生物样本库的质量管理

作者:Grizzle WE
2021-12-16

生物医学研究人员需要高质量的人体组织来支持他们的研究,因此生物样本库获得组织的一个重要方面是确保高质量和处理样本的一致性。实现这一目标最好的方法是建立质量管理体系(QMS)。本文阐述了有助于改进生物样本库运营的QMS程序的基本原则。1983年阿拉巴马大学伯明翰分校(UAB)组织采集和库存机构介绍关于提供固体组织支持广泛研究的QMS程序。此QMS包括科研用特定样本的质量控制检查。同样,在疾病控制和预防中心(CDC)实验室科学部介绍了他们实验室分析的质量管理体系程序,主要集中在体液方面。本文作者汇总了两方面质量管理体系程序的经验以促进广泛的生物样本库质量管理系统的发展与改进。

前 言

许多类型的生物医学研究依赖于使用高质量的人类和/或动物组织及相关的注释。强大的质量管理体系(QMS)有时被称为质理保证(QA)程序,为提供高质量和一致性处理组织样本所必须,此外,随着生物样本库认证(加拿大肿瘤生物样本库网络,CTRNet)与认可(美国病理学家协会,CAP)程序的出现,了解如何运用QMS改进生物样本库运行的需求在增加,所有的生物样本库应当使用严格的QMS。


本文的目的是更新前期刊物发表的有关质量管理体系对于生物样本库的适用性以阐明质量管理体系的各个方面,这有助于生物样本库工作人员将质量管理体系整合到生物样本库的运行及认可和/或认证的过程中。提供人体和动物组织用于研究的生物样本库利用不同的方法来满足研究人员对组织样本和相关注释的需求。质量管理体系是一种管理方法,重点关注机构所有活动的操作标准,以确保程序、产品或服务具有规定的质量。质量控制(QC)是质量管理体系(QMS)的一个组成部分,包括对产品、过程或服务的属性与性能进行测量,与规定的标准比较并证明完全满足规定的要求等技术活动。


在这篇文章中,描述了质量管理体系整合到两大生物样本库中。其中之一是政府生物样本库,重点是贮存和分析人类体液,而另一个是学术生物样本库,专注于提供固体人类组织以及体液以支持研究人员的研究项目。其次简要概述了质量管理体系的原理,以及如何运用质量管理体系促进生物样本库的运行。值得注意的是,尽管本文强调了人类组织,但几乎所有的信息都直接适用于关注其他组织如动物组织和/或环境监测的生物样本库。


许多生物样本库已演变为临床病理或研究分析实验室部门的附属部门,而QMS是试验有效的必要条件。这些实验室常规使用全面的质量管理体系确保基于使用人类组织的高质量实验结果。例如,实验科学部(DLS)、国家环境卫生中心是美国疾病控制和预防中心(CDC)的一部分,主要对人体样本进行检测。正如其在网站上发表的声明称:“避免接触环境中的有毒化学品来预防疾病;应对恐怖主义和涉及化学品的突发公共卫生事件;改进实验室方法以诊断和预防疾病,实验室一直是努力提高全国和世界各地人们的健康水平的先锋。”保障分析质量,复杂性范围从酶法检测尿肌酐浓度为毫克/升到高分辨串联质谱检测血清中二恶英的浓度,低至1018分之几的要求,且需要全面的质量管理体系。实验科学部(DLS)的每个验证试验在临床实验室改进修正案(CLIA)中正式的标准操作规程中有全面描述,具有多重水平的 “基准物”(分析人员已知的)的和“盲法”控制(不同浓度的QC池样本不同于那些基准池的,分析人员未知);盲法QC样本的制备与的实际标本相同使用同样的瓶子和标签。


此外,实验科学部(DLS)遵循临床实验室改进修正案(CLIA)的要求,虽然只有极少数的DLS分析物被认为受CLIA控制的。CLIA专注于质量管理体系的许多方面,包括能力验证试验(PT)。PT涉及对未知试样特定分析物的分析。这些未知样本由外部机构分发且结果与来自其他地方参与PT项目的结果相比,理想情况下,这些PT项目中分析物浓度的靶值是用参考方法确立的。在世界各地参与PT在QMS中是强制性的。实验科学部(DLS)甚至对人体血液、尿液以及新生儿干血斑筛查的微量元素开展自己的PT项目。


同样,CLIA原则上要求对每6个月对每个分析物进行校准/验证试验。如果PT项目不适用于高复杂性的分析物,DLS实验室参与和世界其他参考实验室的标本交流。美国国家标准和技术研究所的标准参考物质(SRM)的方法也被常规纳入,以便随时可用于外部的方法验证。DLS常规准备大量的QC池足以维持2-3年,以至于可以绘制所有被用物质随时间变化的结果,以获得内部运行变量随时间变化的最大信息。因为DLS为国家健康和营养调查(NHANES)执行许多分析,质量管理体系的复杂性程度对于评估一个分析物是否可作为真正的分析物或分析神器来预知美国人口值趋势至关重要。这发生在1976-1980NHANES II,当美国的人口血液中铅的水平锐减,与此平行在同一时期去除汽油中的铅,证明这个观察不是一个分析的神器。


实验科学部追踪了所有关试剂、校准品、关键设备和部件随时间的变化。所有样本收集、处理、贮存和分析的一次性用品被大量测试金属、酞酸盐和其他环境中的毒物污染的背景水平,以减少这些引起的误差。所有这些努力后来被公布给其他研究人员或希望效仿这些检测的机构并提供透明度。实验室所有分析数据的生成,全面QMS和数据报告按最高标准严格监控。


生物样本库的目标应当是使得分析实验室的质量管理水平使适应生物样本库,在生物样本分发前于可以或不可以进行辅助检测。具体而言,一个强大的QMS对生物医学研究的任何方面都是重要的,必须建立QMS促进组织的采集、处理、贮存和分发以支持生物医学研究。


阿拉巴马大学伯明翰分校(UAB)组织收集与贮存机构(TCBF)的一个有组织的生物样本库项目,提供人体组织支持生物医学研究;TCBF创建自1977年,主要从分发人体的固体组织支持生物医学研究开始。1983年由作者之一在生物样本库引入QMS,对每个分发给研究者的样本要求提高供质量控制。最初的QC方法依赖于给研究者提供的具体样本相对应的镜像组织切片诊断,而非仅仅依赖于外科病理报告诊断和诊断描述。这样的QC方法被认为是必须的,因为组织的异质性包括坏死,纤维化以及肿瘤内的炎症的可变区域(图1)。

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图1:显示了组织的异质性可能影响研究结果

(A)(苏木素和伊红[H&E]染色;原始放大200倍)显示广泛的淋巴结炎症(蓝色圈)存在于一例癌症病例的正常乳腺(绿色箭头)之间。

(B)(H&E染色放大400倍)显示了淋巴结炎症(蓝色圈)毗邻乳腺癌(红色箭头)和正常乳腺(绿色箭头)。

(C)(钙粘附蛋白E免疫染色,苏木素复染,原始放大400倍)显示转移性乳腺癌到淋巴结。癌为棕色免疫染色(红色箭头)混有淋巴样细胞(蓝色圈)。

(D)(H&E染色放大100倍)转移的直肠癌(红色箭头)伴广泛肝坏死(黑色框)。

(E)(H&E染色放大100倍)显示正常的前列腺(绿色箭头) (癌症病例)内混有淋巴结炎症(蓝色圈)。

(F)(H&E染色放大200倍)显示了淋巴结炎症(蓝圈)在非受累及的良性直肠腺体(绿色箭头)之间。

多年来,为支持一个特定研究项目,基于大体外观和手术病理报告而收集的样本,经QC识别约15%或更多被错误地解释。对于有肿瘤生物样本库而言,很难通过大体检查识别胰腺和前列腺,超过50%的样本可能不包含足够的肿瘤和/或收集的未受累及组织(正常外观)可能是肿瘤或炎症细胞浸润。由于质量管理体系已在UAB推广,已建立了多种方法来提高组织的质量。这包括对TCBF所有活动建立书面标准操作规程(SOP)并利用评审确保SOP得到遵守(例如,样本被存放在信息系统所描述的地点)QMS的另一部分是对多个领域所有员工的培训,包括SOP、伦理和法规问题以及安全。同样,建立源于动物组织的提供程序很容易遵循UAB和其他机构已经建立的质量管理体系模式。


无论是DLS还是UAB的程序,一个强大的质量管理体系对于确保高质量的产品,如提供组织支持科研项目是关键。由于研究人员可能会投入大量的研究时间和精力用于生物医学研究中所使用的组织,组织质量差,诊断不正确或不一致的特性,可能显著阻碍一个特定的研究项目,甚至一个研究领域的进展。


重要的是,供研究用的组织质量的判断应当基于组织是否满足研究者的研究需求;具体而言,“质量”不应该与“可用性”混淆—这是截然不同的概念。许多生物样本库可能没有特定类型的组织可用。这种生物样本的不可用性不等同于该生物样本库的组织质量差,而是决定生物样本库次要资源和特定组织的可用性,例如,根据生物样本库标准操作规程,收集乳腺癌的固体样本并以0.1-0.15g等分贮存,每例(患者)分装两份。项目所需每例乳腺癌样本0.5-1.0g的不可用性,不应与可用的较小等分的样本质量相混淆。


组织样本使用中的偏倚

使用人类组织进行研究,其变异性部分是由偏倚引起的。当混杂变量是观察的原因而不是被研究的变量被归因于观察时,偏倚发生了。生物样本库应当了解提供的组织特性引起偏倚产生的潜在原因。了解偏倚应尽量减少组织分析导致偏差结果和结论的可能性。具体来说,测量从病例(患者)获得的组织与从没有疾病的个体获得的组织(如对照组)可能会有差异;然而,差异可能是由混杂变量引起而与被评估的疾病相关问题无关。因此,这些混杂变量会导致偏差,并可能导致错误的解释,即疾病患者组织的实验差异是由于疾病导致的。混杂变量可能包括人群不匹配差异(例如,比较一个年龄范围为[50-80岁]与对照组的不同年龄范围[20-40岁]),采集(例如,冷缺血时间不同),处理(对照组70%乙醇固定,病例组10%的中性福尔马林缓冲液固定),贮存(-80℃与-20℃比较),样本分发(蓝冰运输与干冰运输比较)或实验程序上(例如,一批疾病样本在一天内分析的,一批对照的样本一周后分析)。当实验结果不能被重复或/和验证时,偏倚通常被识别。


没有详细和准确的记录,偏倚可能很容易地被引入到研究项目中且不正确的结论可能作为对研究成果的解释而被接受。例如,如果CDC的DLS没有常规执行采集/处理/贮存/分析材料的预筛选,大量污染的试剂被不知不觉地用于痕量金属和其他超低浓度分析物如人血清中的二恶英,就会发生污染导致的偏倚。通常在同一研究中有多种引起偏倚的潜在原因,因此,不能识别特定的有问题的混杂变量。例如,用手术前(空腹)采集的EDTA血浆来评估疾病的分子特征,样本在-80℃贮存超过10年且期间经过多次冻/融,但EDTA对照血浆贮存在-80℃不到一年,只冻融一次,采集于移动车在社区环境下的非空腹志愿者,多种方法可以识别由这些样本差异所引起的分子差异,且可能发生偏倚的结果。


同时,这些事例强调了使用详细的标准操作规程的重要性,且覆盖不同采集地点的SOP要标准化,因此要采取统一的方法进行组织的采集、处理,贮存和分发。任一多站点的长期研究绝对要求方案和标准操作规程的连续性。重要的是详细记录能突出样本的差异,在报告结果前,结论的确认可使用统一采集、处理、贮存和分发的一小部份样本。即使非常小心,点与点之间还有可能存在偏倚,所以确保每个点的对照数与病例的数相同至关重要。应当了解表1所列出的生物样本库偏倚的一些潜在原因。

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生物样本库的模式

在不同模式下运行的生物样本库,其质量管理体系的某些方面可能会有所不同。具体来说,获得人体或动物组织和/或体液用于生物医学研究可能是有组织性的或无序的。“能收集什么就收集什么”最好地描述了一个无序的模式,即通过病理学家,医生,兽医,或其他人随机收集组织用于未来的研究。一般情况下,这些样本的采集,处理,贮存或分发没有使用SOP,通常没有包括质量控制的质量管理体系;因此,这些样本常常质量差且样本的诊断可能是错误的。

更多关注的是此类样本的获得可能没有机构审查委员会(IRB)的监督且可能违反法规,如仅适用于美国的健康信息隐私和可携带性法案(HIPAA),尽管其它地方也可能使用类似的隐私法规。同样,专门为获取组织而处死动物的项目,应在动物使用委员会的审查下进行。同时,任何可识别的个人健康保健信息的信息项目必须符合医疗保险可携性和责任法案(HIPAA)的严格要求。

大多数有组织的生物样本库采用下列的模式之一:1)的“贮存库”模式,是遵循SOP采集、处理、贮存和分发一种特定的组织(如乳腺癌)或广泛的组织(例如,任何癌和对照)进行采集、处理、存储和分发遵循SOP。2)临床试验模式。3)流行病学/基于人口和环境的模式是贮存库模式的子类型。4)前瞻性模按照研究者需求采集,处理和分发组织的。5)前瞻性加贮存库的组合模型,样本既前瞻性收集和/或被贮存;UAB的生物样本收集和贮存研究所目前采用该模式。该模式的形成不仅基于生物样本的采集和分发,而且还提供生物样本的一些分析数据。是否能够获得特定分子在生物样本贮存中降解的数据,此模式是具有优势的。

一个有组织的贮存库模式,运用SOP采集、处理、贮存、分发组织。通常情况下,组织样本库只贮存冷冻组织,固定的组织,稳定的组织制备和/或石蜡块。特定方法处理的组织(例如,在10%的中性福尔马林缓冲液固定[10%NBF])和新鲜非冷冻或未处理的样本通常是无法从一般生物样本库获得。例如,大小、肿瘤范围,及特殊处理可能无法满足研究者的具体要求。贮存库有着立即获得多种生物样本的优势。

样本库的另一个优点是,通常可在需要样本的同时获得临床信息;大多数样本库的肿瘤允许“到期”,直到分发前可获得结果数据。或者,部分库存样本在采集时进行分析,并在患者转归前获得结果。不幸的是,许多组织样本库不注重样本在研究中的使用,这对于严格的贮存库模式几乎是致命的缺陷。具体而言,大部份存进样本库的组织从未用于研究。这对于长期甚至1年或2年贮存过程中,特定分子的降解更加复杂。这已经成为一个伦理问题,捐赠者默示的承诺是他们捐赠的组织将用于支持生物医药研究。这也导致了一个非常低效的模型,通常不能实现低成本高效益。

临床试验模式是贮存库模式的一个子类型,贮存来源于一个或多个临床试验剩余的体液/固体组织,以支持可能与原来的临床试验无关的未来研究。临床试验模式有着贮存库模式所有的缺点;此外,病人临床试验的知情同意可能没有表明临床试验后剩余样本可用于其他的研究类型。因此,伦理审查机构可能阻止此类样本用于不同于他们曾同意的研究类型。流行病学/基于人口/环境模式通常关注回答特定或未来的问题,通过选择患者或志愿者代表一个人口或亚群的统计样本来实现。具体来说,如果需要回答一个特定的问题,按照SOP从志愿者人群收集组织和全面的信息。样本通常是体液样本,且样本与直接从个体获得的大量注释相关联。这种模式和贮存库模式有许多相同的缺点。例如基于流行病学/人口和环境模式是美国健康及营养状况调查(NHANES)研究前列腺、肺、大肠和卵巢(PLCO)癌筛查试验以及英国生物样本库。大肠和卵巢(PLCO)试验涉及许多年收集纵向体液样本,目的是获得一个或多个器官肿瘤发生前的样本。英国生物样本库一个有趣的方面是部份样本的内部分析类似于美国健康及营养状况调查(NHANES),因此数据和样本都可以在这个机构获得。

前瞻性收集是生物样本库的一种模式,研究人员专门确定所需组织(例如,诊断和大小)并指定样本如何采集(例如,仅来源于空腹患者),处理(如冷冻),贮存(如在气相液氮中),分发(如干冰上运输)。前瞻性模型的缺点是在需要时,样本不能立即可用,临床结果也不能获得——可能在样本收集之后的数年后才能获得。此外,罕见的样本对于前瞻性的样本库是一个难题。前瞻性收集模式的优点是提供的组织专门针对研究者需求(如新鲜的,不冷冻的,乳腺导管内癌切碎在加有抗生素/抗真菌药物的DMEM培养基中)。

前瞻性收集模型的一个非常重要的方面是几乎所有收集的样本都用于研究7,所以它非常低价且高效的。例如,人类组织协作网(CHTN)自1987以来已分发了超过100万份样本,3300多位研究者发表超过3700多篇文章。此外,前瞻性收集的样本因贮存引起的分子加工品的降解最小化。虽然许多组织样本库不专注于他们的样本在研究中的利用,组合模式的组织收集和贮存结合了前瞻性和贮存库的模式,通常包括这两种模式的优点和极少的缺点,但是,需要有复杂管理,包括需要一个更复杂的生物信息系统(表2)。要有高质量和一致性处理的组织分发给研究人员,每个有组织的生物样本库模式都需要质量管理体系(QMS)。

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促进质量管理体系的建立

有几个文件可以有助于生物样本库质量管理体系(QMS)。国际生物与环境样本库协会(isber)已经建立了数个版本的最佳实践有助于改善生物样本库运行,提高产品和服务质量。这些指南广泛应用于专门提 供人类组织样本支持生物医学研究的生物样本库,对于此类样本库的QMS建立应当是首选帮助。此外,美国国家癌症研究所(NCI)为聚焦人类组织用于研究的人类组织生物样本库制定了有限的指南。通过拿加大肿瘤研究网络(CTRNet)网站25可获得非常有用且全面的生物样本库测试标准操作规程(SOPs),这些SOP容易被修改为其他生物样本库使用。

国际标准化组织(ISO),一个世界范围内的国家标准组织联合会,建立了ISO900126文件为组织提供有用的国际公认信息,有助建立质量管理体系。尽管联邦药物管理局(FDA)建立了良好的组织实践来管制用于移植的人体组织,根据特定生物样本库的目标,其规定和要求能用于确保研究用的良好组织采集。虽然建立良好生产规范(GMP)的初衷是为了制药工业且由FDA监管,但在美国,被美国FDA根据1938第501(b)的种食品,药品和化妆品法案(21 USCS×351)在美国强制执行,也为生物样本库提供了有用的指南。


如果合适的话,生物样本库可采纳各种法规、指南和最佳实践的内容以满足特定的经营目标。根据上述文件,一些重要的实践包括以下内容:

  • 生物样本库位于准入限制的安全区域;

  • 当组织资源工作人员不在现场时设施应上锁;

  • 政策和程序以文件的形式在SOP中规定并附有适当的参考资料,由指定人员按严格的文件控制规则进行批准,更改或更新;

  • 对人员进行与工作职责相关的所有SOPs的培训;

  • 应记录安全和其他操作问题,包括培训;

  • 机构经内部质量管理体系审核以及适当的外部审核;应记录所有审核并被认真评估;

  • 保持所有样本从接收到分发全面的审计跟踪;

  • 根据生产厂家或当地的SOP的要求执行并记录设备维护和校准程序;

  • 通过机构工作人员许可不同层级的一系列访问密码对信息系统进行限制和控制访问,每个HIPAA要求,应记录生物样本库人员每次访问信息系统中确定的文件;

  • 记录超出SOP的所有事件的偏差。如果有必要记录纠正措施和后续监测的实施以确保一些事件不会重复发生。


人员质量管理体系

指定从事质量管理体系(QMS)的工作人员应当负责确保遵循所有SOPs、伦理与法规要求,且而应直接向高层管理报告QMS的所有问题。负责质量管理体系的人员负责设计、监督和评估审核保持QMS要求的整体运营。在大型生物样本库QMS和QA经理可直接向机构主任或指定人员报告。在生物样本库,QMS人员应发协助建立样本采集、处理、贮存和分发的SOPs以确保这些过程以适当和一致的方式执行。在不同的小组采集样本用于单一研究的情况下,应规范SOP并覆盖不同的采集点。当识别到这些区域有问题和/或一些样本质量差时,人员应启动并努力纠正这些问题。根据我们的经验,在长期监测多点研究中,很显然一些站点提供用于研究的组织质量比其他站点更好。因此,在执行期间确保符合QMS要求,定期评估每个站点提供的组织质量是很重要的。

生物样本库工作人员及研究人员的教育

为研究和监测环境提供高质量和一致性的组织需要QMS,使用SOP以便统一进行组织的采集,处理,贮存与分发。所有从事采集、处理、贮存、分发组织的生物样本库人员应在样本库运行中获得培训,特别是质量管理体系,包括认真遵守标准操作规程的重要性。这些员工的培训应该包括安全、法规(HIPAA)和伦理(IRB)的问题。使用动物作为研究材料来源时,也需要进行动物使用伦理培训并由动物研究伦理委员会对研究项目进行审查。必须记录所有培训。对生物样本库用户的教育也很重要。因此,研究人员可能需要考虑选择最佳的组织以支撑他们的研究时,生物样本库也应当担任他们的教育资源,例如,研究人员应该明白,如果他们对样本要求过于严格,可以阻止研究者获得所需要数量的组织,且相成本明显增加。研究人员的需求是否不被科学所支持,这一点尤其重要。研究人员还需要了解获取组织的局限性可能影响特定的生物样本库。研究人员也需要了解不同的组织如何适合支持特定的研究项目。(例如,对雌激素敏感的子宫壁平滑肌不同于胃壁平滑肌)。人或兽医病理学家或其他与生物样本库相关的知识渊博的专业人士应审查对人或/和动物组织的所有需求。这些专业人士能为研究人员考虑特殊研究项目所需组织类型提供指导且研究人员在设计研究项目前应能够请求这样的指导。如果因为不必要的需求和/或适用性的局限,使请求很难满足,教育方式是一次机会,借此向研究人员解释关于获得所需组织的局限性。

标准操作规程

生物样本库每个活动都形成详细的文件,即标准操作规程,所有活动必须使用SOP以确保执行的一致性。应非常详细地准备SOP,以便以前未执行过此程序的人员经过培训后也能够像有经验的员工那样一贯准确地执行此方法。SOPs的修改只能由授权主管执行并作记录。目前大多数SOP被存入计算机,应当进行更新将日期和主管所作的修改纳入到SOP中去。此外,SOP前期过时版本就当作为历史记录保留,以识别由于SOPs的变化,特别是采集、处理、贮存与分发的方法的更改引起组织的一些差异。SOP应放入程序手册中使实验室所有人员容易获得并准确地执行。每个SOP应至少每年审查一次,必要时进行修订。应当记录由监督员,质量经理,如果不同的话,生物样本库主管进行的SOP和程序手册的年审。

质量管理体系的审核部分

审核是对选择的操作程序和生物样本库基础设施方面书面的定期评估。生物样本库质量管理体系人员应对下列的内容进行定期审核,应负责设计、执行、评估、和记录审查。审核可以像两周重新检查冰箱温度日志或液氮水平(工作人员应按最佳实践每天监测温度)那样简单,或者可更复杂点对采集样本和贮存超过六个月的位置进行审核。QMS工作人员应定期记录问题并向上级管理或机构主管报告。机构的QMS程序应当描述怎样?何时?由谁执行审核?具体的审核和记录评审包括下列内容:

  • 更新的SOPs和对这些程序的遵守;

  • 设备保养,维修和校准;

  • 设备监测(如,决定显微切割的厚度);

  • 培训记录以及员工对所需培训的遵守情况(如,对适当人员生物危害的培训;航运法规的变化时对选定人员的进修培训);

  • 记录的保持,记录监测及数据管理;

  • 临床及人口统计学数据的准确性监测;

  • 样本追踪(如,监测/确定样本在冰箱中的位置);

  • 安全计划方面(如,化学危害和生物危害包括员工培训记录);员工免疫接种记录;

  • 航运问题的调查报告;

  • 物资的采购与接收记录;

  • 试剂过期;

  • 对用户的调查与报告。


生物样本库应当考虑发放年度调查表以确定上一年度获取组织的用户/研究人员的满意度。如果调查能在线上完成将是有益的,然而纸质调查也能够分发给用户。对调查的结果应当认真评估。对研究人员报告的不满意结果应当进行沟通和讨论、记录并落实可行的纠正措施。


如果机构提供组织给外单位的研究人员,应密切监测每批货物。完成此监控可以通过包括与每一批货物装运单据随行一个简短的问卷,以及遇到问题(如,冷冻货物中没有足够的干冰,实际收到的样本ID与清单上表明的样本ID不正确)提供一个机会报告即时反馈。这些问卷可以通过传真,电子邮件,或收件人提交到一个完成问卷的网站进行反馈。值得注意的是:空运要求货物满足国际航空运输协会(IATA)和交通部(DOT)建立的重要标准。国际航空运输协会(IATA)要求对涉及空运准备的人员和相关货物标准进行特殊培训。


样本的注释

样本的注释

生物样本库质量管理体系的一个重要方面是确保供研究使用的所有组织等分样本被正确地识别,与样本一起提供的临床与人口统计学数据是正确的且来自于组织样本被采集的特定病人。因此,必需定期审核临床与人口统计学信息的准确性。应使用标识 (a) 即使在低温下,最大限度地减少样本(如,样本容器)与标签分离的机会(b)防止人为贴错标签和(c)避免解读样本身份出现问题(如糟糕的笔迹)。对一些生物样本库而言,通过使用条码最好地实现样本与含有样本相关信息的数据库关联。应当明白的是条码只是一个“数字或矩阵”,此标识符主要作用仅是通过它连接到数据库,经由实质上识别样本相关信息的接口软件。因此,除非在第二个站点上使用相同的识别软件,第二个软件只能读取样本标识符而没有链接数据库中的信息。不能识别样本来源的信息(如,没有HIPAA标识符)可以通过软件指令被包含在打印的标签上(如,种族,年龄)。需注意的是,一些政府的研究不允许额外的数据打印在样本的标签上。

固体组织的质量控制

用于研究的组织质量监测和诊断(即质量控制)是质量管理体系的重要组成部分。为了确保提供的组织和相关信息满足研究人员的需求,生物样本库已经使用了各种QC来帮助他们。许多组织尤其是肿瘤是异质的;因此由于肿瘤细胞、黏蛋白量,纤维化/结缔组织增生,正常细胞,炎症细胞和/或坏死的程度不同肿瘤样本呈现多样化。可能混杂在肿瘤中及其邻近的纤维化或在大体检查中被误认为肿瘤;同样,某些肿瘤广泛浸润正常组织,使肿瘤区域的识别非常困难(图1)。

因此,仅了解一个样本(此样本切割成多个等分)的病理诊断对于研究用实际组织的QC是不够的。对于浸润性肿瘤如乳腺癌、前列腺癌、胰腺癌和肉瘤以及典型的大面积坏死,如肾细胞癌和结直肠癌肝转移(图1)尤其如此。同样,仅根据外科病理报告对于肿瘤或有广泛炎症的正常组织进行诊断也是不够的。具体来说,如图1的A、E、F所显示的,许多正常和未受累及组织可能有局灶性淋巴结炎症混杂在非肿瘤组织中,同样,肿瘤细胞可混杂在炎症以及正常细胞中。这两种模式(对照组与癌症)使得一些检测复杂化,除非研究人员意识到这些模式。


在UAB,提供给研究人员的每份组织样本的最低程度质量控制(QC)至少有准确的诊断,和病理医生对镜检的详细描述。对一些站点而言,这种方法可能过于昂贵。在这种情况下,H&E切片或其数字图像可以保存在文件中,以确保样本用于研究时具有准确的描述。图2列举的是一个质量控制方法;阐明了组织样本四分之一样本的质量控制,其中4AB既是等分4A又是4B的镜像QC。样本4AB被处理成石蜡块且4AB的病理组织学诊断作为4A和4B两者的质量控制诊断。恶性细胞比例(肿瘤细胞核)和纤维化,粘液和坏死被指定为诊断描述的部分。除非组织很小,用于研究的特定组织QC检查和诊断是在其中的一个镜像样本上进行。

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图2: 提供给研究人员的每份组织样本的最低质量控制(QC)

4AB样本被处理成蜡块,其切片代表了“4A”和“4B”两个样本的质量控制诊断

质量控制检查也可能包括分子分析,RNA,DNA,蛋白质和/或其他分子从代表研究用样本的小等分样本中抽提,并表征这些分子的特定类别,如果研究人员要求这一级别的QC,可进行质量控制,但研究人员通常需要支付相关增加的费用;此外,机构对提供的样本分子分析定期进行质量评估,作为该机构全面质量保证计划的一部分。现在ISBER可提供能力验证试验有助于QC的特定检测,组织库有一个“价格”包括增加的时间和精力,也增加了研究人员所需样本的成本。


QC也可以根据个别研究人员的要求量身定制。“白金”水平的质量控制可能包括样本的大切片提高样本中肿瘤的比例。在此方法中,整个样本制作成冰冻切片,然后对样本的一面或两面进行大切片丰富样本的病变细胞。另外,从大切片样本可以进行分子分析(图3)。同样,大切片也可以是基于石蜡块进行石蜡切片的。这两种方法增加了样本处理的成本,也降低了因QC消耗所需的组织样本;然而,这种方法的成本要比激光捕获显微切割少得多。如果研究项目不要求或需要这样广泛的质量控制,这种形式的QC可能不符合成本效益且更简单的方法可能是足够的。另外,在研究机构的病理学家可以对提供的样本进行附加的QC和/或大切片。

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图3. 通过使用冰冻切片包括大切片和分子分析

显示了非常全面和昂贵的质量控制


mRNA质量有时是从冷冻组织切片抽提RNA,通过检测如RIN和/或降解因子进行评价。显然,如果样本不用于RNA分析,RNA水平的QC分析会增加不必要的成本。在这样的分子分析中,大切片和/或了解恶性细胞的比例对分析更为重要。注意,在逆转录实时定量PCR技术中使用短扩增子(<100bps)允许使用降解的mRNA,甚至使用从蜡块中提取的mRNA可用于分析且给出的结果与从冰冻组织中获得的等效。运用QC,TCBF已经发现采集的样本约有15%-20%典型的肿瘤样本不能用于研究。


此外,对一个特定的组织收集实例库“能收集到什么就收集什么”且无初始质量控制的组织库而言,在评估收集的肿瘤样本时发现超过50%含肿瘤小于10%。具体地说,一个组织的等分样在肉眼检查时没有肿瘤可能在显微镜下有癌细胞;相反,在肉眼检查时是肿瘤样本,由于纤维化或疤痕和/或粘白可能不包含足够的恶性细胞。一个切分的组织样本被拒绝用于具体研究的其他原组织是因为QC检查包括广泛的缺血、炎症、坏死或手术损伤(如烧灼物)。例如,一些大的或转移性肿瘤(例如,大肠癌肝转移)的局灶性区域可能由于坏死,以致无法识别残留的肿瘤细胞(图1)。


在最低限度的QC检查,特定疾病样本的比例(%)。例如,对于肿瘤,肿瘤纤维化和粘蛋白以及坏死的百分比应当与称为“肿瘤细胞”或“肿瘤核”,更准确地被称为“恶性核”的恶性细胞比例一起被详述。具体而言,一种黏液性肿瘤可能是由大于90%的细胞粘蛋白组成,恶性细胞表达不足可能阻碍许多具体的分析方式。一般来说,因为肿瘤可能被大量炎性细胞浸润和/或可能含有其他非恶性细胞,因此恶性细胞的分子可能被严重稀释,所以,恶性肿瘤内细胞的比例可能会有很大差异。同样,难以确定特定细胞产生的分子(如microRNAs)。


通常,对冰冻切片而言,组织样本包埋在冰冻切片的支持介质中(例如,最佳切削温度[OCT]化合物)OCT或其他类似的浓酒精冰冻切片支持介质。重要的是,OCT可能污染样本表面,随后干扰如质谱法或生物测试的一些分析。


体液及其他液体样本采集的质量保证/控制

SOP的建立是获得高质量的体液样本支持生物医学研究的一个关键。纳入SOP的应被确定为采集、处理、贮存和分发生物和其他液体的重要参数。该SOP的首要方面是所有体液样本应尽快操作迅速冷冻,并记录采集和冷冻之间的时间;特别是血液、尿液和唾液的存储一般应在采集后4小时内。然而,这个时间的重要性随分析物不同而异且没有足够的研究支持笼统的概述。样本应保持在湿冰温度(4℃)直到处理和/或存储,除非特定的使用需要室温(例如,淋巴细胞的永生化或血清凝固)。就血液成分而言,在一般情况下,样本不应该溶血,因为溶血释放蛋白水解酶以及大量的蛋白质(如血红蛋白)。再次,减少溶血的重要性因分析物不同而异。因此,如果能够控制,采集针不应小于23号,流速不宜太快或承受太大的压力。此外,如果必须避免溶血,血液分离前不应该被冻结且没有添加剂。需注意的是并非所有的检测都受到溶血影响,如DNA。所有其他方面的相关标签,初加工,和体液的贮存应纳入SOP。同样,也应记录存储条件。最后,在分发体液样本前,如先前所讨论的,应考虑使用体液样本研究所涉及的偏倚。

生物样本库的认可及认证

质量管理原则(QMP)提供了能被组织样本库机构采纳与运用的指南,从而有助于满足他们提供高质量组织及组织相关产品的目标。正如讨论ISO9001:2008为生物样本库提供有用的,国际公认的建立并监督质量管理体系程序的标准。此外,组织库可以获得ISO 9001或其他ISO标准如ISO13485,2003的认证。


加拿大肿瘤样本库网络(CTRNet)正在建立认证计划。最初向加拿大组织库开放,现在可用于国际范围内的生物样本库。CTRNet程序是基于所有生物样本库运行的多个领域所有工作人员的教育(例如SOP、伦理和法规问题)。每个教育组成部分都写得很通用,并有相关的试验,因此认证程序可以适用于任何生物样本库的运行。目的是主要是通过对所有人员的教育增强生物样本库运营的质量。


2011美国病理学家协会(CAP)联合ISBER建立了国家层面的生物样本库认可程序。它涉及采纳了目前CAP应用于认可实验室对患者样本进行临床试验的认可程序。由于在美国CAP对实验室认可的悠久历史,CAP认可能够被临床实验室改进修正案(CLIA)接受代替CLIA检查。CAP认可程序利用检查清单来发现和解决有关实验室运行的质量问题。所有的SOP必须以标准格式建立,必须包括试剂、设备、耗材、校准品的控制以及随后的任何修改的注释。在CAP认可程序中,特别强调了实验室的安全和质量控制。


结论

综上所述,我们认为,生物样本库必须建立一个强大的QMS,以便为研究人员提供高质量、一致性的组织和相关产品进行生物医学研究。否则,资源可能被研究人员延伸到研究质量差、诊断不正确、或有偏倚的组织,所有这些都可能会延迟一个特定研究项目的进展。此外,质量差的组织会导致人为的和/或误导性的结论,从而发表的结果无法重复。没有高质量的组织,生物医学研究深受其害。因此,关键是生物样本库要有计划地促进样本的分发以协助研究人员的研究。生物样本库的领导层应该认识到,他们在研究机构起着至关重要的作用,这可能涉及对研究人员在人类组织的使用、局限性和潜在偏倚方面的教育。我们敦促所有生物样本库认同强大的质量管理体系QMS与QC在经营中的重要性。

摘自:Biopreservation & Biobanking

编译:上海市东方医院 张乃心

校审:上海市东方医院 周红梅

转载:eBiobank