生物样本库质量控制体系建立的经验和体会

张育军，高芳芳，彭卫康，叶 磊，徐 涛，刘玉兰

生物样本库质量控制体系建立的经验和体会

张育军，高芳芳，彭卫康，叶 磊，徐 涛，刘玉兰

目的探讨生物样本库样本质量管理体系的建立。方法进行生物样本库资源管理，制定样本标准化操作流程，收取临床资料及随访资料完整的患者的组织、血清、血浆、血细胞、骨髓细胞等样本，并按照各自的标准化操作流程进行处理、分装、储存和使用，全程进行质量管理和控制。应用数据管理系统软件进行入库和管理。结果自2012年1月，北京大学人民医院已有25个科室的样本入库，已入库样本63 693例、病种33种、样本类型20种。根据样本使用人员的反馈及样本的质量检测均表明样本质量较好。结论质量管理是样本库运转的中心环节，是样本库建设的关键，是高质量规范化医学研究的基础保障。

质量控制；质量管理；标准化操作流程；信息化管理

生物样本库是将人体正常或病理组织、全血、体液或经初步处理的生物样本如DNA、RNA等，通过冷冻等多种途径加以保存，收集样本完整的临床、病理、治疗、随访等资料，并有完善的质量管理系统，为医学提供支撑的一种资源库。样本库的目的是在符合相应的法律、法规情况下，提供高质量的样本及其相关信息。样本的质量关系到研究者试验的成败，无疑是样本库所面临的首要问题。北京大学人民医院于2012年按照中国医药生物技术协会生物样本库标准建立了生物样本库；生物样本库工作人员参加了中国医药生物技术协会组织生物样本库分会标准化生物样本库认证培训，并获得资质证明；按照标准建成了样本储存和信息管理中心，制定了样本管理的标准化操作流程和样本质量管理方案，建立了符合国际规范的生物样本库［1-4］。样本库的质量管理体系，包括质量保证和质量控制，贯穿于样本库的整个运作过程。质量管理体系的实施和维护有助于样本库的长期发展，保证样本库为用户提供高质量的服务，保证科研结果的质量，因此建立质量管理体系具有重要意义［5］。

1 材料与方法

1.1 资源管理

1.1.1 人员管理 建立与生物样本库业务相适应的人员结构，明确满足样本捐赠、伦理审核、知情同意、采集、处理、贮存、注释、检索、检测、出库、运输、质量管理等功能需求的人员的职责［3］。设立专人分别主管生物样本库的业务和质量，并根据职位需求进行相应的标准化操作流程、安全操作、设备使用、样本库信息化管理等培训。样本库取材人员都经过严格的病理解剖培训，掌握样本质量控制体系的各种指标要求。我院信息科技术人员每年定期培训样本信息管理人员。样本库的工作人员参加了中国医药生物技术协会组织生物样本库分会样本库标准化培训，并均获得上岗证书。

1.1.2 设施、环境

1.1.2.1 环境 样本库总面积达200m2，配有双电源断电报警设施、空调排风系统，满足更换液氮、样本运输等要求。样本库进行功能分区，有样本接受区、样本处理区、样本贮存室和样本信息储存区。环境温度控制在22℃以下。生物样本库布局见图1。

图1 生物样本库布局

1.1.2.2 安全设施 样本库配备了门禁系统，只有持有样本库身份标志码（identity，ID）的人员可以入内；配备了消防系统和人身安全防护设备［6］。

1.1.2.3 仪器、设备 目前样本库有23台－80℃超低温冰箱，2台备用超低温冰箱以确保其他冰箱故障或紧急情况时样本转移。每台冰箱均有冷链温控监测系统，实时监测存储的温度，对冰箱温度进行24 h持续监测，若有异常自动报警并以短信形式通知3名相关人员至现场进行处理。

液氮箱1台、液氮罐1台、小型便携式液氮运输罐3台，以保证生物样本的低温运输和长期储存样本的需求；生物安全柜1台，样本处理工作在生物安全柜中进行；自制冰盘若干个作为低温操作台，为防止样本生物降解，分装样本和贴标签均在冰上操作。

对设备进行专人管理，建档受控，定期对超低温冰箱进行维护、保养，并设立冰箱故障应急预案。

1.1.2.4 信息系统 样本库拥有计算机3台，装有1套样本管理软件。该软件系统与临床电子病历、临床路径、临床随访系统相连，3个分平台借助网络化信息平台紧密联系成一个医学研究平台，标准化管理样品的采集、运输、保存、取用、处置情况，使样本资料得到系统、完善和规范的保存。冰箱管理实现样本可视化存储，使研究人员对冰箱的使用情况一目了然。且该软件设置痕迹稽查和权限限制，设置日志记录、修改痕迹、数据自动备份与恢复等保证系统数据的安全。

样本库有美国贝迪打印机2台、扫码机1台。采用贝迪标签标志方案，直接打印二维码并粘贴，耐酸碱、防水、防油污，并能耐受长期的液氮环境不脱落。标志中含样本编码、样本类别标志、入库位置信息、样本采集日期4部分内容，每一样本均可通过条形码追溯到被采血者基本信息资料、健康状况及采血过程、运送、接收、存放地点、目前使用情况等信息资料。

1.2 生物样本质量控制

1.2.1 采集前 由临床医生提出样本取材申请，样本库人员审核，上交给医院伦理委员会审批，审核合格后临床医生与样本捐献者签署知情同意书。

1.2.2 采集 样本取材及处理严格遵循标准化操作流程，严格控制样本取材的时间，在保证病理诊断的基础上，准确取材。血液样本处理时均在生物安全柜中的低温操作台上处理，做好标志，2人合作，尽可能缩短样本处理的时间。

1.2.2.1 组织样本 组织样本取材要严格控制取材时间，在组织热缺血30 min中进行。首先对大体样本进行拍照，拍照时要采用深色背景衬托；取材时要用无菌消毒并做抗RNA酶预处理的器械，用抗RNA酶预处理的无菌生理盐水洗去样本上血污；本着避免交叉污染的原则取材顺序应依次为正常组织、癌旁组织、癌组织，正常组织距肿物最远且无肉眼病变处，癌旁组织距肿瘤肉眼边缘1 cm处，癌组织要取肿物处无出血、坏死、囊性变、黏液、钙化等病变。3种样本分别放入标志了患者病案号、姓名及取材日期的冻存管中，并立即将冻存管投入小型液氮罐中。可根据样本大小来决定取材份数，在不影响病理诊断的基础上尽可能多留取样本，记录样本热缺血的时间和运输的时间［3］。

1.2.2.2 血液样本 目前生物样本库主要储存血清、血浆和血细胞，血液样本的采集、处理、储存均按照标准化流程进行操作。护士取血前核对患者信息，填写取材单，分别取非抗凝血（黄帽）、抗凝血（紫帽）各1管，每管5 mL，由配送人员送至生物样本库；生物样本库接到样本后对样本进行处理，所有样本处理环节均在低温操作台中处理，在保证样本准确无误的基础上尽可能缩短样本处理时间。血液样本按照3 500 r／min，10 min离心后，留取血清、血浆分别放入冻存管中，每管200μL。血细胞来自紫帽管中，血浆吸出后，用无菌移液管将有核细胞层缓慢移出，用转圈的动作将可见的有核细胞层移出；因为有核细胞层黏附于红细胞层，一些红细胞和有核细胞一起被吸出，用红细胞裂解液裂解1次，于4℃离心机3 500 r／min，离心10 min，弃上清；再用三蒸水洗1次，于4℃离心机3 500 r／min，离心10min，弃上清［3］，将沉淀分装成2管，贴标签，冻存于－80℃冰箱中。

1.2.3 采集后

1.2.3.1 样本按类型和病种贮存 按照样本的病种、类别对冰箱进行划分，不同病种的样本分架放置，不同类别的样本分层放置，并在每管样本上贴上显示其编号及位置信息的条码；不同类别的样本采用不同颜色的冻存管存放，如癌组织用红盖冻存管、癌旁组织用黄色冻存管、正常组织用绿色冻存管。

1.2.3.2 样本使用 样本库所提供的样本在使用后，研究者有义务及时反馈样本质量信息，这些信息会得到样本库工作人员的及时反应，并就可能存在的问题加以解决、分析。根据2012国际生物和环境样本库协会（International Society for Biological and Environmental Repositories，ISBER）最佳实践的标准［7］，样本库向每一位使用者发放有关样本质量评估的调查问卷，使用者将在使用样本中的样本质量情况反馈给样本库工作人员。样本库工作人员会对回复的问卷认真分析，并针对问题及时进行处理，确保样本库的正常、有序运行，并不断使样本服务得到提高。

1.2.3.3 每月对新入库样本进行盘库 每月初对新入库的样本按照1／20的比例随机抽取样本进行盘库，核对样本信息是否正确，条码是否有错贴、漏贴或脱落的现象，样本是否放在正确的位置上。

1.2.3.4 样本定期检测 每一年对样本进行随机抽样，分别按照病种、冰箱、样本类型，采取随机抽样的方法按照1／1 000的比例抽出一部分样本；采用苏木素和伊红染色评估组织样本取材的准确性，采用紫外分光光度计检测核酸的浓度和纯度，琼脂糖电泳分别测定组织样本的DNA和RNA的完整性。

2 结果

自2012年1月，北京大学人民医院已有25个科室的样本入库，已入库样本63 693例、病种33种、样本类型20种。根据样本使用人员的反馈及样本的质量检测样本库样本质量较好，未出现降解等问题。结果显示质检样本取材准确率在95%以上，甲醛变性凝胶电脉28 s／18 s RNA条带比值为1.5～1.8，受检样本核酸均保存完好且无明显降解。样本取材单、知情同意书及样本的电子信息保存完整。

3 讨论

目前，国际上尚无公认的专门针对生物样本库建设的国际标准化协会（International Organization for Standardization，ISO）质量管理体系，一些发达国家已经在国家和行业层面重视建立质量管理体系。例如ISBER在全球推广生物样本库ISO17025实验室检测和校准质量管理体系；法国经济合作与发展组织以ISO9001标准建立了国家级的生物样本质量管理体系96-900（National French Standard 96-900，NFS96-900），法国已经有67家生物样本库通过了该认证［8］。而中国医药生物技术协会组织生物样本库分会也发布了第1版生物样本库行业标准，并成立了生物样本库质量检查和达标论证专家组［1］。

北京大学人民医院在样本库设计上，采用多元化设计，样本库的供暖、通风、空调设施完善，保证了样本库的外围环境温度均控制在22℃以下；通风良好，避免了因环境温度过高或过低导致的冰箱压缩机系统的超负荷运转、排水管的冻结及因通风不畅环境潮湿而引起的细菌、真菌生长，最终影响样本质量和员工的健康。样本库采用不间断电源并备有应急电路，所有房间均具有最基本的防火、防水的安全系统确保贮存样本的安全性；监测和报警系统全天候运作，由专人负责随时处理紧急情况，防止或尽量减少样本的冻融和损失。样本库工作人员是由我院临床分子生物学研究所的4名专职人员组成；在样本取材、处理和入库方面，采取临床科室、手术室、病理科、样本库和信息科5个部门协作的方式，临床科室和手术室指派专职人员负责样本的采集和运输，病理科和信息科每年1次对样本库工作人员进行样本标准化操作流程的培训，从而保证了样本在各个环节均有专业人员负责相应的处理工作，保证了样本的实时监控、实时记录。

在样本取材和处理方面均制定了严格的、规范的操作流程，并在操作过程中严格执行。对于取材的病理科人员和生物样本库技术人员进行每6个月1次的培训，在样本取材、运输、处理、入库方面均按照生物样本库标准化操作流程进行处理。样本的采集、运输、处理、入库过程均详细地记录，样本的取材时间、新鲜程度、处理过程及入库信息均可查询。样本的处理及入库过程均采取2人合作的方式，这样既缩短了样本在非超低温环境停留的时间又形成了对样本的双重检查，保证了样本信息的正确性。

为了保证样本质量，样本的盘库、样本使用者信息反馈及样本质量检测均按照样本库制定的标准化流程严格操作。在信息化管理方面，采用二维码标签及信息化管理方便了样本的储存，每一份样本均可通过二维条形码追溯到样本供应者的基本信息资料、健康状况及采血过程、运送、接收、存放地点、目前使用情况和使用中产生的该样本其他信息资料。所有样本均采用信息化软件管理，及时进行样本相关资料的登记工作，样本相关资料的登记内容包括样本编号、姓名、住院号、肿瘤类型、取材数量；每一管样本均有一个系统自动生成的编号，输入编号后样本的详细信息可在软件中查到。目前，我院正在建设临床医学研究平台，包括3个分平台：①临床路径管理研究平台；②临床组织样本库；③临床随访库。3个分平台借助网络化信息平台紧密联系成一个医学研究平台，贯穿临床诊治、临床组织样本收集、患者随访以及相关的临床医学研究、药物研究的整个医学研究过程。通过临床医学研究平台的建设，实现临床诊治、临床组织样本收集、患者随访资料收集全过程的标准化，包括建立标准化临床路径管理、规范临床诊治；建立具有国际水平的标准化管理流程的临床组织样本库和随访库。建设基于临床路径、样本库、随访库三者的临床医学研究平台，规范临床研究方法，促进临床研究质量和水平的提升，为转化医学发展提供高质量的战略资源［9］，为人类疾病个体化预测、诊断、治疗研究提供基础保障［10］。

通过对样本的全程质控，质检结果及样本使用者反馈信息均显示样本质量较好，充分满足了科研工作的需求。样本库的建立大大提高了全院科研人员科研工作的效率。样本的特点如蛋白质结构、酶的功能、代谢水平、基因表达水平、DNA甲基化状态、细胞活力水平和微生物的活力会受到样本采集、运输、处理和贮存过程的影响。体内变量分析如患者的临床状况、采集时间（如术前、术后）、药物、饮食、压力、昼夜节律、样本所处环境、样本类型等变量，很难控制和标准化，属于个体差异［11-12］。而体外分析前变量包括采集管类型、离心前放置的时间和温度、组织样本热缺血和冷缺血时间、采样方式、样本固定方式和时间、贮存方式等，我们将来要对这些影响样本的因素进行评估分析，建立分析观察前变量因素的体系，比如标准化的前变量因素分析法则，这将有利于完善样本库同行之间交流和分析样本处理过程中的一些关键步骤。样本全程质控的建立及实施可极大提高生物样本库的样本质量，提供高质量的科学数据，从而提高样本的使用效率［13-14］。

［1］中国医药生物技术协会生物样本库标准（试行）［J］.中国医药生物技术，2011，6（1）：71-79.

［2］BBRB.Innovative and applied emerging technologies in biospecimen science［EB／OL］.（2013-08-01）［2014-02-20］.http：／／biospecimens.cancer.gov／aabackup／researchnetwork／fo／imat.asp.

［3］2012 best practices for repositoriescollection，storage，retrival，and distribution of biologicalmaterials for research international society for biological and environmental repositories［J］.Biopreserv Biobank，2012，10（2）：79-161.

［4］Natinal Cancer Institute.NCI best practices for biospecimen resources［EB／OL］.（2011-03-16）［2014-02-26］. http：／／biospecimens.cancer.qov／bestpractices／.

［5］Vaught J，Rogers J，Myers K，et al.An NCI perspective on creating sustainable biospecimen resources［J］.J Natl Cancer Inst Monogr，2011，2011（42）：1-7.

［6］余永国，周学迅，郭爱华，等.生物样本库的安全管理措施［J］.转化医学杂志，2013，2（2）：103-105.

［7］国际生物和环境样本库协会（ISBER）.生物样本库最佳实践2012：科研用生物资源的采集、贮存、检索及分发［J］.中国医药生物技术，2012，7（增刊）：2-56.

［8］Betsou F，Luzergues A，Carter P，et al.Towards norms for accreditation ofbiobanks for human health andmedical research：compilation of existing guidelines into an ISO certification／accreditation norm-compatible format［J］.Qual Assur J，2007，11（3／4）：221-294.

［9］陆怡.转化医学与生物样本库现状［J］.生命的化学，2012，32（3）：287-293.

［10］赵晓航，钱阳明.生物样本库——个体化医学的基础［J］.转化医学杂志，2014，3（2）：69-73，83.

［11］Betsou F，Gunter E，Clements J，et al.Identification of evidence-based biospecimen quality-control tools：a report of the International Society for Biological and Environmental Repositories（ISBER）Biospecimen Science Working Group［J］.JMol Diagn，2013，15（1）：3-16.

［12］Betsou F，Barnes R，Burke T，et al.Human biospecimen research：experimental protocol and quality control tools［J］.Cancer Epidemiol Biomarkers Prev，2009，18（4）：1017-1025.

［13］Betsou F，Lehmann S，Ashton G，et al.Standard preanalytical coding for biospecimens：defining the sample PREanalytical code［J］.Cancer Epidemiol Biomarkers Prev，2010，19（4）：1004-1011.

［14］Nanni U1，Betsou F，Riondino S，et al.SPRECware：software tools for Standard PREanalytical Code（SPREC）labeling-effective exchange and search of stored biospecimens［J］.Int JBiol Markers，2012，27（3）：e272-e279.

The experience to set up a quality contrd system for biobank

ZHANG Yujun1，GAO Fangfang1，PENGWeikang1，YE Lei1，XU Tao2，3，LIU Yulan1，2，4

（1.Clinical Study of Molecular Biology，People′s Hospital of Peking University，Beijing 100044，China；2.Department of Scientific Research，People′s Hospital of Peking University，Beijing 100044，China；3.Department of Urology，People′s Hospital of Peking University，Beijing 100044，China；4.Department of Gastroenterology，People′s Hospital of Peking University，Beijing 100044，China）

ObjectiveTo establish a biosample quality management system of biobank.MethodsWe pursue the biobank resourcemanagement，make the standard operation procedure of biosample，collect serum，plasma，blood cells，bonemarrow samples of the patients who have the complete clinical and follow-up data and in accordance with the respective standard operation procedure for processing，packaging，storage and use，the entire process qualitymanagement and control. Application of data management system software for storage and management.ResultsSince Jan 2012，The biobank of People′s Hospital in Peking University has stored biosamples by 25 clinical departments with 63 693 cases of biosamples，more than 33 kinds of diseases，20 types of samples. According to the quality detection and feedback from user，It showed that the biosample quality is high.ConclusionQuality management is the central part of operating a biobank and the basic guarantee for high quality and standardization ofmedical research.

Quality control；Quality management；Standard operation procedure；Information management

R197.38

A

2095-3097（2014）03-0170-05

10.3969／j.issn.2095-3097.2014.03.012

2014-04-03 本文编辑：徐海琴）

·病例报道·

100044北京，北京大学人民医院临床分子生物学研究所（张育军，高芳芳，彭卫康，叶 磊，刘玉兰），科研处（徐 涛，刘玉兰），泌尿外科（徐 涛），消化内科（刘玉兰）

刘玉兰，E-mail：liuyulan＠pkuph.edu.cn