新时代生物样本库需要体系化的管理

发布时间 :2018-11-19

以由北京协和医院联合全国19家医疗机构,携手致力建设的中国国家罕见病注册登记平台(NRDRS)为例,依托着实践中对样本进行管理的多中心临床生物样本库与整合了患者的临床、生化、影像、病理、家族遗传谱系、高丰度基因信息、以及社会经济信息的多组学整合临床数据库,形成网络化、结构化的中国罕见病大数据采集和共享平台。而这个庞大的网络,离不开通过生物样本实体库管理模块、多组学数据中心管理模块、以及医院HIS系统整理而成的信息化样本管理体系。而也只有这样高度体系化的信息管理系统,才能够为“一台两库”顺利报价护航。

(图为NRDRS协和医院郭丹老师介绍NDNRS 整体系统信息架构)


为“一台两库”信息化管理的百奥利盟的样本库管理系统是一套集实体库、数据库、应用流程库、知识库四库合一的智慧一体化解决方案。样本的整个采集、存储、调用、以及分析都可由系统的应用流程库所掌控。根据事先基于不同科研项目、检测平台、样本来源等分类的配置,各样本只能流往与其被允许流经的节点。而在各个节点,系统将会根据预设的SOP指导人员进行操作。比如说,在采集环节,系统可以针对不同的人群、不同的项目调用不同的样本采集方案,并根据CAP 等质量认证体系与客户实际要求,展示对应采集关键步骤与过程中必须要记录的字段信息。在外采集的样本,其送样过程中的冷链物流信息也可由系统进行记录。采集完成并由样本接收人员在系统指导下对相关样本进行初步的开箱检验和分离处理后,便可以正式将样本存入实体库中了。


百奥利盟系统中,实体库的各个冰箱或液氮罐各根据实际的规格被划分了层、排、提、盒子、等多个维度。除了各实体库的温湿度等关键指标外,样本库管理员还可以通过列表或者二维图形化展示的方式查看实体样本库的储存情况以及其中样本信息的明细。系统可以与自动化导轨或全自动样本库进行对接。当样本申请入库贮存时,样本管理员可在手机或平板上访问系统并找到对应样本应存放的位置,通过点选或扫码进行样本入库,并将信号发送给导轨,以将样本自动放入对应位置中。通过自动化设备与系统的整合,去除了样本库管理员的手工入库环节,就可以使得系统记录的信息与样本实际存储位置相同步,也避免了样本的反复冻融。



对于样本的使用人员而言,其实并不需要关心样本的实际存储位置,而只需要知道样本库中有没有符合其需求的样本,并对相关的样本提出申请即可。归功于采集阶段对于数据录入完整性的要求、在满足HIPAA要求的前提下与患者电子病历的高度整合、以及极高的信息颗粒度,在百奥利盟系统中,科研人员可通多维度快速筛选找出自己所需要的实验样本,并提交给样本库管理员申请出库。


当然了,对样本库的管理不局限于对样本实物的贮存,更在于对样本生命周期的跟踪。在系统中,每一个样本所经历过的实验、其产生的中间产物、其子代细胞、以及各个中间产物各自经历过的实验,都可以进行追踪。同时,每一个实验的结果数据也可以通过系统进行集中管理,方便日后追溯或比对。系统记录的信息与样本实际存储位置相同步。举例而言,在NRDRS 样本管理体系中,每个样本的基因检测实验结果,如其所检测出的点突变、重排、拷贝数变异等,都可分门别类由百奥利盟系统的LIMS 模块从生信分析流程中进行自动抓取。

(图为NRDRS协和医院郭丹老师介绍百奥利盟系统对患者信息进行的整合)

跟根据样本或者变异类型的不同,分多个维度对所有的检测结果进行筛选标记。当然了,对于科研而言,样本基因检测结果的意义其实相当有限。要想取得显著的科研成果,还需要将样本的临床表型与检测出的基因型进行整合。通过对患者及其家系的电子病历整理而成的病历夹与家系图,系统可以将样本、表型、基因型、遗传信息捆绑在一起,形成宝贵的In-House 数据库。


好科研成果的诞生离不开前人积累的支持,为了便于各科研人员进行信息的整合,在百奥利盟系统中,除整合了包括OMIN、HPO、Clinvar等多个公共知识库,用户还可以对文献中遇到的关键信息点进行摘录整理到可自主维护的文献库里,以便随时的在样本档案上援引对应内容进行标注。

自高通量测序面世以来,生物行业一直面临着庞大的数据量与有限的组织度的矛盾,在百奥利盟系统中,凭借着四库合一的便利,可以控制多个变量对库中数据进行分析挖掘,提示下一步的研究方向。

科研人员通过将对样本实验结果、表型、注释等数据进行挖掘得出相关的结论后,同样可以在系统上进行落地,根据预设公式对基因重要性进行评分,并将这些知识存入系统内部知识库中,作为新的知识与数据储备。

(图为协和医院郭丹老师介绍如何通过百奥利盟系统进行数据挖掘及构建In-House 知识库)

当前,NRNDS 平台上有大于两百万条关键基因型信息通过百奥利盟系统进行管理。这些来自过万患者,近千家系的原始样本从全国十多家医院的样本通过系统进行接收、登记、并安排实验。百奥利盟相信,通过系统提供的成体系化管理,一方面可以让医院更好的迎接其临床样本库在新时代的角色转变,并以此推动医院更好的将过往积累的宝贵临床样本用于精准医疗及临床医学的研究,提高医院的科研竞争力。另一方面,因为在系统中可根据样本用途进行划分,也可以对样本及数据的使用权限进行精细化管理,避免患者信息泄漏的伦理风险,确保临床样本库建立的初衷不会被影响!

图为协和医院郭丹老师介绍百奥利盟系统在NRDRS项目上的应用情况)


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