如何發(fā)揮生物樣本庫在臨床研究中的作用

，， ，，，

臨床研究主要是以疾病的診斷、治療、預(yù)后、病因?yàn)檠芯磕繕?biāo)，以臨床患者為研究對象，以醫(yī)療機(jī)構(gòu)為基地的一類醫(yī)學(xué)研究的總稱[1]。臨床研究起源于臨床實(shí)踐，旨在解決臨床實(shí)踐中出現(xiàn)的問題而進(jìn)行研究，隨著人類對健康需求的不斷增長以及科技發(fā)展的不斷進(jìn)步，加強(qiáng)臨床研究對于提高人民群眾的健康水平具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。世界各國在臨床研究領(lǐng)域投入了大量的人力和物力，并積累了海量的數(shù)據(jù)和資源。臨床轉(zhuǎn)化研究是將基礎(chǔ)科學(xué)研究轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。好的臨床研究除了要有敏銳的觀察力和良好的試驗(yàn)設(shè)計(jì)，更需要長期不懈的堅(jiān)持，從臨床病例的前期入組、組織評估、臨床檢查到后期的患者隨訪，資料越細(xì)化完整，病例樣本量越充足，研究結(jié)果越可靠。一項(xiàng)好的臨床研究從設(shè)計(jì)到最后的成果發(fā)表，可能要經(jīng)歷10年或更長的時間。美國著名的弗萊明翰心臟病研究[2]和荷蘭的鹿特丹掃描研究[3]就是最好的例子，其中離不開良好而合理的研究設(shè)計(jì)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亩鄬W(xué)科協(xié)作研究團(tuán)隊(duì)。

隨著醫(yī)療大數(shù)據(jù)、基因組學(xué)、代謝組學(xué)和表觀遺傳學(xué)等領(lǐng)域的快速發(fā)展，生物樣本庫資源成為開展臨床研究的重要組成部分，尤其是開展精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的重要基礎(chǔ)。精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)是指針對每位患者的個體特征制定個性化的治療方案，根據(jù)對某種疾病的易感性或特定治療方案的反應(yīng)將患者個體分成亞群，然后將預(yù)防或治療措施應(yīng)用于有效的患者[4]。臨床研究應(yīng)當(dāng)以精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)為導(dǎo)向，而轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)是臨床研究向精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)化的橋梁。作者就如何充分合理應(yīng)用臨床生物樣本庫開展臨床研究展開論述。

1 如何發(fā)揮生物樣本庫在臨床研究中的重要作用

生物樣本庫，又稱生物銀行，主要指對健康與疾病生物體的細(xì)胞、組織和器官等樣本，包括人體血液、體液、器官、組織、毛發(fā)等或經(jīng)處理過的生物衍生物(DNA、RNA等)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化收集、處理、儲存以及樣本相關(guān)的臨床、病理、治療、隨訪、知情同意等資料進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的質(zhì)量控制、管理與應(yīng)用的系統(tǒng)[5]?，F(xiàn)就生物樣本庫在臨床研究中的主要應(yīng)用類型進(jìn)行介紹。

1.1 臨床生物樣本庫在精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用 隨著精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)與遺傳學(xué)研究的快速發(fā)展，樣本庫的應(yīng)用越來越廣泛，樣本庫成為鑒定多種疾病診斷及發(fā)病機(jī)制的重要基礎(chǔ)。樣本庫的信息量非常巨大，它不僅是樣本的收集，也包含樣本相關(guān)生物體或人體數(shù)據(jù)的采集、隨訪。

1.1.1 臨床生物樣本庫在基因組學(xué)中的應(yīng)用 伴隨存儲樣本數(shù)據(jù)信息的復(fù)雜度不斷快速增加,生物樣本庫除了收集樣本相關(guān)的基本數(shù)據(jù)和診斷信息外,還延伸到更多信息,包括參加者和患者的多種基因型,到目前已經(jīng)迅速擴(kuò)張到基因組學(xué)、蛋白組學(xué)及其他的組學(xué)信息[6]。生物樣本庫包含各種類型的生物分子以及遺傳信息和表型信息，生物分子包括DNA、RNA、蛋白等，臨床表型信息包括個人健康記錄中的信息等，在基因-有機(jī)體-環(huán)境的相互作用的病因?qū)W研究中，通常是將3種信息合并起來再進(jìn)行數(shù)據(jù)分類處理。DNA往往不能完整反映基因與環(huán)境對疾病的作用，所以研究人員需要將個人的DNA信息與其表型信息進(jìn)行對照，表型信息能幫助研究人員探索多態(tài)性和表型之間的關(guān)聯(lián)[7]。單一高風(fēng)險基因突變以及多個低風(fēng)險的突變均可導(dǎo)致諸如癌癥等疾病。但對那些低風(fēng)險的相關(guān)基因只有通過全基因組研究等大樣本量的研究才能發(fā)現(xiàn)[8]。

1.1.2 臨床生物樣本庫在代謝組學(xué)中的應(yīng)用 臨床生物樣本庫在代謝組學(xué)中應(yīng)用廣泛，最常見的人體代謝物是尿液，尿液相對于血液樣本收集更加方便易行，尤其是在兒童樣本收集中值得考慮。2013年的流行病學(xué)調(diào)查顯示，我國成人糖尿病患病率為10.9%，糖尿病前期患病率為35.7%[9]，依照此結(jié)果推算，目前我國糖尿病患者已達(dá)14 831萬。利用我國豐富的糖尿病樣本資源，結(jié)合定量蛋白質(zhì)組技術(shù)以及對尿液代謝組學(xué)分析檢測，有助于糖尿病的臨床診斷和預(yù)測糖尿病早期發(fā)病，有助于促進(jìn)代謝性疾病的臨床診治水平。

1.2 臨床生物樣本庫在生物標(biāo)志物篩選中的應(yīng)用 生物標(biāo)志物由于與人體病理生理變化等密切相關(guān)，從微觀層面反應(yīng)了疾病病情變化和轉(zhuǎn)歸，同時具有客觀可量化的特點(diǎn)，在許多疾病的臨床診斷或療效評價中發(fā)揮著重要作用。例如應(yīng)用腫瘤生物標(biāo)志物對惡性腫瘤進(jìn)行早期診斷時，臨床醫(yī)生希望找到靈敏度與特異度均較高的腫瘤生物標(biāo)志物。同一疾病不同病程當(dāng)中，或者同一疾病樣本來源不同的腫瘤標(biāo)志物數(shù)值均會有所不同，臨床生物樣本是發(fā)現(xiàn)敏感、穩(wěn)定的腫瘤標(biāo)志物的基礎(chǔ)。例如，甲胎蛋白(alpha fetoprotein，AFP)是一種與不同糖基結(jié)合的糖蛋白，在不同的疾病階段，AFP的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，且其對不同糖基的結(jié)合能力也發(fā)生改變；有研究發(fā)現(xiàn)，AFP-L3對肝細(xì)胞癌的特異度及敏感度均較AFP高[10]。將生物樣本庫中蘊(yùn)含的大量潛在腫瘤生物標(biāo)志物經(jīng)臨床檢驗(yàn)后再應(yīng)用于臨床,可用于開發(fā)新的腫瘤檢測技術(shù)并有效提高疾病檢驗(yàn)效能。

2 如何合理應(yīng)用臨床流行病學(xué)開展臨床研究

在臨床研究當(dāng)中，臨床流行病學(xué)無論是探索疾病病因、控制疾病發(fā)展還是制定疾病防控策略等諸多方面都具有重要的地位與作用。而臨床流行病學(xué)研究也往往需要大樣本的調(diào)查才能得出可靠結(jié)論。中國近年建立了多個大型的疾病研究隊(duì)列，相應(yīng)會在研究過程中收集大量的生物樣本，利用臨床流行病學(xué)對生物樣本的應(yīng)用不可或缺。流行病學(xué)是在人類與疾病作斗爭的過程形成和發(fā)展起來的一門應(yīng)用學(xué)科，在探索疾病病因、預(yù)防控制疾病、制定和評價公共衛(wèi)生策略措施，以及改善人群健康等諸多方面扮演著重要的角色[11]，臨床流行病學(xué)是流行病學(xué)的一個重要分支學(xué)科。

廣泛開展臨床研究，首先要面臨的問題就是如何將臨床流行病學(xué)應(yīng)用于臨床研究。①為了便于臨床數(shù)據(jù)的分析與共享，首先應(yīng)為各個醫(yī)療機(jī)構(gòu)的臨床醫(yī)生搭建臨床研究設(shè)計(jì)、統(tǒng)計(jì)分析共享平臺，使得數(shù)據(jù)資源得以最大限度的開發(fā)和利用，同時充分利用平臺的資源，實(shí)現(xiàn)信息共享。②臨床流行病學(xué)也是臨床課題研究設(shè)計(jì)的重要手段，科研設(shè)計(jì)是否合理，所得的結(jié)論是否可靠，統(tǒng)計(jì)學(xué)處理是否得當(dāng)，都要合理利用臨床流行病學(xué)。③通過對臨床研究項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和指導(dǎo)，對臨床項(xiàng)目的設(shè)計(jì)提供建議，提高臨床研究項(xiàng)目申報的質(zhì)量，增加項(xiàng)目申報的成功率。此外,臨床流行病學(xué)也關(guān)注衛(wèi)生政策和措施的研究與評價,如控制疾病的衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)學(xué)評價、藥物安全性評價、衛(wèi)生服務(wù)和衛(wèi)生政策評估等[12]。④加強(qiáng)臨床流行病學(xué)研究方法以及循證醫(yī)學(xué)研究方法的相關(guān)培訓(xùn)，才能讓臨床研究人員更好地掌握正確的研究方法，收集高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，開展高質(zhì)量的研究，提供有力的臨床證據(jù)，最終造福患者。

3 臨床生物樣本庫的標(biāo)準(zhǔn)化與共享

臨床生物樣本庫為開展臨床研究和精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，是開展臨床研究的重要平臺，建立樣本庫除了滿足醫(yī)療機(jī)構(gòu)自身的研究需要，還應(yīng)通過共享的方式向其他醫(yī)療機(jī)構(gòu)、科研機(jī)構(gòu)和高等院校的研究者開放，提供高質(zhì)量的臨床樣本。為開展多中心的臨床研究提供基礎(chǔ)和保障，所以生物樣本庫的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和信息化異常重要。

作為開展臨床研究和精準(zhǔn)醫(yī)療的基石[13]，臨床生物樣本庫的發(fā)展得到空前重視，迎來了快速發(fā)展的機(jī)遇期，同時在快速發(fā)展過程中也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。一是國家管理政策和法規(guī)方面的挑戰(zhàn),需要國家從頂層設(shè)計(jì)入手,建立相應(yīng)的法律法規(guī)，例如國家衛(wèi)生與計(jì)劃生育委員會2016年9月30日發(fā)布了《涉及人的生物醫(yī)學(xué)研究倫理審查辦法》。中國目前已建立國家級的人類資源共享平臺(www.egene.org.cn)，包括：中華民族遺傳資源中心、國家重大疾病遺傳資源中心、國家生殖遺傳資源中心、特殊人群遺傳資源中心、自然人群遺傳資源中心、極端環(huán)境遺傳資源中心、干細(xì)胞遺傳資源中心和分子影像資源中心8個中心和北京、上海、廣州3個區(qū)域性的人類遺傳資源中心。但是各家成員單位之間的臨床樣本如何實(shí)現(xiàn)共享，目前還缺乏相關(guān)的法規(guī)和管理辦法。二是倫理的挑戰(zhàn)，臨床樣本是患者無償捐贈的主要用于科學(xué)研究的重要資源，由各家醫(yī)療機(jī)構(gòu)的倫理委員會進(jìn)行審核使用，如何突破醫(yī)療機(jī)構(gòu)倫理委員會的制度障礙，讓臨床樣本作為“特殊商品”，實(shí)現(xiàn)在醫(yī)療機(jī)構(gòu)與研究機(jī)構(gòu)、制藥企業(yè)之間的有序流通，仍然面臨極大的挑戰(zhàn)。建立區(qū)域性的倫理委員會[14]和促進(jìn)企業(yè)與醫(yī)療機(jī)構(gòu)的科研合作是目前有效的解決辦法。

開展臨床研究時臨床樣本收集的方式和策略，如何發(fā)揮臨床生物樣本庫在臨床研究中的重要作用應(yīng)從以下幾方面著手：①協(xié)助實(shí)施臨床研究項(xiàng)目，以臨床研究項(xiàng)目引導(dǎo)臨床樣本的收集，以項(xiàng)目為驅(qū)動的臨床樣本收集目的明確，研究人員對樣本收集的要求更加清晰，有助于提高樣本收集的質(zhì)量；②對于暫時沒有明確研究項(xiàng)目資助的臨床樣本收集，需要考慮收集某些特征性的疾病樣本，為臨床課題申報奠定基礎(chǔ)，特別是罕見病、復(fù)雜疾病等重要的臨床樣本，做到提早收集與儲存，為今后的臨床研究奠定基礎(chǔ)；③中國生物樣本庫建設(shè)起步較晚，但發(fā)展十分迅速[15]，因此臨床樣本庫的規(guī)范化、信息化以及標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)既是臨床科研的重要資源，也是科研成果實(shí)現(xiàn)臨床轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

4 臨床樣本庫與臨床研究之間的協(xié)同與轉(zhuǎn)化

醫(yī)學(xué)科學(xué)研究中常常使用臨床的各種各樣的生物樣本，越來越多的臨床科研工作者意識到樣本資源對于科研工作的重要性，開始重視臨床生物樣本的收集和規(guī)范化的管理工作，一個優(yōu)秀的生物樣本庫信息化管理體系的建立，將帶來重要的科研價值[16-17]。隨著精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)時代的來臨和中國政府將醫(yī)學(xué)研究重點(diǎn)從基礎(chǔ)研究轉(zhuǎn)向臨床研究，大數(shù)據(jù)和信息化的快速發(fā)展，醫(yī)學(xué)研究的數(shù)據(jù)由以往生理生化數(shù)據(jù)向遺傳組學(xué)信息的快速轉(zhuǎn)變，如何高效運(yùn)用臨床樣本成了重要問題，全面而合理的運(yùn)用臨床流行病學(xué)進(jìn)行臨床研究設(shè)計(jì)，充分利用臨床樣本產(chǎn)生高效的遺傳數(shù)據(jù)和臨床大數(shù)據(jù)有機(jī)結(jié)合，促進(jìn)臨床研究的深入發(fā)展。同時研究者可根據(jù)不同研究需要通過流行病學(xué)問卷調(diào)查獲取患者的飲食、睡眠等環(huán)境信息，分析基因與環(huán)境的交互作用，探索疾病發(fā)生的病因[18]。

具有完整臨床信息的高質(zhì)量生物樣本是21世紀(jì)個體化醫(yī)療時代的關(guān)鍵，是系統(tǒng)研究多種生命組學(xué)的基礎(chǔ)[19]。通過臨床生物樣本庫平臺提高臨床研究準(zhǔn)確性，將我國豐富的臨床患者樣本資源通過臨床研究轉(zhuǎn)化為臨床診斷及治療的醫(yī)療手段，造福人類的健康。