姚欣 王碧云 古文清 李晓娟
[摘要] 中山大学孙逸仙纪念医院于2018年3月成立生物样本库，开始系统采集临床样本。为探讨生物样本库标准化操作流程的建立及样本质量监控，本研究对2018年3月1日至2022年3月1日医院样本库的样本数量、类型、病种、出库数量及使用科室等进行统计分析。结果显示，在保证样本质量的基础上，入库样本数量稳步增长；样本类型以血液和组织样本为主，占所有样本的67%和23%；病种类型多且涉及人体各系统，已入库101种疾病类型，呈现综合性医院特点；样本流动性较好，已为13个临床科室提供7055管样本用于临床科研。生物样本库通过标准化流程及样本质量控制，为转化医学研究提供优质的临床样本资源和实验数据支撑。
[关键词] 临床生物资源；生物样本库；标准化流程；转化医学
[中图分类号] Q-34 [文献标识码] A [DOI] 10.3969/j.issn.1673-9701.2023.17.027
近年来，转化医学、精准医疗一直是全球医学研究的热点，在世界范围内取得了广泛而深入的研究，属于临床医学国家重点学科[1]。生物样本库作为转化医学中的重要一环，不仅可以将临床样本转化为医学研究，还可以推进科研成果进入临床治疗的快速转化，进行个体化诊疗的探索[2-3]，近年来各大医院都在建立自己的生物样本库[4-6]。中山大学孙逸仙纪念医院于2018年3月成立生物样本库，致力于采用标准化操作流程为临床科研提供高质量样本，对样本质量进行规范化检测与监控，并为临床科研项目提供转化医学研究技术支持[7]。
1 样本库的组织架构与运行流程
1.1 规章制度与专职团队
综合性医院涵盖临床科室、临床疾病和临床样本种类繁多，较专科医院建立生物样本库难度更大。在参考国际及国内其他生物样本库相关标准制度[8]后，中山大学孙逸仙纪念医院根据自身特点制定了样本库管理制度。样本库日常工作由专职人员负责，遵循样本库的标准操作程序（standard operation procedure，SOP）规范操作样本出入库的每一个环节，工作人员定期参与专业培训，及时学习样本库的最新知识。
1.2 硬件系统
1.2.1 样本接收处理区 输送人员经样本接收窗专属通道将临床生物样本送入样本库，经低温高速离心机离心后于生物安全柜内进行处理和分装。处理区配备条码打印机和激光条码扫描枪，粘贴于冻存管外的条形码可以清晰标记样本信息，扫描二维码用于样本定位。
1.2.2 样本冻存区 配备–80℃超低温冰箱、–80℃超低温自动化存储设备和气相液氮存储罐，为不同类型样本提供多种存储选择。样本冻存区配有氧气浓度监控，以确保该区域内工作人员的安全；每台冰箱均安装双探头温度监控系统，温度超限可触发报警并发送至管理人员的通信设备，以便及时应对突发事故。
1.2.3 信息管理区 配备温度监控系统计算机、生物样本库各区域监控摄像计算机和样本库管理系统服务器，确保生物样本的安全和设备的正常运转。
1.2.4 实验质控区 配备样本质量控制和实验相关设备，包括4℃冰箱、–20℃冰箱、全自动核酸提取仪、垂直及水平电泳仪、多功能酶标仪用于蛋白浓度测定，紫外分光光度计和生物分析仪用于检测核酸浓度和纯度，以及全封闭组织脱水机、组织包埋机、半自动石蜡切片机、全自动染色机等全套病理相关仪器。
1.2.5 室外液氮塔区 液氮塔属于压力容器特种设备，根据国家安全规定设置于室外小花园，配备真空管道连通至生物样本库冻存区，为气相液氮罐和–80℃超低温自动化存储设备提供液氮补给。液氮塔每年接受特种设备年检。
1.3 软件信息系统
由于生物样本库信息系统在市面上并没有成熟的软件产品，医院样本库与上海唐颐信息技术有限公司合作搭建生物样本库信息平台，对接医院管理信息系统（hospital information system，HIS），以星形拓扑结构实现生物样本与其捐献者的临床诊疗信息相关联，同时可对在库样本进行数据的统计与查询；为确保数据的安全和隐私，该系统定时对数据自动化备份，并可设置不同账号的使用权限，自动记录所有账号的系统登录行为[9]。
1.4 样本出入库流程
1.4.1 样本采集 患者签署知情同意书后，由临床工作人员规范采集临床样本，并在采血管或冻存管外贴上样本信息标签，交由输送人员立即将临床样本运送至生物样本库。
1.4.2 样本入库 输送人员经样本接收窗口将临床样本送入样本接收区，由样本库工作人员对样本进行处理后分装，在样本库管理系统录入样本基本信息，与HIS系统患者信息进行核对，确认无误后将样本条码标签贴于冻存管身上，按照管理系统的定位放入相应冻存盒冻存，见图1。
1.4.3 样本出库 课题组提交样本出库申请至医院伦理委员会和学术委员会，经批准后样本库主任签名，工作人员根据课题组需求在管理系统查询挑选样本，打印样本出库单。随后在样本冻存区根据出库单上位置信息将样本取出，并核对样本管身上标签编码是否与出库单一致。使用者领取样本时双方再次核对出库样本与出库单信息一致，于出库单上签名确认后交接完成，出库单一式两份，一份交由使用者保管，另一份留于样本库登记存档，见图2。
2 综合性医院样本库临床样本特征分析
2.1 规范化操作保证样本质量
医院样本库每年均对在库样本随机抽样，送至中国医药生物技术协会组织生物样本库分会进行第三方质控检测。根据质控评价报告可得，在使用Agilent 4200 TapeStation自动化电泳系统，光密度（optical density， OD）（260nm/280nm）≥1.8和DNA完整值（DNA integrity number，DIN）≥6.0作为DNA质控标准的前提下，所送血液/组织样本抽提的核酸纯度较高，凝胶电泳DNA条带完整，OD值均在1.8以上，DIN值达标，见图3；RNA的质控标准为28S/18S≥0.7和RNA完整值（RNA integrity number，RIN）≥7.0，从凝胶电泳条带可见RNA条带清晰，28S/18S条带比值为1.1～1.4，RIN值达标，核酸完整性好，无明显降解，后续PCR扩增能力正常，见图4。
2.2 入库样本数量分析
本次数据整理范围为2018年3月1日至2022年3月1日医院样本库入库样本，间隔时间点为半年。在软硬件设施完善的基础上，自2018年3月起样本库开始接收临床样本，刚开始起步较缓慢仅有两个临床科室送样，至2018年9月收集来自1355例患者的4764管样本；从2019年起样本库飞速发展，入库样本的总数和病例数均呈指数增长的趋势，至2022年3月已采集47496例患者共146683管样本，见图5。
2.3 在库样本类型分析
按照类型对样本进行分类，统计各类型包含的样本管数和病例数，结果显示无论是统计样本管数还是病例数，各类型占比相似，其中血液样本库存为67%，其次是组织样本23%，尿液样本占比不超过10%，其他较少的样本类型包括脑脊液和细胞等，其中单个核淋巴细胞和靶向MUC1的嵌合抗原受体T细胞为目前活库样本[10]。组织样本虽然不是数量最多的样本类型，但却拥有最多种类，样本库信息系统现有79种组织种类，涉及人体各大系统不同脏器的不同部位，见图6。
2.4 入库样本病种类型分析
样本库的疾病种类呈现综合性医院特点，病种多且杂，涉及人体各系统覆盖面广。样本库信息系统里现有疾病种类共101种，人体每个系统包含的病种均超过10种，除了传统科研大类各系统肿瘤外，还有慢性病、先天性遗传病家族系、劳损型退行性疾病、发育畸形、神经变性型疾病、术后或疾病并发症、生殖相关疾病等多个临床常见病种。
由于疾病种类太多，对在库样本按照各系统疾病进行分类，统计样本管数和病例数，见图7。泌尿系统疾病、乳腺病变、神经系统疾病和妇科疾病是医院样本库中采集数量最多的病种类型，这4个临床相关科室较早开始进行样本冻存，其中泌尿外科除了血液样本和组织样本，还采集患者尿液样本，因此虽病例数不是最多，但样本管数最多；神经科是收集病例数最多的科室，但由于脑脊液较难采集且数量很少，所以样本管数并不突出。
2.5 样本出库数量变化分析
样本出库是临床资源转化为科研资源极其重要的一步，即转化医学的核心环节。图8统计了2018年3月1日至2022年3月1日医院样本库的出库样本总数变化，间隔时间点为半年。其中2018年3月1日至2018年9月1日出库样本数量只有9管，这是由于刚开始送样的科室少，样本库收集的临床样本和病例数不多，尚未满足批量出库的科研需求；自2019年起，样本出库量有稳定的增长，越来越多的临床科室参与样本送样，样本库冻存的样本无论是在数量、种类还是病种类型方面都有大幅度的增加，不少临床科室通过小批量样本出库进行科研项目预实验；至2020年，样本出库量有了突飞猛进的增加，主要是由于分子诊断中心进行了临床样本的大数据研究，大批量出库了样本；但2020年下半年受新冠病毒感染影响，该时期无样本出库；2021年样本出库量恢复增长。截至2022年3月1日，样本库已为13个临床科室提供7055管样本用于临床科研，见图8。基本上参与送样入库的科室都进行过样本出库，出库较多的科室也多为早期入库、样本累积量较多的科室，医院样本库具有较好的样本流动性，见图9。
3 总结与展望
3.1 样本库建立遇到的问题与改进
3.1.1 与临床科室信任关系的建立 医院各临床科室多以项目组为单位，持续小范围收集临床样本，但主要负责收集样本的是各科研究生，每个采集人员对样本的处理方式不同，导致收集的样本质量不统一，继而使样本的实验数据出现较大误差[11]。但小范围收集模式下的样本积累速度较慢，要达到一个科研项目所需样本量的时间很长，在这段时间里常面临样本丢失、样本数目不一致等人员交接问题，最终导致了大批量宝贵的临床样本的流失[12]。但要将临床样本的管理权限移交至刚成立的生物样本库，临床科室存在很多顾虑：如何保证采集和冻存样本的质量？送样流程是否会增加临床医生的工作负担？样本库的入库、出库流程是否过于烦琐？基于以上顾虑，样本库积极开展宣讲活动与讲座，与临床医生多方交流沟通推广样本库工作，在全院范围内宣传样本库建设的深远意义。在中山大学和医院的大力支持下，样本库由两个有意愿送样的临床科室起步开始接收临床样本，摸索符合医院自身情况特点的样本库规范化管理流程。
3.1.2 送样流程优化 样本库刚建立时，配备的专职人员只有3人，而临床医生又担负沉重的医疗工作，因此双方沟通尽量在已有的基础条件上创造最便利的送样流程。①在医院网络中心的支持下，将样本采集的知情同意书和抽血送样本库的选项添加入HIS系统，在临床医生下医嘱后进入患者日常医疗行为，培养采集临床样本和签署样本采集知情同意书这一医疗行为习惯；②在护士完成抽血或临床医生在手术室采集组织样本装入冻存管后，于采血管和冻存管身贴上样本信息标签，方便样本库工作人员识别和准确录入样本信息，由医院原本配备的专职输送人员将样本及时送至样本库，可大大减少临床医生和样本库人员的时间成本。
3.2 对于综合性医院样本库的未来展望
3.2.1 面临“多病种、多样本种类”的挑战 作为一家综合性医院的样本库，每天接收的样本来自众多临床科室，涉及人体各大系统，这导致了疾病种类和样本类型的较多，要求样本库管理系统实现与HIS系统的对接，整合样本信息和患者的诊疗信息，使样本库管理系统的信息资料更加完备，提升筛选查找与统计分析的能力[13]。此外，不同科研项目根据其研究目的不同，对临床样本的处理方式和冻存条件也要求不同，例如有的组织样本需要RNA later处理，有的则需要液氮速冻，大大增加了样本库日常工作的复杂性，需要各项目负责人与样本库工作人员多次沟通，探讨各项操作的可行性后共同制定规范化操作流程[14]。
3.2.2 生物样本库为临床科研提供高质量样本 样本质量直接影响后续转化医学研究中实验数据的可信度和可比性，是整个样本库的核心，也是临床科室最关注的重点[15-16]。温度监控系统可确保样本存储环境的长期低温稳定，保证样本质量并提供温控数据报告[17]。医院样本库每年定期随机抽取在库样本，送至第三方进行质控检测并向入库科室公开质控报告。
将临床样本转化为用于医学研究的实验数据，为科研项目提供高质量的数据支撑，是生物样本库建设的终极目标，因此库存样本的流动性是评价生物样本库的重要指标，即样本库不仅能持续性大批量地收集和储存临床样本，还能有科研项目不停地批量出库使用临床样本[18-19]。从统计分析结果来看，随着管理体系的日渐成熟，医院样本库逐年稳步发展，已从最初的建设阶段进入了产出阶段，为多个临床科室的科研课题提供高质量临床样本。
[参考文献][1] 仇小强. 大数据和精准医学时代临床研究思维的转变[J]. 中国癌症防治杂志， 2017， 9（2）： 85–89.
[8] 周君梅， 王敏， 张勘， 等. 支撑高质量转化研究的临床研究全流程样本管理体系的建立[J]. 中国医药生物技术， 2019， 14（5）： 474–476.
