綜合性醫(yī)院樣本庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)化操作流程及臨床樣本特征分析

姚欣 王碧云 古文清 李曉娟

[摘要]?中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院于2018年3月成立生物樣本庫(kù)，開始系統(tǒng)采集臨床樣本。為探討生物樣本庫(kù)標(biāo)準(zhǔn)化操作流程的建立及樣本質(zhì)量監(jiān)控，本研究對(duì)2018年3月1日至2022年3月1日醫(yī)院樣本庫(kù)的樣本數(shù)量、類型、病種、出庫(kù)數(shù)量及使用科室等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果顯示，在保證樣本質(zhì)量的基礎(chǔ)上，入庫(kù)樣本數(shù)量穩(wěn)步增長(zhǎng)；樣本類型以血液和組織樣本為主，占所有樣本的67%和23%；病種類型多且涉及人體各系統(tǒng)，已入庫(kù)101種疾病類型，呈現(xiàn)綜合性醫(yī)院特點(diǎn)；樣本流動(dòng)性較好，已為13個(gè)臨床科室提供7055管樣本用于臨床科研。生物樣本庫(kù)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化流程及樣本質(zhì)量控制，為轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究提供優(yōu)質(zhì)的臨床樣本資源和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐。

[關(guān)鍵詞]?臨床生物資源；生物樣本庫(kù)；標(biāo)準(zhǔn)化流程；轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)

[中圖分類號(hào)]?Q-34??????[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]?A??????[DOI]?10.3969/j.issn.1673-9701.2023.17.027

近年來(lái)，轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)、精準(zhǔn)醫(yī)療一直是全球醫(yī)學(xué)研究的熱點(diǎn)，在世界范圍內(nèi)取得了廣泛而深入的研究，屬于臨床醫(yī)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科[1]。生物樣本庫(kù)作為轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)中的重要一環(huán)，不僅可以將臨床樣本轉(zhuǎn)化為醫(yī)學(xué)研究，還可以推進(jìn)科研成果進(jìn)入臨床治療的快速轉(zhuǎn)化，進(jìn)行個(gè)體化診療的探索[2-3]，近年來(lái)各大醫(yī)院都在建立自己的生物樣本庫(kù)[4-6]。中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院于2018年3月成立生物樣本庫(kù)，致力于采用標(biāo)準(zhǔn)化操作流程為臨床科研提供高質(zhì)量樣本，對(duì)樣本質(zhì)量進(jìn)行規(guī)范化檢測(cè)與監(jiān)控，并為臨床科研項(xiàng)目提供轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究技術(shù)支持[7]。

1??樣本庫(kù)的組織架構(gòu)與運(yùn)行流程

1.1??規(guī)章制度與專職團(tuán)隊(duì)

綜合性醫(yī)院涵蓋臨床科室、臨床疾病和臨床樣本種類繁多，較專科醫(yī)院建立生物樣本庫(kù)難度更大。在參考國(guó)際及國(guó)內(nèi)其他生物樣本庫(kù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制度[8]后，中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院根據(jù)自身特點(diǎn)制定了樣本庫(kù)管理制度。樣本庫(kù)日常工作由專職人員負(fù)責(zé)，遵循樣本庫(kù)的標(biāo)準(zhǔn)操作程序（standard?operation?procedure，SOP）規(guī)范操作樣本出入庫(kù)的每一個(gè)環(huán)節(jié)，工作人員定期參與專業(yè)培訓(xùn)，及時(shí)學(xué)習(xí)樣本庫(kù)的最新知識(shí)。

1.2??硬件系統(tǒng)

1.2.1??樣本接收處理區(qū)??輸送人員經(jīng)樣本接收窗專屬通道將臨床生物樣本送入樣本庫(kù)，經(jīng)低溫高速離心機(jī)離心后于生物安全柜內(nèi)進(jìn)行處理和分裝。處理區(qū)配備條碼打印機(jī)和激光條碼掃描槍，粘貼于凍存管外的條形碼可以清晰標(biāo)記樣本信息，掃描二維碼用于樣本定位。

1.2.2??樣本凍存區(qū)??配備–80℃超低溫冰箱、–80℃超低溫自動(dòng)化存儲(chǔ)設(shè)備和氣相液氮存儲(chǔ)罐，為不同類型樣本提供多種存儲(chǔ)選擇。樣本凍存區(qū)配有氧氣濃度監(jiān)控，以確保該區(qū)域內(nèi)工作人員的安全；每臺(tái)冰箱均安裝雙探頭溫度監(jiān)控系統(tǒng)，溫度超限可觸發(fā)報(bào)警并發(fā)送至管理人員的通信設(shè)備，以便及時(shí)應(yīng)對(duì)突發(fā)事故。

1.2.3??信息管理區(qū)??配備溫度監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)、生物樣本庫(kù)各區(qū)域監(jiān)控?cái)z像計(jì)算機(jī)和樣本庫(kù)管理系統(tǒng)服務(wù)器，確保生物樣本的安全和設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.2.4??實(shí)驗(yàn)質(zhì)控區(qū)??配備樣本質(zhì)量控制和實(shí)驗(yàn)相關(guān)設(shè)備，包括4℃冰箱、–20℃冰箱、全自動(dòng)核酸提取儀、垂直及水平電泳儀、多功能酶標(biāo)儀用于蛋白濃度測(cè)定，紫外分光光度計(jì)和生物分析儀用于檢測(cè)核酸濃度和純度，以及全封閉組織脫水機(jī)、組織包埋機(jī)、半自動(dòng)石蠟切片機(jī)、全自動(dòng)染色機(jī)等全套病理相關(guān)儀器。

1.2.5??室外液氮塔區(qū)??液氮塔屬于壓力容器特種設(shè)備，根據(jù)國(guó)家安全規(guī)定設(shè)置于室外小花園，配備真空管道連通至生物樣本庫(kù)凍存區(qū)，為氣相液氮罐和–80℃超低溫自動(dòng)化存儲(chǔ)設(shè)備提供液氮補(bǔ)給。液氮塔每年接受特種設(shè)備年檢。

1.3??軟件信息系統(tǒng)

由于生物樣本庫(kù)信息系統(tǒng)在市面上并沒有成熟的軟件產(chǎn)品，醫(yī)院樣本庫(kù)與上海唐頤信息技術(shù)有限公司合作搭建生物樣本庫(kù)信息平臺(tái)，對(duì)接醫(yī)院管理信息系統(tǒng)（hospital?information?system，HIS），以星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)生物樣本與其捐獻(xiàn)者的臨床診療信息相關(guān)聯(lián)，同時(shí)可對(duì)在庫(kù)樣本進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與查詢；為確保數(shù)據(jù)的安全和隱私，該系統(tǒng)定時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)自動(dòng)化備份，并可設(shè)置不同賬號(hào)的使用權(quán)限，自動(dòng)記錄所有賬號(hào)的系統(tǒng)登錄行為[9]。

1.4??樣本出入庫(kù)流程

1.4.1??樣本采集??患者簽署知情同意書后，由臨床工作人員規(guī)范采集臨床樣本，并在采血管或凍存管外貼上樣本信息標(biāo)簽，交由輸送人員立即將臨床樣本運(yùn)送至生物樣本庫(kù)。

1.4.2??樣本入庫(kù)??輸送人員經(jīng)樣本接收窗口將臨床樣本送入樣本接收區(qū)，由樣本庫(kù)工作人員對(duì)樣本進(jìn)行處理后分裝，在樣本庫(kù)管理系統(tǒng)錄入樣本基本信息，與HIS系統(tǒng)患者信息進(jìn)行核對(duì)，確認(rèn)無(wú)誤后將樣本條碼標(biāo)簽貼于凍存管身上，按照管理系統(tǒng)的定位放入相應(yīng)凍存盒凍存，見圖1。

1.4.3??樣本出庫(kù)??課題組提交樣本出庫(kù)申請(qǐng)至醫(yī)院倫理委員會(huì)和學(xué)術(shù)委員會(huì)，經(jīng)批準(zhǔn)后樣本庫(kù)主任簽名，工作人員根據(jù)課題組需求在管理系統(tǒng)查詢挑選樣本，打印樣本出庫(kù)單。隨后在樣本凍存區(qū)根據(jù)出庫(kù)單上位置信息將樣本取出，并核對(duì)樣本管身上標(biāo)簽編碼是否與出庫(kù)單一致。使用者領(lǐng)取樣本時(shí)雙方再次核對(duì)出庫(kù)樣本與出庫(kù)單信息一致，于出庫(kù)單上簽名確認(rèn)后交接完成，出庫(kù)單一式兩份，一份交由使用者保管，另一份留于樣本庫(kù)登記存檔，見圖2。

2??綜合性醫(yī)院樣本庫(kù)臨床樣本特征分析

2.1??規(guī)范化操作保證樣本質(zhì)量

醫(yī)院樣本庫(kù)每年均對(duì)在庫(kù)樣本隨機(jī)抽樣，送至中國(guó)醫(yī)藥生物技術(shù)協(xié)會(huì)組織生物樣本庫(kù)分會(huì)進(jìn)行第三方質(zhì)控檢測(cè)。根據(jù)質(zhì)控評(píng)價(jià)報(bào)告可得，在使用Agilent?4200?TapeStation自動(dòng)化電泳系統(tǒng)，光密度（optical?density，?OD）（260nm/280nm）≥1.8和DNA完整值（DNA?integrity?number，DIN）≥6.0作為DNA質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)的前提下，所送血液/組織樣本抽提的核酸純度較高，凝膠電泳DNA條帶完整，OD值均在1.8以上，DIN值達(dá)標(biāo)，見圖3；RNA的質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)為28S/18S≥0.7和RNA完整值（RNA?integrity?number，RIN）≥7.0，從凝膠電泳條帶可見RNA條帶清晰，28S/18S條帶比值為1.1～1.4，RIN值達(dá)標(biāo)，核酸完整性好，無(wú)明顯降解，后續(xù)PCR擴(kuò)增能力正常，見圖4。

2.2??入庫(kù)樣本數(shù)量分析

本次數(shù)據(jù)整理范圍為2018年3月1日至2022年3月1日醫(yī)院樣本庫(kù)入庫(kù)樣本，間隔時(shí)間點(diǎn)為半年。在軟硬件設(shè)施完善的基礎(chǔ)上，自2018年3月起樣本庫(kù)開始接收臨床樣本，剛開始起步較緩慢僅有兩個(gè)臨床科室送樣，至2018年9月收集來(lái)自1355例患者的4764管樣本；從2019年起樣本庫(kù)飛速發(fā)展，入庫(kù)樣本的總數(shù)和病例數(shù)均呈指數(shù)增長(zhǎng)的趨勢(shì)，至2022年3月已采集47496例患者共146683管樣本，見圖5。

2.3??在庫(kù)樣本類型分析

按照類型對(duì)樣本進(jìn)行分類，統(tǒng)計(jì)各類型包含的樣本管數(shù)和病例數(shù)，結(jié)果顯示無(wú)論是統(tǒng)計(jì)樣本管數(shù)還是病例數(shù)，各類型占比相似，其中血液樣本庫(kù)存為67%，其次是組織樣本23%，尿液樣本占比不超過(guò)10%，其他較少的樣本類型包括腦脊液和細(xì)胞等，其中單個(gè)核淋巴細(xì)胞和靶向MUC1的嵌合抗原受體T細(xì)胞為目前活庫(kù)樣本[10]。組織樣本雖然不是數(shù)量最多的樣本類型，但卻擁有最多種類，樣本庫(kù)信息系統(tǒng)現(xiàn)有79種組織種類，涉及人體各大系統(tǒng)不同臟器的不同部位，見圖6。

2.4??入庫(kù)樣本病種類型分析

樣本庫(kù)的疾病種類呈現(xiàn)綜合性醫(yī)院特點(diǎn)，病種多且雜，涉及人體各系統(tǒng)覆蓋面廣。樣本庫(kù)信息系統(tǒng)里現(xiàn)有疾病種類共101種，人體每個(gè)系統(tǒng)包含的病種均超過(guò)10種，除了傳統(tǒng)科研大類各系統(tǒng)腫瘤外，還有慢性病、先天性遺傳病家族系、勞損型退行性疾病、發(fā)育畸形、神經(jīng)變性型疾病、術(shù)后或疾病并發(fā)癥、生殖相關(guān)疾病等多個(gè)臨床常見病種。

由于疾病種類太多，對(duì)在庫(kù)樣本按照各系統(tǒng)疾病進(jìn)行分類，統(tǒng)計(jì)樣本管數(shù)和病例數(shù)，見圖7。泌尿系統(tǒng)疾病、乳腺病變、神經(jīng)系統(tǒng)疾病和婦科疾病是醫(yī)院樣本庫(kù)中采集數(shù)量最多的病種類型，這4個(gè)臨床相關(guān)科室較早開始進(jìn)行樣本凍存，其中泌尿外科除了血液樣本和組織樣本，還采集患者尿液樣本，因此雖病例數(shù)不是最多，但樣本管數(shù)最多；神經(jīng)科是收集病例數(shù)最多的科室，但由于腦脊液較難采集且數(shù)量很少，所以樣本管數(shù)并不突出。

2.5??樣本出庫(kù)數(shù)量變化分析

樣本出庫(kù)是臨床資源轉(zhuǎn)化為科研資源極其重要的一步，即轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的核心環(huán)節(jié)。圖8統(tǒng)計(jì)了2018年3月1日至2022年3月1日醫(yī)院樣本庫(kù)的出庫(kù)樣本總數(shù)變化，間隔時(shí)間點(diǎn)為半年。其中2018年3月1日至2018年9月1日出庫(kù)樣本數(shù)量只有9管，這是由于剛開始送樣的科室少，樣本庫(kù)收集的臨床樣本和病例數(shù)不多，尚未滿足批量出庫(kù)的科研需求；自2019年起，樣本出庫(kù)量有穩(wěn)定的增長(zhǎng)，越來(lái)越多的臨床科室參與樣本送樣，樣本庫(kù)凍存的樣本無(wú)論是在數(shù)量、種類還是病種類型方面都有大幅度的增加，不少臨床科室通過(guò)小批量樣本出庫(kù)進(jìn)行科研項(xiàng)目預(yù)實(shí)驗(yàn)；至2020年，樣本出庫(kù)量有了突飛猛進(jìn)的增加，主要是由于分子診斷中心進(jìn)行了臨床樣本的大數(shù)據(jù)研究，大批量出庫(kù)了樣本；但2020年下半年受新冠病毒感染影響，該時(shí)期無(wú)樣本出庫(kù)；2021年樣本出庫(kù)量恢復(fù)增長(zhǎng)。截至2022年3月1日，樣本庫(kù)已為13個(gè)臨床科室提供7055管樣本用于臨床科研，見圖8?；旧蠀⑴c送樣入庫(kù)的科室都進(jìn)行過(guò)樣本出庫(kù)，出庫(kù)較多的科室也多為早期入庫(kù)、樣本累積量較多的科室，醫(yī)院樣本庫(kù)具有較好的樣本流動(dòng)性，見圖9。

3??總結(jié)與展望

3.1??樣本庫(kù)建立遇到的問(wèn)題與改進(jìn)

3.1.1??與臨床科室信任關(guān)系的建立??醫(yī)院各臨床科室多以項(xiàng)目組為單位，持續(xù)小范圍收集臨床樣本，但主要負(fù)責(zé)收集樣本的是各科研究生，每個(gè)采集人員對(duì)樣本的處理方式不同，導(dǎo)致收集的樣本質(zhì)量不統(tǒng)一，繼而使樣本的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大誤差[11]。但小范圍收集模式下的樣本積累速度較慢，要達(dá)到一個(gè)科研項(xiàng)目所需樣本量的時(shí)間很長(zhǎng)，在這段時(shí)間里常面臨樣本丟失、樣本數(shù)目不一致等人員交接問(wèn)題，最終導(dǎo)致了大批量寶貴的臨床樣本的流失[12]。但要將臨床樣本的管理權(quán)限移交至剛成立的生物樣本庫(kù)，臨床科室存在很多顧慮：如何保證采集和凍存樣本的質(zhì)量？送樣流程是否會(huì)增加臨床醫(yī)生的工作負(fù)擔(dān)？樣本庫(kù)的入庫(kù)、出庫(kù)流程是否過(guò)于煩瑣？基于以上顧慮，樣本庫(kù)積極開展宣講活動(dòng)與講座，與臨床醫(yī)生多方交流溝通推廣樣本庫(kù)工作，在全院范圍內(nèi)宣傳樣本庫(kù)建設(shè)的深遠(yuǎn)意義。在中山大學(xué)和醫(yī)院的大力支持下，樣本庫(kù)由兩個(gè)有意愿送樣的臨床科室起步開始接收臨床樣本，摸索符合醫(yī)院自身情況特點(diǎn)的樣本庫(kù)規(guī)范化管理流程。

3.1.2??送樣流程優(yōu)化??樣本庫(kù)剛建立時(shí)，配備的專職人員只有3人，而臨床醫(yī)生又擔(dān)負(fù)沉重的醫(yī)療工作，因此雙方溝通盡量在已有的基礎(chǔ)條件上創(chuàng)造最便利的送樣流程。①在醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)中心的支持下，將樣本采集的知情同意書和抽血送樣本庫(kù)的選項(xiàng)添加入HIS系統(tǒng)，在臨床醫(yī)生下醫(yī)囑后進(jìn)入患者日常醫(yī)療行為，培養(yǎng)采集臨床樣本和簽署樣本采集知情同意書這一醫(yī)療行為習(xí)慣；②在護(hù)士完成抽血或臨床醫(yī)生在手術(shù)室采集組織樣本裝入凍存管后，于采血管和凍存管身貼上樣本信息標(biāo)簽，方便樣本庫(kù)工作人員識(shí)別和準(zhǔn)確錄入樣本信息，由醫(yī)院原本配備的專職輸送人員將樣本及時(shí)送至樣本庫(kù)，可大大減少臨床醫(yī)生和樣本庫(kù)人員的時(shí)間成本。

3.2??對(duì)于綜合性醫(yī)院樣本庫(kù)的未來(lái)展望

3.2.1??面臨“多病種、多樣本種類”的挑戰(zhàn)??作為一家綜合性醫(yī)院的樣本庫(kù)，每天接收的樣本來(lái)自眾多臨床科室，涉及人體各大系統(tǒng)，這導(dǎo)致了疾病種類和樣本類型的較多，要求樣本庫(kù)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與HIS系統(tǒng)的對(duì)接，整合樣本信息和患者的診療信息，使樣本庫(kù)管理系統(tǒng)的信息資料更加完備，提升篩選查找與統(tǒng)計(jì)分析的能力[13]。此外，不同科研項(xiàng)目根據(jù)其研究目的不同，對(duì)臨床樣本的處理方式和凍存條件也要求不同，例如有的組織樣本需要RNA?later處理，有的則需要液氮速凍，大大增加了樣本庫(kù)日常工作的復(fù)雜性，需要各項(xiàng)目負(fù)責(zé)人與樣本庫(kù)工作人員多次溝通，探討各項(xiàng)操作的可行性后共同制定規(guī)范化操作流程[14]。

3.2.2??生物樣本庫(kù)為臨床科研提供高質(zhì)量樣本??樣本質(zhì)量直接影響后續(xù)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可信度和可比性，是整個(gè)樣本庫(kù)的核心，也是臨床科室最關(guān)注的重點(diǎn)[15-16]。溫度監(jiān)控系統(tǒng)可確保樣本存儲(chǔ)環(huán)境的長(zhǎng)期低溫穩(wěn)定，保證樣本質(zhì)量并提供溫控?cái)?shù)據(jù)報(bào)告[17]。醫(yī)院樣本庫(kù)每年定期隨機(jī)抽取在庫(kù)樣本，送至第三方進(jìn)行質(zhì)控檢測(cè)并向入庫(kù)科室公開質(zhì)控報(bào)告。

將臨床樣本轉(zhuǎn)化為用于醫(yī)學(xué)研究的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為科研項(xiàng)目提供高質(zhì)量的數(shù)據(jù)支撐，是生物樣本庫(kù)建設(shè)的終極目標(biāo)，因此庫(kù)存樣本的流動(dòng)性是評(píng)價(jià)生物樣本庫(kù)的重要指標(biāo)，即樣本庫(kù)不僅能持續(xù)性大批量地收集和儲(chǔ)存臨床樣本，還能有科研項(xiàng)目不停地批量出庫(kù)使用臨床樣本[18-19]。從統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果來(lái)看，隨著管理體系的日漸成熟，醫(yī)院樣本庫(kù)逐年穩(wěn)步發(fā)展，已從最初的建設(shè)階段進(jìn)入了產(chǎn)出階段，為多個(gè)臨床科室的科研課題提供高質(zhì)量臨床樣本。

[參考文獻(xiàn)][1] 仇小強(qiáng).?大數(shù)據(jù)和精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)時(shí)代臨床研究思維的轉(zhuǎn)變[J].?中國(guó)癌癥防治雜志，?2017，?9（2）：?85–89.

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