綜合性醫(yī)院樣本庫的標準化操作流程及臨床樣本特征分析

姚欣 王碧云 古文清 李曉娟

[摘要]?中山大學孫逸仙紀念醫(yī)院于2018年3月成立生物樣本庫，開始系統(tǒng)采集臨床樣本。為探討生物樣本庫標準化操作流程的建立及樣本質量監(jiān)控，本研究對2018年3月1日至2022年3月1日醫(yī)院樣本庫的樣本數(shù)量、類型、病種、出庫數(shù)量及使用科室等進行統(tǒng)計分析。結果顯示，在保證樣本質量的基礎上，入庫樣本數(shù)量穩(wěn)步增長；樣本類型以血液和組織樣本為主，占所有樣本的67%和23%；病種類型多且涉及人體各系統(tǒng)，已入庫101種疾病類型，呈現(xiàn)綜合性醫(yī)院特點；樣本流動性較好，已為13個臨床科室提供7055管樣本用于臨床科研。生物樣本庫通過標準化流程及樣本質量控制，為轉化醫(yī)學研究提供優(yōu)質的臨床樣本資源和實驗數(shù)據(jù)支撐。

[關鍵詞]?臨床生物資源；生物樣本庫；標準化流程；轉化醫(yī)學

[中圖分類號]?Q-34??????[文獻標識碼]?A??????[DOI]?10.3969/j.issn.1673-9701.2023.17.027

近年來，轉化醫(yī)學、精準醫(yī)療一直是全球醫(yī)學研究的熱點，在世界范圍內取得了廣泛而深入的研究，屬于臨床醫(yī)學國家重點學科[1]。生物樣本庫作為轉化醫(yī)學中的重要一環(huán)，不僅可以將臨床樣本轉化為醫(yī)學研究，還可以推進科研成果進入臨床治療的快速轉化，進行個體化診療的探索[2-3]，近年來各大醫(yī)院都在建立自己的生物樣本庫[4-6]。中山大學孫逸仙紀念醫(yī)院于2018年3月成立生物樣本庫，致力于采用標準化操作流程為臨床科研提供高質量樣本，對樣本質量進行規(guī)范化檢測與監(jiān)控，并為臨床科研項目提供轉化醫(yī)學研究技術支持[7]。

1??樣本庫的組織架構與運行流程

1.1??規(guī)章制度與專職團隊

綜合性醫(yī)院涵蓋臨床科室、臨床疾病和臨床樣本種類繁多，較專科醫(yī)院建立生物樣本庫難度更大。在參考國際及國內其他生物樣本庫相關標準制度[8]后，中山大學孫逸仙紀念醫(yī)院根據(jù)自身特點制定了樣本庫管理制度。樣本庫日常工作由專職人員負責，遵循樣本庫的標準操作程序（standard?operation?procedure，SOP）規(guī)范操作樣本出入庫的每一個環(huán)節(jié)，工作人員定期參與專業(yè)培訓，及時學習樣本庫的最新知識。

1.2??硬件系統(tǒng)

1.2.1??樣本接收處理區(qū)??輸送人員經(jīng)樣本接收窗專屬通道將臨床生物樣本送入樣本庫，經(jīng)低溫高速離心機離心后于生物安全柜內進行處理和分裝。處理區(qū)配備條碼打印機和激光條碼掃描槍，粘貼于凍存管外的條形碼可以清晰標記樣本信息，掃描二維碼用于樣本定位。

1.2.2??樣本凍存區(qū)??配備–80℃超低溫冰箱、–80℃超低溫自動化存儲設備和氣相液氮存儲罐，為不同類型樣本提供多種存儲選擇。樣本凍存區(qū)配有氧氣濃度監(jiān)控，以確保該區(qū)域內工作人員的安全；每臺冰箱均安裝雙探頭溫度監(jiān)控系統(tǒng)，溫度超限可觸發(fā)報警并發(fā)送至管理人員的通信設備，以便及時應對突發(fā)事故。

1.2.3??信息管理區(qū)??配備溫度監(jiān)控系統(tǒng)計算機、生物樣本庫各區(qū)域監(jiān)控攝像計算機和樣本庫管理系統(tǒng)服務器，確保生物樣本的安全和設備的正常運轉。

1.2.4??實驗質控區(qū)??配備樣本質量控制和實驗相關設備，包括4℃冰箱、–20℃冰箱、全自動核酸提取儀、垂直及水平電泳儀、多功能酶標儀用于蛋白濃度測定，紫外分光光度計和生物分析儀用于檢測核酸濃度和純度，以及全封閉組織脫水機、組織包埋機、半自動石蠟切片機、全自動染色機等全套病理相關儀器。

1.2.5??室外液氮塔區(qū)??液氮塔屬于壓力容器特種設備，根據(jù)國家安全規(guī)定設置于室外小花園，配備真空管道連通至生物樣本庫凍存區(qū)，為氣相液氮罐和–80℃超低溫自動化存儲設備提供液氮補給。液氮塔每年接受特種設備年檢。

1.3??軟件信息系統(tǒng)

由于生物樣本庫信息系統(tǒng)在市面上并沒有成熟的軟件產(chǎn)品，醫(yī)院樣本庫與上海唐頤信息技術有限公司合作搭建生物樣本庫信息平臺，對接醫(yī)院管理信息系統(tǒng)（hospital?information?system，HIS），以星形拓撲結構實現(xiàn)生物樣本與其捐獻者的臨床診療信息相關聯(lián)，同時可對在庫樣本進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與查詢；為確保數(shù)據(jù)的安全和隱私，該系統(tǒng)定時對數(shù)據(jù)自動化備份，并可設置不同賬號的使用權限，自動記錄所有賬號的系統(tǒng)登錄行為[9]。

1.4??樣本出入庫流程

1.4.1??樣本采集??患者簽署知情同意書后，由臨床工作人員規(guī)范采集臨床樣本，并在采血管或凍存管外貼上樣本信息標簽，交由輸送人員立即將臨床樣本運送至生物樣本庫。

1.4.2??樣本入庫??輸送人員經(jīng)樣本接收窗口將臨床樣本送入樣本接收區(qū)，由樣本庫工作人員對樣本進行處理后分裝，在樣本庫管理系統(tǒng)錄入樣本基本信息，與HIS系統(tǒng)患者信息進行核對，確認無誤后將樣本條碼標簽貼于凍存管身上，按照管理系統(tǒng)的定位放入相應凍存盒凍存，見圖1。

1.4.3??樣本出庫??課題組提交樣本出庫申請至醫(yī)院倫理委員會和學術委員會，經(jīng)批準后樣本庫主任簽名，工作人員根據(jù)課題組需求在管理系統(tǒng)查詢挑選樣本，打印樣本出庫單。隨后在樣本凍存區(qū)根據(jù)出庫單上位置信息將樣本取出，并核對樣本管身上標簽編碼是否與出庫單一致。使用者領取樣本時雙方再次核對出庫樣本與出庫單信息一致，于出庫單上簽名確認后交接完成，出庫單一式兩份，一份交由使用者保管，另一份留于樣本庫登記存檔，見圖2。

2??綜合性醫(yī)院樣本庫臨床樣本特征分析

2.1??規(guī)范化操作保證樣本質量

醫(yī)院樣本庫每年均對在庫樣本隨機抽樣，送至中國醫(yī)藥生物技術協(xié)會組織生物樣本庫分會進行第三方質控檢測。根據(jù)質控評價報告可得，在使用Agilent?4200?TapeStation自動化電泳系統(tǒng)，光密度（optical?density，?OD）（260nm/280nm）≥1.8和DNA完整值（DNA?integrity?number，DIN）≥6.0作為DNA質控標準的前提下，所送血液/組織樣本抽提的核酸純度較高，凝膠電泳DNA條帶完整，OD值均在1.8以上，DIN值達標，見圖3；RNA的質控標準為28S/18S≥0.7和RNA完整值（RNA?integrity?number，RIN）≥7.0，從凝膠電泳條帶可見RNA條帶清晰，28S/18S條帶比值為1.1～1.4，RIN值達標，核酸完整性好，無明顯降解，后續(xù)PCR擴增能力正常，見圖4。

2.2??入庫樣本數(shù)量分析

本次數(shù)據(jù)整理范圍為2018年3月1日至2022年3月1日醫(yī)院樣本庫入庫樣本，間隔時間點為半年。在軟硬件設施完善的基礎上，自2018年3月起樣本庫開始接收臨床樣本，剛開始起步較緩慢僅有兩個臨床科室送樣，至2018年9月收集來自1355例患者的4764管樣本；從2019年起樣本庫飛速發(fā)展，入庫樣本的總數(shù)和病例數(shù)均呈指數(shù)增長的趨勢，至2022年3月已采集47496例患者共146683管樣本，見圖5。

2.3??在庫樣本類型分析

按照類型對樣本進行分類，統(tǒng)計各類型包含的樣本管數(shù)和病例數(shù)，結果顯示無論是統(tǒng)計樣本管數(shù)還是病例數(shù)，各類型占比相似，其中血液樣本庫存為67%，其次是組織樣本23%，尿液樣本占比不超過10%，其他較少的樣本類型包括腦脊液和細胞等，其中單個核淋巴細胞和靶向MUC1的嵌合抗原受體T細胞為目前活庫樣本[10]。組織樣本雖然不是數(shù)量最多的樣本類型，但卻擁有最多種類，樣本庫信息系統(tǒng)現(xiàn)有79種組織種類，涉及人體各大系統(tǒng)不同臟器的不同部位，見圖6。

2.4??入庫樣本病種類型分析

樣本庫的疾病種類呈現(xiàn)綜合性醫(yī)院特點，病種多且雜，涉及人體各系統(tǒng)覆蓋面廣。樣本庫信息系統(tǒng)里現(xiàn)有疾病種類共101種，人體每個系統(tǒng)包含的病種均超過10種，除了傳統(tǒng)科研大類各系統(tǒng)腫瘤外，還有慢性病、先天性遺傳病家族系、勞損型退行性疾病、發(fā)育畸形、神經(jīng)變性型疾病、術后或疾病并發(fā)癥、生殖相關疾病等多個臨床常見病種。

由于疾病種類太多，對在庫樣本按照各系統(tǒng)疾病進行分類，統(tǒng)計樣本管數(shù)和病例數(shù)，見圖7。泌尿系統(tǒng)疾病、乳腺病變、神經(jīng)系統(tǒng)疾病和婦科疾病是醫(yī)院樣本庫中采集數(shù)量最多的病種類型，這4個臨床相關科室較早開始進行樣本凍存，其中泌尿外科除了血液樣本和組織樣本，還采集患者尿液樣本，因此雖病例數(shù)不是最多，但樣本管數(shù)最多；神經(jīng)科是收集病例數(shù)最多的科室，但由于腦脊液較難采集且數(shù)量很少，所以樣本管數(shù)并不突出。

2.5??樣本出庫數(shù)量變化分析

樣本出庫是臨床資源轉化為科研資源極其重要的一步，即轉化醫(yī)學的核心環(huán)節(jié)。圖8統(tǒng)計了2018年3月1日至2022年3月1日醫(yī)院樣本庫的出庫樣本總數(shù)變化，間隔時間點為半年。其中2018年3月1日至2018年9月1日出庫樣本數(shù)量只有9管，這是由于剛開始送樣的科室少，樣本庫收集的臨床樣本和病例數(shù)不多，尚未滿足批量出庫的科研需求；自2019年起，樣本出庫量有穩(wěn)定的增長，越來越多的臨床科室參與樣本送樣，樣本庫凍存的樣本無論是在數(shù)量、種類還是病種類型方面都有大幅度的增加，不少臨床科室通過小批量樣本出庫進行科研項目預實驗；至2020年，樣本出庫量有了突飛猛進的增加，主要是由于分子診斷中心進行了臨床樣本的大數(shù)據(jù)研究，大批量出庫了樣本；但2020年下半年受新冠病毒感染影響，該時期無樣本出庫；2021年樣本出庫量恢復增長。截至2022年3月1日，樣本庫已為13個臨床科室提供7055管樣本用于臨床科研，見圖8。基本上參與送樣入庫的科室都進行過樣本出庫，出庫較多的科室也多為早期入庫、樣本累積量較多的科室，醫(yī)院樣本庫具有較好的樣本流動性，見圖9。

3??總結與展望

3.1??樣本庫建立遇到的問題與改進

3.1.1??與臨床科室信任關系的建立??醫(yī)院各臨床科室多以項目組為單位，持續(xù)小范圍收集臨床樣本，但主要負責收集樣本的是各科研究生，每個采集人員對樣本的處理方式不同，導致收集的樣本質量不統(tǒng)一，繼而使樣本的實驗數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大誤差[11]。但小范圍收集模式下的樣本積累速度較慢，要達到一個科研項目所需樣本量的時間很長，在這段時間里常面臨樣本丟失、樣本數(shù)目不一致等人員交接問題，最終導致了大批量寶貴的臨床樣本的流失[12]。但要將臨床樣本的管理權限移交至剛成立的生物樣本庫，臨床科室存在很多顧慮：如何保證采集和凍存樣本的質量？送樣流程是否會增加臨床醫(yī)生的工作負擔？樣本庫的入庫、出庫流程是否過于煩瑣？基于以上顧慮，樣本庫積極開展宣講活動與講座，與臨床醫(yī)生多方交流溝通推廣樣本庫工作，在全院范圍內宣傳樣本庫建設的深遠意義。在中山大學和醫(yī)院的大力支持下，樣本庫由兩個有意愿送樣的臨床科室起步開始接收臨床樣本，摸索符合醫(yī)院自身情況特點的樣本庫規(guī)范化管理流程。

3.1.2??送樣流程優(yōu)化??樣本庫剛建立時，配備的專職人員只有3人，而臨床醫(yī)生又擔負沉重的醫(yī)療工作，因此雙方溝通盡量在已有的基礎條件上創(chuàng)造最便利的送樣流程。①在醫(yī)院網(wǎng)絡中心的支持下，將樣本采集的知情同意書和抽血送樣本庫的選項添加入HIS系統(tǒng)，在臨床醫(yī)生下醫(yī)囑后進入患者日常醫(yī)療行為，培養(yǎng)采集臨床樣本和簽署樣本采集知情同意書這一醫(yī)療行為習慣；②在護士完成抽血或臨床醫(yī)生在手術室采集組織樣本裝入凍存管后，于采血管和凍存管身貼上樣本信息標簽，方便樣本庫工作人員識別和準確錄入樣本信息，由醫(yī)院原本配備的專職輸送人員將樣本及時送至樣本庫，可大大減少臨床醫(yī)生和樣本庫人員的時間成本。

3.2??對于綜合性醫(yī)院樣本庫的未來展望

3.2.1??面臨“多病種、多樣本種類”的挑戰(zhàn)??作為一家綜合性醫(yī)院的樣本庫，每天接收的樣本來自眾多臨床科室，涉及人體各大系統(tǒng)，這導致了疾病種類和樣本類型的較多，要求樣本庫管理系統(tǒng)實現(xiàn)與HIS系統(tǒng)的對接，整合樣本信息和患者的診療信息，使樣本庫管理系統(tǒng)的信息資料更加完備，提升篩選查找與統(tǒng)計分析的能力[13]。此外，不同科研項目根據(jù)其研究目的不同，對臨床樣本的處理方式和凍存條件也要求不同，例如有的組織樣本需要RNA?later處理，有的則需要液氮速凍，大大增加了樣本庫日常工作的復雜性，需要各項目負責人與樣本庫工作人員多次溝通，探討各項操作的可行性后共同制定規(guī)范化操作流程[14]。

3.2.2??生物樣本庫為臨床科研提供高質量樣本??樣本質量直接影響后續(xù)轉化醫(yī)學研究中實驗數(shù)據(jù)的可信度和可比性，是整個樣本庫的核心，也是臨床科室最關注的重點[15-16]。溫度監(jiān)控系統(tǒng)可確保樣本存儲環(huán)境的長期低溫穩(wěn)定，保證樣本質量并提供溫控數(shù)據(jù)報告[17]。醫(yī)院樣本庫每年定期隨機抽取在庫樣本，送至第三方進行質控檢測并向入庫科室公開質控報告。

將臨床樣本轉化為用于醫(yī)學研究的實驗數(shù)據(jù)，為科研項目提供高質量的數(shù)據(jù)支撐，是生物樣本庫建設的終極目標，因此庫存樣本的流動性是評價生物樣本庫的重要指標，即樣本庫不僅能持續(xù)性大批量地收集和儲存臨床樣本，還能有科研項目不停地批量出庫使用臨床樣本[18-19]。從統(tǒng)計分析結果來看，隨著管理體系的日漸成熟，醫(yī)院樣本庫逐年穩(wěn)步發(fā)展，已從最初的建設階段進入了產(chǎn)出階段，為多個臨床科室的科研課題提供高質量臨床樣本。

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[8] 周君梅，?王敏，?張勘，?等.?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[J].?中國醫(yī)藥生物技術，?2019，?14（5）：?474–476.