您的位置:首页  >  科技  >   很期待, 生物样本信息共享!

很期待, 生物样本信息共享!

日期:2017/3/1 作者: 黄祺 阅读 ( 6035 )【 来源 : 新民周刊 】
阅读提示:就像共享单车的风靡一样,科学家们也越来越愿意合作、分享和交换生物样本信息资源,这样的共享,将给中国的临床医学研究以及转化医学带来巨大的改变。
记者|黄 祺
 
       病人常常问医生两个问题:我为什么会得这个病?有什么办法能治疗?其实,医生同样想得到答案。临床医学要回答这两个问题,需要开展临床医学研究,巧妇难为无米之炊,临床科研中的“米”,就是生物样本。对于科研人员来说,生物样本贵如金。
  上海第二军医大学附属长征医院内,记者眼前的一个特殊房间,就是存“米”的地方。
  一扇嵌入墙体的玻璃门,泛着蓝色的光。门里,是空空的支架,看起来像一台冰柜;门边,长条形的显示器上排列着红色的数字,又像是部电梯。其实呢,上面这两个猜测都算有点道理。它是一个冰柜,以深低温的环境储存生物样本,最大限度地保证生物样本的质量;同时,它也像一部电梯,生物样本被送进蓝色的玻璃门后,门内的设备将自动把样本输送到样本库深处的储存区域,就像电梯将人送达某个楼层。当科研人员需要某个样本的时候,只要在管理样本信息的电脑中搜索样本代码,样本库又会自动寻找到这个样本,把它输送到玻璃门后,供人取用。
  你可以想象,生物样本库就像一座图书馆。对于普通人而言,生物样本库是一个非常陌生的名字,但它与每个人的生命健康,有着既遥远又直接的关系。“谁拥有生物样本库,谁就拥有医学研究的明天。”近年来最热门的“分子医学”“转化医学”与“精准医学”,都要基于现代化的生物样本库。
  2016年的12月6日,长征医院为全新的生物样本库举行了隆重的启用仪式,由于这套生物样本库是我国首个采用全自动深低温百万级生物样本库,启动仪式吸引了行业内专家和媒体的关注。
  通常,生物样本都是在医院中产生,如医生采集病人的组织样本用于病理检查,一部分会留作样本,储存进样本库。由于人口基数大,每一天,中国的医院里会产生数量惊人的生物样本,这些样本是让国外同行艳羡的丰富的科研资料。但是,由于过去国内生物样本库的建设和管理缺乏规范、专业人员缺乏、硬件设施比较落后,再加上拥有样本库的各家机构缺少合作和共享,中国海量的生物样本资源并没有得到很好的利用。这样的状况曾经导致中国临床医学科研论文质量不高,很难获得开创性的转化研究成果。
  近几年,中国生物样本库进入了全新的发展阶段,中国有了自己的生物样本库建设和管理指南。据悉,今年,中国第一个生物样本库国家标准即将出台。同时,医院、高校、科研机构高度重视生物样本库的建设,共享生物样本信息已经成为共识。就像共享单车的风靡一样,科学家们也越来越愿意合作、分享和交换生物样本信息资源,这样的共享,将给中国的临床医学研究以及转化医学带来巨大的改变。
 
你以为只是台冰箱
 
  生物样本库并不是一个新鲜的概念,自从有了储存、冷藏的技术,医生们就有意识地将治疗中产生的血液、组织等生物样本保留下来,通过观察和其他的手段,从样本中找到共性,从而摸索出疾病产生的原因、发展的过程,最终寻找可靠的治疗方法。很早以前医生们就知道,生物样本对于临床研究来说有着重要的价值。
  不过,当医学研究发展到如今组学、系统分子医学的层面,当生物样本量累计到天文数字,以往粗放式的生物样本库,已经不能满足需要了。
  直到今天,国内很多医院里的生物样本库,与二三十年前并无太大改变——几台专用的大冰箱,各种储存盒,手写的标签贴在盒子上,就组成了自己的生物样本库。每次取样时,科研人员打开冰箱门,就像找一盒冰激凌一样寻找自己的目标,用完后,再次打开冰箱门,放回去。
  长征医院生物样本库合作单位、原能细胞科技集团有限公司董事长瞿建国介绍,小规模、手工操作的生物样本库,储存样本质量得不到保障、不可靠,而且容易出现差错。新一代的生物样本库,采用了全自动的技术,这样不仅避免了冰箱开门关门带来的温度变化,避免了交叉污染,更重要的是,生物样本的信息得到规范管理以后,这些信息形成的大数据,可以为更多的科研项目服务。
  过去各家医院、科研机构的生物样本库,都是自己的“小金库”,是各自的“机密”。你不知道我有什么样本,我也不知道你有什么样本,而且互相之间也不清楚对方的样本是否符合自己的要求,因此,合作共享无从谈起。长征医院新启用的生物样本库,解决了采集、存储的标准化和信息搜集的规范化的问题,让生物样本的共享有了基础。长征医院院长郑兴东说,医院将本着开放、合作、服务、共赢的原则,让生物样本库信息对社会、对兄弟单位的专家教授开放服务。
  长征医院转化医学办公室主任王雪琦介绍,全自动生物样本库启用以来,已经开始收存样本,主要服务于一个糖尿病流行病学调查项目,和一个泌尿外科肿瘤研究项目。王雪琦说,全新的生物样本库与传统样本库最大的区别,在于存取方式。现在,科研人员前一天告诉样本库工作人员自己需要的样本,工作人员将信息输入电脑,样本库中的转运机器自动找到这些样本准备好。科研人员第二天一早上班,就可以直接到样本库领走自己需要的样本了。传统生物样本库最怕断电,自动化的生物样本库有自己的应急措施,即便遇到断电事故,也能自动启动应急方案,保持低温。
  事实上,2016年,上海还有另一个储存能力巨大的生物样本库——“上海张江生物银行”政府重大项目已经启动建设。“上海张江生物银行”由张江管委会总投资1亿人民币,生物芯片上海国家工程研究中心牵头承担建设,预计将拥有1000万份生物样本的储存能力。过去十五年,生物芯片上海国家工程研究中心的“生物银行”在系列国家重大项目支持下,已经积累了近40万份生物样本,用于基础、临床与转化研究。
  把这个生物样本库称作“生物银行”(BioBank)很贴切,生物银行的作用,主要是收集、保存用于各种研究而非用于器官移植的人类各种生物样本,包括组织、细胞、各种体液等,以及与这些生物样本相关的各种临床资料与随访等信息数据。
  生物芯片上海国家工程研究中心主任郜恒骏教授介绍,以往各家单位要为生物样本库的建设、管理、维持付出比较大的成本,“生物银行”是一种集约化的存储和管理方式。这些单位只要将自己的样本存放在公共的、第三方“银行”里,由专业人员管理,随时取用。平均每个样本每年的存储费只有6元钱左右,这与分散建设小样本库相比大大节约了存储单位的开支。
  与银行一样,这间“生物银行”也承接个人业务。储户手持一张生物银行的“储蓄卡”,就能享受到实时在线查询、样本随用随取、24小时在线服务等等服务。郜恒骏教授透露,“上海张江生物银行”将在浙江、江苏等地开设“分行”。
 
生物样本贵如金
 
  如果你问一位从事临床医学科研的专家,他手上最宝贵的东西是什么,他会告诉你,不是价值百万的仪器设备、也不是配备先进的实验室,而是几千份、几万份的生物样本。所谓生物样本,就是人类的组织、体液、细胞等,这些材料是临床医学研究中最基本,也是最重要的资源。
  最近的十年,生物样本库可以说是临床医学研究领域最热的热词。生物样本为何如此重要?要回答这个问题,先要了解转化医学这一当今生命科学研究、生物医药研发领域最热门的话题。转化医学,就是把从临床发现的问题经过研究,转化为临床可以应用的技术、开发出药物,最终解决患者的疾苦。而生物样本库对转化医学至关重要。
  中国建设生物样本库有很多优势。首先是人多、疾病多,遗传资源极其丰富;其次是民族多,存在多样性;另外,一些疾病的发生具有地方特色,如河南林州高发食管癌、江苏启东高发肝癌、广东高发鼻咽癌……这些特殊的情况给疾病研究带来了便利。但是,光有样本并不能用于研究,可以说,生物样本库的质量直接影响了临床科研的质量。如果样本采集、管理等没有标准化、质量有问题,那么研究的结果就不会正确。“标准化生物样本库的建设是成功开展转化医学的关键源头。”郜恒骏教授说。
  近几年中国生物样本库建设,进入了快车道。
  复旦大学附属肿瘤医院生物样本库,是国内启动较早、规模较大的生物样本库,从2006年开始收集第一例样本。经过十年的发展,肿瘤医院的生物样本库成为一个集样本收集、处理、储存和分发等活动为主,同时承担国内生物样本库人员培训、对外样本共享服务、国际交流、和多项生物样本库相关技术服务于一体的重要生物样本库。
  复旦大学附属肿瘤医院孙孟红教授介绍说,样本库至今使用和共享的样本例数超过了9万例,正在为临床个体化治疗和临床医药研究做出贡献。为了减少人员操作的误差、减少人为错误,肿瘤医院生物样本库2012年完成了从手工操作到自动化操作的转换。改造以后,减少了错误、提高了效率,实现了外周血样本分离的自动化操作,以及DNA提取的自动化操作。“是全国范围最早实现自动化的生物样本库。”
  现在,这家生物样本库有7名专职管理人员,是目前国内在样本收集量、收集肿瘤种类、标准和规范、质量控制在全国位列前茅的生物样本库。
  标准化、规范化可以说是中国生物样本库的短板,不过,这个现状正在发生改变。
  郜恒骏教授是2001年最早参与组建生物芯片上海国家工程研究中心的专家之一,他曾是消化病临床医生,在临床科研上也有丰硕的成果。生物芯片上海国家工程研究中心作为承担国家重大科研项目的机构,拥有先进的科研设备,因此吸引了众多的科研合作项目。2007年,身处中国生物芯片技术最高技术平台的郜恒骏教授,却陷入了自己的困惑。
  “我发现,科研所使用的生物样本,存在着各种各样的问题。比如,一种肿瘤的研究,有肿瘤部位的样本,却没有癌旁样本作为参照。再比如,同一份样本,储存在福尔马林中可以用于蛋白表达的研究,储存在液氮中利于基因表达谱的研究,但科研人员手上只有福尔马林储存的样本,没有液氮储存的样本。另外,一些研究不仅需要组织样本,还需要对应血液样本的研究,最终临床应用,全血、血浆、血清途径更有优势,但科研人员用的时候发现缺这个少那个。生物样本的信息搜集也有很大问题,一些样本需要一年、两年、多年的随访样本,我们的样本库里却很难找到。”郜恒骏教授说,由于样本库的缺陷,导致很多研究无法深入分析,无法开展大样本验证,无法得出有价值的结论,这也是转化研究成功率很低、难度很大的重要原因。
  从眼前的现象出发,郜恒骏教授开始对国内生物样本库现状进行大量的调研,最终发现,国内生物样本库大多规模小、缺乏规范、各自为政。由此,郜恒骏教授当时决心着手在生物样本库的规范化、标准化上作出努力。
  郜恒骏教授说,标准化的生物样本库建设是个复杂的系统工程,包含了伦理委员会、知情同意、各临床科室、病理科、检验科、护理部、信息科共同参与,以及随访体系建立等,是一门科学。生物样本库的建设应该是“一把手工程”,必须是整个医院层面的行为。
  “生物样本库不要一味比数量,而是要比质量,比特色,比共享应用,比转化成功率。“写科研论文讲究影响因子,生物样本库,应该有质量因子(Quality Factor, QF)、应用因子(Application Factor, AF),把应用情况作为生物样本库的评价指标。最后还要比转化——通过对生物样本的应用分析,获得可以应用到临床的技术和产品,才是生物样本库价值的体现,我们还可以提出一个‘转化因子(Translation Factor, TF)’作为评价指标。”
  2009年,郜恒骏教授牵头创办了中国医药生物技术协会组织生物样本库分会(BBCMBA),由国家卫生部、民政部批复成立,顾健人院士称之为“里程碑”。分会组织国内专家制定了第一版中国医药生物技术生物样本库行业标准,标志着我国生物样本标准化建设迈出了实质性一步。
  “标准化最终目的是为做到不同样本库获得的资源在相同主题中是相容的,需要的时候即可相互整合,交流与共享。”孙孟红教授说。
  郜恒骏教授介绍,行业协会成立以后,组织翻译了《国标ISBER生物样本库最佳实践指南》;与863分子分型及863癌症基因组重大项目组联合制定了《生物样本库采集及数据库建立指南》。
  生物样本库的标准化首先要有标准,然后还需要能够按照标准进行建设和管理的人才。因此,BBCMBA建立以后,举办了针对生物样本库专业人员的各种培训,参加培训人数逾2000人,8届学术年会交流人数逾5000人。
  2015年,郜恒骏教授又牵头创办了全国生物样本标准化技术委员会(SAC/TC559),由国家质检总局、国家标准化管理委员会批复成立,无独有偶,国家标准化管理委员会方向(原)副主任称之为“里程碑”。生物样本库国家标准体系建立,系列标准也将出台,中国生物样本库向标准化迈进了一大步,走在国际前列。目前,国际上也在讨论生物样本库的标准化问题,并专门成立了工作小组(ISO/TC276-WG2)。
  由他倡导并积极推进,配套国家标准的生物样本库与生物资源认可体系的建立,得到了国家质检总局、认可认证委高度重视与领域专家的积极响应。  
 
共享刚起步
 
  生物样本贵如金,要让科研人员愿意共享生物样本并不容易。复旦大学附属华山医院副院长毛颖教授告诉记者,即便是在欧美发达国家,科研机构之间分享生物样本资源也不是很容易的,通常,科研课题负责人事先要签署协议,限定好权利责任和收益,才可能达成分享生物样本的合作。但是,生物样本库的价值,又正在于分享和合作,只有分享和合作,才能最大限度地发挥生物样本的价值,提高科研的效率。
  肿瘤医院孙孟红教授也同样认为:“相对来说,建库不难,难度大的是怎样保证质量、可持续性发展。如果说,我们建库已经不落后了,怎样实现样本的共享和建立共享机制,促进联合,是我们需要面对和学习的地方。”
  中国生物样本库贵在整合、难在整合、赢在整合。去年,上海院士中心杨胜利院士与郜恒骏教授倡导,由“生物芯片上海国家工程研究中心”牵头,全国68家著名三甲医院共同发起成立了“中国生物样本库联盟”,联盟成员主要由院长、院领导组成,通过充分的沟通交流,探讨整合新模式,促进资源共享,提升中国生物样本库的整体水平,形成我国生物样本库领域的核心竞争力。
  有了标准化的生物样本库,共享生物样本信息才能成为可能。郜恒骏教授介绍,未来,基于生物银行标准化的大数据,将建立中国生物样本虚拟信息中心。生物样本实体的共享存在技术上的困难,但生物样本信息的共享就要方便得多,因此,虚拟的生物样本库信息共享,将会是未来生物样本共享最重要的形式。
  建立在上海的“上海张江生物银行”与“中国虚拟样本库”,采用了欧美国家已有经验的联盟方式。虚拟样本库将各个医院的样本资源信息化,集中在一起,促进医院、专家之间相互了解,提供合作、多中心研究和资源共享应用的机会。
  2015年,屠呦呦获得诺贝尔生理学或医学奖,实现了中国人在科学类诺贝尔奖上的突破,解开了中国人多年的心结。不过,屠呦呦获奖的成果,还停留在上世纪70年代,让中国科研界遗憾的是,近几十年来,中国科学家在临床医学科研与转化上获得的突破性成果不多。如今,中国生物样本标准化与资源共享迈出了实质性第一步,相信这一步,将为中国基础、临床与转化研究带来春天。
 
精彩图文
热门文章  
网络订阅
  • 龙源期刊网
  • 中国知网
  • VIVA
  • 超星
俱乐部专区 / CLUB EVENT