闵行区慢性病生物样本库的建立

张颖华，严玉洁，方红，欧阳霖，严谨，赵燕萍

随着社会人口老龄化的加剧，慢性病越来越成为重要的公共卫生问题和科学研究的重点。闵行区常住人口242.94 万，纳入闵行区居民电子健康信息档案的糖尿病患者 51379 例，高血压患者 184266 例，肿瘤患者 20000 例。在慢性病的防治中，公共卫生研究人员对慢性病患者生物样本的需求量也大为上升，因此慢性病生物样本库的建立就成为摆在我们面前的一个紧急而重要的任务。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 仪器 MDF-U73V 立式 –80 ℃ 冰箱和 MDF-C8V卧式 –80 ℃ 冰箱为日本 Sanyo 公司产品；BP-IP-300 型标签打印机为美国 Brady 公司产品；5720R 型低温离心机为德国 Eppendorf 公司产品；UA-C15 型转运箱为北京福意联公司产品；EPS-100 型电泳仪和 Fine-do X5 型凝胶成像系统为上海天能公司产品。

1.1.2 耗材 10×10 专用冻存盒、4×8 抽屉冻存架和0.5 ml 冻存管为上海万格科学器材有限公司产品；低温标签和标签色带为美国 Brady 公司产品；5 ml 塑料离心管为江苏浩天生物器材制造厂生产；5 ml 抗凝采血管和非抗凝采血管购自武汉致远医疗科技有限公司。

1.1.3 软件 冻存管理软件购自杭州艾迪康医学检验有限公司；温度管理软件和无线采集模块为上海万格科学器材有限公司开发；无线数据接口购自杭州创业软件股份有限公司。

1.1.4 试剂 全血总 DNA 提取试剂盒购自广州 Magen公司；琼脂糖凝胶和 λDNA/Hind III 分子标记为日本Takara 公司产品。

1.2 方法

1.2.1 样本收集对象 经闵行区疾病预防控制中心伦理委员会审核批准，以江川社区卫生服务中心为试点，随机抽取60 岁以上老年体检人群，收集前培训社区卫生服务中心体检工作人员和标本库现场采集人员，保证现场工作的一致和准确，并事先在居委会做好体检登记核对。

1.2.2 基线调查 利用闵行区现有的居民电子健康信息系统（electronic health record，EHR）进行基线调查。该系统主要由闵行区卫生数据中心系统（包括数据交换中心、区级居民健康档案信息系统），社区卫生服务信息系统（全科诊疗、高血压糖尿病等慢性病管理、妇女保健管理、儿童保健管理、计划免疫、肿瘤早发现、体检系统）等模块组成。其中慢性病管理模块包含被管理对象的基本信息、生活方式、危险因素、临床诊断结果等大量可供分析的变量。经过统一培训的当地社区卫生服务中心人员统一输入居民 EHR 系统，医生对体检人员做知情告知，体检者签署知情同意书后，刷个人健康卡。

1.2.3 样本采集及入库

1.2.3.1 标本条形码设置 体检者刷其持有的闵行区健康卡，生成体检编号，如 J000001。对于已签署知情同意的体检者在其体检套餐中勾选打印现场体检编号，贴于抗凝管和非抗凝管上，这个标签信息是“暂时”的，此标签编码是标记原始采血管的编码，用于识别此采血管为哪个招募对象的标本。

1.2.3.2 样本采集 用事先打印好的具有唯一身份标识的条形码标签分别贴于知情同意书、EDTA 管和血清管。抽取体检者的血液标本，用统一的标准试管收集 1 管抗凝血，1 管非抗凝血（抗凝剂 EDTA，血量均保持在 5 ml 以上），现场于 4 ℃ 冰箱保存，4 h 内经 4 ℃ 冷链运送至实验室，抗凝血标本直接分装到每个冻存管中，非抗凝血标本 5994× g 离心 10 min，吸取上清分装到冻存管中。

1.2.3.3 样本入库 贴有纸质条码标签的采血管分别离心后于特制管架上排序，分装标本核对采集信息。二维码打印机设置 IP 地址，通过应用程序客户端发送打印指令给打印机，打印一组耐 –80 ℃ 低温的二维码标签。其中血清 3 管（绿色管，编号 S），全血 3 管（橘色管，编号 WB），共6 张条码分别贴于相应分色的 EP 管上，此标签信息是“长期”的，通过中心实验室二维条码扫描器及网络条码识别完成标本的入库及标本相关信息的导入，标本转入 –80 ℃ 冰箱长期保存。

1.2.4 样本信息和 EHR 信息对接 闵行区每个持有健康卡的对象均有一个由 0～9 组成的 20 位编号的固定且唯一的个人编码。标本管理软件通过数据接口，根据个人编码，借助局域网与 EHR 中相应信息字段预先进行关联。当在实验室扫描标本二维码时自动从 EHR 获取对应的信息项目，并自动载入到标本信息列表中，实现了信息与标本同时入库。标本入库后再通过个人编码建立数据关联，将体检结果、实验室检测结果等从HIS、LIS 导入数据库。为保证信息安全标本管理软件应设置相应权限。

1.2.5 血样本质量控制 按比例随机抽取 100 份储存于低温冰箱的抗凝血样本，室温融化后，用 HiPure blood DNA mini kit 进行抽提。取 3 μl 纯化的 DNA，点样于 0.8% 琼脂糖凝胶，80 V 电泳 30 min 后拍照。

2 结果

2.1 初步建立了慢性病研究样本库

2012年 5月开始收集标本，募集对象为上海闵行江川地区 60 岁以上居民。目前共招募 10115 人，其中男性4137 人（40.90%），女性 5978 人（59.10%），平均年龄值为 65.15 岁，明确为高血压的患者 5557 人，糖尿病患者1869 人。共收集 60690 份标本，其中血清 30310 份，全血 30380 份。

2.2 慢性病生物样本库收集的数据信息

信息数据库主要分为个人基本信息，流行病学信息（生活史、家族史、危险因素），临床诊断信息（血尿常规、影像检查、特殊检查），随访记录，用药情况等，共 94 个字段，详见表 1。

2.3 血样本质控结果

抗凝血基因组 DNA 的部分电泳图谱见图 1，结果表明，所有质控样本的 DNA 带型单一、完整、不降解。

3 讨论

建立生物样本库是一个系统工程，它是系统地、有目的地收集特定人群的生物样本，以备“将来”的研究。这个“将来”，可能没有具体的时限，因此标本需要长期保存。生物样本库的建设包括硬件设施与保障、样本操作规程、信息管理系统、伦理委员会、样本的利用及共享机制等。

目前国内外已经建立了用于慢性病研究的样本库[1-5]，但闵行区尚无。此慢性病生物样本库以江川社区卫生服务中心为试点，摸索生物样本库的建设流程、伦理问题、软件对接、标本采集存储以及生物样本库的应用等诸多环节，在此基础上建成覆盖闵行区全人群的慢性病生物样本库。

我国生物标本库存在的问题主要有以下几点：标本收集不规范、保存不完善、流行病学资料缺乏或缺失等。一个较好的生物样本库是建立在高质量的标本和全面的标本信息基础上的，使用缺乏质控或信息缺乏的标本而发表的文献所造成的负面影响将要花费很长时间来消除[6]。涵盖丰富流行病学信息和临床诊断信息的闵行区 EHR 信息系统为慢性病生物样本库的建设提供了一个优越的先决条件，它涵盖了“基本医疗”、“高血压管理”、“糖尿病管理”、“肿瘤早期筛查”等业务模块。目前闵行区高血压和糖尿病患者管理人数分别占上海全市 11.84% 和 12.57%；重大疾病的高危和疑似人群能通过 EHR 及时筛选出来。被管理对象在医院的每一个就医环节，包括用药信息都被准确、实时地输入到系统里，这一涵盖了丰富的流行病学信息的 EHR 系统在国内处于领先水平，使更多有价值的研究成为可能。同时闵行区高血压规范管理率为 92.01%，糖尿病规范管理率 96.09%，居上海市前列，这为创建慢性病科研平台标本库提供了较为扎实的标本资源，固定、易随访保证了相关信息资源和标本资源完整性。但同时我们也发现，体检人群的流行病学信息还有缺失，为了完善这部分关键内容，我们拟在下一步的工作中培训社区医生，提高流行病信息的完整性以及体检人群的依从性；其次收集的临床诊断数据中还存在一些不能量化的变量，比如说一些临床检查结果的描述是文本型的，如何把这些字段量化也是今后一段时间内亟需改进的地方。

样本库建设的另外一个重要的方面是样本信息和采样对象的流行病学信息的一一对应，这就对标本管理软件和信息软件的接口提出了更高的要求，操作方便，设置灵活的管理软件以及高质量的数据接口能减少出错几率，保证样本信息的准确性。

表1 慢性病生物样本库收集的数据信息

图1 部分样品的 DNA 电泳图谱

综上所述，本项目通过采集、保存和利用人类慢性病的生物标本，结合闵行区 EHR 信息将社区居民慢性病管理资料与标本库有机结合起来，如本项目中把每个入选对象的流行病学信息和收集的标本信息一一对应，建立了实时、安全、有较高研究价值的慢性病生物样本库，实现了标本信息资源的共享，使得慢性病研究平台标本库能更好地满足科研和疾病防控需要。

慢性病生物样本是极其稀缺和宝贵的遗传资源，建立慢性病生物样本库不仅能有效地利用有限的慢性病标本，为人类直接探究慢性病发生、发展机制提供具体研究对象，缩短研究周期，加快研究进程，早出成果，同时标本库的建立能有效加强高校和科研机构之间的相互合作，有效提高慢性病研究水平，将更为有利于慢性病研究的发展。

同时我们也意识到建立一个高质量、规范的标准化慢性病生物样本库仍是一个新的课题，如何确保标本长期保存的质量[7]，如何建立好标本采集、保存、信息化管理和研究于一体的科学管理体系，如何解决样本收集过程中的伦理问题，如何最大限度地利用好生物样本库[8]，有效地保护和利用好人群的遗传资源等，这些问题都需要我们进一步去研究解决。

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