1、生物样本资源库建设工作目的及必要性一、工作背景：人类基因组计划（human genome project, HGP）的顺利完成，开启了人类健康与生命科学研究的新时代。通过对人类全基因组序列、分类和多态性的解读，使人们得以从微观层面了解疾病的致病机理，为分子诊断、基因治疗等个体化及精准医疗手段提供了依据。然而随着近年来生物医学研究的飞速发展以及人类对健康和疾病认识的不断深入，传统的单病因、单基因研究模式已难以满足对于疑难疾病的研究需要，亟需一种具有普遍意义的全局性分子信息数据库以提供疾病各阶段的相关生物大分子变化的整体信息，为寻找不同阶段关键的致病基因和分子提供可靠的依据。由此，生物样本库应运而
2、生。生物样本库又称生物银行（biobank） ，经济合作与发展组织（Organization for Economic Cooperation and Development, OECD）将其定义为一种用于支持遗传研究的结构化资源，它既包括来自人体的生物标本实物（如血液、尿液、组织、DNA 和细胞等） ，也包括由标本试验和分析过程产生的试验数据以及与标本有关的大量关联信息（如人口统计学信息、临床诊疗信息、生活方式、环境信息等） 。而中国医药生物技术协会生物样本库标准（试行） 则将生物样本库定义为规范化收集、保存和处置离体生物样本的机构，为人类健康、疾病诊断与药物研发等生物医学研究提供资源。这表
3、明生物样本库不仅仅是保存生物样本，同时还担负着样本数据的收集、存储，以及相关流程和政策的负载。依据收集样本的不同，生物样本库大致可以分为人口生物样本库（population-based biobanks）和疾病生物样本库（disease-oriented biobanks） 。人口生物样本库主要面向随机选择的志愿人群，收集其生物标本以及家族史、生活方式、环境暴露因素等方面的数据资料，用于研究常见疾病的自然发病情况和发展状况以及寻找疾病相关生物标志物（biomarker） 。而疾病生物样本库则主要面向患病人群或健康对照人群，收集其生物标本以及各种临床表型数据资料，用于研究适于疾病诊断、评估和治疗
4、的biomarkers，以寻找新的药物治疗靶点。此外，根据其设立主体和规模，生物样本库又可分为：医院或研究机构下单个研究人员或者单个科室因其研究需要将其收集的生物样本单独保存而建立的生物样本库；医院或研究机构建立的生物样本库，对医院或研究机构内部收集的生物样本资源统一保存和分配使用；多个医院或研究机构联合组成的生物样本库，实现各单位收集的生物样本集中保存和共享使用；政府或第三方机构从社群中收集的大型队列生物样本库，集中保存并在申请审批后为不同研究人员提供样本。一个高质量、标准化的生物样本库，可以为各类基础和临床医学研究提供可靠的生物样本及相关数据信息，既是医学研究的宝贵资源，也是研究成果转化的
5、重要平台。二、国内外现状：生物样本库的雏形是基于某一特定研究需求而开展的小规模样本收集保存工作。近年来，随着现代生物医学全面迈向分子医学，个体化诊疗时代，其对大规模、高质量的生物标本及相关信息资源的需求也急剧增长。许多发达国家高度重视人类遗传资源的保护与开发，其政府、研究机构和生物医药企业纷纷建立各类生物样本库和以人口为基础的生物银行及虚拟生物银行，并将其视为发展生物医药领域核心竞争力的战略举措。美国早在1987年就成立了联合人类组织样本库网（Cooperative Human Tissue Network, CHTN） 。1999年，美国国立癌症研究所（National Cancer Ins
6、titute, NCI） 、美国疾病预防与控制中心（the U.S. Centers for Disease Control and Prevention, CDC）与CHTN 等共同筹建了国际生物与环境资源协会（ the International Society for Biological and Environmental Repositories, ISBER） 。ISBER 在北美地区影响力大，覆盖领域广，囊括了临床和人群生物样本以及环境与生物多样性数据的采集，其通过建立规范和标准，引领全球范围的生物样本收集和保存，为人类疾病的研究提供高质量的资源。2005年，NCI特别成立生物资
7、源储存和生物样本研究办公室 (OBBR)，致力于制定一个共同的生物样本库标准，以便于指导、协调各个样本库收集生物样本资源，提高所收集生物样本的质量以确保其满足研究需要。据估计，在过去的十多年里，美国用于生物样本库建设的经费已经达到10亿美元，大约100多个生物样本库相继投入使用，并收集了大约345,000例的生物样本资源。同样，欧洲一些主要发达国家的生物样本库也呈现快速的发展趋势。其中设立于1999年的英国生物样本库（UK Biobank）是本世纪初世界上最大的医疗资源和医学资料数据库，设计储存50万例人类血样、尿液和遗传数据等，通过监测被研究者的健康状况，揭示基因和疾病的相关性。除英国外，卢
8、森堡、冰岛等国也纷纷设立了各自地区内的大型生物样本库。在此基础上，欧盟于2008年筹建了“泛欧洲生物样本库与生物分子资源研究设施” （Biobanking And Molecular Research Infrastructure, BBMRI） ，旨在整合和升级欧洲已有的生物样本收集、技术和专家平台，以实现资源共享与优化利用。目前，其已囊括了来自30个国家的54个基于人群的生物样本库和280个临床生物样本库数据，拥有2,000多万个样本，是欧洲最大的生物样本库资源网络。我国也早在1994年就由中国科学院率先建立了中华民族永生细胞库，而近年来随着转化医学研究的快速发展，国内大规模的、以人群为基
9、础的生物样本库建设也开始加速推进。2003年我国启动了国家自然科技资源共享平台建设项目，并在“十二五”生物技术发展规划中，明确要求建设国家生物信息科技基础设施国家生物信息中心，建设包括国家生物技术管理信息库，基因组、蛋白质组、代谢组等生物信息库，大型生物样本、病例资源和人类遗传资源库以及共享服务体系；建设若干实验动物、模式生物和生物医学资源基础设施。而中国人类遗传资源平台（National Infrastructure of Chinese Genetic Resources，NICGR）作为国家自然科技资源共享平台的重要组成部分，则是根据国家中长期科学和技术发展规划纲要启动建设的一个全国性生
10、物样本资源保护项目，旨在建立与人类遗传资源收集、保存、整合和共享要求相适应的，跨部门、跨地区、跨领域，布局合理、功能齐全、动态发展、技术先进，并与国际接轨的中国人类遗传资源平台。2010年，我国又成立了中国生物样本库协会并制定了生物样本库行业规范。目前，国内主要的生物样本库有中国人类遗传资源平台，中国医学科学院的癌症组织样本库和中华民族永生细胞库、国家重大新药创制专项临床标本资源库、北京重大疾病临床数据和样本资源库、上海临床研究样本中心项目、温州医学院样本库，以及中国医药生物技术协会组织生物样本库等。然而与国际上相比，我国的生物样本库建设尚存在规模较小、分布零散、缺乏有效监管和统筹安排、资源难
11、以共享、缺乏统一的建设、运行和管理标准、样本利用率低、公共关系建设不完善等问题，严重制约了我国原创性生命科学研究与创新性医药的转化医学进程。三、工作的重要性和必要性：生物资源是战略资源，是支撑生物医学研究快速发展的有力保障，是促进转化医学研究的关键性基础设施，也是医学科学快速发展的必然要求。而我国是生物样本资源丰富的国家，有着人口基数大，病例资源丰富以及民众对捐献标本进行科学研究支持度高等优势，如果能够将这些宝贵的样本资源和相关的生物信息资源科学地、有效地收集起来并加以利用，无疑将极大地促进我国生物医学研究的发展并创造出巨大的社会和经济效益，为全人类的健康发展做出重大的贡献。1、生物样本库促进
12、疾病病因学研究：通过长期稳定的收集和整理建立起来的大规模生物样本库对于研究相关疾病的致病基因与环境的相互作用，基因和环境对疾病的影响以及基因、环境和生物体之间的相互作用，进而深入揭示疾病的病因和致病机理并提出有效的疾病预防措施具有不可替代的重要作用。2、生物样本库是转化医学研究的重要基石：转化医学（translational medicine）是一种双向转化的医学研究模式，其关键在于实现从实验室到临床的无缝衔接与整合，一方面将生物医学基础研究的最新成果迅速有效地转化为创新的临床医学技术和产品，另一方面将临床应用的实际情况快速反馈给实验室并开展针对性的研究，从而形成以临床需求为导向的正向研究循环
13、。转化医学的核心之一是协作与资源共享，这就有赖于生物样本库的建设。生物样本库是承接基础研究与临床应用的重要载体，通过将临床表型数据与遗传数据进行有机地整合，形成以研究个体为单位的生物医学信息资源平台，为转化医学的发展提供重要的基础战略资源和技术服务，对于开展人类疾病预测、诊断和治疗的相关研究具有重要的现实意义。通过生物样本库的建设，为转化医学提供支撑，有可能催生新的检测技术，通过筛选疾病相关分子标志物，能够更早地发现病症或危险因素，评估风险并制定个体化的预防策略，例如提供个体化的关于生活环境和生活方式的建议，识别高风险人群并给予必要而有效的干预措施，开发新的药物和治疗手段以弥补基因缺陷导致的发
14、病风险等。3、生物样本库推动生物医药产业化：一个完善的生物样本库及其配套的服务设施将研究技术和资源无隙结合，为大规模、高通量的研究提供了坚实的物质基础。它不仅可以为基础研究提供研究对象实体样本、规范的数据信息和实验场所，而且可以为各种药物、诊断试剂、医疗器械、生物制品、保健品、化妆品等的研发提供可靠的生物样本、数据信息和分析监测服务，为应用研究成果提供孵化和放大平台。这种研发模式具有效率高、成本低、周期短、结果可靠等优点，对于推动研究成果快速转化为产品和服务具有不可替代的作用。因此，为合理利用我国人类生物样本资源，保障我国生物医学研究在国际上的整体竞争力和可持续发展水平，促进我国在精准医学研究和个体化临床诊疗技术等方面的进步，提高人民的总体健康水平，建立国际认可的标准化生物样本库并对其进行合理地开发和应用具有重要的战略意义。
