支撐高質量轉化研究的臨床研究全流程樣本管理體系的建立

周君梅，王敏，張勘，黃文彥

支撐高質量轉化研究的臨床研究全流程樣本管理體系的建立

周君梅*，王敏*，張勘，黃文彥

200040 上海市兒童醫院上海交通大學附屬兒童醫院生物樣本庫（周君梅、王敏），腎臟風濕科（黃文彥）；200003 上海市衛生和計劃生育委員會科教處（張勘）

臨床研究與基礎研究中人員結構和工作重點各有不同，如何利用生物樣本庫加強兩者之間的溝通、提高轉化研究水平，是目前亟待解決的問題。

1 臨床研究日益受到重視

1.1 臨床研究的類型簡介

臨床研究是以患者為主要研究對象，以疾病的診斷、治療、預后、病因和預防為主要研究內容，以醫療機構為主要研究場所的醫學科研活動的總稱，其目的在于解決臨床問題、服務于臨床實際工作[1]。

傳統的臨床研究根據是否有干預因素可分為觀察性研究和試驗性研究。觀察性研究再進一步根據暴露和結局的先后分為病例報告、病例-對照研究、橫斷面研究及隊列研究等；試驗性研究根據隨機、對照是否完整可分為隨機對照試驗和非隨機對照試驗[2]。但不論何種類型的臨床研究，其過程都將產生各種生物樣本。近年來，利用臨床研究過程中產生的疾病樣本開展的研究逐漸增多，涵蓋多個領域、不同研究類型，如 Olsen 等[3]的隨機對照研究，其目的在于明確早期應用羥化氯喹是否可減慢紅斑狼瘡患者的臨床進展及與之相關的生物標志物，在此過程中積累的患者不同治療階段的樣本資源可用于后續的機制研究。Yu 等[4]開展的隊列研究結合樣本分析的結果顯示：與非多囊腎患者的對照組相比，患有多囊腎的人群后續患癌風險明顯升高且與年齡、性別、合并癥等因素無明顯相關。這些研究均建立在疾病樣本之上。由此可見，疾病樣本在臨床研究中占據著越來越重要的地位。

1.2 臨床研究過程中的樣本管理亟待加強

臨床研究是一項復雜的系統工程，多部門多角色的參與是高質量完成臨床研究的前提[5-6]。以往的研究中，具有臨床背景的人員參與了臨床研究的課題設計、實施、監查和總結，基礎研究背景的人員參與度相對較低。造成的結果是臨床觀察部分的數據完整，而研究過程中的疾病樣本的管理及其質量尚有待重視。近期在雜志上發表了系列關于研究結果可重復性的調查結果[7-8]，其重復性較差的重要原因之一是樣本的質量，不僅包括樣本本身的質量問題，也包括了在臨床研究的設計之初因樣本采集計劃不合理造成的不可追溯的樣本缺失問題和質量一致性問題，提示在臨床研究的設計階段，課題組成員中有必要納入有基礎研究背景的樣本管理人員和基礎研究人員，與臨床專家一起，共同建立科學的樣本采集計劃。

以往的臨床研究的觀察指標以臨床數據為主，疾病樣本的留取也圍繞著檢測臨床療效的需要，較少考慮到未來可能的轉化研究需求。隨著生物技術的快速進展，在符合倫理要求和保護受試者的前提下，在臨床研究的起始階段，可充分考慮臨床研究后期的轉化研究對樣本的科研需求，以減少因樣本采集計劃不合理造成的不可追溯的樣本缺失問題和質量一致性問題的發生；科學合理的樣本采集與儲備也有助于提高臨床研究的樣本分析實驗室的分析質量，確保所產生的臨床研究數據和結果的可靠性、完整性和科學性；同時，科學的樣本儲備也為后期與基礎研究人員開展合作和進行轉化研究打下了良好基礎，意義重大。

2 生物樣本庫為轉化研究提供重要支撐

2.1 生物樣本庫簡介

生物樣本庫通過收集人體來源的正常或病理的血液、組織、各種體液等樣本，通過冷凍保存，為轉化研究提供研究資源[9]。其包括隊列樣本庫和臨床庫，隊列樣本庫又包括疾病隊列庫和健康人群隊列庫。因為生物樣本庫為轉化研究儲備了重要的疾病研究資源，其規范建設和科學管理是轉化研究質量的重要保障，其功能也有待進一步擴展[10-11]。近年來，生物樣本庫“活庫”越來越受到重視，已經建立了多種疾病的活庫并基于活庫開展了各種轉化研究，是對以往的以采集和存儲生物大分子為主要形式的傳統生物樣本庫的重要擴展，代表著未來樣本庫的發展趨勢[12-14]。

與此同時，通過文獻計量學對近十年的以“樣本庫（Biobank）”為主題詞的文獻進行分析，發現中國的年發文量呈現與世界范圍類似的增長趨勢，顯示出中國的生物樣本庫在國際上占有重要地位，但分析結果同時發現中國的具有學術影響力的產出亟待進一步提升[15]，提示我國需要從提升科研產出質量的角度去考慮和謀取進一步發展。通過對臨床研究過程的積極參與，也有望提升生物樣本庫的質量、進一步提升對臨床研究的支撐、為轉化研究提供重要的研究資源。

2.2 高質量樣本是轉化研究成果可重復性的重要保障

質量是樣本庫的靈魂。近年來國際和國內關于樣本庫的管理遵循著一致的標準操作流程（standard operation procedure，SOP），國際生物及環境樣本庫協會（International Society for Biological and Environmental Repositories，ISBER）近期也剛剛發布其新版“最佳實踐”且已被譯為中文版[16]。按照樣本庫的工作常規，樣本從臨床環節進入到樣本庫平臺后，將得到樣本庫專業人員的規范處理，因而其在樣本庫里流通過程中的質控受到了足夠的重視[17]。但樣本在樣本庫的流通環節均發生在臨床研究的過程中，在樣本庫流通環節之外、即臨床研究的設計階段和臨床研究后期，關于樣本的質控管理還有待加強。確保臨床研究的所有環節的質控將有利于保證樣本的科學價值，減少轉化研究結果重復性較差的問題的發生[7-8]。另外，隨著生物技術的發展和生物樣本庫“活庫”的興起，傳統的基于生物大分子的樣本采集計劃逐漸不能滿足轉化研究的需求，有必要建立適應于技術進步基礎之上的高質量的樣本采集計劃，涵括傳統的基于生物大分子的樣本庫及其更有價值的“活庫”。因而，如何在臨床研究初期進行疾病樣本采集計劃的頂層設計、如何在臨床研究后期促進基于樣本的高質量轉化研究的開展，是目前亟待關注的重點，貫穿其中的是高質量的生物樣本。

3 建立涵括臨床研究全流程的樣本管理體系

基于以上臨床研究過程中對樣本的科學管理亟待加強的各個環節的分析，筆者擬建立涵蓋臨床研究全流程的樣本管理體系以支撐高質量的轉化研究（圖 1）。全流程涉及三個階段：臨床研究實施前、實施中和實施后。三個階段的工作內容和工作重點及其與之相配套的人員要求，均有所不同。

3.1 臨床研究實施前

此階段的工作內容重點是進行樣本采集計劃的頂層設計。頂層設計的重要性在于在科研基礎層面的充分準備，根據疾病特點和近期該疾病相關的研究進展，同時考慮到生物技術的進步，由臨床專家、基礎研究專家和樣本庫專家共同參與，預先就臨床研究所涉及病種的樣本采集計劃進行科學的頂層設計，具體包括未來臨床研究過程中樣本采集的時間點、各時間點的樣本的類型與數量、各類型樣本的具體管理流程、具體臨床聯絡人員培訓等諸多要素。

3.2 臨床研究實施中

此階段的工作內容主要由臨床聯絡人員配合采樣后在樣本庫內完成，其重要性在于在樣本操作層面的充分準備，除了比較成熟的基于生物大分子的傳統形式的樣本，如在頂層設計中涉及生物樣本“活庫”，則需要樣本庫在硬件配置和人員培訓上提供保障。在筆者前期工作的基礎上[17]，此環節需要繼續加強對臨床樣本聯絡人員的管理與培訓、樣本庫在常規內部質控的基礎上引入第三方質控以確保樣本的生物大分子的質量、根據病種特點和科研需求完善“活庫”建立相關的標準操作流程等。

3.3 臨床研究實施后

此階段的工作內容重點主要包括樣本的總結、與基礎研究專家的合作探討，其重要性在于在樣本使用層面的充分準備。臨床研究項目的結束只是代表臨床觀察過程的結束，其過程中產生的樣本的潛在科研價值需要受到重視并經過審慎的基礎研究設計后用于轉化研究。此環節將主要由基礎研究專家與臨床專家對轉化課題的共同設計、由技術人員和研究人員具體實施完成。

3.4 生物樣本庫與臨床科室合作下的臨床研究全流程樣本管理的應用實例

Alport 綜合征是相對較為常見的罕見遺傳性腎臟疾病，其臨床特征為眼、耳、腎多器官受累且其病因涉及的遺傳因素和如何干預仍有待研究[18]。根據以上所述的全流程樣本管理體系，臨床研究實施前，由臨床專家、基礎研究專家及樣本庫專家合作，共同參與課題設計：①基于該疾病與遺傳相關，其研究重點在于基因檢測，因此，樣本類型以紫色 EDTA 抗凝管采集的全血樣本為主，以供后續 DNA 的提取、排除肝素抗凝劑殘留對酶的抑制，確保分子生物學實驗的順利實施；疾病治療后的轉歸與預后等需通過血清中炎癥因子、生物標志物等生化指標進行綜合評估，因此，還需采集患兒入院時、治療后、隨訪中等不同階段的樣本進行動態監測；②確定致病基因及遺傳方式尚需與患兒父母等親屬進行驗證，以明確突變來源及疾病遺傳方式，為其后續的遺傳咨詢和通過生育干預獲得健康后代提供基礎，因此，需要繪制遺傳家系圖譜以避免樣本采集的疏漏。以上關于樣本采集的人員范圍、樣本類型和時間點的要求均需在信息管理系統里設置樣本疏漏的提醒。臨床研究實施中，對樣本聯絡人員、樣本處理人員進行專業培訓，固定專職人員，規范樣本采樣、處理、出入庫及臨床信息錄入等流程，嚴格質控。臨床研究結束后，在總結臨床指標的觀察數據的基礎上提出臨床問題、檢索該疾病相關的近期基礎研究進展并提出科學研究的問題，樣本及信息管理人員匯總該項目所有的樣本信息，臨床和基礎研究人員共同設計研究課題開展該疾病的轉化研究；轉化研究結果反饋給樣本庫以回溯其樣本管理質量，指導未來的樣本采集工作。該全程管理系統采集了 Alport 綜合征的樣本并提出了科學問題和開展了后續轉化研究，有望為該疾病的診療常規的修訂提供借鑒。

圖 1 臨床研究全流程的樣本管理體系示意圖

4 總結與展望

生物樣本庫是銜接臨床研究和基礎研究的重要橋梁，為轉化研究儲備高質量的研究資源。通過建立臨床研究全流程的樣本管理體系，對不同階段采取各有側重的人員構成和階段工作重點，有助于加強臨床研究起始階段的樣本采集計劃的頂層設計、提升臨床研究過程中的樣本管理水平、重視臨床研究結束后的轉化研究，最終提升轉化研究水平。

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*同為第一作者

10.3969/j.issn.1673-713X.2019.05.016

上海市衛生健康委員會衛生行業臨床研究專項（201940204）；上海交通大學轉化醫學協同創新中心合作研究項目（TM201827）；上海交通大學醫學院轉化醫學創新基金（15ZH4008）

張勘，Email：yxkyc@sina.com

2019-06-24