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漫谈生物样品库

2017-09-11 00:00来源:原版作者:Jerry Li

生物样品库(Biobanks)是在最近30年内兴起的一项生物科技产业, 在2009年被时代杂志称为影响世界的十大想法之一【1】。 生物样品库专注于各项生物医学样品的收集、储存和共享, 对于现代生物医学的科研、诊断、治疗方面,都有积极的推动作用。

和液体活检这个井喷式的朝阳产业相比, 生物样品库起步更早但是发展平缓, 最近的统计表明, 即使在美国和欧洲这样的生物样品库发达的地区, 生物样品库也是鲜为人知的专业概念, 在中国就更是不为人知了。 为此,我们在本期的《液体活检通讯》里专门介绍一下生物样品库。

生物样品库和我们所积极关注的液体活检, 是两个相互独立、相互作用的产业, 一方面液体活检的样品, 无论在检测前或是检测后,都有越发增加的需求需要进入生物样品库, 生物样品库成为液体活检的延伸。 另一方面, 生物样品库在生物标记物和个体化医疗和等方面的进步, 又推动了液体活检在概念和实践方面的进展。 而生物样品库所面临的挑战, 无论是管理、经济、伦理、法律,还是其他方面,都直接或间接地影响到液体活检行业。



生物样品库的概念和渊源

现代医学的核心思想是循证医学(evidence-based medicine),又称实证医学,就是统一利用科学方法获取证据,来确认诊断和医疗的成效。循证医学所追溯的这些证据,包括早期的病理学样品为主的组织样本,和近年来针对分子诊断技术的更为精细划分的血细胞、核酸等样本,构成了循证医学的基石。 我们这些在IVD行业的从业人员, 包括我们研发、推广仪器、试剂盒耗材的同事们, 都是服务于医学证据,依靠这些医学证据来吃饭的。 而这些医学证据的汇总, 就构成了各类生物样品库【2-9】。

一般来说,生物样品库包含这些三类内容:

第一类,实体部分, 是来自人体的生物学样品;

第二类,来自第一类内容的相关信息, 包括诊断和分析结果;

第三类,和前两类内容相关的伦理、法律信息。

其中的第一类, 即来自人体的生物学样品, 是生物样品库的实体部分, 它包括全血、血浆、血清、红细胞、白细胞、样签刮取物、DNARNA、蛋白质、细胞系、尿液、脑脊髓液、关节润滑液,羊水、血沉棕黄层、骨髓干细胞、组织样品等。 在目前情况下, 储存量最大、最常用的样品是组织样品, 就是固定包埋或者冷冻保存的的组织样品。 这是组织活检的产物, 传统操作里这些组织也是要求保留的, 所以有着天然的存量。 在近年发展最快的应该是血液样品, 包括以上所提到的全血、血细胞和提取物, 这是液体活检的产物。


生物样品库的现状和种类

生物样品库的现状可以这样来概况: 多种门类, 亟待协调, 发展迅速, 面临挑战。 生物样品部不是一家或者一种机构,而是上百种机构。

生物样品库的门类和形式是非常多样化的。 从行政附属上看, 生物样品库涵盖了政府机构、医院、高校和研究所、私立公司创办的样品机构。 从盈利角度看, 生物样品库有非盈利型和盈利型的, 从样品覆盖上看, 有覆盖多个领域的综合型和只覆盖某个领域的专项型样品库。 根据最新的国际生物样品库目录【9】, 生物样品库在北美和欧洲各有100家以上, 在亚洲有22家, 其中中国有三家。 这些都是正规的、门类齐全的综合型生物样品库。

除了生物样品库本身, 还有为此服务的生物样品库中介公司(Biobank Brokers, 这是机构大多是商业公司, 利用生物样品库的信息共享渠道, 建立了自己的样品目录, 利用自己的渠道来推广生物样品库的样品, 中介有的也有自己的产品, 但是大多数没有自己的产品。 可以肯定的是中介的目录要远大于自己有的样品。 这些中介在最近几年内在欧美迅速发展, 这个现象从商业角度说明了生物样品库有市场需求和盈利空间。


面临挑战,前景宽广

生物样品库作为一个新的产业, 目前面临着三大挑战。

第一,         伦理和法律方面;

第二,         管理和规范;

第三,         运营、资金支持和可持续性。 

在伦理和法律方面, 生物样品库引发了非常多的讨论, 归根结底这些讨论聚焦在患者个体的私密信息保护、分享权以及这些信息和权力的转让和商业化处理上【10-17】。 随着分子生物学的进展、大规模测序技术和大数据技术的进步, 这些问题可能引发激烈的辩论和不确定性。 在这个方面, 生物样品库的信息部分比它的实体部分更加引人关注。

        在管理和规范方面, 因为生物样品库的门类繁多, 在各个不同的机构、地区、国家、国际机构里, 都有不同的操作和标准, 因此在管理方面的首要任务是协调各类标准以达成共识【18-24】。

在运营方面,各类生物样品库是否有足够的资金支撑,是否可持续运营, 也是一大挑战。 目前大部分的生物样品库所面向的市场是科研, 所以生物样品库基本上也是靠着科研基金来支撑, 还没有做到自我造血和独立存活, 也没有进入商业运营模式。


和液体活检相辅相成

生物样品库的存在和发展, 显著地推动了生物标记物的开发和确认, 继而推动了以生物标记物为基础的癌症检测和治疗的领域【25-33】。 癌症的诊疗目前已经进入分子水平, 人们充分接受了这样的医学事实, 就是癌症是上百种不同的病种的总和, 而每一种癌症都有独特的检测方案, 这些检测方案和特定的癌症所呈现出的生物标记为的组合是直接相关的。 虽然FDA迄今为止只批准了少数的生物标记物作为明确接受的癌症诊断依据(比如EGFR突变来诊断非小细胞肺癌), 但是在科研领域有大量的生物标记物及其组合, 已经成为诊断各类癌症的首选方法。

这些生物标记物不是静态存在,而是动态变化的, 不停地有新的生物标记物被发现、评估和确认, 这些发现、评估和确认的过程, 是离不开生物样品库的推动的。 生物标记物的发现,可以是在基础研究的实验室内, 一旦发现的过程完成了, 即进入临床确认阶段, 如果没有生物样品库来提供大量的特定类型的癌症样品, 这个临床确认过程将通过招募患者来启动临床研究来完成, 那将是非常昂贵和漫长的。 所以说,生物样品库显著地推动了生物标记物的开发和确认。

生物样品库的存在和发展, 也显著地推动了个体化医疗的发展【34-44】。 癌症的高突变性决定了癌症的诊断和治疗必将是在个体基础上的, 个体化医疗的最合适的领域正是癌症领域。 对于每一个患者, 肿瘤的发生、复发和消退的动态变化, 都应该记录在按, 每一次的取样和储存, 如果是血液样品, 即是液体活检操作。 这些液体活检的样品在完成检测后, 不是要丢弃而是要进入生物样品库, 成为这名患者的个体化诊疗的留样。 这样, 生物样品库成为了液体活检的延伸, 也为专注于样品采集和储存的样品专家们,提出了新的挑战, 因为这时的样品储存有了更高的要求, 不再是稳定几天和几星期, 而是稳定几年或更久。

通过生物标记物和个体化诊疗这两个概念, 生物样品库和液体活检互相重叠, 互补促进,相辅相成。


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