科技创新引领下医院生物样本库可持续发展问题探讨

蔡 莉，张玉霞

（1.广州中医药大学第二附属医院，广东广州 510120；2.广东省中医院医院感染管理办公室，广东广州 510120；3.广州市妇女儿童医疗中心，广东广州 510120）

1 研究背景

党的十八大以来，党中央高度重视科技创新，将创新摆在国家发展全局的核心位置，强调科技创新是引领发展的第一动力，作出了建设世界科技强国，努力成为世界主要科学中心和创新高地的重大部署。2020 年9 月11 日，习近平总书记在科学家座谈会上深刻提出科技创新要坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康的“四个面向”重要要求，为我国在“十四五”时期乃至以后推动创新驱动发展、加快科技创新步伐指明了方向，同时也赋予了各大医院在新发展阶段新的历史使命。在科技创新引领发展及坚持“四个面向”的时代大势之下，国内各大医院认真贯彻落实习近平总书记和党中央决策部署，牢牢把加强临床科研创新作为引领医院高质量发展的第一着力点，以此全方位提高医院的核心竞争力，进而有力提升医院地位。在科技创新强院的发展进程中，生物样本库作为医院临床医学研究的重要依托，因其在保障促进医院临床科研创新、服务人民生命安全和身体健康中发挥着不可替代的支持功能，其重要性不言而喻。

随着医学界对疾病研究的不断深入，仅仅从单病因、单基因开展医学研究已不足以支撑临床诊断，迫切需要建立更全面的样本相关数据库，提供与疾病具有多方面关联的样本信息数据库，生物样本库由此应运而生。生物样本库也被称为“生物银行”（biobank），是对用于各种医学研究的正常标本或病理标本进行标准化收集和保存的机构，也是推动众多重要科研成果快速应用到临床救治，实现科研成果产业化和精准医学的重要保证［1］。生物样本库以“生物银行”等多种模式存在，其功能包括存储样本、生成样本数据信息、收集样本相关基本数据和关联病历的临床诊断治疗信息，以及衍生出多种表型、基因组学、蛋白质组学和其他组学信息等配套信息。随着生物样本库的建立和发展，其建设和管理模式不断更迭、愈加复杂，亟需对生物样本库的建设、运营管理、样本利用等多个分支领域进一步规范化，以及时解决管理生物样本库所面临的相关问题。

具体而言，随着生物样本库行业建设的蓬勃发展，一方面，生物样本库在生物医学领域的关键应用价值逐渐显现，特别是当前医院生物样本库已成为我国生物样本库建设的主力军，呈现加速发展态势并具有较大潜力，另一方面，医院生物样本库后续投资渠道单一、运行成本不断增大、发展难以持续等各种瓶颈问题也逐渐暴露。因此，在贯彻实施科技创新引领战略及“四个面向”的新征程上，各大医院亟需深度锚定科技创新强院这一根本路径，深刻把握精准医学新时代所带来的机遇和挑战，对临床生物样本库作出更具前瞻性的统筹设计和建设管理，以切实扩大和提高生物样本库的运用范围和质量效益，有力确保生物样本库实现可持续发展并行稳致远，更好地助力和支撑起“健康中国”建设大局。

通过对促进医院生物样本库可持续发展的现有文献进行回顾梳理发现，当前对医院生物样本库的研究仍不足，如2021 年11 月25 日笔者在中国知网输入“生物样本库”关键词进行检索时，共得到相关记录201 条，但同时输入“医院”和“生物样本库”这两个关键词进行检索时，仅有相关记录2 条。此外，已有的201 篇生物样本库相关文献多是集中围绕某个具体领域展开，存在碎片化现象。其中，部分文献对生物样本库存在的伦理及法律问题进行了研究，如李健平等［2］将生物样本库看作转化医学的孵化平台，认为生物样本库建设过程中面对伦理与法律的双重挑战，提出建立生物样本库互惠互利的分享模式，从而促进我国生物样本库的健康可持续发展；白莉华等［3］针对我国生物样本库的样本转化为数据后存在权利归属争议、数据共享机制尚未建立等问题，提出约定开发边界、明确法律属性和权利归属、建立相关共享机制等建议；荣光存等［4］认为，在生物样本库建设过程中应当关注样本捐献者等特定群体的知情与同意问题，提出建立多层次知情模式，以在科研与样本捐献人员权益保障之间达成一定程度的平衡。而部分文献只围绕生物样本库规范管理的相关方面进行探究，如何梅［5-6］认为生物样本库管理流程所涉及的因素比较多，需要建立相对高效的管理流程和制度体系，以有效实现对样本的全过程质量控制与管理；同时，随着库存样本量不断增加，生物样本库的管理领域存在着很多方面的安全隐患，需要管理层据此设置多重管理系统，以保障生物样本库实现安全作业，进而有效保证其可持续发展等。综上，现有研究所关注的重点主要集中在生物样本库建设过程中的某个领域，围绕如何立足于专业特色建立相关的操作流程规范、实现样本全过程质量控制及安全体系、建立共赢共享的样本库平台等方面展开探讨分析，所研究的角度和所提出的对策建议存在偏于专业化和碎片化等现象，在综合性和集成性方面略显不足，因而对各大医院立足更高站位、顺应科技创新引领这一时代大势，采取更实更有力举措推动样本库实现高质量发展、可持续发展的指导作用还远远不足。

本研究将在前人研究的基础上，以进一步深化医院的科技管理体制改革为切入点，聚焦推动医院生物样本库的高质量发展，重点围绕医院生物样本库在精准医学背景下所面临的机遇和挑战等进行较为系统和深入的研究分析，并结合实际情况提出有针对性和可操作性较强的对策和建议。

2 医院生物样本库发展机遇

2.1 在集团式群雁效应中赢得发展先机

当前我国生物样本库已大体形成4 种建设模式：一是小部门模式，即医院部分科室根据专科特色研究所需，为收集和保存专科特色生物样本而建立的专科特色生物样本库［7］；二是大部门模式，即医院根据临床科研团队研究所需，收集研究课题对应的生物样本资源，并进行统一保存和分配使用的医院生物样本库，如北京大学肿瘤样本库；三是联合体模式，由多家医院、研究机构联合组成的生物样本库，实现多中心收集生物样本集中保存和共享使用，如北京重大疾病临床数据与样本资源库、上海生物样本库协作网络等；四是第三方模式，由政府或第三方机构统筹建立的生物样本库，用于集中保存大型队列人群的生物样本，并根据申请审批为不同的研究部门或人员提供样本，包括深圳国家基因库、复旦大学泰州健康科学研究院等。在这4 种建设模式当中，不同类型的生物样本库在建设和运营管理等方面各有特色，但总体而言，由于我国地域广阔、医院数量众多，由医院支撑建立的大部门模式已成为我国生物样本库建设的主力军。李倩等［8］调研评估了当前我国生物样本库的运营管理现状，结果发现国内63 个主要生物样本库中，96.8%由公立医院或学术机构所建立。我国医院样本库在数量上占据绝对优势，拥有在医疗救治实施过程中便于收集各类标本、标本来源充足等优势，形成了足以引领行业发展风向标的集团式群雁效应，使得生物样本库具备较大发展潜力。

2.2 在精准医学新时代有更大发展潜能

人们对美好生活的不断追求和精准医学时代的加速到来必然带来促进临床医学研究的新动力，在此过程中，必须要有高质量的生物样本作为物质支持，才能更好保证科学研究结果的精准性和精确度，这就为生物样本库在新时代大显身手提供了新的机遇和广阔舞台。生物样本库作为一种新型的医学研究载体，加快建立完善及深入推广应用可以为新时代临床医学研究提供更加丰富的样本，促进精准医学实现更好更快的跨越式发展，因此，生物样本库作为精准医学的重要资源和支撑，必将成为连接基础研究和临床研究的重要“桥梁”和关键依托，以及推动转化医学发展的重要基石［9］。在精准医学新时代，生物样本库在预测、诊断、治疗人类疾病研究等方面具有不容忽视的重要作用，是生物医药领域核心竞争力的重要战略资源之一。在具体操作层面，高质量的生物样本库可以极大提升医学研究效率，有力促进临床研究成果实现产业性转化，特别是在开拓新的诊断治疗手段和方法、优化医药研发资源配置等方面具有极其重要的价值。正基于此，抢抓精准医学新时代所带来的革命性新机遇，已成为国家及各级政府在“十四五”乃至更长一个时期深入推进医学领域科技创新的重要主攻方向。以广东省为例，2021 年9 月《广东省科技创新“十四五”规划》发布，并在第五章中特别强调要加大精准医学研究，重点构建大型队列和多模态医学大数据共享平台，反映了广东省作为改革开放排头兵在科技创新引领和惠及民生保障等方面的宏大志向，也意味着生物样本库可以在精准医学研究、数据共享等方面发挥更为关键的作用。可以预见的是，由于生物样本库的地位作用，及其在促进医院临床科研创新，特别是精准医学研究当中发挥着不可替代的辅助支持功能，充分发挥生物样本库的职能作用必将为精准医学新时代注入新动能、作出新贡献，从而也为生物样本库的自身发展赢得更为广阔的空间和机遇。

3 医院生物样本库的发展瓶颈

3.1 受重视程度有待进一步提高

医院和医疗机构的工作重点在于提供健康服务，以有力保障人民群众生命安全和身体健康作为第一天职。相比之下，目前医院生物样本库建设处于边缘地位，一些医院的管理层对本院生物样本库储存样本等情况不够了解，对于生物样本库在科研成果和临床应用转化环节中的关键作用，及其在未来精准医学发展中的重要战略地位认识不够到位，甚至对生物样本库持续不断投入科研资金但产出不平衡等现状缺乏认知，从而导致对生物样本库的重视程度较低。在此背景下，当前国内多数医院对生物样本库的总体谋划较为滞后，比如，在后续投入建设管理方面，很多医院对生物样本库的未来长远发展思路不清，较少关注生物样本库的运营投入与产出的相关经济效益核算，尚未理清资金投入和科研产出的关系，从而影响生物样本库的发展后劲和可持续性［10］。

3.2 投资渠道单一，后续资金投入不确定性较高

在国家层面，生物样本库是重要的战略资源和关键组成部分；在科学研究层面，生物样本库是连接基础科学研究和临床应用的重要平台，是推动我国生物医药创新发展的关键性、基础性和系统性工程。但在具体操作层面，医院生物样本库还存在投入成本大、运行周期长、产出不确定等弊端，以及普遍存在后续投入相对不足、发展后劲难以达到预期等共性困境。在国外，生物样本库的运营资金支持主要来源于慈善机构和生物商业企业等社会群体，其运行机制已相对比较成熟稳定［11］。与国外相比，由于我国《人类遗传资源管理暂行办法》对人类生物样本等遗传资源流通进行了严格管制，我国生物样本库主要以政府投资、科研基金投入、医院自行筹措等为主要资金来源，很少得到慈善机构和生物商业企业等社会资金的支持，也就是说，我国医院生物样本库的投入建设及运营维护基本由各大医院自行筹措资金。近些年来，新医改在一定程度上影响了医院的收入，致使医院对生物样本库的后续资金投入较为谨慎，导致对医院生物样本库的后续资金投入存在较大的不确定性。在生物样本库中实施成本核算具有重要的实际意义，特别是要关注成本计量和控制，根据不同的理论场景，为生物样本库实施成本核算建立模型工具，为生物样本库的内部管理和政府政策层面的战略决策提供有价值的信息。

3.3 运营管理效能较低

目前我国生物样本库运营管理的难点之一在于样本利用率偏低，缺乏对外共享机制。如何提高生物样本库运转效能，更科学合理地保存样本、更高效地利用样本，都是我国生物样本库建设管理过程中所面临的难题。如李倩等［12］调研发现，我国63个主要生物样本库中，85.0%的样本实际利用率低于20%，且有97.5%低于样本目标利用率；88.6%的样本不对外共享，仅在样本所属机构内部使用。这反映了目前我国生物样本库对样本的利用缺乏运营规划，出现样本实际利用率远远低于目标利用率等问题，导致许多生物样本库在建库若干年后逐渐演变成“死库”“废库”，不但不能助力科学研究和临床成果转化，反而因持续增加的样本量带来新增冻存设备、存储场地、管理人员、日常维护及增加经费等需求，使得医院等生物样本库建设单位不堪重负。一方面，为了保持建设生物样本库的初心，维持生物样本库持续运营，医院不能停止投入；另一方面，由于生物样本库的投入与产出不平衡，如何使样本库健康发展是问题常常困扰着医院等生物样本库建设单位。同时，医院生物样本库的数据转化机制和对外共享机制不完善，而商业样本库的做法相对较为高效，值得借鉴。比如，以上海张江生物银行为代表的商业化生物样本库，主要运营模式是为生物资源提供者和使用者建立一个专业化的支撑和服务平台，在样本存储及利用上更加关注共享性和目标性，运营管理方面也更加集约化、标准化。具体而言，商业生物样本库在建库前更关注生物资源提供者的使用需求，有目的地留取样本；建库后，因样本利用率高、数据转化周期短、库存积压少，大大降低了样本库的维护运营成本，仅为医院样本库的1/10 甚至1/100［13］。“他山之石，可以攻玉。”商业化生物样本库建设标准化、集约化、共享化不失为解决目前医院生物样本库瓶颈问题的良好路径。

3.4 相关制度尚待完善

生物样本库的管理流程较为复杂，包括样本收集、处理分装、低温储存和使用时样本出库等环节，并在此过程中同步收集和管理生物样本在各个环节所产生的相关数据，为基础研究、数据转化及临床应用研究提供生物样本或相关数据，因此需要制定标准化的工作流程，同时进行时间、效益等成本核算，建立流程管理制度，提高工作效率，保障生物样本和相关数据的质量，实现生物样本库的成本控制。当前大多数医院生物样本库的管理总体较为粗放，很多医院的生物样本库甚至尚未制定具体操作流程和成本控制管理规范。在国家层面，因为生物样本库是新兴行业，很多地方的有关主管部门对该行业的了解不足，所采取的监管措施也十分有限，亟需不断完善相关法律法规，提高对生物样本库的监管效能。

4 促进医院生物样本库可持续发展的对策建议

4.1 提高认识、明确定位

一是提高思想认识，凝聚推进合力。深刻认识加强医院生物样本库建设是顺应“四个面向”和精准医学新时代新要求的前瞻行为，是顺应时代发展大势而主动作为的务实性举措，自觉将其放到科技创新强院的重要位置扎实推进。坚持高位谋划和落实，医院管理团队要提高对生物样本库的重视，加强探讨和研究，提前做好谋划部署，及时解决生物样本库在可持续发展过程中所存在的痛点、堵点和卡点。二是明确发展定位，拓展资金投入渠道。目前大多数医院生物样本库的投入和运营维护成本主要依靠医院自行筹措资金解决，这就决定了其发展定位必须牢牢把握服务于医院发展大局，因此，医院生物样本库必须根据自身科技创新及相关科研业务拓展的现实需求，在做好顶层计的前提下逐步、有序、可控地扩大建设规模。三是加强自身管理，提前做好成本核算，制定量化考核指标。不能照搬商业生物样本库大而全的建库思路，既要做到胸有全局，也要做到量体裁衣、稳打稳扎，特别是在推进医院生物样本库的建设管理过程中，要充分考虑生物样本的科学应用和及时转化问题，对生物样本的收集要有明确的目的性，对样本使用和成果产出要有预见性，制定长期系统的科学统筹规划，提前进行预实验，评估样本库相关科研项目需要储存的样本量、留样周期、使用周期、共享方向等，对医院生物样本库相关课题适时提出明确的量化指标和客观要求，提高这项工作的可预见性和可持续性，保证样本库管理的各项基本措施落实到位，促进样本库持续健康、有活力地发展。

4.2 严把样本入库关口

一是突出医院的科技创新需求。收集、存储样本应以需求为导向，以实用性为根本，关注样本的临床应用价值。有目的地积极建立专病队列库，及时充分使用样本，避免库存积压，降低运营管理成本。二是明确入库条件。将占用生物样本库存储容积与课题级别挂钩，量化评估指标，待入库的科研项目必须经过客观评估后才能进入生物样本库，避免因管理措施不完善而产生转化慢、占库存、无产出等乱象。三是注重选择优质客户。在开始收集样本前，即应当提前选定相对优质的用户，支持优势课题，明确生物样本库的目标受众群体，使得样本收集的范围、目标和预期成果更为清晰，从源头上避免出现因重复且无意义的样本收集所导致的样本利用率极低、样本库存积压导致运营管理成本增加的后果。

4.3 加强业务考核

一是积极盘活现有库存。在确保样本质量及数量的前提下，强化生物样本库信息化建设，对库存样本开展量化评分，及时总结和回顾样本利用情况，对转化医学的需求作出认真研判，适时调整样本的库存量，为开展转化医学研究的部门或人员主动提供高质量的生物样本。二是大力提升运转效率。减少样本所存储的时间，减少在存储过程中出现的损耗，有效增加样本在流转过程中的速度，最大限度地高效利用样本资源，充分挖掘样本价值。三是加快样本转化数据效能。杜绝把样本“存起来再说”，有目的地储存样本，尽快检测所收集的所有样本，提取有效数据并及时转化为临床科研成果，推动生物样本库转化成为生物数据库，同时建立完善的样本数据库共享机制，更有力促进科研成果产生。四是全链条拓展后续开发应用。如何将生物样本库中存储的样本资源优势转化为数据支撑优势，从而实现建设生物样本库的最初目标，是实现样本价值的初心所在，也是促进医院生物样本库实现自给自足的可持续发展的有效途径。要深入挖掘利用数据，使生物样本库库存样本成为推动科研项目实施的原动力，及时进行数据转化，催生具有临床应用价值的高质量论文等研究成果，增强申请国家自然科学基金等高质量课题的优势，进一步巩固和提升医院的科研水平及行业地位。

4.4 优化工作流程，提升精益化管理水平

一是完善标准化工作流程。建设高质量的生物样本库是推动转化医学研究与精准医学研究发展的关键环节之一，而制定标准化的样本库流程是正确使用与共享这一战略资源的重要保证［14］。要优化生物样本库标准化工作流程，充分利用仪器设备和人力资源，从而更有效提高样本利用率，减少资源浪费，降低运营管理成本。二是推行精益化管理模式。设立流程精益化工作小组，梳理出入库流程，进行流程耗时测试，明确工作人员角色和纯作业时间，制定流程作业最佳节拍，并制定精益化管理排班表，提高样本的出入库效率，降低人员成本。三是优化“四化”运营模式。即对生物样本库实施精益化管理，实现样本出入库流程标准化、准时化、可视化、简单化的运营模式，以确保资源优化，降低各项成本，保证入库样本质量和杜绝资源浪费，创造生物样本库的最大最优价值。

4.5 完善运营管理方法

一是更新运营管理思路。提高生物样本库运营管理水平，特别是成本管控水平，牢记建立医院生物样本库的初衷是为基础科学或临床医学研究服务，主动加强对样本库的运营规划，重视解决当前样本库运维中普遍存在的成本回收率偏低问题，多措并举，致力解决生物样本库所面临的经济可持续性问题。二是有序开放服务。在医院生物样本库进入相对稳定的运行阶段后，可以考虑开展面向院外的开放服务，相应收取合理的服务费用以作为样本库日常运营管理经费的有效补充。三是争取相关支持。拓展样本库的应用服务领域，创争取获得相关科研项目及社会资金的支持，推动生物样本库产生良好经济效益并保持旺盛生命力。四是加强对外合作。在严格遵守国家相关法律法规以及伦理规范要求的前提下，探索建立生物样本库对外开放合作和收费机制［15］，以有力促进和提高样本库的运营规划水平和可持续发展能力。

4.6 注重样本和数据的存储访问

在生物库和生物库联盟之间建立信息技术网络，提供生物样本库互连网络的数据信息可提取性，包括样本存储信息和样本产生的检测结果数据信息，满足多种数据提取请求，以提高生物样本库之间资源共享性，同时可以使生物银行的专业知识得到捆绑并不断丰富。

5 结论

本研究主要阐述在科技创新强院的发展进程中，生物样本库作为医院临床医学研究的重要依托，面临投资渠道单一、运行成本增大、运营管理效能较低、发展难以持续等各种瓶颈问题，导致许多生物样本库在建库若干年后逐渐演变成“死库”“废库”。针对医院生物样本库目前运行中的发展瓶颈，一方面可以通过加强自身管理，做好成本核算，制定量化考核指标等措施，采用生物样本库中不同的理论场景实施成本核算、关注成本计量和成本控制等方法，争取实现样本库运营投入与产出平衡，促进样本库持续健康、有活力地发展；另一方面通过建立完善的样本数据库共享机制，最大限度地高效利用生物样本资源，充分挖掘生物样本价值，更有力促进科研成果产生。同时，在生物库和生物库联盟之间建立信息技术网络，提供生物样本库互连网络的数据信息可提取性，提高生物样本库之间资源共享性。此外，由于临床医疗中检验后的标本携带了患者不同疾病阶段的诸多信息，今后还可以考虑对此类标本建立相应的生物样本库，并对有关样本数据进行深入研究。