郜恒駿，杜莉利，張小燕，張可浩，葉 揚

1生物芯片上海國家工程研究中心，上海 201203 2上海張江生物銀行，上海 201203

生物樣本庫又稱生物銀行(biobank)，主要是指標(biāo)準(zhǔn)化收集、處理、儲存和應(yīng)用健康和疾病器官、組織、全血、血漿、血清、體液或經(jīng)處理過的衍生物如DNA、RNA、蛋白等以及與這些生物樣本相關(guān)的臨床、病理、治療、隨訪、知情同意、倫理批復(fù)等資料及其質(zhì)量控制、信息管理與應(yīng)用數(shù)據(jù)系統(tǒng)[1]。

近年來，生物樣本庫建設(shè)已成為大科學(xué)基礎(chǔ)工程，在疾病預(yù)測預(yù)防、早篩早診及個體化診療研究中發(fā)揮著越來越重要的作用。標(biāo)準(zhǔn)化生物樣本庫既是基礎(chǔ)研究和臨床研究的源頭，又是實現(xiàn)分子診斷標(biāo)志物及藥物靶點大樣本驗證、快速實現(xiàn)轉(zhuǎn)化及個性化精準(zhǔn)醫(yī)療的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。國內(nèi)外生物樣本庫的發(fā)展得到重視，迎來了快速發(fā)展的機遇，同時也面臨著挑戰(zhàn)。

1 生物樣本庫現(xiàn)狀

1.1 國外現(xiàn)狀

1949年George Hyatt創(chuàng)建了美國海軍樣本庫，1987年美國國家癌癥研究所開始建立國家級的腫瘤生物樣本庫CHTN(Cooperative Human Tissue Network)，截至21世紀(jì)初美國生物樣本庫存儲的樣本數(shù)量已超過3億份[2]。在歐洲，先后建立了泛歐洲生物樣本庫與生物分子資源研究平臺(Biobanking and Biomole-cular Resources Research Infrastructure, BBMRI)、英國生物樣本庫(United Kingdom Biobank, UK Biobank)、盧森堡聯(lián)合生物樣本庫(Integrated Biobank of Luxembourg, IBBL)及卡羅林斯卡醫(yī)學(xué)院樣本庫(Karolinska Institutet Biobank, KI Biobank)等。此外，加拿大、澳大利亞、韓國、日本等國家也加快了生物樣本庫的建設(shè)步伐。

近年來，國外生物樣本庫不斷向大型化、自動化、智能化及信息化方向邁進(jìn)。例如，擁有70萬例樣本的CHTN，由6所大型教學(xué)醫(yī)院負(fù)責(zé)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化的樣本采集、存儲及資料信息化管理[2]。BBMRI為網(wǎng)絡(luò)型生物樣本庫，囊括了歐洲30多個國家的200多個機構(gòu)，現(xiàn)存樣本量已超過5000萬份[3]。UK Biobank募集了50萬名(占英國人口總數(shù)的1%)40～69歲的英國志愿者，保存了1500多萬份生物樣本，并跟蹤記錄這些志愿者余年中醫(yī)療檔案的健康資料[4]。但目前國際上尚未出臺統(tǒng)一的生物樣本庫標(biāo)準(zhǔn)，從法律、倫理、國家政策導(dǎo)向，到質(zhì)量、安全、信息化、資源整合與共享、可持續(xù)發(fā)展等均有待提升。

1.2 國內(nèi)現(xiàn)狀

我國屬多民族國家，人口眾多，疾病種類及遺傳資源較為豐富，同時兼具多樣性和地方特色，為建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化、有價值的生物樣本庫奠定了堅實基礎(chǔ)。自1994年中國科學(xué)院建立中華民族永生細(xì)胞庫以來，我國相繼涌現(xiàn)出了一批優(yōu)秀的樣本庫，例如“專家?guī)臁?“專病庫”，“科室?guī)臁?復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院的肝癌庫、上海交通大學(xué)附屬瑞金醫(yī)院的血液病樣本庫、上海交通大學(xué)附屬瑞金醫(yī)院與上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院的糖尿病庫、南京軍區(qū)總醫(yī)院的腎病庫等)，“特色庫”(廣東省中醫(yī)院中醫(yī)藥庫、新疆醫(yī)科大學(xué)一附院少數(shù)民族樣本庫等)，“學(xué)科群庫”(西京消化病醫(yī)院消化疾病樣本庫等)，“重大項目庫”(上海東方肝膽醫(yī)院牽頭的肝癌重大專項庫、北京協(xié)和醫(yī)院牽頭的胰腺癌重大項目庫等)，“醫(yī)院庫”(復(fù)旦大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院、中山大學(xué)附屬腫瘤醫(yī)院等)，“區(qū)域庫”(北京生物銀行、上海張江生物銀行等)。

為整合完善臨床樣本和疾病信息資源庫，加強資源共享網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，國家出臺了一系列相關(guān)政策。以“十二五”及“十三五”精準(zhǔn)醫(yī)療實施為背景，生物樣本資源庫建設(shè)被列為項目的重中之重，得到各政府部門、大學(xué)與醫(yī)院的高度重視。目前，正是國家整合資源、建立機制、促進(jìn)資源應(yīng)用、趕超國際生物樣本庫發(fā)展的良好時機。

面對生物樣本庫行業(yè)的快速發(fā)展，應(yīng)清楚地認(rèn)識到，我國生物樣本庫的發(fā)展尚處于起步階段，存在諸多問題。各生物樣本庫之間相互獨立、相互封閉，缺乏有效的共享應(yīng)用機制，樣本使用率低。樣本庫投入大、產(chǎn)出少、缺乏自身造血機制，不能形成可持續(xù)發(fā)展。低層次的重復(fù)建設(shè)，存在空間、設(shè)備、人員及維持資金的浪費，缺乏“集約化”理念。同時，缺乏標(biāo)準(zhǔn)化流程、質(zhì)控體系和規(guī)范的信息化管理，臨床資料殘缺不全，倫理與法律制度不健全，生物樣本庫建設(shè)、管理、運行的專業(yè)人才匱乏，導(dǎo)致樣本流失。

2 生物樣本庫機遇

過去一百多年，腫瘤研究并未取得突破性進(jìn)展，2004年Clifton Leaf在Fortune中提到：“Why we’re losing the war on cancer and how to win it?”[5]。近十五年，隨著人類基因組計劃的完成，各種組學(xué)、功能基因組研究的迅速發(fā)展，生物芯片、高通量 RNA等前沿技術(shù)不斷完善并廣泛應(yīng)用，生物信息學(xué)得以推廣，樣本科學(xué)(生物樣本資源庫)、系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)、分子醫(yī)學(xué)與大數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)應(yīng)運而生。隨后，國際癌癥基因組聯(lián)盟(International Cancer Genome Consortium，ICGC)項目啟動[6]，腫瘤被認(rèn)定為系統(tǒng)性疾病，應(yīng)充分應(yīng)用系統(tǒng)生物學(xué)原理指導(dǎo)腫瘤的診斷與治療，從而催生3P醫(yī)學(xué)[預(yù)防(preventive)、預(yù)測(predictable)和個性化(personal)醫(yī)療]的迅速發(fā)展，分子水平的早期篩查、早期診斷和預(yù)后評估、藥物靶點的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用均迎來了前所未有的發(fā)展機遇。

高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)的生物樣本是基礎(chǔ)和臨床研究的樣本來源，也是實現(xiàn)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)與精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的物質(zhì)基礎(chǔ)。2015年初，奧巴馬在國情咨文提出“精準(zhǔn)醫(yī)療”，2016年向其投入2.15億美元財政預(yù)算[7]。2015年下半年，中國精準(zhǔn)醫(yī)療計劃啟動，在2030年前將投入600億元開發(fā)精準(zhǔn)醫(yī)療市場[8]。要實現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)療，其中關(guān)鍵步驟之一是獲取人類疾病與正常隊列樣本。因此，生物樣本資源庫成為大科學(xué)基礎(chǔ)工程，備受各界關(guān)注并得以快速發(fā)展。目前生物樣本庫網(wǎng)絡(luò)、“虛擬樣本庫”正在迅速發(fā)展，以實現(xiàn)資源整合和共享。全球主要發(fā)達(dá)國家已在戰(zhàn)略層面對生物樣本庫作出了前瞻性規(guī)劃，建設(shè)各國地域性的大型生物樣本庫。

近年來，我國加大了對樣本庫建設(shè)的投入，國內(nèi)樣本庫的建設(shè)迎來了新的機遇。在政府高度重視、國家大力倡導(dǎo)、重點項目相繼出臺的大背景下，生物樣本庫成為熱門研究課題。各大學(xué)、醫(yī)院紛紛響應(yīng)，高度重視生物樣本庫的建設(shè)。生命科學(xué)界、生物醫(yī)藥工業(yè)界、產(chǎn)業(yè)界等關(guān)注該領(lǐng)域的發(fā)展和最新動向，人群隊列樣本庫、重大疾病樣本庫、臍帶血庫、干細(xì)胞庫、免疫細(xì)胞庫等樣本庫紛紛建立，生物樣本庫迎來了快速發(fā)展的黃金時代。

3 國內(nèi)生物樣本庫建設(shè)舉措

3.1 標(biāo)準(zhǔn)化

盡管國內(nèi)不少醫(yī)院(尤其三甲醫(yī)院)建立了自己的生物樣本庫。但因相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)尚未出臺，國內(nèi)生物樣本庫缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的樣本采集及管理流程、規(guī)范的樣本運輸過程管理、有效的樣本質(zhì)控體系及通用完善的臨床信息系統(tǒng)，整體生物樣本資源質(zhì)量堪憂，存在不少“垃圾庫”。

生物樣本庫標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的實現(xiàn)，必須從樣本采集前的申請、倫理審查、知情同意，到采集時的處理、注釋、儲存，再到采集后的包裝、運輸、使用、銷毀等整個過程進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的制定和實施[9]。

為促進(jìn)我國生物樣本庫標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)與應(yīng)用，2009年6月4日，衛(wèi)生部(現(xiàn)為國家衛(wèi)生和計劃生育委員會)、民政部批復(fù)成立由生物芯片上海國家工程研究中心(下文簡稱中心)牽頭創(chuàng)辦中國醫(yī)藥生物技術(shù)協(xié)會組織生物樣本庫分會(Biobank Branch, China Medicinal Biotechnology Association, BBCMBA)。2010年3月，BBCMBA與“腫瘤分子分型與個體化診治”項目組(國家863重大專項)、“腫瘤基因組”項目組(國家863重大專項)共同編寫了《中國生物樣本庫與數(shù)據(jù)庫建立指南》。2011年2月，中心牽頭組織北京協(xié)和醫(yī)院等多家三甲醫(yī)院，綜合國外生物樣本庫指南與我國國情，共同編制《中國醫(yī)藥生物技術(shù)協(xié)會生物樣本庫標(biāo)準(zhǔn)(試行)》，填補了國內(nèi)該領(lǐng)域空白。2012年10月，中心牽頭組織復(fù)旦大學(xué)等單位，共同編譯國際權(quán)威《ISBER最佳實踐2012》，充分結(jié)合我國國情推廣生物樣本庫建設(shè)領(lǐng)域的先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)我國生物樣本庫的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)。

目前，BBCMBA 下設(shè)中醫(yī)、兒童、器官移植、腫瘤動物模型、低溫冷凍、尿液、炎癥性腸病、代謝性疾病、腎病、腸道微生物(籌)、內(nèi)鏡下黏膜切除(籌)、幽門螺桿菌及耐藥菌株(籌)、風(fēng)濕性疾病(籌)、血液病(籌)等生物樣本庫專業(yè)學(xué)組及浙江協(xié)作組等，通過學(xué)組建立其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與共同臨床信息庫[10]。其中，器官移植學(xué)組已制定《器官移植生物樣本庫建設(shè)實踐指南》，其他學(xué)組及協(xié)作組的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與共同臨床信息庫也將相繼出臺。

為進(jìn)一步推進(jìn)我國生物樣本庫的標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，中心于2013年牽頭向國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會申請成立全國生物樣本標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會，經(jīng)過多次專家論證與公示征詢意見，2015年6月10日，國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會同意成立全國生物樣本標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會。第一屆全國生物樣本標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會由57名委員組成，主要負(fù)責(zé)生物樣本的采集、處理、存儲、管理、分發(fā)、相關(guān)技術(shù)、方法和產(chǎn)品領(lǐng)域國家標(biāo)準(zhǔn)的制定和修訂工作；同時，組織國內(nèi)專家積極參與生物樣本庫國際標(biāo)準(zhǔn)的制定和修訂工作。加強生物樣本在生命科學(xué)、生物技術(shù)、生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用，同時加強統(tǒng)籌規(guī)劃與頂層設(shè)計，促使生物樣本庫建設(shè)進(jìn)入達(dá)標(biāo)與資質(zhì)認(rèn)證的時代。

3.2 共享應(yīng)用

《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020年)》提出，應(yīng)打破當(dāng)前條塊分割、相互封閉、重復(fù)分散的格局，采用靈活多樣的共享模式。《生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》指出應(yīng)建設(shè)大規(guī)模的生物資源庫和生物信息中心核心平臺。2016年7月30日，中心集結(jié)全國68家知名三甲醫(yī)院，成立了中國生物樣本庫聯(lián)盟，將在生物樣本公開、共享、可持續(xù)發(fā)展與建設(shè)新模式等方面進(jìn)行探索與實踐。

中國生物樣本庫聯(lián)盟將整合行業(yè)要素，貫穿生物樣本產(chǎn)業(yè)鏈，引導(dǎo)“集約化”生物銀行新模式，通過成員間的充分溝通交流，分享該領(lǐng)域國內(nèi)外最新信息，開展教育培訓(xùn)與人才培養(yǎng)，促進(jìn)各專病樣本庫之間的溝通合作，促進(jìn)多中心研究和資源共享，促進(jìn)大數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化研究進(jìn)程，并為政府決策提供資訊，形成我國生物樣本庫領(lǐng)域的核心競爭力。總之，中國生物樣本庫聯(lián)盟將全面推動和提升我國在該領(lǐng)域內(nèi)的共享應(yīng)用。

2017 年5 月24 日，中心與中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院聯(lián)合成立了中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院上海生物樣本資源合作研究中心，在生物樣本庫建設(shè)與共享應(yīng)用、生物樣本科學(xué)及分子醫(yī)學(xué)與精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域開展資源共享和合作研究，共同致力于推動我國生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的科研創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化；同時，積極推進(jìn)虛擬生物樣本庫的建設(shè)。虛擬生物樣本庫是指建設(shè)綜合數(shù)據(jù)資源中心，以專業(yè)化服務(wù)為導(dǎo)向的生物樣本庫電子網(wǎng)絡(luò)平臺，并建設(shè)內(nèi)部業(yè)務(wù)系統(tǒng)，促進(jìn)樣本庫之間的樣本及信息交流與合作[11]。利用此虛擬信息化平臺，有效促進(jìn)全國生物樣本庫與專家之間溝通、交流、合作、共享與共贏。BBCMBA建立了統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)化生物樣本資源信息管理系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上，各大醫(yī)院實時登記上傳生物樣本信息，面向社會開放，實現(xiàn)了對生物樣本資源信息的有效整合。2017年國家科技資源(人類遺傳資源)共享服務(wù)平臺的北京、上海、廣州創(chuàng)新中心相繼成立，承擔(dān)科技部重大項目，更加有效地促進(jìn)生物樣本的共享應(yīng)用。

3.3 集約化

集約化的生物樣本庫應(yīng)擁有國內(nèi)完善的質(zhì)量管理監(jiān)控體系、高端的樣本信息管理系統(tǒng)、先進(jìn)的冷凍存儲技術(shù)、齊全的存儲方式和足夠的存儲空間。樣本進(jìn)行統(tǒng)一、集中保存與管理，具有專業(yè)人員的技術(shù)支持，避免了醫(yī)院和科室級樣本庫的重復(fù)性建設(shè)，同時也避免了空間、設(shè)備和人員的浪費。[12]

隨著生物樣本庫“集約化”理念的提出，生物樣本第3方存儲中心(生物銀行)應(yīng)運而生。生物銀行[13]是指建立一個高標(biāo)配、高度安全、信息化、自動化、智能化的樣本儲存場地，進(jìn)行生物樣本的采集、運輸、處理、存取、質(zhì)控、數(shù)據(jù)儲存等服務(wù)，可委托第三方權(quán)威專業(yè)機構(gòu)，對其采取的標(biāo)準(zhǔn)化流程、質(zhì)控體系、安全保障體系、信息化管理體系等進(jìn)行全方位認(rèn)證認(rèn)可，確保存儲者“存”得放心、“取”得自在、“用”得方便、“花”得最少。這種生物樣本庫的集約化模式，適用于無樣本存放條件而有樣本存放需求的醫(yī)院、科研院校、企事業(yè)單位及個人，樣本所有權(quán)歸屬儲存樣本的單位或個人。以上海張江生物銀行為例，其一期工程已經(jīng)完成，已達(dá)100萬樣本存儲能力；二期工程于2017年10月完工，可達(dá)到1000萬樣本儲存能力；該項目三期工程啟動在建，預(yù)計總投資3億～5億元人民幣，樣本儲存量達(dá)到5000萬。2020年底前，在全國建立10～15個生物樣本資源中心分中心(分行)[14]。

3.4 可持續(xù)發(fā)展

國內(nèi)生物樣本庫建設(shè)起步較晚，自身造血能力普遍較弱，經(jīng)濟學(xué)意識缺乏，資源有償服務(wù)體系及可持續(xù)發(fā)展機制尚待建立和完善。要實現(xiàn)生物樣本庫的健康、可持續(xù)發(fā)展，將其建設(shè)為一個能帶來顯著社會效益和經(jīng)濟效益的資源平臺，必須關(guān)注以下問題：(1)影響生物樣本庫市場運行的主要因素；(2)探索生物樣本庫的成本核算模型；(3)考慮可行的資金周轉(zhuǎn)形式(如成本回收模式)，以建立和完善一套良好的自身造血機制，從而確保生物樣本庫的長期可持續(xù)發(fā)展[15]。

生物樣本庫的建設(shè)和維護需要成本投入，合理制定生物樣本的有償使用服務(wù)價值體系，合理收取生物樣本資源的有償使用費用，以用于生物樣本庫的運行和維護，其是實現(xiàn)生物樣本的資源價值屬性、保障生物樣本庫可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。生物樣本庫的建設(shè)依賴于生物樣本資源的價值實現(xiàn)，形成以資源養(yǎng)資源的良性循環(huán)。而衡量其所產(chǎn)生的效益，具體可參考以下幾點：(1)各級自主申報科研項目成功服務(wù)的數(shù)量；(2)橫向合作支持國內(nèi)外重大科研項目的數(shù)量；(3)支持、幫助國家新藥(尤其是靶向藥物)與分子診斷試劑盒研發(fā)工作的順利開展；(4)獲得新藥與醫(yī)療器械證書，并成功上市服務(wù)于臨床研究；(5)自主和橫向合作項目產(chǎn)生的文章、專利等知識產(chǎn)權(quán)；(6)獲得各級政府的科研獎項；(7)促進(jìn)國內(nèi)外科研合作；(8)人才；(9)產(chǎn)生的經(jīng)濟效益。

4 結(jié)語

近年來，隨著各種組學(xué)、分子醫(yī)學(xué)、轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)和精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)等技術(shù)的迅猛發(fā)展，生物樣本庫的數(shù)量和規(guī)模飛速擴張，我國生物樣本庫也逐漸步入標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)時期。如何建設(shè)高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)、高度集約化的生物樣本庫，并充分促進(jìn)共享與應(yīng)用，最終實現(xiàn)生物樣本庫的健康、可持續(xù)發(fā)展，是目前亟待解決的問題。

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