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科研项目及学术成果

院级生物样本库管理的全流程质量控制分析

文章来源:湖北省肿瘤医院  发布时间:2017-09-20     下载附件:

原文刊发于《中华医学科研管理杂志》2017年4月 第30卷 第2期 

摘要目的 分析如何建立一套贯穿于院级样本库运行全流程的质量控制的管理体系。方法 针对院级样本库的质控环节所涉及的源头、过程和成果等环节,分析如何针对各环节不同的工作特征建立相应的质控监管及其重要意义。结果 生物样本库的源头质控有助于规范和确定针对特定疾病开展转化医学研究所需的样本特征;过程质控有助于确保采集到的疾病样本根据其生物学特性得到了正确的处理和保存、以保证未来研究结果的可靠性和科学性;成果的反馈管理有助于样本库获得临床的支持和利用成果争取更多样本库建设资源,在样本库进入产出阶段后应得到更多的重视,是保障样本库可持续发展的重要条件。结论 人类疾病样本是转化医学研究的重要资源,质量控制是样本库管理的关键,贯穿于样本库运行全流程的质量控制至关重要。

 

作为转化医学研究的重要疾病资源,生物样本库的规范建设、科学管理和可持续发展日益受到重视。对于样本库的管理而言,其质控需贯穿在样本的整个生命过程中:源头的质控有助于在样本采集之前经临床医学和基础研究人员的共同讨论、规范和确定特定类型的疾病研究所需要的样本类型和数量,从而避免不恰当的或不完整的样本采集;过程的质控有助于不同类型的疾病样本如血液、组织、体液等根据其生物学特性得到了正确的处理和保存,从而避免入库样本的质量偏倚和资源浪费、进一步保证了利用样本开展转化医学研究结果的可靠性与科学性;成果的反馈管理对于进入产出阶段的样本库至关重要,有助于样本库总结经验和教训、利用成果争取更多样本库建设资源、形成高质量样本库一支撑转化医学研究一更高质量的样本库的正反馈、以保证样本库的可持续发展,也是生物样本库加强全流程质控、以不断提升样本库质量、并最终形成完善的质量管理体系目标建设过程中不可或缺的组成部分。以往对样本处理过程的质控已经得到了较多的重视,本文将在此基础上就以上涉及源头、过程、反馈的样本库管理全流程质控进行分析。

 

1  生物样本库管理的源头质控分析

在生物样本库的硬件和信息系统配置到位后、正式采集疾病样本前,如何确定特定疾病需要采集的疾病样本的类型和数量,需要经过临床医师与基础科研专家的共同讨论,根据该特定疾病的发病机制、病变部位、诊疗过程等特点及可能的研究需求,共同决定此病种生物样本的采集类型(全血、血清、血浆、尿液、组织等)、数量和与之匹配的运送条件等,此为源头质控,其目的是保证样本的科学化和规范化采集。

 

1.在采集之前需要规范采集样本的种类、数量和流程

样本的科学化和规范化采集包含两方面内容:其一,根据病种特点和科研需求确定样本采集的种类和数量。一方面,临床医师对于未来的研究方向尚未明确、对于如何采集样本存在困惑,另一方面,基础研究人员对于临床疾病的转化医学科研需求的全面了解也有赖于临床医师的参与,因而,通过二者的沟通,有助于规范样本采集的种类和数量,避免不恰当、不完整的样本采集。其二,通过规范流程保证样本的质量。不同的后续研究对样本的质量要求不一。以血液采集为例,为了避免肝素抗凝血中肝素的残留对后续的分子生物学酶的影响,后续拟抽提核酸用于分子实验的全血样本建议使用EDTA抗凝血采集管,血液采集后需冷链保存和运输;对于组织样本,普通的冷链不能满足其保存和运输需求,尽可能分装速冻于液氮是较为理想的方式。这些可能影响到后续样本质量的因素均应在样本采集之前进行论证和界定,规范采集流程、从源头保证样本质量。

 

1.2 多种方式规范样本采集流程有助于多病种样本库的源头质控

不同的临床疾病具有不同的诊疗特点和科研需求,其对样本的采集需求亦不同。因而,对于多病种样本库,如何在样本入库之前通过多种方式规范疾病特异性的样本采集流程至关重要,研讨会、调查问卷等是常用的方式,其由临床医师与具有基础研究背景的样本库管理人员共同参与。有研究曾利用一病一卡进行源头质控,根据疾病特点制定该疾病特异性的样本收集信息卡,一方面规范了样本采集流程、避免了不恰当、不完整的样本采集,同时也简化了临床医师采集同种疾病样本时需要重复填写的样本信息,取得了很好的管理效果。因而,医院层面的样本库,尤其是综合性医院的多病种样本库,如能通过多方调研、提前确定特定疾病的样本采集流程,有助于为未来的转化医学研究留取高质量的、必备的、合适的样本,从源头上保证入库样本的质量,同时也可显著提高生物样本库的工作效率和质控效果。

 

生物样本库管理的过程质控分析

疾病样本历经采集、运输、分装、抽提、入库、出库等诸多流程,在此过程中样本的质量均会因处理不当而影响其质量,建立科学的样本库质控管理体系亦至关重要。

 

2.1样本的采集环节对质控的影响

源于不同的生物学特性和研究需求,不同类型的样本需要配合不同的采集、运输和存储条件。以血液样本为例,新鲜血液样本和使用EDTA抗凝管保存的血液样本在室温和4度保存后其mRNA表达谱分析显示:室温下的组间差异基因明显多于4度保存条件;比较EDTA抗凝管和PAXgene RNA血液保存管对血液样本的mRNA的影响的差异时也发现,室温保存时组间差异表达基因较多,但4度保存时组间基本无差异,提示血液样本的采集和储存方式将影响样本质量和研究结果。对于组织样本而言,理想的保存方式是在离体30分钟内分装成小份速冻于液氮保存和运输、以最大程度的减少其mRNA和蛋白的降解;分装成小份冻存,可避免后续的多次取样、反复冻融而影响到剩余样本的质量。

以上研究显示了不同类型样本的不同采集方式对其质量的影响,需要在未来的样本库管理过程中予以重视,以减少采集环节对样本质量的影响、继而影响到转化医学研究的结果。

 

2.样本的处理环节对质控的影响

样本的质量因抽提方式的不同而存在差异。在常规的分子生物学实验中,多种抽提方式得到的核酸分子的片段大小可满足实验需求,但对于高通量测序和芯片等研究,核酸分子的片段大小和纯度至关重要,可能影响到后期生物信息分析的准确性和研究的可信度。对于此类样本,进行抽提核酸质控时除了要按照常规的浓度和比值测定,还需要通过凝胶电泳等确定质量。另外,时间也是影响样本质量的重要因素。样本在处理过程中发生细胞的损伤与裂解和细胞内部生物分子的释放,如需利用样本进行生物标志物检测,建议在样本中添加混合型蛋白酶抑制剂,以避免长时间的处理和存储导致的蛋白降解,而且针对不同组织类型的样本,其胞内的生物分子和生化反应亦不相同,在进行样本处理时均需考虑到这些因素,减少处理环节对样本质量的影响。

 

2.样本的保存环节对质控的影响

不同类型的样本对于保存方式有不同的要求。常规而言,对于分装后的全血样本,- 80度可维持其稳定性。对于DNA样本而言,入库DNA样本需要达到一定的浓度和片段完整性,之后保存于-20度以下的环境即可长期保持其稳定性。对于新鲜的组织样本,液氮是最理想的保存方式,但需要小量分装后保存,以避免多次研究取样而造成的反复冻融。如果组织样本不具备长期的液氮保存条件,建议抽提核酸后-80度保存。对于石蜡包埋的样本,常温保存即可满足样本的保存条件。根据样本的生物学特性,选择合适的保存条件,不仅是保证样本质量的要求,也是节约能源、维持样本库可持续发展的要求。

 

2.样本质量控制的管理体系建设

为了确保样本质量,还需要采取大量的辅助措施,大致包括以下几方面:(1)对专职管理人员进行定期培训:了解样本管理的核心要素和管理规章制度,提升专业素质。(2)不断完善各项规章制度,样本处理的标准程序,设立质量管理岗位,专人负责,加强监督。(3)对环境进行定期监测,确保合理的环境条件,加强设备的维护、检修、保养,委托有资质的单位定期进行检查。(4)对样本处理过程进行有效监控,定期对样本进行质量检测,有效监控样本质量。通过样本库质量管理体系的建设,全方位保障样本库的有效运行、为转化医学研究储备合格的

研究资源。

 

生物样本库的成果管理是进入产出阶段的样本库质控的重要要素

生物样本库的成果管理也是样本库质控的重要组成要素,在样本库从早期的建设阶段进入产出阶段后将得到越来越多的重视,是保障样本库可持续发展的重要条件。一方面,样本的使用过程本身也是对样本质量进行检测的过程,根据样本使用者的反馈可进一步优化样本库的管理流程和样本处理过程。另一方面,样本出库所产生的科研成果提交样本库统一管理,有助于样本库利用自身的信息化优势妥善保存和备份样本的大量生物学信息,通过与外界的交流,获取更多转化医学研究信息,争取更多的转化医学研究资源。

 

3.学术成果的反馈有助于提高临床医师储备样本开展转化医学研究的积极性和提升其对样本质控的配合度

目前,国内样本库的规范建设和运行大多集中在大型城市的三级医院,临床医师作为临床研究的发起人与实施者、样本库的主要使用者,是合理使用样本的主体。通过对样本库支持的学术成果的梳理,反馈给临床医师,帮助临床医师理解样本库对其职业生涯的重要支撑作用,进一步提高临床医师储备样本开展转化医学研究的积极性,培养临床研究型医师,建设研究型医院,提升大型三级医院的疾病诊治水平。通过样本库支持的学术成果的反馈,还可减轻临床医师的科研考核压力,提升临床医师未来采集样本时对样本质控相关因素的配合度,形成正反馈,也可帮助提升样本库管理质量。

 

3.转化成果的反馈有助于新的诊疗方法的产生

临床疾病生物样本的利用和样本的数据分析,是推动转化医学发展的重要环节和因素。样本的高效利用及其相关数据的归纳分析,通过成果转化,有助于促进疾病的新的诊疗方法的产生。在此过程中,研究型医院是重要的研究和成果转化的主体。研究型医院应不同于临床型医院,其以疑难病、罕见病、重大疾病的诊治为重,组建具有不同研究背景的创新团队,充分利用生命科学前沿的技术优势,积极搭建临床与科研一体共用的学术平台,促进研究结果的转化和应用。因此,立足于样本库的转化成果的反馈与管理是联系科研与临床的重要纽带,是打造研究型医院的重要手段,提高疾病的诊疗水平。

 

3.学术成果和转化成果的反馈和统一管理有助于样本库建设成效的体现,扩大对外交流,争取更多的可持续发展资源

经过近几年的建设,样本库的发展正在由建设和投入期逐渐过渡到研究和产出期。但样本库的维持需要有持续的资金投入。如能及时收集样本库支持的学术成果和转化成果,进行统一管理和信息备份,通过对外交流获取更多的转化医学研究信息,方便样本与技术资源的共享,增强各研究单位与医院之间的协同创新能力;同时还可反馈给上级的科研决策和管理单位,可为将来争取进一步的资源以支持样本库的可持续发展打下基础。持续的建设资源又可保证样本库高质量运行,支持更多转化医学研究的开展。因而,科研成果的反馈与统一管理有助于形成高质量样本库一支撑转化医学研究一更高质量的样本库的正反馈,也应成为生物样本库全流程质控、不断提升样本库质量和管理水平的不可或缺的组成部分。

 

小结

我国的生物样本库的建设虽然起步较晚,更应该在质控方面多做研究,应在以往重视样本处理过程的质控的基础上,加强对样本库的源头质控和样本库进入产出阶段后的成果管理。通过对生物样本库的全流程的质控,研究建立有效的样本库质量管理体系,确保能利用有限的科研资源为转化医学提供高质量的样本,促进转化医学研究的开展,提升疾病诊疗水平。

 

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