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还在为建生物样本库而发愁?看这里!教你秒变专家

湖南弘林仪器    2015/4/1  

前些天在网上看到《福克斯》做过的一系列“30 under 30”报道,大致谈了未来将改变世界的30位30岁以下的年轻科学家。看完后,楼主感觉被一群天才少年虐得体无完肤,同时也深深反思为何这30位中没有一位中国少年。其实在智力方面并没有很大的差距,关键是在科研数据库资源的建设和共享方面,我们的科研机构做的还不到位。

在楼主所混迹的生物医疗圈中,生物样本库可谓是近年赤手可热的名词。作为一个前沿且较新的学科,楼主便谈不上什么经验分享,更多的是基于自身所在实验室及研究领域与生物样本库的建设有着些许关系,所以斗胆在这里跟大家探讨如何建设生物样本库,标题仅供参考,但至少可以了解生物样本库建设的步骤以及价值。

Ps:不了解生物样本库是什么以及发展趋势的同学可以先自行度娘科普。

其实在生物样本库建设方面,我国的起步并不算晚,早在1994年中国科学院就建立了中华民族永生细胞库。但是之后许多工作处于宏观框架阶段,尚未落实,已建成的信息库量多冗杂,不能很好实现信息化。关于这方面问题,楼主建议看看王伟业教授的几个访谈,在此就不多说,后面还会谈到。下面主要谈谈生物样本库建设的一般流程。

总体来说,生物样本库建设主要分为三大部分:标准化样本处理、生物样本存储、样本生物信息化管理,下面从宏观角度为大家介绍这几个部分具体工作。

1. 标准化样本处理

生物样本种类繁多(主要分为5大类:组织样本、血液样本、核酸和蛋白质样本、冻存的细胞样本、组织切片和组织芯片),对样本进行标准化处理是构建样本库最重要也是最核心的一样工作。

  • 样本处理

样本处理是对样本进行必要的分割、分装和处理,以使样本满足储存和将来使用的质量要求。样本的处理应尽量保持目标分析物的原始状态。

  • 样本分装

完成处理的样本在储存前应选择适宜的分装量进行分装,满足使用要求的同时避免对生物样本的反复冻融。样本的冻融次数是重要的质量指标,对于冻存的样本应尽量避免样本在使用前的冻融,合理的分装可以很好的减少样本冻融的情况,更合理地利用样本。

  • 举例

以我们实验主攻的组织样本为例:

  1. a) 新鲜组织样本应在采集后简单用生理盐水清洗处理后1天内低温运输至研究人员使用;

  2. b) 冰冻组织样本应在原始样本采集后30分钟内取材并进行快速冰冻后储存;

  3. c) 福尔马林固定石蜡包埋组织样本应在原始样本采集后立刻投入福尔马林固定后进行相应处理。

2.生物样本储存

储存样本时的冷却速度和方法对细胞活性有重大影响。储存会影响样本的质量,决定样本以后使用的可能性。在冷冻样本时必须考虑以下方面:

1、储存容器——储存冷冻样本的容器要能经受住迅速冷冻时突然暴露于低温条件下,即使在低温条件下也能防漏,并在长期保存后仍能保持稳定

2、冷却速度——冷却速度控制着冰晶的大小及形成的快慢,这将影响细胞的恢复。环境温度下保持统一的冷却速度(每分钟-1 ℃ )对各种细胞均有效。

3、储存——冷冻样本的储存温度会影响细胞在活性状态下得以恢复的时间长度。储存温度越低,活性储存期就越长。

4、通常认为敏感性有机体和细胞的临界温度为-140℃,即玻璃化转变温度,在这个温度下,所有的新陈代谢活动都会停止。

5、为预防设备出现故障,所有冷藏柜都应有适当的备用程序。比如停电保护系统,在断电后一定时间内依旧可以维持稳定温度,这就留给实验人员抢救样本的宝贵时间。

6、确保清楚地记录储存位置。实验室冰箱管理常常被大家疏忽,冰箱样品乱存乱放,空间利用不合理,冰箱门反复开关,样品找寻时间过长等,直接导致冰箱漏冷,且因为温度不均造成样品反复冻融,大大降低了样品质量。建议大家日常重视起这一块,建立相关流程及管理规则。以后冰箱更新换代的时候,尽量选择智能冰箱,我们实验室现在换的是海尔超低温冰箱“智眸”729,冰箱自带的7英寸智能触屏让样本管理一目了然,极大优化了样品存储管理工作。

注:汽相的液氮储存比液相储存更好。使用汽相的液氮储存能够避免液相储存固有的安全危害。尽管液相的液氮温度(-196 )较低,汽相的液氮温度(-190 )仍然低于重要的玻璃化转变温度。

3.先进的样本信息化管理系统

做到以上两点,是不是就大功告成了呢?其实还有一个更加不可或缺的部分,就是样本信息化管理系统,在浩瀚的样本库里,如何清晰存放,准确记录,快速找出自己需要的样品,是Biobank必须解决的问题。

特别是在中国建设生物样本库,中国xx的特点是样本资源量大,资源种类多样化。以医院为例,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,有专家就说,像胸腺肿瘤类,据说整个欧洲的例数甚至少于中国的一家三甲专科医院。

据我所知,我国在生物样本库信息化管理系统的开发和建设上还处于发展期,但已经开始有国内外专家和企业在此领域投入了。现在国内常用的系统是海尔生物医疗开发的BIMS(BiobankInformation Management Solution,生物样本库信息管理整体方案),其在2015年推出了最新一代BIMS“灵珑”系统,具有“平台化-小样本大数据”、“个性化-自由定制”、“图形化-所见所得”三个特点,是符合中国生物样本库建设的xx方案。

Ps:海尔生物医疗这个最新的BIMS系统,就是由上文提到过的王伟业教授带队研发。如果你对生物样本库方面的问题感兴趣,一定要多看看王伟业教授的文章。


xx小结一下,生物样本库构建整体流程大致如下图。虽然看起来流程并不复杂,但其实生物样本库的实际建设并不是光靠以上几步就能实现的,更需要的是团体合作及协作,比如美国NIH的NCI有关项目,以及加拿大的P3G项目。中国目前在这方面还比较薄弱,还属于单兵作战,我的理解是一来缺少科研上的投入,另一个则是生物信息化领域的人才稀缺。

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