本資源共享應用程度不高的現狀，建設可持續發展、研究價值最大化的生物樣本庫，將成為工作的重中之重。

我國公共機構醫學研究生物樣本庫應用和共享方面存在的問題主要是：（1）樣本類型較少，未達到應用需求；（2）“私庫”比較泛濫，難以共享；（3）樣本質量未得到保證，科學研究有困難；（4）樣本信息公開力度不夠，共享信息平臺待完善；（5）樣本基本信息及其關聯信息未完善；（6）存在隱私權、“生物剽竊”等倫理問題和法律問題。

針對以上問題，提出幾點建議：（1）做好頂層設計，建立和完善生物樣本庫應用和共享的信息平臺；（2）推動國內外相關標準和行業規范的制定，對樣本庫進行標準化的建立和管理；（3）完善生物樣本庫信息管理系統；（4）出臺相關政策或制度，真正實現合作共贏、多方應用和共享[9]。

我國《“十三五”生物技術創新專項規劃》提出提升生物技術原創性水平、打造生物技術創新平臺、強化生物技術產業化三大指標體系，其中工作內容有：構建國家大型健康隊列和特定疾病隊列、建立生物醫學大數據共享平臺、建立和完善我國生物資源管理和質量控制的標準體系、建立生物資源材料的交換、備份和共享機制等，這些舉措將會提升我國生物醫藥領域核心競爭力，同時給我國樣本庫的規劃、建設和共享應用帶來巨大的發展機遇[10]。

為了更好地提高醫藥學的研究水平，實現多方合作和共贏，國內已有部分區域實現了生物樣本資源的應用和共享，例如北京的“重大疾病臨床數據和樣本資源庫”、深圳華大基因發起的“國家基因庫聯盟”、中國醫學科學院上海生物樣本資源合作研究中心等，另一方面，虛擬生物樣本庫這一概念也被提出，它指的是綜合應用多方資源，構建生物醫學大數據平臺，設有完備的管理系統，實現各樣本庫與專家之間的信息交流和共享合作[11]。

7 結語

我國是人口大國，擁有豐富的各類樣本資源和生物信息資源，將這些寶貴資源應用于生物醫學研究的各個領域，能為中國的醫藥事業作出巨大的貢獻，成為建設健康中國的有力支撐。分子腫瘤學國家重點實驗室主任詹啟敏院士曾指出：“誰擁有資源，誰就擁有發展的主動權，誰就擁有未來”，如何充分利用這些資源，來彌補和西方發達國家在基礎研究領域的差距，如何建設規模化、標準化、集約化、共享化的生物樣本庫，走上中國特色的生物樣本庫價值化之路，是我國生物樣本庫建設總體戰略設計的主題，希望通過越來越多的中堅力量和年輕人的加入，使中國生物樣本庫的發展走上標準化、信息化和規范化的正軌。