大数据时代的疾病生物样本库建设与管理（一）

李建忠，冯凯，解放军306医院，特种医学实验研究中心

品牌质量管理办公室 左天宇 整理

大数据时代，研究者更关注样本的生物信息数据与疾病临床信息的相关性，通过大样本的关联分析，来预测疾病的发生、发展与转归。疾病生物样品库便是关联疾病临床信息与样本生物信息的桥梁与核心，是生命科学基础与临床研究的关键源头，是进行大样本验证、快速实现生物医药转化医学的核心环节。近几年，我国疾病生物样本库与转化医学得到政府与科学家们的高度关注、医院领导与专家们的高度重视、企业与技术部门大力支持，广大科研、医务工作者的积极响应，呈现良好发展势头。从样本资源来说，中国最大的特点是样本资源量大，资源种类多样化。在中国一个月的就诊数量，在国外达到同样的病例数可能要几个月，如胸腺肿瘤类，据说整个欧洲的例数甚至少于中国的一家三甲专科医院。目前，我国生物样本库有专家库、科室库、多学科库、重大项目库、医院库、区域库等，不少医院（尤其三甲医院）纷纷着手建立自己的样本库，其中有精品库、价值库、特色库，也有不少垃圾库、死库。

疾病生物样本库建设

建设样本库的基本原则建样本库是安全、准确、便捷。其中安全包括样本生物安全、样本信息安全、设备运行安全；准确包括样本信息准确、样本存放取出位置准确；便捷包括工作流程便捷、软件系统操作便捷、信息交流便捷、硬件软件耗材供应及技术支持便捷。样本库通常由基础设施、冻存设备、冻存耗材、编码及读码设备、监控设备、管理软件和人员配置构成。合理的架构及流程可以保证样本库运行安全、准确、便捷。

基础设施

基础设施一般包括质检室、样本处理室、冰箱室、液氮设备室、监控室、空调设备、备份电源等。其中需要注意的是：冰箱是产热设备，需要和液氮设备分开放置。立式冰箱如不能背靠墙摆放，可保持一定距离背对背摆放。考虑到超低温冰箱目前仍是组织库的主要存储设备，在运行过程中会大量产热，配备样本库空调时对其功率和性能可靠性需要给予足够的考虑。备份电源也是样本库的基本配备。在供电不够十分稳定的地区，在选择冰箱时还要考虑到冰箱的温度绝缘性（即满载样品时断电后温度上升的速度）。当样本容量足够大时，还需要考虑使用自动化取放样品的设备。对于特别重要的样本，条件许可的情况下可以将样本的备份分开放置于不同的物理地点以增加安全性。

基本设备

⑴-800C冻存设备（超低温冰箱）：超低温冰箱稳定工作的温度通常在-800C左右，在取放样品的时候很容易升至-600C的再结晶温度范围，容易造成样本生物稳定性的衰减。所以在选用超低温冰箱的时候制冷能力（速度）是一个关键参数。制冷能力强的冰箱能够在温度受到扰动的，快速降至设定的温度以尽量减少对样本的伤害。另外，由于样本库的目的是长期存放样品，超低温冰箱需要在满载情况下多年不间断运行，对其可靠性和温度稳定性都比普通实验室的要求要高。样本库的冰箱需要有运行温度的连续记录功能，以便追踪温度波动。

⑵-1400C冻存设备（液氮气相和深冷冰箱）：液氮气相和深冷冰箱是实现-1400C长期样品储存的常用设备。这两种方法因为不存在液氮进入样本内的风险，因而储藏期间没有样本间交叉感染的危险。深冷冰箱是相对较新的一种设备，从近几年的客户使用反馈来看，在满载样品的情况下能够实现-140~-1500C的稳定环境，得到了越来越多的应用。液氮气相是更受广泛认可的方法，美国国家癌症协会等机构的样本库操作规范文件中均推荐使用液氮气相长期储存组织样本。液氮气相是在液氮容器中加入一定量液氮，样本储存在容器中不与液氮直接接触的空间。液氮容器内气相区间的温度最低（容器口处）不高于-1400C。较少的样本量可以使用液氮罐储存，尽量使用适配冻存盒的液氮罐消耗的液氮量较大一些，但由于其取放样品的便捷以及样品不易落入液氮罐的特点，越来越多的液氮罐用户采用了这类配置。大量的样本对取放的便捷性及液氮加注自动化要求更高，目前主要使用液氮储存箱。通常需要液氮自动检测设备和自动加注设备，包括液氮供应罐、液氮塔和液氮管道等。