大數據時代的疾病生物樣本庫建設與管理（一）

李建忠，馮凱，解放軍306醫院，特種醫學實驗研究中心

品牌質量管理辦公室 左天宇 整理

大數據時代，研究者更關注樣本的生物信息數據與疾病臨床信息的相關性，通過大樣本的關聯分析，來預測疾病的發生、發展與轉歸。疾病生物樣品庫便是關聯疾病臨床信息與樣本生物信息的橋梁與核心，是生命科學基礎與臨床研究的關鍵源頭，是進行大樣本驗證、快速實現生物醫藥轉化醫學的核心環節。近幾年，我國疾病生物樣本庫與轉化醫學得到政府與科學家們的高度關注、醫院領導與專家們的高度重視、企業與技術部門大力支持，廣大科研、醫務工作者的積極響應，呈現良好發展勢頭。從樣本資源來說，中國最大的特點是樣本資源量大，資源種類多樣化。在中國一個月的就診數量，在國外達到同樣的病例數可能要幾個月，如胸腺腫瘤類，據說整個歐洲的例數甚至少于中國的一家三甲專科醫院。目前，我國生物樣本庫有專家庫、科室庫、多學科庫、重大項目庫、醫院庫、區域庫等，不少醫院（尤其三甲醫院）紛紛著手建立自己的樣本庫，其中有精品庫、價值庫、特色庫，也有不少垃圾庫、死庫。

疾病生物樣本庫建設

建設樣本庫的基本原則建樣本庫是安全、準確、便捷。其中安全包括樣本生物安全、樣本信息安全、設備運行安全；準確包括樣本信息準確、樣本存放取出位置準確；便捷包括工作流程便捷、軟件系統操作便捷、信息交流便捷、硬件軟件耗材供應及技術支持便捷。樣本庫通常由基礎設施、凍存設備、凍存耗材、編碼及讀碼設備、監控設備、管理軟件和人員配置構成。合理的架構及流程可以保證樣本庫運行安全、準確、便捷。

基礎設施

基礎設施一般包括質檢室、樣本處理室、冰箱室、液氮設備室、監控室、空調設備、備份電源等。其中需要注意的是：冰箱是產熱設備，需要和液氮設備分開放置。立式冰箱如不能背靠墻擺放，可保持一定距離背對背擺放。考慮到超低溫冰箱目前仍是組織庫的主要存儲設備，在運行過程中會大量產熱，配備樣本庫空調時對其功率和性能可靠性需要給予足夠的考慮。備份電源也是樣本庫的基本配備。在供電不夠十分穩定的地區，在選擇冰箱時還要考慮到冰箱的溫度絕緣性（即滿載樣品時斷電后溫度上升的速度）。當樣本容量足夠大時，還需要考慮使用自動化取放樣品的設備。對于特別重要的樣本，條件許可的情況下可以將樣本的備份分開放置于不同的物理地點以增加安全性。

基本設備

⑴-800C凍存設備（超低溫冰箱）：超低溫冰箱穩定工作的溫度通常在-800C左右，在取放樣品的時候很容易升至-600C的再結晶溫度范圍，容易造成樣本生物穩定性的衰減。所以在選用超低溫冰箱的時候制冷能力（速度）是一個關鍵參數。制冷能力強的冰箱能夠在溫度受到擾動的，快速降至設定的溫度以盡量減少對樣本的傷害。另外，由于樣本庫的目的是長期存放樣品，超低溫冰箱需要在滿載情況下多年不間斷運行，對其可靠性和溫度穩定性都比普通實驗室的要求要高。樣本庫的冰箱需要有運行溫度的連續記錄功能，以便追蹤溫度波動。

⑵-1400C凍存設備（液氮氣相和深冷冰箱）：液氮氣相和深冷冰箱是實現-1400C長期樣品儲存的常用設備。這兩種方法因為不存在液氮進入樣本內的風險，因而儲藏期間沒有樣本間交叉感染的危險。深冷冰箱是相對較新的一種設備，從近幾年的客戶使用反饋來看，在滿載樣品的情況下能夠實現-140~-1500C的穩定環境，得到了越來越多的應用。液氮氣相是更受廣泛認可的方法，美國國家癌癥協會等機構的樣本庫操作規范文件中均推薦使用液氮氣相長期儲存組織樣本。液氮氣相是在液氮容器中加入一定量液氮，樣本儲存在容器中不與液氮直接接觸的空間。液氮容器內氣相區間的溫度最低（容器口處）不高于-1400C。較少的樣本量可以使用液氮罐儲存，盡量使用適配凍存盒的液氮罐消耗的液氮量較大一些，但由于其取放樣品的便捷以及樣品不易落入液氮罐的特點，越來越多的液氮罐用戶采用了這類配置。大量的樣本對取放的便捷性及液氮加注自動化要求更高，目前主要使用液氮儲存箱。通常需要液氮自動檢測設備和自動加注設備，包括液氮供應罐、液氮塔和液氮管道等。