国内外组织标本库发展的现状及启示

丛宪玲,孙 然,王 涵,孔祥波,张学文

(吉林大学中日联谊医院,吉林长春 130033)

国内外组织标本库发展的现状及启示

丛宪玲,孙 然,王 涵,孔祥波,张学文*

(吉林大学中日联谊医院,吉林长春 130033)

*通讯作者

随着基因组学和蛋白组学以及高通量技术的发展,医学生物研究进入了一个崭新的时代—以分子生物医学为主导的时代,基础和临床研究得到了极大的发展。在这些研究中,高质量的生物标本的保存及完整而健全的病例信息和资料数据库的建立尤其重要,是研究的基础和重要保障。因为每一份组织标本均可被视作一个小型的遗传信息平台,经过标准、规范的保存并且拥有完整病例信息的组织标本不仅是现在研究计划的资源保障,而且在未来基础和临床研究中可继续扮演信息资源库的角色。

组织库(Tissue Bank)是系统收集和存储手术切除的人体正常和病理组织、血液样品以及病理类型、临床分期和治疗效果、预防等方面的相关信息平台。发达国家的一流医疗机构均拥有了自己标准化的冰冻组织标本库,如美国、加拿大、英国、法国等均已建立完备的各种组织标本库[1-4]。本文通过对近年来关于国内外组织标本库相关文献的查阅,对组织标本库的发展特点作一个总结:

1 国外组织库发展的特点

1.1 规范化和标准化

美国是世界上最早成立专门组织库的国家,全美组织库及其产品由美国FDA负责管理。各医疗机构组织库都必须在FDA注册,FDA负责对其进行考察和检查,目前在美国和全世界已有近2 000家组织库在FDA注册,其中包括中国的2家。美国组织库协会AATB(American Association of Tissue Banks)是一个专业性、非营利性、免税的科学教育组织。它于1976年成立,主要致力于保证用于移植的同种异体组织都是安全的和高质量的,并且能够满足全美需求量。因此,美国组织库协会于1984年制定了第一部针对组织库的、权威性的产业化标准,即美国组织库协会标准。最新的版本是2008年出版的第12版。该标准涵盖两大类:对组织库行为的要求和组织库功能的界定;其中独立的主题范围很广,包括供体选择,组织库管理,如何做好记录和质量监控,以及所涉及的保险问题等。AATB还提供对组织库人员能力的证明。组织库专家测试考查组织库人员关于组织库各个方面的知识,包括对捐献者的筛查原则及其组织适应性的确定原则,组织采集、加工,去污染技术,质量控制和产品检测,标记、记录和异体移植的临床使用等,对于符合标准要求的人员,将颁发组织库人员能力认证证书[5]。

欧洲也在1991年成立了统一的欧洲组织库协会EATB(European Association of Tissue Banks),并发表了EATB标准,对全欧盟国家的组织标本采集和利用进行统一的指导和管理,其最大特色是不断吸纳其他国家的会员。截止到2009年,EATB有包括我国在内的46个国家的300多名会员[6]。

1.2 专业化和职能化

随着对生物医学资源的认识提高,组织库包含的内容十分广泛,诸如肿瘤库、骨库、眼库、胚胎库、脑组织库、干细胞库等等[7-10]。国外组织库的发展趋势逐渐走向专业化,分工具体化,现就国外发展体系最为完善的肿瘤库和骨库作一介绍。

1.2.1 肿瘤库 1973年意大利免疫学家因帕拉脱教授在一次会议上做了《肿瘤和免疫》的报告,建议外科切除的肿瘤组织,若保存起来做进一步的研究,对抗肿瘤研究将大有裨益。这是肿瘤组织标本库建立的最初来源。虽然近年来恶性肿瘤研究已经取得了一定的进展,现有研究体系过于依赖动物和细胞株的研究,存在着一些无法克服的现象,如研究的重现性较差,周期长,进程较慢等,而利用患者自身的组织就克服了以上的弊端,成为了肿瘤研究工作的新方向。然而如何获取这宝贵而有限的人体肿瘤资源并将其充分利用于肿瘤的研究,都是尚待解决的问题。针对这些问题,自二十世纪末期以来国外兴起了标准化肿瘤标本库的创建。随之,国内也渐见少数这方面的报道。国外先后建立起了单病种和多病种的肿瘤组织库,并逐渐规范化,形成了标准化的操作体系。以著名的美国MD Anderson癌症中心为例,该中心1993年便启动建立了头颈部肿瘤组织库,是世界上最早的专业肿瘤标本库之一,至2007年10月,其已累计收集肿瘤样本超过2.5万例;2000年起,该中心又建立了胰腺癌组织库,下设25个卫星组织库作为区域共享资源,并形成了完备的生物信息网络[12,13]。2003年,英国也成立了国家肿瘤组织库[11]。

肿瘤组织库的建立为肿瘤基础和临床研究提供了大量的标本来源,可开展肿瘤突变基因筛选、基因诊疗、肿瘤高危人群遗传咨询、恶性肿瘤流行特征调查;也为开展细胞生物学、分子生物学、遗传学、基因组学和蛋白组学等高新技术研究,探讨新的肿瘤分类、诊断和预后标准,为开发肿瘤早期检测的实验技术和新型的治疗策略提供强大支持;对今后实现肿瘤病人的个性化治疗和随访提供帮助;为更广泛的国际交流与合作提供技术平台。

1.2.2 骨库 第一个真正的骨库是古巴医生Inclan于1942年建立的。1950年,美国医生George Hyatt利用深冻和冷冻干燥技术建立了现代骨库,临床实践证明同种骨移植成功率接近自体骨移植。目前,仅在美国每年就有15万件以上的异体骨移植,是其他器官移植的10倍[14]。目前的趋势是大型产业化骨库开始取代分散的骨库。我国是在近10年才开始建立正规的医院骨库,临床应用起步较晚,只有极少数骨库采用深度冷冻、冷冻干燥和辐照灭菌技术,与国外相比在规模、技术手段和临床应用方面都还有一定的差距。2000年我国首家医用人体骨组织库在太原成立,该组织库参照美国组织库协会和欧洲组织库协会的技术标准,建立了我国自己的技术标准,其产品已经进入了产业化阶段,是目前国内唯一得到政府批准的人体骨组织库。

1.3 产业化和信息化

目前,国外规模较大的组织库都向产业化和信息化发展。其中美国组织库协会(AATB)规模最大,产业化也最为成功,目前各国许多组织库采用AATB提供的标准和认证。今天,AATB已经拥有100多个子会员组织库,1 100个独立会员,每年有超过30 000个捐献者提供150万份组织器官。美国和欧洲的组织标本库形成了完备的生物信息网络[11]。例如在AATB的协调下,全美(包括加拿大)的组织库已构成网络,实现了供体等资源的共享。

目前,美国的组织库实行公司化运营,据估计美国骨移植产品当年产值约40-50亿美元[15]。各组织库也向大学和科研院所有偿提供组织标本,供科研使用。

2 组织标本库在我国的发展和对策

我国是一个发展中的大国,从组织标本库建设的层面上说,我国也是生物医学资源的大国。由于意识上认识的差距和客观原因,很长时间以来,我国并没有建立具有国际规范的组织标本库,因而造成了大量医学资源的浪费。在2007年之前,我国仅有三家肿瘤组织标本库。可喜的是,近年国内某些研究机构紧密跟踪国外的发展趋势也建立了肿瘤库,如北京大学临床肿瘤学院,天津肿瘤医院、河南省肿瘤医院、广东省肿瘤医院、浙江省肿瘤医院等。其中天津医科大学附属肿瘤医院和河南省肿瘤医院,就分别与美国、挪威合作建立了具有国际化标准的肿瘤组织库,使我国组织标本库的建设迈上了新的台阶。针对国外的发展趋势和我国的发展现状提出以下三点建议:

2.1 提高各级医疗机构利用生物医学资源的意识,缩小观念的差距是关键

许多医院和医生认识不到特定患者相应的组织标本的重要价值,这直接反映的是对宝贵的生物医学资源认识上的差距。目前我国各省级的很多专科医院都没有建立自己的标本库。严格意义上讲,只要有能力收集特定患者的实体组织标本包括血液、血清、体液、皮肤、器官等等都可以建立相应的组织标本数据库,并且建立组织标本库的硬件设备(主要是低温存储设备)大多数有条件的医院是可以承受的,在经济上和技术上的要求完全可以达到。

2.2 不照搬国外经验,各级医院发展具有自己特色的组织标本库

组织标本库的建设不在一朝一夕,而是一个长期、系统的工程。国外的经验我们不能完全照搬,应该结合实际,建立具有我国特色的组织标本库,这将为我国制定切实的合理工作方针,开展针对我国国情的原创药物的研究打下重要的基础。比如可以结合地方疾病防控的特点,在建设上不必求大求全,可以结合地方高发病、常见病,先建立针对特定疾病的专业化组织库,如河南肿瘤医院的食管癌组织库和云南省肿瘤医院的遗传性大肠癌组织库[16]等等,在此基础上再谋求进一步的发展。

2.3 组织库的建设应该提高到卫生医药发展的战略高度上,由国家卫生部门成立专门的管理机构,制定规范、统一管理,建立由上至下的全国性的网络协作机制。

参照国外的经验,生物医学资源的收集、管理和使用,应由国家卫生主管部门制定相应的条例细则,并且要本着同国际接轨的出发点,从技术层面和伦理道德层面上给予规范,这样即有利于生物医学资源的统一管理和利用,又有助于加强国际合作。医学研究和药物研究已经进入高通量时代,1998年美国国家人类基因组研究实验室的Kononen等首次提出了组织芯片的概念后,美国、日本、英国等国家正积极筹建国家临床组织病理库和数据库,并以此为基础研发组织芯片,为其开展高通量的药物研究,打下了良好的基础[17,18]。因此,组织标本库的建设应从国家战略高度上着手,努力追赶世界先进水平国家。

3 展望

随着医学研究的深入,人们逐渐认识到高质量的生物样本是决定转化医学研究的重要限速性因素[19]。相比国外,我国取材的成本相对低廉,样品数量丰富,种类多样,地域分布广泛。我国更应该抓住发展的机遇,制定相关的政策扶持,发挥自己的优势,将人体组织标本库的发展作大、作强,抢占组织库建设国际制高点[20]。

[1]Thomas GA,Williams ED.Chernobyl thyroid tumortissue and nucleic acid bank[J].Radiat Ras,2001,156(3):333.

[2]Mager SR,Oomen MH,Morente MM,et al.Standard operating procedure for the collection of fresh frozen tissue samples[J].Eur JCancer,2007,43(5):828.

[3]Knox K,Kerr DJ.Establishing a national tissue bank for surgically harvested cancer tissue[J].Br J Surg,2004,91:134.

[4]Qualman SJ,France M,Grizzle WE,et al.Establishing a tumour bank:banking,informatics and ethics[J].Br J Cancer,2004,90:1115.

[5]史新立.美国同种异体组织及其产品管理现状[J].中国医疗器械信息,2008,6.

[6]Cahane M,van Baare J.European association of tissue banks[J].Dev Ophthalmol,2009,43:131.

[7]HI Atrah.Bone banks[J].BMJ,1992,11,304(6819):68.

[8]Lawler SD.Conception and development of the fetal tissue bank[J].J Clin Pathol,1981,34(3):240.

[9]Arora V,Arora P,Munshi AK.Banking stem cells from human exfoliated deciduous teeth(SHED):saving for the future[J].J Clin Pediatr Dent,2009,33(4):289.

[10]JonesGL,Ponzin D,Pels E,et al.European eye bank association[J].Dev Ophthalmol,2009,43:15.

[11]Whyte B.National tumor bank set up in United Kingdom[J].J Natl Cancer Inst,2003,95(10):706.

[12]Mishra A,Pandey A,Shaw R.Initiating tumor banking for translational research:MD Anderson and Liverpool experience[J].Indian J Cancer,2007,44(1):17.

[13]Hwang RF,Wang H,Lara A,et al.Development of an integrated biospecimen bank and multidisciplinary clinical database for pancreatic cancer[J].Ann Surg Oncol,2008,15(5):1356.

[14]衷鸿宾,侯树勋,姚长海,等.冷冻干燥同种骨临床应用的初步报告[J].中国矫形外科杂志,2003,11(16):1093.

[15]孙 磊.美国组织库事业发展情况[J].中国修复重建外科杂志,2006,(20)11:1145.

[16]陈明清,珠 珠,戴莉萍,等.云南省遗传性大肠癌组织库的建立及管理[J].世界华人消化杂志,2008,16(27):3122.

[17]Watson PH,Snell L,Parisien M.The NCIC-Manitoba Breast Tumor Bank:a resource for applied cancer research[J].CMAJ,1996,155(3):281.

[18]Kononen J,Bubendorf L,Kallioniemi A,et al.Tissue microarrays for high-throughput molecular profiling of tumor specimens[J].Nature Med,1998,4:844.

[19]于颖彦,刘炳亚,朱正纲.肿瘤组织库建立的进展及意义[J].诊断学理论与实践,2009,(8)1:9.

[20]郜恒骏,萧树东.组织芯片—消化道肿瘤研究的新工具[J].胃肠病学,2005,(10)增刊:5.

1007-4287(2010)01-0148-03

吉林省科技厅国际合作课题资助项目(20080739)

2009-07-14)