生物樣本庫的發(fā)展現(xiàn)狀

高 瑩，楊 建，王 舒

生物樣本庫的發(fā)展現(xiàn)狀

高 瑩，楊 建，王 舒

生物樣本作為基礎(chǔ)研究與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究的寶貴資源，近年來備受全球重視，作為轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的戰(zhàn)略資源——生物樣本庫也得到了迅猛發(fā)展?，F(xiàn)就生物樣本庫在國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r及取得的重要科研成果作一簡述；并針對我國生物樣本庫建設(shè)中存在的不足，結(jié)合我國的實(shí)際情況對其進(jìn)行分析，以期推進(jìn)我國生物樣本庫的建設(shè)。

生物樣本庫；轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)；發(fā)展現(xiàn)狀

轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的戰(zhàn)略資源——生物樣本庫(Biobank)又稱生物銀行[1-2]，包括3個方面要素：①生物樣本，即指按照標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范收集、儲存的健康和疾病的生物體樣本，包括人體組織、器官、血漿、血清、尿液、唾液或經(jīng)處理過的生物樣本(DNA、RNA、蛋白質(zhì)等)；②與生物樣本相關(guān)的資料，包括臨床診療記錄、病理檢驗(yàn)、隨訪信息、知情同意書；③對生物樣本庫的質(zhì)量控制、信息管理與應(yīng)用[3-4]。生物樣本庫的建立對疾病的研究和治療有重大意義，能夠促進(jìn)生物、臨床和制藥業(yè)等領(lǐng)域的發(fā)展[2]。目前，全球生物樣本庫市場每年以30%的速度增長，2015年生物樣本庫將達(dá)到1 830億美元市場的規(guī)模。隨著我國十二五國家科技計(jì)劃的推進(jìn)，我國的生物樣本庫建設(shè)也處于蓬勃發(fā)展中，現(xiàn)就國內(nèi)外生物樣本庫的發(fā)展現(xiàn)狀作一簡述。

1 國外生物樣本庫發(fā)展現(xiàn)況

美國最先建立了專門的組織庫，1949年George Hyatt創(chuàng)建美國海軍組織庫，1984年美國組織庫協(xié)會建立了第1部針對組織庫的權(quán)威產(chǎn)業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)。1987年美國國家癌癥研究所(National Cancer Institate，NCI)開始建立腫瘤生物樣本庫，隨后又逐漸建立了乳腺癌組織合作資源庫、美國NCI癌癥中心/研究組核心資源庫、合作試驗(yàn)組和家族性癌癥登記項(xiàng)目以及組織芯片研究項(xiàng)目[5]。2009年美國NCI建立了國家級腫瘤生物樣本庫。2015年美國NCI建立了用于記錄生物標(biāo)志物研究的數(shù)據(jù)庫。截至21世紀(jì)初美國生物樣本庫存儲的人體組織樣本數(shù)量已超過3億份，且每年以2 000萬份的速度遞增。

在歐洲，歐盟于1991年成立了歐洲組織庫協(xié)會，并頒布了歐洲組織庫協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)[6]。隨之一批大規(guī)模的國家級生物樣本庫迅速建立，如英國的UK Biobank、瑞典的Life Gene、愛沙尼亞的Estonia Gene Bank等，為轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究提供了豐富的生物樣本資源；2008年又籌建了“泛歐洲生物樣本庫與生物分子資源研究中心”，旨在進(jìn)一步發(fā)展歐洲現(xiàn)有的生物樣本收集及應(yīng)用平臺。近年歐洲藥品管理局又建立了公共開放的電子注冊數(shù)據(jù)庫。2012年3月，世界上最大的生物樣本庫——英國生物樣本庫管理系統(tǒng)正式建立，存儲樣本總數(shù)超過5 000萬份。此外，丹麥生物樣本庫的樣本存儲量也達(dá)到600萬份。

在亞洲，日本的國家樣本庫規(guī)模宏大且信息完整，為基因組學(xué)的研究提供了寶貴的資源。新加坡、韓國、印度等國家也積極參與到生物樣本庫的建設(shè)中，如新加坡建立了國家組織網(wǎng)絡(luò)、印度的合同研究組織建立了在線生物標(biāo)志物數(shù)據(jù)庫。

現(xiàn)國際上主要的樣本庫有國際生物和環(huán)境資源協(xié)會、美國NCI樣本庫、歐洲生物樣本庫與生物分子資源研究平臺[7]、法國國家健康和醫(yī)學(xué)研究院樣本庫、英國生物樣本庫、加拿大公共人群基因組項(xiàng)目、澳大利亞腫瘤樣本庫[8]、公共人口基因組計(jì)劃、盧森堡聯(lián)合生物樣本庫，其中國際生物和環(huán)境資源協(xié)會與美國NCI樣本庫擁有建設(shè)組織庫最權(quán)威的產(chǎn)業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)[9]。

2 我國生物樣本庫發(fā)展現(xiàn)況

我國擁有龐大的臨床樣本資源[10]，將這些寶貴的資源收集起來合理利用，勢必能為醫(yī)學(xué)研究創(chuàng)造無限價值。我國的生物樣本庫建設(shè)起步雖晚，但發(fā)展迅速[11]。

1994年中國科學(xué)院建立了中華民族永生細(xì)胞庫。隨后，北京市、山東省建立了臍帶血造血干細(xì)胞庫，泰州健康科學(xué)研究院建立了DNA樣本庫，上海生物芯片有限公司芯超生物銀行一些專項(xiàng)生物樣本資源庫也相繼建立[5]。《“十二五”生物技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》明確要求建設(shè)國家生物信息中心，包括生物信息庫和大型生物樣本資源庫以及共享服務(wù)體系、2004年天津腫瘤醫(yī)院建立的腫瘤組織樣本庫、2005年北京大學(xué)第一醫(yī)院建立的人類血液樣本庫、2008年建立的國家肝癌樣本庫、2010年啟動的北京重大疾病臨床數(shù)據(jù)和樣本數(shù)據(jù)庫[5]。

此外，作為中國第1個國家級基因庫——深圳國家基因庫[12]，截至2014年已累計(jì)收集和儲存了近300萬份生物樣本，為我國生命科學(xué)研究和生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了基礎(chǔ)性和公益性服務(wù)平臺。2015年上海市科學(xué)技術(shù)委員會公布的《2015年度上海市科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新資金擬立項(xiàng)名單》中，梅斯醫(yī)學(xué)開發(fā)的“疾病風(fēng)險數(shù)據(jù)庫”項(xiàng)目名列其中，這是我國開發(fā)的首個生物標(biāo)志物數(shù)據(jù)庫。2015年我國國家基因庫E-BioBank資源信息共享平臺“樣本庫目錄”模塊全新上線，這是我國首個生物資源樣本庫目錄。2015年，國際人類基因變異組項(xiàng)目設(shè)立中國區(qū)，我國將進(jìn)行約20種重大疾病的變異基因數(shù)據(jù)收集、建立分病種數(shù)據(jù)庫，為健康指導(dǎo)提供精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)指標(biāo)。

我國有關(guān)中醫(yī)藥行業(yè)領(lǐng)域生物樣本庫的建設(shè)起步較晚，2009年中國醫(yī)藥生物技術(shù)協(xié)會組織生物樣本庫分會成立，全國近100多家醫(yī)院參與中醫(yī)藥生物樣本庫的建設(shè)。2010年湖北省中醫(yī)院建立了肝病樣本庫，經(jīng)過近幾年的發(fā)展，已形成一定的規(guī)模；云南省中醫(yī)中藥研究院建立了艾滋病樣本庫[13]，并深入研究中醫(yī)藥治療艾滋病的作用靶點(diǎn)和特點(diǎn)，達(dá)到了資源保存和共享。2014年11月“全國組織生物樣本庫中醫(yī)藥學(xué)組”正式成立，旨在探索符合中醫(yī)研究特色的生物樣本庫建設(shè)。天津中醫(yī)藥大學(xué)研究生院在此次中醫(yī)藥學(xué)生物樣本庫的建設(shè)中確定為副組長建設(shè)單位。

此外，我國少數(shù)民族獨(dú)特的居住環(huán)境、生活方式使這些少數(shù)民族形成了極為罕見的遺傳病、特種病，以及特殊的治療方法。近年來，新疆生物樣本庫的建立為民族特種病的醫(yī)學(xué)研究提供了樣本儲存，今后將會有更多的民族醫(yī)學(xué)樣本庫建立。

3 基于樣本庫取得的重要科研成果

基于生物樣本庫的迅猛發(fā)展，目前已取得了很多重大的科研成果，如Sudmant等[14]及Coe等[15]通過研究發(fā)現(xiàn)不同種族個體之間的遺傳差異或許主要取決于基因拷貝數(shù)變異的結(jié)構(gòu)元件，這將有利于理解人類的遺傳突變；位于德國慕尼黑MIDY-PIG生物樣本庫的種豬1339號通過基因工程處理患上糖尿病，因豬與人類的相似度高，此種豬可幫助發(fā)現(xiàn)糖尿病并發(fā)癥中涉及的分子與機(jī)制，包括小血管和神經(jīng)異變、心臟與腎臟疾病及失明等[16-18]。Guo等[19]提出一種結(jié)合壓力循環(huán)技術(shù)和SWATH(sequential windowed acquisition of all theoretical fragment ions)-質(zhì)譜分析法，將臨床樣本進(jìn)行質(zhì)譜處理分析后轉(zhuǎn)換成數(shù)字文件，增強(qiáng)了臨床樣本的利用率，具有非常重要的意義。2014年，美國建立糞便庫[20]用于疾病治療，將糞便作為一種組織或一特殊分類用于胃腸道疾病的治療，不僅能保護(hù)患者安全，而且有利于規(guī)范擴(kuò)展應(yīng)用范圍。中國科學(xué)院在生物樣本庫的擴(kuò)建中，已成功研發(fā)了國產(chǎn)的新一代基因測序儀[21]，測序儀在技術(shù)性能上是唯一可匹敵國際市場主流產(chǎn)品的國產(chǎn)基因測序系統(tǒng)。這不僅填補(bǔ)了我國在基因測序基礎(chǔ)裝備領(lǐng)域的空白、提升了裝備自主化水平，同時也將使我國生命科學(xué)研究機(jī)構(gòu)獲得低成本、高效率的測序工具，進(jìn)而有效地開發(fā)和利用我國豐富的基因資源，加速我國基因戰(zhàn)略的發(fā)展。

4 我國生物樣本庫存在的問題及解決方案

2011 年我國醫(yī)藥生物技術(shù)協(xié)會組織專家共同制定了我國生物樣本庫建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范(試運(yùn)行)，為我國建設(shè)生物樣本庫提供了一定的標(biāo)準(zhǔn)[22]。目前我國各方面都在積極推進(jìn)樣本庫的建設(shè)工作，在對我國多家醫(yī)院生物樣本庫調(diào)研卻發(fā)現(xiàn)存在許多問題。首先，某些基礎(chǔ)條件和科研能力一般的醫(yī)院并未真正了解建設(shè)生物樣本庫的成本和預(yù)期效益，盲目跟風(fēng)建設(shè)生物樣本庫，導(dǎo)致生物樣本庫建設(shè)無序化，造成資源的極大浪費(fèi)。其次，長期以來，生物樣本的搜集和利用存在各自為政的現(xiàn)象，缺乏足夠的交流與溝通，難以形成有效的資源開放與共享。再次，生物樣本庫的管理人員多未經(jīng)專業(yè)化培訓(xùn)，從樣本的采集、儲存、使用等各個環(huán)節(jié)管理欠規(guī)范，安全保障設(shè)施不完備，臨床信息不完整，治療后的療效觀察與隨訪資料缺乏等。

基于以上問題，我國生物樣本庫的建設(shè)亟待完善。首先，政府應(yīng)加大對生物樣本庫建設(shè)的重視與支持，頂層設(shè)計(jì)，打造符合國際標(biāo)準(zhǔn)的高質(zhì)量國家層面的生物樣本庫，并充分利用資源將樣本轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)信息資源。其次，培養(yǎng)一批專業(yè)的管理人員，從樣本的采集、儲存、使用到管理的各個環(huán)節(jié)嚴(yán)格進(jìn)行質(zhì)量控制，防止樣本資源浪費(fèi)。再次，加大生物樣本庫的建設(shè)宣傳，讓更多的醫(yī)院參與進(jìn)來，使生物樣本能夠?qū)崿F(xiàn)多中心、多種類的收集。最后，加強(qiáng)信息的交流與共享。

生物樣本庫的建立對于開展人類疾病預(yù)測、診斷、治療具有不可替代的重要作用。隨著基因組學(xué)和蛋白組學(xué)的發(fā)展，以及人們對生物醫(yī)學(xué)資源認(rèn)識的提高，國內(nèi)外已形成了腫瘤庫、胚胎庫、干細(xì)胞庫、骨庫、眼庫一些專業(yè)化的樣本庫。美國和歐洲的樣本庫起步較早，目前已逐漸向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、專業(yè)化、特色化、信息化、國際化及職能化方向發(fā)展。我國雖然建立了自己的樣本庫，但仍不夠完善。基于我國人口資源優(yōu)勢，我國可在較短時間內(nèi)積累大量樣本，應(yīng)該充分利用優(yōu)勢將我國的生物樣本庫建設(shè)成國際上質(zhì)量最高、規(guī)模最大的生物樣本庫；尤其是建立具有中國特色的中醫(yī)藥生物樣本庫，組建有地區(qū)特色、病種特色的樣本庫，促進(jìn)全國中醫(yī)院資源流通與共享，為中醫(yī)藥走出國門貢獻(xiàn)力量。

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The development status of biobank inside and outside the country

GAO Ying1，YANG Jian2，WANG Shu3
(1.Graduate School，Tianjin University of Traditional Chinese Medicine，Tianjin 300193，China；2.Department of Physiatry，the First Affiliated Hospital，Tianjin University of Traditional Chinese Medicine，Tianjin 300193，China；3.Key Laboratory of Acupuncture，the First Affiliated Hospital，Tianjin University of Traditional Chinese Medicine，Tianjin 300193，China)

As a valuable resource of basic research and translational medicine，biological sample has received much attention in recent years.As a strategic resource of translational medicine，biobank has developed rapidly.The development status of the biobank and the important scientific research achievements at home and abroad are discussed in this paper.And we analyze the defect of the biobank of our country combined with the actual situation，in order to promote the construction of biobank in China.

Biobank；Translational medicine；Development situation

R-05

A

2095-3097(2015)06-0329-03

10.3969/j.issn.2095-3097.2015.06.003

2015-09-10 本文編輯：徐海琴)

國家自然科學(xué)基金(81303020，8117339)；國家973計(jì)劃項(xiàng)目(2012CB518505)

300193天津，天津中醫(yī)藥大學(xué)研究生院(高 瑩)，第一附屬醫(yī)院康復(fù)科(楊 建)，第一附屬醫(yī)院針灸學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(王 舒)