生物樣本庫稱為生物銀行(Biobank)，主要是指標(biāo)準(zhǔn)化收集、處理、儲(chǔ)存和應(yīng)用健康和疾病生物體的生物大分子、細(xì)胞、組織和器官等樣本(包括人體器官組織、全血、血漿等)及與這些生物樣本相關(guān)的臨床、病理、治療、隨訪、知情同意等資料及其質(zhì)量控制、信息管理與應(yīng)用系統(tǒng)。

　　生物樣本庫包括多種類型，即常見的組織、器官庫，如血液庫、眼角膜庫、骨髓庫，到擁有正常細(xì)胞、遺傳突變細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞和雜交瘤細(xì)胞株(系)的細(xì)胞株(系)庫，近年來出現(xiàn)了臍血干細(xì)胞庫、胚胎干細(xì)胞庫等各種干細(xì)胞庫以及各種人種和疾病的基因組庫(Genome bank)。這些生物樣本庫(Biobank)為血液病、免疫系統(tǒng)疾病、糖尿病、惡性腫瘤等重大疾病的研究起到了非常重要的推動(dòng)作用。

　　早在1994年，中國科學(xué)院就建立了中華民族永生細(xì)胞庫，而后，山東省臍帶血造血干細(xì)胞庫、北京臍帶血造血干細(xì)胞庫、泰州健康科學(xué)研究院、SBC芯超生物銀行等專項(xiàng)生物標(biāo)本資源庫也相繼建立，與歐美相比，我國的生物樣本資源庫起步時(shí)間并不算晚。

　　近日，Illumina公司宣布，已經(jīng)與范德堡大學(xué)、科羅拉多大學(xué)安舒茨醫(yī)學(xué)校區(qū)、Partners HealthCare以及蒙特利爾心臟研究所簽署了四項(xiàng)單獨(dú)的生物樣本庫協(xié)議，從而推進(jìn)個(gè)性化醫(yī)療，并且改善醫(yī)療保健。根據(jù)這些協(xié)議，存放于每個(gè)研究機(jī)構(gòu)的大型樣本集合將利用Illumina的技術(shù)進(jìn)行基因分型;這些機(jī)構(gòu)希望通過基因組信息與電子病歷和臨床信息的結(jié)合，來加快探索，從而改善人類健康。

　　本文中，小編整理了近年來生物樣本庫的相關(guān)進(jìn)展。

　　【1】中國生物樣本庫向標(biāo)準(zhǔn)化邁進(jìn)

　　過去一百多年，各國對(duì)腫瘤浩浩蕩蕩的研究并沒有取得突破性進(jìn)展，就如 Clifton Leaf 在 2004年 Fortune 所提到：“Why We’re Losing the War on Cancer —— and How to Win it?”。近 10 多年來，基因組學(xué)、功能基因組學(xué)、高通量生物芯片、新一代測(cè)序及生物信息學(xué)、高通量 RNAi 等前沿技術(shù)的迅猛發(fā)展，國際癌癥基因組(ICGC)項(xiàng)目的啟動(dòng)，使得我們將有機(jī)會(huì)看清腫瘤的全貌，一直在不斷重演的腫瘤“盲人摸象”式研究的歷史有望結(jié)束。現(xiàn)在，腫瘤已被認(rèn)為是一個(gè)系統(tǒng)性疾病，是全身代謝障礙的局部表現(xiàn)，研究者必須注重應(yīng)用系統(tǒng)生物學(xué)的原理指導(dǎo)腫瘤診治的研究。系統(tǒng)生物學(xué)的發(fā)展使得 3P 醫(yī)學(xué)[預(yù)測(cè)(Prediction)、預(yù)防(Prevention或干預(yù) Preemptive)、個(gè)性化治療(Personalized therapy)]應(yīng)運(yùn)而生，分子水平的早期診斷、藥物靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)面臨前所未有的機(jī)遇。今年初，奧巴馬提出精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)，即基于基因組學(xué)的個(gè)性化醫(yī)學(xué)，受到各國政府、科學(xué)界、醫(yī)學(xué)界與產(chǎn)業(yè)界的高度關(guān)注，我國政府到 2030 年預(yù)計(jì)總投入 600 億人民幣開展精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)研究與實(shí)踐。其實(shí)，我國在這一領(lǐng)域經(jīng)過 10 余年的拼搏已進(jìn)入世界先進(jìn)行列，中國癌癥基因組(CCGC)項(xiàng)目于 2010 年 1 月也正式啟動(dòng)，我們都身臨其境，深深地感受著這個(gè)時(shí)代的巨大變革并見證這個(gè)“不朽的傳奇(Anenduring legacy)”。

　　遺憾的是，很多分子醫(yī)學(xué)的研究成果卻半途而廢或最終夭折，并未能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化應(yīng)用到臨床。DeclanButler 在 2008 年 Nature題為“Translational research：Crossing the valley of death”一文中的漫畫清晰地勾畫了眾多研究成果與應(yīng)用之間存在的巨大鴻溝，讓我們所有研究者都深有感觸。當(dāng)今個(gè)性化醫(yī)療與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)(Translational Medicine)倍受關(guān)注并進(jìn)入迅速發(fā)展期，后者主要目的就是為了打破長期以來基礎(chǔ)研究、技術(shù)開發(fā)、藥物研發(fā)與臨床應(yīng)用之間形成的“屏障或巨大鴻溝”，架起“溝通”的橋梁，極大地縮短從實(shí)驗(yàn)室到病床(benchto bedside，B2B)的過程，最終使患者能真正受益于科研成果。同時(shí)，臨床醫(yī)生還要特別注重帶著臨床問題開展基礎(chǔ)研究(bedside to bench，B2B)，善于應(yīng)用先進(jìn)的基礎(chǔ)研究手段解決臨床實(shí)際遇到的重要或疑難問題。

　　【2】對(duì)生物樣本庫業(yè)務(wù)需求正快速增長

　　隨著精準(zhǔn)醫(yī)療的提出以及其迅猛發(fā)展的勢(shì)頭，醫(yī)療研究領(lǐng)域?qū)ι飿颖編斓男枨笕找嫱癸@。位于芬蘭圖爾庫首個(gè)生物樣本庫的董事Minna Hendolin就從三個(gè)方面闡述了芬蘭生物樣本庫目前應(yīng)對(duì)需求的發(fā)展方向。

　　Minna Hendolin，Auria生物樣本庫董事，負(fù)責(zé)Auria生物樣本庫戰(zhàn)略及業(yè)務(wù)發(fā)展，生物樣本庫業(yè)務(wù)發(fā)展以及構(gòu)建芬蘭生物銀行和地區(qū)創(chuàng)新機(jī)構(gòu)之間合作。

　　“Auria作為芬蘭的首個(gè)生物樣本庫，從成立之初就作為國內(nèi)生物樣本庫領(lǐng)域開拓者在不斷前行。目前，芬蘭國內(nèi)生物樣本庫正處于高需求、快速增長的階段。越來越多的國際生物公司和醫(yī)學(xué)研究人員都紛紛表示對(duì)生物樣本資源有需求，我們已經(jīng)開始著手與外部進(jìn)行溝通。”Hendolin博士說。

　　【3】個(gè)性化醫(yī)療時(shí)代的生物樣本庫

　　生物樣本庫是收集、處理、貯存和分發(fā)生物樣本及相關(guān)數(shù)據(jù)以用于基礎(chǔ)、轉(zhuǎn)化和臨床研究的實(shí)體。生物樣本庫收集了高質(zhì)量的人類生物樣本(如組織、血液和其他體液)及其相關(guān)的患者臨床信息，為個(gè)性化醫(yī)療奠定了重要的科學(xué)基石。特定疾病(如腫瘤、心血管疾病和神經(jīng)系統(tǒng)疾病)相關(guān)生物標(biāo)志物的鑒定，有益于疾病的早期檢測(cè)，預(yù)防和治療。確定個(gè)體腫瘤生物標(biāo)志物并能將其運(yùn)用于疾病的診斷、預(yù)后和療效預(yù)測(cè)，對(duì)個(gè)性化醫(yī)療具有非常重要的影響，也迅速改變著臨床治療方法。作為個(gè)性化醫(yī)療的一個(gè)重要需求是收集大量實(shí)用的患者樣本并注釋完整的患者臨床和病理信息，因此，生物樣本庫對(duì)個(gè)性化醫(yī)療的進(jìn)展發(fā)揮了重要作用。本章的目的是探討生物樣本庫在個(gè)性化醫(yī)療中的作用，討論在轉(zhuǎn)化和臨床研究，尤其是個(gè)性化醫(yī)療的進(jìn)展中，生物樣本庫發(fā)展的具體需求。

　　特定疾病(如腫瘤、心血管疾病和神經(jīng)系統(tǒng)疾病)患者的血液或組織相關(guān)生物標(biāo)志物的鑒定，有益于疾病的早期檢測(cè)，預(yù)防和治療。生物標(biāo)志物可用于疾病的診斷、患者預(yù)后的預(yù)測(cè)、個(gè)性化醫(yī)療的承諾。篩選樣本中存在特定基因突變的患者接受個(gè)性化治療。例如，對(duì)非小細(xì)胞肺癌進(jìn)行EGFR突變檢測(cè)，來判斷患者腫瘤樣本中是否存在EGFR突變，如果存在，患者可接受個(gè)性化的治療，使用抗表皮生長因子受體酪氨酸激酶抑制劑，如吉非替尼(gefitinib)和厄洛替尼(erlotinib )進(jìn)行治療，而BRAFV600突變陽性的黑色素瘤患者使用BRAF抑制劑維羅非尼(vemurafenib)治療。個(gè)性化醫(yī)療為每個(gè)患者提供毒性最小的最適療法，這有賴于易得可用的高質(zhì)量、信息完整的人類生物樣本。

　　【4】生物樣本庫信息數(shù)據(jù)共享前瞻

　　生物樣本庫是融合生物樣本實(shí)體、生物分子信息以及樣本表型數(shù)據(jù)的綜合資源，對(duì)于開展人類疾病預(yù)測(cè)、診斷、治療研究具有不可替代的重要作用。國際樣本庫發(fā)展大致分為三個(gè)階段：首先是建立生物樣本庫，之后才有可能數(shù)據(jù)被共享，最后才是發(fā)展為樣本資源網(wǎng)絡(luò)。我國樣本庫的發(fā)展，目前大多數(shù)都停留在建立這一步上，很少有能做到統(tǒng)一的。如果生物樣本庫信息數(shù)據(jù)不能整合和共享，那其對(duì)于轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)或個(gè)體化醫(yī)學(xué)的價(jià)值也將大打折扣。目前我國迎來了生物樣本庫的黃金時(shí)代，如何建立我國生物樣本庫信息資源的共享和整合系統(tǒng)，將成為未來生物樣本庫建設(shè)的重中之重。

　　目前階段最大挑戰(zhàn)就是生物樣本庫數(shù)據(jù)共享。正如上海申康醫(yī)院發(fā)展中心醫(yī)療事業(yè)部主任鄭培永教授所說：中國的生物樣本庫的數(shù)據(jù)共享，就像在說“戒煙”一樣，說起來容易做起來難，都想用別人家的數(shù)據(jù)而自己不想提供。都顧慮自己的權(quán)益受到影響，怕自己的勞動(dòng)成果被別人竊取了果實(shí)。所以在談共享之前，需要建立一整套完整的共享機(jī)制來保證每一個(gè)參與者的權(quán)益，歸屬以及數(shù)據(jù)的保密和隱私，包括共享服務(wù)管理機(jī)制、評(píng)估激勵(lì)機(jī)制、倫理學(xué)評(píng)估、服務(wù)流程、利益分配、服務(wù)質(zhì)量保證、沖突決策機(jī)制等。

　　【5】全球建成首個(gè)豬生物樣本庫疾病動(dòng)物模型

　　種豬1339號(hào)通過基因工程處理患上糖尿病;其位于德國慕尼黑MIDY-PIG生物樣本庫的身體組織現(xiàn)在可供研究人員免費(fèi)獲取。

　　首先取出的是一個(gè)腎臟：在洗凈血液后，它原來的暗紅色變?yōu)槊谆疑?。緊接著，糾纏在內(nèi)部臟腑中很難取出的胰臟被迅速送到干冰中儲(chǔ)藏。速度至關(guān)重要，因?yàn)樯Y(jié)束后，身體器官會(huì)迅速衰退，且尸體解剖過程中的每個(gè)細(xì)節(jié)也極為重要。

　　這些珍貴的器官來自于種豬1339號(hào)，它曾在德國一所大學(xué)的農(nóng)場(chǎng)中度過3年半的正常生活，盡管它出生時(shí)便患有糖尿病。今年3月初，這頭豬被宰殺，其身體各部分被用于科學(xué)研究，這是日益增多的讓研究用的每個(gè)動(dòng)物科學(xué)利益最大化的案例之一。

　　【6】腫瘤3D生物樣本庫的建立或可用于開發(fā)個(gè)體化藥物篩選技術(shù)

　　近日，來自韋爾科姆基金會(huì)桑格學(xué)院研究所(Wellcome Trust Sanger Institute)的研究者們通過研究表示，由癌癥患者機(jī)體腫瘤所衍生的類器官或許可以緊密復(fù)制原始腫瘤的關(guān)鍵特性;這種類器官的培養(yǎng)基或許可以足夠進(jìn)行大規(guī)模的藥物篩選來檢測(cè)和藥物敏感性相關(guān)的遺傳改變，該研究或?yàn)殚_發(fā)個(gè)體化療法及優(yōu)化癌癥患者的臨床治療效果提供幫助。

　　演技組合Mathew Garnett指出，本文研究首次對(duì)癌癥類器官進(jìn)行了收集從而形成了一個(gè)活生生的生物樣本庫，這些類器官均來自于病人機(jī)體原始腫瘤的衍生物，研究者認(rèn)為類器官或可作為一種重要的工具來進(jìn)行癌癥研究，同時(shí)也可以幫助改善開發(fā)有效癌癥療法的能力。

　　為了闡明癌癥的發(fā)病根源及開發(fā)新型癌癥療法，許多實(shí)驗(yàn)室都在利用實(shí)驗(yàn)性的動(dòng)物系統(tǒng)來進(jìn)行研究，比如生在在病人機(jī)體腫瘤上的細(xì)胞;然而當(dāng)前可用的細(xì)胞系是在理想條件下所衍生的，因此其并不能真實(shí)地反應(yīng)腫瘤細(xì)胞的特性，因此研究者基于獨(dú)特的基因突變譜來預(yù)測(cè)病人對(duì)藥物的敏感性仍然面臨著很大的挑戰(zhàn)。

　　【7】行業(yè)大牛眼中的生物樣本庫

　　"信息化不能單一解釋為管理。樣本信息化的核心，簡單地說，就是如何以正確的方式描述樣本所包含的信息內(nèi)容，并且讓這些信息能夠充分體現(xiàn)樣本的特性與特征。"在談及生物樣本庫的信息化問題時(shí)，樣本庫信息化管理專家、上海交通大學(xué)附屬新華醫(yī)院王偉業(yè)教授這樣告訴生物谷記者。

　　生物樣本庫與傳統(tǒng)生物資源保存最根本的區(qū)別就是樣本的信息化問題。"樣本自身沒有什么價(jià)值，真正的價(jià)值在于其特有的信息，也就是說，生物樣本是唯一的生物實(shí)體，它既有豐富的臨床信息，又有詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)室信息，這是其他實(shí)體無法做到的。"

　　而現(xiàn)代建設(shè)生物樣本庫的目的就是如何能夠把生物樣本資源轉(zhuǎn)化或翻譯成為數(shù)據(jù)信息資源，如果樣本沒有信息的轉(zhuǎn)化，其作為轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)和個(gè)體化醫(yī)學(xué)研究的寶貴資源也將成為一句空話。但在生物樣本庫信息信息化管理過程中，我國仍面臨著一些棘手難題。

　　【8】當(dāng)互聯(lián)網(wǎng) 遇上生物樣本庫

　　互聯(lián)網(wǎng)+和馬云遇到了，天貓?zhí)詫毘霈F(xiàn)了，互聯(lián)網(wǎng)+和程維遇到了一起，嘀嘀打車出現(xiàn)了，互聯(lián)網(wǎng)+和張旭豪遇到了，餓了嗎出現(xiàn)了，那互聯(lián)網(wǎng)+遇上生物樣本庫后又會(huì)產(chǎn)生什么化學(xué)反應(yīng)呢?

　　生物谷帶著這個(gè)問題，采訪了上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院的王偉業(yè)教授，看看教授是怎么回答的呢?

　　王偉業(yè)教授表示：互聯(lián)網(wǎng)+遇上生物樣本庫時(shí)，其實(shí)還產(chǎn)生了大數(shù)據(jù)這個(gè)概念，互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)這兩個(gè)概念在現(xiàn)代生樣本庫信息化建設(shè)和發(fā)展進(jìn)程中是必然存在的重要元素：臨床信息決定生物樣本的生物特性以及其應(yīng)用的廣度和深度;通過生物技術(shù)可以挖掘生物樣本內(nèi)涵的生物活性，其產(chǎn)生的研究結(jié)果就是累計(jì)大量數(shù)據(jù)信息，隨之進(jìn)一步更加全面地反映生物樣本的生物特性。

　　【9】精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)是國際和中國生物樣本庫的發(fā)展趨勢(shì)

　　歸結(jié)起來， 2015年與生物樣本庫建設(shè)和管理相關(guān)的工作內(nèi)容主要有幾個(gè)方面： (1)按照當(dāng)初的計(jì)劃安排，樣本庫的運(yùn)作與管理發(fā)展更加需要一些具體的信息化管理功能。所以我在原來信息化管理系統(tǒng)(BIMS)的基礎(chǔ)上做了新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并以NG BIMS命名，體現(xiàn)新一代的系統(tǒng)產(chǎn)品的更新(Next Generation BIMS)，由合作的海爾團(tuán)隊(duì)研發(fā)，目的是為了滿足樣本庫日常操作和管理的需要;

　　(2)繼續(xù)我負(fù)責(zé)的國際合作研究項(xiàng)目，探討隊(duì)列研究數(shù)據(jù)統(tǒng)一與共享模式。同時(shí)也開始探索應(yīng)用此數(shù)據(jù)統(tǒng)一與共享模式與國際合作團(tuán)隊(duì)開展新的項(xiàng)目合作 – 作為中國方面合作者之一，加入合作方向加拿大政府申報(bào)新的研究項(xiàng)目，主要核心是探索應(yīng)用此模式在新合作項(xiàng)目中作為驗(yàn)證體系，這也是數(shù)據(jù)需要統(tǒng)一之后才能夠共享的作用之一;

　　(3)將多中心隊(duì)列研究生物樣本如何協(xié)同(Interoperability)管理以減少不同來源生物樣本之間異質(zhì)性(Heterogeneity)的經(jīng)驗(yàn)和觀點(diǎn);以及為什么要先統(tǒng)一數(shù)據(jù)才能夠信息共享的研究思路和認(rèn)識(shí)發(fā)表在行業(yè)的中文期刊上，希望供有興趣者參考討論;

　　(4)還有就是前面談起的，基于自己的研究與研發(fā)興趣的內(nèi)容進(jìn)行綜合性歸納后形成系統(tǒng)性建設(shè)和運(yùn)用生物樣本庫的新理念-“平臺(tái)化醫(yī)學(xué)研究資源”。希望和同行探討，能夠?qū)ㄔO(shè)臨床信息表達(dá)的生物樣本庫能起到一點(diǎn)引導(dǎo)作用，至少引起一些共同興趣者的思考。

　　【10】關(guān)于生物樣本庫儲(chǔ)存腦脊液用于神經(jīng)系統(tǒng)疾病生物標(biāo)志物分析的研究

　　腦脊液能夠反映神經(jīng)系統(tǒng)疾病的病理生理變化，對(duì)于神經(jīng)保護(hù)措施以及生物標(biāo)記物的研究非常必要。因此，腦脊液生物樣本庫與神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)現(xiàn)生物標(biāo)記物及疾病評(píng)估密切相關(guān)。生物樣本庫保存腦脊液的一個(gè)重要方面是質(zhì)控，這對(duì)于持續(xù)的患者隨訪以及各研究中心之間樣本交換十分必要。通過系統(tǒng)性地研究以闡明不同前處理和儲(chǔ)存對(duì)于腦脊液中大量蛋白的影響是首要和必要的。

　　加強(qiáng)國際網(wǎng)絡(luò)合作以及嚴(yán)格使用標(biāo)準(zhǔn)化操作流程是腦脊液樣本庫的重要特點(diǎn)。在本文中提到的也是當(dāng)前采用的腦脊液及血液樣本的采集和儲(chǔ)存標(biāo)準(zhǔn)流程使得大規(guī)模在病例及對(duì)照中研究生物標(biāo)記物成為可能?？傊?，多個(gè)中心間的合作和努力使得神經(jīng)疾病的生物標(biāo)記物研究已邁入新時(shí)代。生物樣本庫的標(biāo)準(zhǔn)化流程包括樣本收集、質(zhì)量控制以及合理選取生物標(biāo)記物研究中的對(duì)照組，極大地提高了生物標(biāo)記物研究的質(zhì)量。