支撐高質(zhì)量轉(zhuǎn)化研究的臨床研究全流程樣本管理體系的建立

周君梅，王敏，張勘，黃文彥

支撐高質(zhì)量轉(zhuǎn)化研究的臨床研究全流程樣本管理體系的建立

周君梅*，王敏*，張勘，黃文彥

200040 上海市兒童醫(yī)院上海交通大學(xué)附屬兒童醫(yī)院生物樣本庫(kù)（周君梅、王敏），腎臟風(fēng)濕科（黃文彥）；200003 上海市衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)科教處（張勘）

臨床研究與基礎(chǔ)研究中人員結(jié)構(gòu)和工作重點(diǎn)各有不同，如何利用生物樣本庫(kù)加強(qiáng)兩者之間的溝通、提高轉(zhuǎn)化研究水平，是目前亟待解決的問(wèn)題。

1 臨床研究日益受到重視

1.1 臨床研究的類型簡(jiǎn)介

臨床研究是以患者為主要研究對(duì)象，以疾病的診斷、治療、預(yù)后、病因和預(yù)防為主要研究?jī)?nèi)容，以醫(yī)療機(jī)構(gòu)為主要研究場(chǎng)所的醫(yī)學(xué)科研活動(dòng)的總稱，其目的在于解決臨床問(wèn)題、服務(wù)于臨床實(shí)際工作[1]。

傳統(tǒng)的臨床研究根據(jù)是否有干預(yù)因素可分為觀察性研究和試驗(yàn)性研究。觀察性研究再進(jìn)一步根據(jù)暴露和結(jié)局的先后分為病例報(bào)告、病例-對(duì)照研究、橫斷面研究及隊(duì)列研究等；試驗(yàn)性研究根據(jù)隨機(jī)、對(duì)照是否完整可分為隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)和非隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)[2]。但不論何種類型的臨床研究，其過(guò)程都將產(chǎn)生各種生物樣本。近年來(lái)，利用臨床研究過(guò)程中產(chǎn)生的疾病樣本開(kāi)展的研究逐漸增多，涵蓋多個(gè)領(lǐng)域、不同研究類型，如 Olsen 等[3]的隨機(jī)對(duì)照研究，其目的在于明確早期應(yīng)用羥化氯喹是否可減慢紅斑狼瘡患者的臨床進(jìn)展及與之相關(guān)的生物標(biāo)志物，在此過(guò)程中積累的患者不同治療階段的樣本資源可用于后續(xù)的機(jī)制研究。Yu 等[4]開(kāi)展的隊(duì)列研究結(jié)合樣本分析的結(jié)果顯示：與非多囊腎患者的對(duì)照組相比，患有多囊腎的人群后續(xù)患癌風(fēng)險(xiǎn)明顯升高且與年齡、性別、合并癥等因素?zé)o明顯相關(guān)。這些研究均建立在疾病樣本之上。由此可見(jiàn)，疾病樣本在臨床研究中占據(jù)著越來(lái)越重要的地位。

1.2 臨床研究過(guò)程中的樣本管理亟待加強(qiáng)

臨床研究是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，多部門(mén)多角色的參與是高質(zhì)量完成臨床研究的前提[5-6]。以往的研究中，具有臨床背景的人員參與了臨床研究的課題設(shè)計(jì)、實(shí)施、監(jiān)查和總結(jié)，基礎(chǔ)研究背景的人員參與度相對(duì)較低。造成的結(jié)果是臨床觀察部分的數(shù)據(jù)完整，而研究過(guò)程中的疾病樣本的管理及其質(zhì)量尚有待重視。近期在雜志上發(fā)表了系列關(guān)于研究結(jié)果可重復(fù)性的調(diào)查結(jié)果[7-8]，其重復(fù)性較差的重要原因之一是樣本的質(zhì)量，不僅包括樣本本身的質(zhì)量問(wèn)題，也包括了在臨床研究的設(shè)計(jì)之初因樣本采集計(jì)劃不合理造成的不可追溯的樣本缺失問(wèn)題和質(zhì)量一致性問(wèn)題，提示在臨床研究的設(shè)計(jì)階段，課題組成員中有必要納入有基礎(chǔ)研究背景的樣本管理人員和基礎(chǔ)研究人員，與臨床專家一起，共同建立科學(xué)的樣本采集計(jì)劃。

以往的臨床研究的觀察指標(biāo)以臨床數(shù)據(jù)為主，疾病樣本的留取也圍繞著檢測(cè)臨床療效的需要，較少考慮到未來(lái)可能的轉(zhuǎn)化研究需求。隨著生物技術(shù)的快速進(jìn)展，在符合倫理要求和保護(hù)受試者的前提下，在臨床研究的起始階段，可充分考慮臨床研究后期的轉(zhuǎn)化研究對(duì)樣本的科研需求，以減少因樣本采集計(jì)劃不合理造成的不可追溯的樣本缺失問(wèn)題和質(zhì)量一致性問(wèn)題的發(fā)生；科學(xué)合理的樣本采集與儲(chǔ)備也有助于提高臨床研究的樣本分析實(shí)驗(yàn)室的分析質(zhì)量，確保所產(chǎn)生的臨床研究數(shù)據(jù)和結(jié)果的可靠性、完整性和科學(xué)性；同時(shí)，科學(xué)的樣本儲(chǔ)備也為后期與基礎(chǔ)研究人員開(kāi)展合作和進(jìn)行轉(zhuǎn)化研究打下了良好基礎(chǔ)，意義重大。

2 生物樣本庫(kù)為轉(zhuǎn)化研究提供重要支撐

2.1 生物樣本庫(kù)簡(jiǎn)介

生物樣本庫(kù)通過(guò)收集人體來(lái)源的正?；虿±淼难骸⒔M織、各種體液等樣本，通過(guò)冷凍保存，為轉(zhuǎn)化研究提供研究資源[9]。其包括隊(duì)列樣本庫(kù)和臨床庫(kù)，隊(duì)列樣本庫(kù)又包括疾病隊(duì)列庫(kù)和健康人群隊(duì)列庫(kù)。因?yàn)樯飿颖編?kù)為轉(zhuǎn)化研究?jī)?chǔ)備了重要的疾病研究資源，其規(guī)范建設(shè)和科學(xué)管理是轉(zhuǎn)化研究質(zhì)量的重要保障，其功能也有待進(jìn)一步擴(kuò)展[10-11]。近年來(lái)，生物樣本庫(kù)“活庫(kù)”越來(lái)越受到重視，已經(jīng)建立了多種疾病的活庫(kù)并基于活庫(kù)開(kāi)展了各種轉(zhuǎn)化研究，是對(duì)以往的以采集和存儲(chǔ)生物大分子為主要形式的傳統(tǒng)生物樣本庫(kù)的重要擴(kuò)展，代表著未來(lái)樣本庫(kù)的發(fā)展趨勢(shì)[12-14]。

與此同時(shí)，通過(guò)文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)對(duì)近十年的以“樣本庫(kù)（Biobank）”為主題詞的文獻(xiàn)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)中國(guó)的年發(fā)文量呈現(xiàn)與世界范圍類似的增長(zhǎng)趨勢(shì)，顯示出中國(guó)的生物樣本庫(kù)在國(guó)際上占有重要地位，但分析結(jié)果同時(shí)發(fā)現(xiàn)中國(guó)的具有學(xué)術(shù)影響力的產(chǎn)出亟待進(jìn)一步提升[15]，提示我國(guó)需要從提升科研產(chǎn)出質(zhì)量的角度去考慮和謀取進(jìn)一步發(fā)展。通過(guò)對(duì)臨床研究過(guò)程的積極參與，也有望提升生物樣本庫(kù)的質(zhì)量、進(jìn)一步提升對(duì)臨床研究的支撐、為轉(zhuǎn)化研究提供重要的研究資源。

2.2 高質(zhì)量樣本是轉(zhuǎn)化研究成果可重復(fù)性的重要保障

質(zhì)量是樣本庫(kù)的靈魂。近年來(lái)國(guó)際和國(guó)內(nèi)關(guān)于樣本庫(kù)的管理遵循著一致的標(biāo)準(zhǔn)操作流程（standard operation procedure，SOP），國(guó)際生物及環(huán)境樣本庫(kù)協(xié)會(huì)（International Society for Biological and Environmental Repositories，ISBER）近期也剛剛發(fā)布其新版“最佳實(shí)踐”且已被譯為中文版[16]。按照樣本庫(kù)的工作常規(guī)，樣本從臨床環(huán)節(jié)進(jìn)入到樣本庫(kù)平臺(tái)后，將得到樣本庫(kù)專業(yè)人員的規(guī)范處理，因而其在樣本庫(kù)里流通過(guò)程中的質(zhì)控受到了足夠的重視[17]。但樣本在樣本庫(kù)的流通環(huán)節(jié)均發(fā)生在臨床研究的過(guò)程中，在樣本庫(kù)流通環(huán)節(jié)之外、即臨床研究的設(shè)計(jì)階段和臨床研究后期，關(guān)于樣本的質(zhì)控管理還有待加強(qiáng)。確保臨床研究的所有環(huán)節(jié)的質(zhì)控將有利于保證樣本的科學(xué)價(jià)值，減少轉(zhuǎn)化研究結(jié)果重復(fù)性較差的問(wèn)題的發(fā)生[7-8]。另外，隨著生物技術(shù)的發(fā)展和生物樣本庫(kù)“活庫(kù)”的興起，傳統(tǒng)的基于生物大分子的樣本采集計(jì)劃逐漸不能滿足轉(zhuǎn)化研究的需求，有必要建立適應(yīng)于技術(shù)進(jìn)步基礎(chǔ)之上的高質(zhì)量的樣本采集計(jì)劃，涵括傳統(tǒng)的基于生物大分子的樣本庫(kù)及其更有價(jià)值的“活庫(kù)”。因而，如何在臨床研究初期進(jìn)行疾病樣本采集計(jì)劃的頂層設(shè)計(jì)、如何在臨床研究后期促進(jìn)基于樣本的高質(zhì)量轉(zhuǎn)化研究的開(kāi)展，是目前亟待關(guān)注的重點(diǎn)，貫穿其中的是高質(zhì)量的生物樣本。

3 建立涵括臨床研究全流程的樣本管理體系

基于以上臨床研究過(guò)程中對(duì)樣本的科學(xué)管理亟待加強(qiáng)的各個(gè)環(huán)節(jié)的分析，筆者擬建立涵蓋臨床研究全流程的樣本管理體系以支撐高質(zhì)量的轉(zhuǎn)化研究（圖 1）。全流程涉及三個(gè)階段：臨床研究實(shí)施前、實(shí)施中和實(shí)施后。三個(gè)階段的工作內(nèi)容和工作重點(diǎn)及其與之相配套的人員要求，均有所不同。

3.1 臨床研究實(shí)施前

此階段的工作內(nèi)容重點(diǎn)是進(jìn)行樣本采集計(jì)劃的頂層設(shè)計(jì)。頂層設(shè)計(jì)的重要性在于在科研基礎(chǔ)層面的充分準(zhǔn)備，根據(jù)疾病特點(diǎn)和近期該疾病相關(guān)的研究進(jìn)展，同時(shí)考慮到生物技術(shù)的進(jìn)步，由臨床專家、基礎(chǔ)研究專家和樣本庫(kù)專家共同參與，預(yù)先就臨床研究所涉及病種的樣本采集計(jì)劃進(jìn)行科學(xué)的頂層設(shè)計(jì)，具體包括未來(lái)臨床研究過(guò)程中樣本采集的時(shí)間點(diǎn)、各時(shí)間點(diǎn)的樣本的類型與數(shù)量、各類型樣本的具體管理流程、具體臨床聯(lián)絡(luò)人員培訓(xùn)等諸多要素。

3.2 臨床研究實(shí)施中

此階段的工作內(nèi)容主要由臨床聯(lián)絡(luò)人員配合采樣后在樣本庫(kù)內(nèi)完成，其重要性在于在樣本操作層面的充分準(zhǔn)備，除了比較成熟的基于生物大分子的傳統(tǒng)形式的樣本，如在頂層設(shè)計(jì)中涉及生物樣本“活庫(kù)”，則需要樣本庫(kù)在硬件配置和人員培訓(xùn)上提供保障。在筆者前期工作的基礎(chǔ)上[17]，此環(huán)節(jié)需要繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)臨床樣本聯(lián)絡(luò)人員的管理與培訓(xùn)、樣本庫(kù)在常規(guī)內(nèi)部質(zhì)控的基礎(chǔ)上引入第三方質(zhì)控以確保樣本的生物大分子的質(zhì)量、根據(jù)病種特點(diǎn)和科研需求完善“活庫(kù)”建立相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)操作流程等。

3.3 臨床研究實(shí)施后

此階段的工作內(nèi)容重點(diǎn)主要包括樣本的總結(jié)、與基礎(chǔ)研究專家的合作探討，其重要性在于在樣本使用層面的充分準(zhǔn)備。臨床研究項(xiàng)目的結(jié)束只是代表臨床觀察過(guò)程的結(jié)束，其過(guò)程中產(chǎn)生的樣本的潛在科研價(jià)值需要受到重視并經(jīng)過(guò)審慎的基礎(chǔ)研究設(shè)計(jì)后用于轉(zhuǎn)化研究。此環(huán)節(jié)將主要由基礎(chǔ)研究專家與臨床專家對(duì)轉(zhuǎn)化課題的共同設(shè)計(jì)、由技術(shù)人員和研究人員具體實(shí)施完成。

3.4 生物樣本庫(kù)與臨床科室合作下的臨床研究全流程樣本管理的應(yīng)用實(shí)例

Alport 綜合征是相對(duì)較為常見(jiàn)的罕見(jiàn)遺傳性腎臟疾病，其臨床特征為眼、耳、腎多器官受累且其病因涉及的遺傳因素和如何干預(yù)仍有待研究[18]。根據(jù)以上所述的全流程樣本管理體系，臨床研究實(shí)施前，由臨床專家、基礎(chǔ)研究專家及樣本庫(kù)專家合作，共同參與課題設(shè)計(jì)：①基于該疾病與遺傳相關(guān)，其研究重點(diǎn)在于基因檢測(cè)，因此，樣本類型以紫色 EDTA 抗凝管采集的全血樣本為主，以供后續(xù) DNA 的提取、排除肝素抗凝劑殘留對(duì)酶的抑制，確保分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的順利實(shí)施；疾病治療后的轉(zhuǎn)歸與預(yù)后等需通過(guò)血清中炎癥因子、生物標(biāo)志物等生化指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)估，因此，還需采集患兒入院時(shí)、治療后、隨訪中等不同階段的樣本進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；②確定致病基因及遺傳方式尚需與患兒父母等親屬進(jìn)行驗(yàn)證，以明確突變來(lái)源及疾病遺傳方式，為其后續(xù)的遺傳咨詢和通過(guò)生育干預(yù)獲得健康后代提供基礎(chǔ)，因此，需要繪制遺傳家系圖譜以避免樣本采集的疏漏。以上關(guān)于樣本采集的人員范圍、樣本類型和時(shí)間點(diǎn)的要求均需在信息管理系統(tǒng)里設(shè)置樣本疏漏的提醒。臨床研究實(shí)施中，對(duì)樣本聯(lián)絡(luò)人員、樣本處理人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，固定專職人員，規(guī)范樣本采樣、處理、出入庫(kù)及臨床信息錄入等流程，嚴(yán)格質(zhì)控。臨床研究結(jié)束后，在總結(jié)臨床指標(biāo)的觀察數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上提出臨床問(wèn)題、檢索該疾病相關(guān)的近期基礎(chǔ)研究進(jìn)展并提出科學(xué)研究的問(wèn)題，樣本及信息管理人員匯總該項(xiàng)目所有的樣本信息，臨床和基礎(chǔ)研究人員共同設(shè)計(jì)研究課題開(kāi)展該疾病的轉(zhuǎn)化研究；轉(zhuǎn)化研究結(jié)果反饋給樣本庫(kù)以回溯其樣本管理質(zhì)量，指導(dǎo)未來(lái)的樣本采集工作。該全程管理系統(tǒng)采集了 Alport 綜合征的樣本并提出了科學(xué)問(wèn)題和開(kāi)展了后續(xù)轉(zhuǎn)化研究，有望為該疾病的診療常規(guī)的修訂提供借鑒。

圖 1 臨床研究全流程的樣本管理體系示意圖

4 總結(jié)與展望

生物樣本庫(kù)是銜接臨床研究和基礎(chǔ)研究的重要橋梁，為轉(zhuǎn)化研究?jī)?chǔ)備高質(zhì)量的研究資源。通過(guò)建立臨床研究全流程的樣本管理體系，對(duì)不同階段采取各有側(cè)重的人員構(gòu)成和階段工作重點(diǎn)，有助于加強(qiáng)臨床研究起始階段的樣本采集計(jì)劃的頂層設(shè)計(jì)、提升臨床研究過(guò)程中的樣本管理水平、重視臨床研究結(jié)束后的轉(zhuǎn)化研究，最終提升轉(zhuǎn)化研究水平。

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*同為第一作者

10.3969/j.issn.1673-713X.2019.05.016

上海市衛(wèi)生健康委員會(huì)衛(wèi)生行業(yè)臨床研究專項(xiàng)（201940204）；上海交通大學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心合作研究項(xiàng)目（TM201827）；上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)創(chuàng)新基金（15ZH4008）

張勘，Email：yxkyc@sina.com

2019-06-24