腦血管病生物樣本庫建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)研究

林金嬉，梁憲紅，李上智，劉麗，孟霞，王伊龍，王擁軍，4

腦血管病因高發(fā)病率、高致殘率、高復(fù)發(fā)率、高死亡率已成為世界范圍內(nèi)第二大死亡原因[1]。作為一種可防可治的疾病，現(xiàn)有循證醫(yī)學(xué)證實(shí)有效的藥物幾乎均被國外企業(yè)壟斷。我國是一個(gè)疾病資源大國，有充足的病例資源，但腦血管病領(lǐng)域的藥物研發(fā)卻很薄弱，亟待提高。

生物樣本庫又稱生物銀行，是指在符合醫(yī)學(xué)倫理原則及患者知情同意的基礎(chǔ)上，標(biāo)準(zhǔn)化收集、處理、儲存、應(yīng)用健康和疾病生物體的樣本以及與這些生物樣本相關(guān)的臨床、治療、隨訪等資料的質(zhì)量控制、信息管理與應(yīng)用系統(tǒng)。生物樣本庫融合了生物樣本衍生的各類分子數(shù)據(jù)及相關(guān)臨床表型、輔助檢查及治療轉(zhuǎn)歸的綜合信息，對于開展人類疾病預(yù)測、診斷、治療及新藥研發(fā)等領(lǐng)域的研究具有重要意義[2]。近年來，隨著分子遺傳學(xué)等現(xiàn)代生物技術(shù)的快速發(fā)展，國內(nèi)外對于人類遺傳資源的保護(hù)與開發(fā)呈快速增長趨勢，各國都投入了大量資金建立大型生物樣本庫，如英國生物樣本數(shù)據(jù)庫收錄了英國約50萬例志愿者的疾病和生活方式信息及基因型數(shù)據(jù)，中國嘉道理生物樣本庫于2004-2008年在10個(gè)地理區(qū)域收集了約50萬人次的健康數(shù)據(jù)及血液樣本。我國早在1994年就啟動(dòng)了中華民族永生細(xì)胞庫的建設(shè)，而后北京重大疾病臨床數(shù)據(jù)與樣本資源庫、泰州（復(fù)旦）健康科學(xué)研究院、上海芯超生物銀行等專項(xiàng)生物標(biāo)本資源庫也相繼建立。

盡管生物樣本庫的建設(shè)蓬勃發(fā)展，然而操作規(guī)范不統(tǒng)一、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不同、數(shù)據(jù)格式不一致等問題，成為許多生物樣本庫資源開發(fā)利用的瓶頸。本項(xiàng)目通過首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院生物樣本庫建設(shè)模式，探討如何建立高質(zhì)量的生物樣本庫，以規(guī)范化采集、保存、使用生物樣本信息和數(shù)據(jù)，從而促進(jìn)科研效率的提高。本研究生物樣本庫建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)作為國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)專項(xiàng)——腦血管疾病專病隊(duì)列研究的組成部分，立足于腦血管病精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)研究的需要，為腦血管病精準(zhǔn)預(yù)防和診治研究提供可開放、共享的生物樣本資源采集、存儲及管理的標(biāo)準(zhǔn)化方案和平臺支撐。

1 對象與方法

1.1 確定腦血管病生物樣本庫采集信息流程及內(nèi)容 通過文獻(xiàn)復(fù)習(xí)及專家咨詢法等定性研究方法確認(rèn)腦血管病臨床研究病例信息及生物樣本采集流程及內(nèi)容。

1.1.1 文獻(xiàn)復(fù)習(xí) 通過文獻(xiàn)復(fù)習(xí)學(xué)習(xí)我國相關(guān)法律法規(guī)[3-5]，查詢國際、國內(nèi)生物樣本庫建設(shè)現(xiàn)狀及相關(guān)規(guī)范[6-9]，了解國內(nèi)外關(guān)于腦血管病臨床研究采集信息及生物樣本的內(nèi)容[10-12]，確定腦血管病生物樣本庫指標(biāo)體系。經(jīng)過文獻(xiàn)研究后確定的初步生物樣本庫指標(biāo)體系包括：①硬件指標(biāo)：建設(shè)生物樣本庫硬件設(shè)施要求，如環(huán)境條件、動(dòng)力供給、設(shè)備設(shè)施、信息平臺建設(shè)等；②臨床信息指標(biāo)：腦血管病臨床研究應(yīng)采集的流行病學(xué)信息、通用數(shù)據(jù)元、專病數(shù)據(jù)元等；③樣本采集信息指標(biāo)：符合腦血管病臨床研究需求的生物樣本種類、數(shù)量、處理方法等。

1.1.2 專家咨詢 遴選國內(nèi)腦血管病診斷與治療方面的神經(jīng)科學(xué)、流行病學(xué)、社會學(xué)、康復(fù)醫(yī)學(xué)、檢驗(yàn)學(xué)等學(xué)科的專家，篩選適合中國國情的腦血管病臨床研究生物樣本庫采集內(nèi)容，制定規(guī)范化的樣本采集處理種類、流程、方法及配套信息。

1.2 參考國際標(biāo)準(zhǔn)文件建設(shè) 通過整理吸納世界衛(wèi)生組織、國際生物與環(huán)境樣本庫協(xié)會關(guān)于生物樣本庫的最佳實(shí)踐指南意見，根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（International Organization for Standardization，ISO）的ISO9001的標(biāo)準(zhǔn)化思路，建立質(zhì)量手冊、程序、標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序、表格與記錄等，構(gòu)建生物樣本庫建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)框架，重點(diǎn)從場地設(shè)施、設(shè)備、操作規(guī)程、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、信息化等多個(gè)維度，對樣本庫的建設(shè)提出技術(shù)要求[13-16]。

質(zhì)量手冊：制定生物樣本庫的質(zhì)量方針和質(zhì)量目標(biāo)，并對質(zhì)量管理體系提出具體要求，適用于生物樣本庫的全面質(zhì)量管理工作。

程序文件：程序文件作為質(zhì)量手冊的支持性文件，是生物樣本庫質(zhì)量管理體系文件的重要組成部分，是質(zhì)量手冊中涉及要素的具體描述，也是生物樣本庫質(zhì)量的基本準(zhǔn)則。

標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序：根據(jù)質(zhì)量手冊要求制定的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序，是經(jīng)過不斷實(shí)踐總結(jié)出來的在當(dāng)前條件下可以實(shí)現(xiàn)的最優(yōu)化操作程序設(shè)計(jì)，是質(zhì)量手冊的重要支持性文件。標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序闡述生物樣本庫工作過程中的規(guī)范性操作要求，是指導(dǎo)相關(guān)工作人員進(jìn)行工作實(shí)施的必要文件，對生物樣本庫質(zhì)量管理和工作開展具有重要的指導(dǎo)作用。

表格與記錄：記錄各項(xiàng)工作執(zhí)行及落實(shí)過程，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)不符合項(xiàng)并進(jìn)行糾正和預(yù)防。

1.3 實(shí)驗(yàn)研究 結(jié)合腦血管病特征搭建專病生物樣本庫資源體系，包括腦血管生物樣本庫的運(yùn)行管理體系、腦血管病生物樣本庫硬件設(shè)施及信息平臺、腦血管生物樣本庫的標(biāo)準(zhǔn)操作流程及按照標(biāo)準(zhǔn)操作流程開展研究課題的生物樣本采集、質(zhì)量控制、保藏及應(yīng)用。

1.4 資源共享 建立腦血管病生物樣本庫共享機(jī)制，由使用者提出需求，經(jīng)專家委員會論證科學(xué)性及可行性，統(tǒng)一規(guī)劃使用方案。樣本檢測數(shù)據(jù)歸檔大數(shù)據(jù)部，依據(jù)國家神經(jīng)系統(tǒng)疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心資源共享管理辦法進(jìn)行開放共享。

2 結(jié)果

作為腦血管病臨床研究的重要支撐平臺，天壇腦血管病生物樣本庫在符合國家相關(guān)法律法規(guī)前提下，已完成建設(shè)規(guī)范、建設(shè)配置及資源利用等運(yùn)行管理制度、質(zhì)量管理體系、硬件投入及軟件開發(fā)等工作。

2.1 腦血管病生物樣本庫建設(shè)規(guī)范

2.1.1 獲得生物樣本庫建設(shè)資質(zhì) 根據(jù)《中華人民共和國人類遺傳資源管理?xiàng)l例》規(guī)定，為了有效保護(hù)和合理利用我國人類遺傳資源，維護(hù)公眾健康、國家安全和社會公共利益，采集、保藏、利用、對外提供我國人類遺傳資源，應(yīng)當(dāng)遵守本條例[2]。天壇腦血管病生物樣本庫于2016年7月獲得中國人類遺傳資源管理辦公室審批（國科遺辦審字[2016]90號）。

2.1.2 形成腦血管病樣本庫運(yùn)行管理體系 天壇腦血管病生物樣本庫運(yùn)行實(shí)行法人負(fù)責(zé)制下的團(tuán)隊(duì)協(xié)作運(yùn)行機(jī)制。在天壇醫(yī)院學(xué)術(shù)委員會及倫理委員會的監(jiān)督指導(dǎo)下，由項(xiàng)目執(zhí)行團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)各職能部門（主要包括臨床研究部門及生物樣本庫）合作的運(yùn)行管理模式，以保障項(xiàng)目順利進(jìn)展。其中臨床研究部門負(fù)責(zé)臨床研究方案的制定、項(xiàng)目實(shí)施、臨床資料采集、質(zhì)量控制及數(shù)據(jù)管理；樣本庫協(xié)同臨床研究部門完成研究項(xiàng)目具體執(zhí)行。樣本庫專屬工作人員共7名，明確職責(zé)、專人專崗，分別承擔(dān)運(yùn)行管理、技術(shù)主管、數(shù)據(jù)主管、質(zhì)控主管及技術(shù)員等工作。明確樣本庫各環(huán)節(jié)工作崗位及職責(zé)，并對相關(guān)工作人員進(jìn)行定期的技術(shù)及管理章程培訓(xùn)（圖1）。

圖1 北京天壇腦血管病生物樣本庫運(yùn)行管理體系

2.1.3 建立腦血管病生物樣本庫質(zhì)量管理體系參照ISO9001標(biāo)準(zhǔn)建立腦血管病生物樣本庫質(zhì)量管理體系，包括樣本庫質(zhì)量手冊、程序文件、標(biāo)準(zhǔn)操作流程（圖2），以及各種表格記錄。質(zhì)量管理體系涵蓋生物樣本采集、處理、存儲、廢棄、轉(zhuǎn)運(yùn)全周期標(biāo)準(zhǔn)操作流程，已形成70余份標(biāo)準(zhǔn)文件（表1）。通過試運(yùn)行及修改調(diào)整，天壇腦血管病生物樣本庫已于2019年通過ISO9001認(rèn)證。

2.2 腦血管病生物樣本庫建設(shè)配置 天壇腦血管病生物樣本庫已完成環(huán)境及軟、硬件配置投入，包括生物樣本庫處理、保存等基礎(chǔ)設(shè)備、設(shè)施，生物樣本出入庫管理系統(tǒng)，存儲設(shè)備溫度遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等。

2.2.1 硬件投入 硬件設(shè)施包括工作環(huán)境及硬件設(shè)備。工作環(huán)境：自2009年10月啟動(dòng)，逐步增加硬件設(shè)備投入，以滿足支撐課題生物樣本處理及保藏等需求。目前一期占地面積200 m2，二期擴(kuò)建占地面積500 m2，最大容量可放置140臺超低溫冰箱保存設(shè)備，預(yù)計(jì)2021年6月投入使用。硬件設(shè)備：一期已投入樣本處理設(shè)備、樣本質(zhì)控設(shè)備、樣本保藏設(shè)備、全血自動(dòng)分裝儀、自動(dòng)核酸提取儀等（表2）。所有低溫保存設(shè)備實(shí)現(xiàn)云平臺實(shí)時(shí)監(jiān)控其溫度變化，以保障樣本保存條件穩(wěn)定。

2.2.2 軟件開發(fā) 通過一系列的平臺建設(shè)工作，開發(fā)了腦血管病生物樣本管理軟件，通過樣本登記、空間定位、入庫、出庫、轉(zhuǎn)移、預(yù)警、查詢、統(tǒng)計(jì)等功能，對每一份樣本的儲存情況、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等進(jìn)行嚴(yán)格的數(shù)據(jù)化管理，保障信息資源的完整性、真實(shí)性、可靠性及可溯源性（圖3）。對標(biāo)本采集前后進(jìn)行詳細(xì)信息的登記，包括樣本提供者自然信息、標(biāo)本處理信息、標(biāo)本使用信息等；信息采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)格式、可長期保存并多層面使用，并及時(shí)更新、檢查、保護(hù)。樣本數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、完整、高質(zhì)量，并可通過唯一標(biāo)識碼實(shí)現(xiàn)與臨床數(shù)據(jù)信息、隨訪信息及統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理軟件穩(wěn)定轉(zhuǎn)換。

圖2 北京天壇腦血管病生物樣本庫標(biāo)本處理標(biāo)準(zhǔn)操作流程

2.2.3 信息整合 生物樣本相關(guān)采集、處理、保藏及檢測數(shù)據(jù)均反饋至國家神經(jīng)系統(tǒng)疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心大數(shù)據(jù)中心，結(jié)合腦血管病臨床研究信息采集平臺所收集的項(xiàng)目臨床數(shù)據(jù)，形成腦血管病臨床研究全面信息整合資源，用于開展腦血管病臨床及多組學(xué)研究。

表1 北京天壇腦血管病生物樣本庫質(zhì)量管理體系標(biāo)準(zhǔn)化文件

2.3 腦血管病生物樣本庫在庫資源及產(chǎn)出 自2009年10月腦血管病生物樣本庫建成，截至目前已支撐腦血管病臨床研究22項(xiàng)，收集腦血管病病例生物樣本10.5萬人次，涵蓋多樣化的生物樣本，如血清、血漿、白細(xì)胞、DNA等，合計(jì)104萬余份。經(jīng)過前期積累，自2012年起使用在庫樣本開展的腦血管病研究成果，先后于JAMA、Neurology、Stroke等國際學(xué)術(shù)期刊發(fā)表15篇SCI文章，成為一個(gè)集臨床數(shù)據(jù)與生物樣本于一體的科研資源平臺（圖4）[17-31]。

3 討論

腦血管病作為一種異質(zhì)性很強(qiáng)的臨床綜合征，不同地域、不同民族之間存在較大差異，因此，有必要開發(fā)適合研究我國腦血管病人群遺傳與代謝特點(diǎn)、以病因?qū)W分型為基礎(chǔ)的創(chuàng)新藥物臨床信息與標(biāo)本資源庫平臺，這必將縮短樣本收集時(shí)間，降低科研成本，為開展轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究、藥物開發(fā)與評價(jià)研究提供資源平臺。

表2 北京天壇腦血管病生物樣本庫主要設(shè)備清單

圖3 北京天壇腦血管病生物樣本庫信息管理平臺

圖4 北京天壇醫(yī)院腦血管病樣本庫在庫資源概要

許多國家都在卒中登記的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了生物樣本庫的建立。如美國心臟病協(xié)會的“卒中——跟著指南走”項(xiàng)目，加拿大疾病預(yù)防與控制中心的國家急性卒中登記研究以及美國國立神經(jīng)疾病與卒中研究院的急性卒中專項(xiàng)轉(zhuǎn)化型研究項(xiàng)目，均已經(jīng)或正在建立各自的臨床數(shù)據(jù)庫以及影像中央數(shù)據(jù)庫。國內(nèi)北京大學(xué)基于TOAST分型在房山社區(qū)建立了卒中登記。由于國家登記為多中心登記，因此，如何將臨床信息、樣本信息以及影像信息通過標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)則進(jìn)行收集與保存成為各國資源樣本庫所面臨的挑戰(zhàn)。

目前，國內(nèi)外腦血管病生物樣本庫主要存在以下不足：①人群異質(zhì)性：如缺血性卒中為一種受多因素影響的綜合征，對其進(jìn)行正確的分型是指導(dǎo)規(guī)范化治療的基礎(chǔ)，既往許多研究因未考慮不同缺血性卒中發(fā)病機(jī)制的異質(zhì)性特征，導(dǎo)致研究結(jié)果的不穩(wěn)定。②缺乏臨床和科研信息統(tǒng)一的數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)：既往生物樣本庫多是為科研而專門制作的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，這種做法的弊端，一是收集的信息不夠全面，收集的多是特定研究指定的信息，忽略了大量的臨床信息，使得數(shù)據(jù)庫更進(jìn)一步的科研價(jià)值降低；另外一個(gè)弊端是方法學(xué)不當(dāng)，僅僅為了科研而收集數(shù)據(jù)，必須投入專門的人力物力，使得收集數(shù)據(jù)的難度增加，成本加大，數(shù)據(jù)難以自然增長。③缺乏將臨床信息、樣本信息與影像信息整合的統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫：目前許多生物樣本庫未能將臨床、樣本與影像信息有機(jī)整合，因此缺乏進(jìn)一步高水平研究的資料，如無法將各種臨床表型和相應(yīng)的標(biāo)本資料獲得的基因型進(jìn)行有效的關(guān)聯(lián)研究。

本研究中，天壇腦血管病生物樣本庫作為北京天壇醫(yī)院腦血管病臨床研究平臺的支撐部門之一，與臨床研究數(shù)據(jù)平臺緊密結(jié)合，一方面利用臨床病例系統(tǒng)整合收集科研數(shù)據(jù)的方法，不僅可以使科研數(shù)據(jù)收集更容易在臨床病例的常規(guī)收錄工作中實(shí)現(xiàn)，更重要的是為科研病歷提供了詳細(xì)的臨床診斷、治療、隨訪過程等資料，使數(shù)據(jù)庫價(jià)值大大增加；同時(shí)基于規(guī)范的臨床數(shù)據(jù)及生物樣本采集管理機(jī)制、嚴(yán)格的質(zhì)量控制體系及標(biāo)準(zhǔn)的超低溫保存條件，建立涵蓋生物樣本采集、處理、存儲、廢棄、轉(zhuǎn)運(yùn)全周期標(biāo)準(zhǔn)操作流程，提升了腦血管病多中心研究中各分中心生物樣本資源采集處理水平，收集了以多中心研究項(xiàng)目為主的生物樣本資源，推動(dòng)了腦血管病多組學(xué)研究的發(fā)展，并促進(jìn)了科研產(chǎn)出效率。目前，利用在庫生物樣本資源，已發(fā)表15篇SCI文章，對腦血管病個(gè)體化治療方案的制定及復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)評估等做出重要貢獻(xiàn)[17-31]。

ISO9001認(rèn)證并非生物樣本庫專用質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系，隨著生物樣本庫建設(shè)的蓬勃發(fā)展，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織于2018年8月正式發(fā)布了第一項(xiàng)生物樣本庫認(rèn)可體系——生物樣本庫通用要求（ISO20387）。該體系規(guī)定了生物樣本庫能力、公正性、持續(xù)運(yùn)行（含質(zhì)量控制）的通用要求，為生物樣本庫的建設(shè)提供了更適合的參考標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范。我國也自2019年8月30日起實(shí)施《生物樣本庫質(zhì)量和能力通用要求》（GB/T37864-2019，等同ISO20387），目前正在逐步落實(shí)過程中。隨著天壇腦血管病生物樣本庫于2020年升級為院級生物樣本庫，未來將涉及多病種、多種類生物樣本的處理及保藏工作，下一步將參照GB/T37864-2019標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步完善質(zhì)量管理體系運(yùn)行，保障樣本質(zhì)量、促進(jìn)資源開發(fā)。

【點(diǎn)睛】規(guī)范化的腦血管病生物樣本庫能打造集臨床數(shù)據(jù)與生物樣本于一體的資源管理平臺，基于規(guī)范的臨床數(shù)據(jù)及生物樣本采集管理機(jī)制、嚴(yán)格的質(zhì)量控制體系及標(biāo)準(zhǔn)的超低溫保存條件，充分利用腦血管病臨床資源，實(shí)現(xiàn)資源的有效整合、管理和共享。