Summary
バイオバンクは生物医学研究にとって重要なリソースであり、欧州腫瘍学研究所のトランスレーショナルおよびデジタルメディシンユニットのバイオバンクはこの分野のモデルです。ここでは、さまざまな種類のヒト生体サンプルを管理するためのバイオバンクの標準操作手順について詳しく説明します。
Abstract
バイオバンクは、研究、診断、個別化医療のための高品質のヒト生物学的サンプルと関連データの収集、保管、処理、共有を目的とした重要な研究インフラストラクチャです。欧州腫瘍学研究所(IEO)のトランスレーショナルおよびデジタルメディシンユニットのバイオバンクは、この分野のランドマークです。バイオバンクは、臨床部門、社内外の研究グループ、業界と協力して、革新的な診断、バイオマーカーの発見、臨床試験デザインなど、患者の治療と科学の進歩をサポートしています。現代の研究におけるバイオバンクの中心的な役割を考えると、バイオバンク標準操作手順(SOP)は非常に正確でなければなりません。認定された専門家によるSOPとコントロールは、科学に基づいた、診断的、予後的、および治療的なパーソナライズされた戦略の実施のための最高品質のサンプルを保証します。しかし、バイオバンクを標準化し調和させるための多くの努力にもかかわらず、倫理的および法的原則に基づく厳格な一連の規則、品質管理、およびガイドラインに従うこれらのプロトコルは、簡単にアクセスできません。本稿では、大規模がんセンターのバイオバンク標準運用手順について紹介する。
Introduction
バイオバンクは、研究と診断のためのヒト生物学的サンプルと関連データの収集、保存、処理、および共有を目的としたバイオリポジトリです。その役割は、バイオマーカーの発見と検証だけでなく、新薬の開発にも不可欠です1。したがって、トランスレーショナルおよび臨床研究プログラムの大部分は、高品質の生物試料へのアクセスに依存しています。この点で、バイオバンクは学術研究と製薬/バイオテクノロジー産業の間の架け橋と見なされています2,3,4,5。ビッグデータの収集と人工知能によって提供される前例のない機会により、がん研究におけるバイオバンクの役割は継続的に進化しています6。
バイオバンクが取り扱う幅広い生体材料は、人口統計学的および環境データ、腫瘍タイプ、組織学的悪性度、病期、リンパ血管浸潤の存在、およびバイオマーカーの状態を含む臨床病理学的情報と組み合わされています7,8。より高品質の標本とデータが利用できるほど、研究がより速く進み、医療提供に影響を与えます9。広く採用されているSOP、品質管理、およびガイドライン(米国国立がん研究所、英国がんバイオバンク連盟、EU国際生物環境リポジトリ学会)に従うべき倫理的および法的原則に基づく厳格な規制の枠組みがあります10,11。
バイオバンクのすべての主要な側面のためのSOPの開発は、品質、トレーサビリティ、一貫性、再現性、およびターンアラウンドタイムの点でいくつかの利点をもたらします12,13。SOP実装のもう一つの重要な側面は、バイオバンク管理の最適化によって表され、バイオバンクの従業員と研究者のためのより良い問題解決と代替手順を可能にします14。これらのファセットはすべて、バイオバンクワークフローの一部です(図1)。
図1:バイオバンキングの最適化に寄与するさまざまな要因。 略称:LIMS = ラボ情報管理システム。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
これらの非常に具体的で機密性の高いデータには、バイオバンキングにおける厳格な管理標準手順が必要です。詳細で検証済みのプロジェクトフォームは、バイオバンクのサンプルとデータにアクセスする必要があるすべての研究者が利用できるようにする必要があります。リクエストで提供される情報には、研究の方法論とデザイン、目標、目的、および予算を含める必要があります。バイオバンク技術科学委員会は、研究プロジェクトの申請の評価という資本的な役割を持って設立されるべきです。この機関には、バイオバンクユニット、臨床部門、研究グループ、データ保護、法務事務所、技術移転事務所のメンバーを含める必要があります。
欧州腫瘍学研究所(IEO)のトランスレーショナルおよびデジタルメディシンのためのバイオバンクユニットは、提供されるサービスの質と量、およびイノベーションの観点から、バイオバンクの世界的なリファレンスです。この完全に認定された施設(UNI EN ISO 9001:2015-Certiquality)は、BBMRI-ERICイタリアのノード(すなわち、バイオバンキングおよび生体分子資源研究インフラストラクチャ)の不可欠な部分であり、臨床ユニットと研究インフラストラクチャの両方と相互作用します。
バイオバンクによって保管される生物試料の種類には大きな不均一性があります。これらには、組織サンプル(新鮮凍結またはパラフィン保存)、生体液(血漿、血清、血液、尿、便など)、細胞培養、および末梢血単核細胞(PBMC)が含まれます。当社のバイオバンクは、欧州最大級のバイオバンクネットワークである欧州バイオバンキング研究インフラ(BBMRI-ERIC)と相乗的に運営されており、各国ノード15によって調整されたバイオバンクおよび生体分子資源にアクセスするためのポータルを提供しています。BBMRI-ERICに加えて、国際生物環境リポジトリ学会(ISBER)もバイオバンキングの運用手順の標準化において重要な役割を果たしてきました16。
病理学部門の一部であるバイオバンクユニットは、患者中心性、臨床研究の発展支援、継続的改善、人材の充実、国際連携、研修イベント支援、職場の安全、科学技術の成長に取り組んでいます。共通のビジョンは、サービスとイノベーションの質と量の観点から、バイオバンクの国内およびヨーロッパのランドマークを設定することです。収集された生物学的サンプルは、新しいバイオマーカーや新薬を特定し(例えば、ますます個別化された治療法を開発するため)、卓越した研究を通じて患者が利用できる最良の治療を保証するために使用されます。
各生物試料は、患者15によって表明された科学研究参加契約の存在について事前検証された上で収集され、取り扱われる。生物学的に採取された検体は、研究プロジェクトや臨床試験の実施に使用され、過剰な(すなわち、診断目的に必要ではない)病理学的および非病理学的手術サンプル、リキッドバイオプシー(例えば、血液、血清、血漿、および尿)、およびその他の生物学的標本を含む。これらの生体材料は、専用の凍結保存プロトコルに従って保管されます。この論文は、大規模ながんセンターのバイオバンクプロトコルを提供します。
Protocol
このプロトコルは、乳がん、卵巣がん、前立腺がん、肺がん、および結腸がんに使用されるSOPに焦点を当てています。ここに記載されているすべての手順は、科学技術委員会、倫理委員会(EC)、および乳腺、婦人科、泌尿器科、胸部外科、および消化器系外科プログラムのディレクターによって承認されました。調査手順は、1964年のヘルシンキ宣言、2018年の一般データ保護規則(GDPR)法、およびその後の改正に従います。GDPR法から派生した機関研究参加契約(RPA)は、生物学的サンプルと個人、臨床、および遺伝子データを収集するためにすべての患者から得られたインフォームドコンセントを表します。RPAは、取得したデータを保存、処理、および科学的目的で使用するために、すべての患者から取得されました。
1.生物学的サンプルの前提条件
- 患者がRPAとプロジェクトプロトコルに基づいて登録条件を満たしているかどうかを確認し、すべての患者に詳細なRPAの説明を提供します。
- 患者の関与を高める(例えば、待合室で教育漫画ビデオを放送して、RPAの重要性と影響について患者に知らせる)。すべての患者にガジェットのブックマークを提供します(https://www.ieo.it/it/PER-I-PAZIENTI/I-diritti-del-paziente/Consensi-informati/ と https://vimeo.com/679070846 で自由にアクセスできる短い漫画アニメーションを参照してください)。
- 各入院段階で同意管理を実行し、患者が特定の研究に参加する場合は追加情報を提供するように担当者をトレーニングします。
注:RPAが署名されていない場合、生物学的サンプルは収集されません。 - SARS-CoV-2(COVID-19)、B型肝炎(HBV)、C型肝炎(HCV)、およびヒト免疫不全ウイルス(HIV)による感染を示した症例を含めることは避けてください。
2. バイオバンクソフトウェア
- ラボ情報管理システム(LIMS)ソフトウェアを使用して、すべての生物学的サンプルを追跡します。 図2に示すように、患者登録時に個人情報と臨床情報を自動的に取得し、医療記録、管理ケース、RPA、および患者の病理学的データと統合できる優れたオペレーティングシステムの可用性を確保します。
- バイオバンクソフトウェアを使用して生物学的サンプルを確実に記録してください。
- コードを使用して患者を識別します。医療記録番号(個人の訪問、患者のサービスの種類)と一致する一意のコードを各個人に割り当てます。
注:登録時に、科学RPAはオペレーティングシステムで電子的に更新されます。
- コードを使用して患者を識別します。医療記録番号(個人の訪問、患者のサービスの種類)と一致する一意のコードを各個人に割り当てます。
- アリコート ID を生成する
- サンプルの起源である年と解剖学的部位または生体液タイプ(表1)を示し(表2)、サンプルごとにプログレッシブ固有番号を追加します。
- 両側臓器の場合は、生物学的サンプルの起源を右または左の臓器と区別するために連番を追加します。略語に接尾辞1(左)または2(右)-2桁の数字を割り当てます。
注:たとえば、詳細なIDは「12-B-00100-01」のようになり、12は年を示し、Bは臓器=乳房を示します。
- 各アリコートのIDで登録する
- 固体と液体の2種類の生物学的サンプルを追跡します。
- サブカテゴリに分けます:新鮮なサンプルと冷凍サンプル。
図2:バイオバンクLIMSの代表的なインターフェース。 サイエンティフィックRPAは、臨床記録サーバーから電子的に更新されます。略語:LIMS =ラボ情報管理システム。RPA = 研究参加契約。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
表1:生体液の種類と対応するコード。この表をダウンロードするには、ここをクリックしてください。
表2:組織サンプルの種類と対応するコード。この表をダウンロードするには、ここをクリックしてください。
3. サンプル収集
- 毎日の手術計画の準備
- 患者がRPAに署名したかどうか、および適格かどうかを判断します。
- 次の条件を確認してください。
- 患者の選択基準への準拠を確認する:生物学的検体の収集を避けるために、適切な感染リスク「RI」フィールドにHIV、HBV、HCV、およびCOVID-19の陽性症例を報告します。
- 各患者プロファイルの [研究/プロジェクト ] フィールドに正しく入力して、患者が臨床試験または特定の承認された研究プロジェクトに登録されているかどうかを確認します。
- 感染のリスクが不明な場合は技術者に通知します。肯定的な結果または未知のリスクを持つ標本は廃棄してください。
- 図3に示すように、バイオバンクでサンプルを処理して保存します。
- 手術を受けた患者に関連する新鮮および凍結組織サンプルを収集します。
- 外科的に除去された小さな病変のために、吸引またはエスフォリエーション技術のいずれかによって細胞学的サンプルを収集します。
- 入院前の段階にある患者、臨床試験に登録されている患者、および承認されたスクリーニングプロジェクトに関与するその他の被験者の体液(血液、血清、血漿、PBMC、頬スワブ、尿、糞便、腹水など)を収集します。
図 3: サンプル階層。 1人の患者から、エピソードのいくつかのサブカテゴリが処理され、バイオバンクに保存されます。略語:PMBC =末梢血単核細胞;LIMS = ラボ情報管理システム。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
4.血液サンプルの収集
- 抗凝固剤Na 2 EDTA(7.2 mg、噴霧乾燥)を含む6 mLの真空中で患者の血液を採取する。医療記録の番号とエピソードコードがラベル付けされたバキュテイナーを登録し、生鮮または冷凍の2つの異なる方法で処理します。
- 新鮮なサンプルの場合は、バイオバンクソフトウェアに血液サンプルを登録します。バキュテイナーにバイオバンクIDコードのラベルを付け、許可されたユーザーに届けます。
- バイオバンクに保存されている凍結サンプル用に、それぞれ900 μLの血液を含む2本のクライオバンク2Dコード化チューブを準備します(図4)。バイオバンクソフトウェアにアリコートを登録し、特定のバーコードプレートに置き、冷凍庫(-80°C)に保管して一定の温度を確保します。
図4:凍結したサンプル材料 。 (A)2Dバーコードチューブ、(B)シングルチューブ用バーコードリーダー、(C)登録および保管用のチューブプレート。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
5.血清サンプル収集
- 凝固を誘発するためにスプレーコーティングされたシリカを含む6mLの真空「プラスチック血清チューブ」で患者の血液を収集します。凝固を誘発するために室温(RT)で3時間真空中放置した後、828 x g で20°Cで10分間遠心分離します。
- 血清(450 μL)を0.5 mLクライオバンク2Dコード化チューブに保存し、各サンプルに合計3〜4アリコートを入れます。最後のアリコートの血清量が450μL未満の場合は、登録時に「LEFTOVER」と指定して、凍結した血清の正しい量を追跡します。
- バイオバンクソフトウェアにアリコートを登録し、特定のバーコードプレートに置き、冷凍庫(-80°C)に保管して一定の温度を確保します。
注:アリコートの数は、採取した全血の初期量と得られる血清の量によって異なります。
6.末梢血単核細胞単離
- 層流フードを開き、70%エタノールで洗浄します。生物学的廃棄物用のバッグ、滅菌1xリン酸緩衝生理食塩水(PBS)、および空の滅菌50mLコニカルチューブ1本を準備します。
- (EDTA収集チューブからの)血液を空の滅菌50 mLコニカルチューブに注ぎ、滅菌1x PBS(例:.、15 mLの血液+ 15 mLの1x PBS)を使用して1:1に希釈します。PBSを使用して血管をすすぎます。
- チューブを400 x g で20°Cで30分間遠心分離し、バイオハザードフードの下でチューブを処理します。パスツールピペットを使用してPBMCを含む中央の白い層を回収し、新しい滅菌50 mLコニカルチューブに入れます。最大45 mLのPBSを加えてPBMCを洗浄し、混合し、400 x g で4°Cで10分間遠心分離します。 ペレットを回収し、PBSに再懸濁し、使い捨てのバーカーチャンバーを使用して細胞をカウントします。
注意: PBSの容量はペレットによって異なります。15 mLの血液から、2〜3 mLの再懸濁量を確保し、次に1:10に希釈してカウントします。.式 (1) を使用します。
3 平方の平均 × 10,000 ×希釈係数 × mL の再懸濁容量 = 全細胞数 (1) - PBMCをPBSで再度洗浄し、混合し、400 x g で4°Cで10分間遠心分離します。 PBMCを冷凍庫培地(ウシ胎児血清(FBS)+ 10%ジメチルスルホキシド[DMSO])で2〜3 x 106 細胞/ mLで希釈します。1 mLの再懸濁された細胞を各クライオチューブに移してクライオバンクの2Dコード化チューブを調製し、それらを特定のクライオボックスに入れて、できるだけ早く-80°Cで保存します。
注:冷凍庫培地は、滅菌10%DMSOを含むFBSで構成され、アリコートで-20°Cで最大6か月間保存されます。4°Cでゆっくりと解凍したら、2週間以内に使用する必要があります。
7. 血漿サンプル採取
- 抗凝固剤Na 2 EDTA(7.2 mg、噴霧乾燥)を含む6 mLの真空中で患者の血液を採取する。全血を含むバキュテイナーを2,000 x g で4°Cで10分間遠心分離し、血漿を分離します。
- 3 mL Pasteurピペットを使用して血漿の上層を除去し、滅菌済みの15 mLコニカル滅菌チューブに移し、16,000 x g で4°Cで10分間遠心分離して、混入した血球を除去します。血漿を1 mLクライオバンク2Dコードチューブに移します。
- バイオバンクソフトウェアにアリコートを登録し、特定のバーコードプレートに置き、冷凍庫(-80°C)に保管して一定の温度を確保します。
8.便と頬スワブのサンプル収集
- 次の特定の溶液を含む15 mLチューブに糞便と頬スワブを収集します:50 mM Tris-HCl、10 mM NaCl、および10 mM EDTA、pH 7.5。
- バイオバンクソフトウェアにチューブを登録します。チューブにバイオバンクコードのラベルを付けます。
- 糞便と頬スワブをバイオバンク冷蔵庫に4°Cで保管します。
9.組織処理
- 病理医に組織サンプルを検査してもらい、診断手順に必要のない材料が研究目的に十分かどうかを判断します。
注:組織の体積が1.5 mm3未満の場合、OCTに保存するか、特定の研究要求にリンクされた新鮮なサンプル(A)として提供されます。 - 可能な限り、病理組織(P)の非病理学的対応物(NP)も収集する。サンプルをPおよびNPとラベル付けした滅菌細胞培養ペトリ皿に入れます(図5)。ティッシュを氷上に4°Cに保ち、十分な材料がある場合は、それぞれ3つの部分(A、B、C)に分割します。
- 新鮮な組織サンプル(A):PおよびNP組織の新鮮なアリコートを、それぞれの特定のプロトコルで定義された適切な培養培地を含むチューブに入れ、外部の研究ユニット(研究所など)に送ります。
- OCT組織サンプル(B):PおよびNP組織の新鮮なアリコートをクライオモールドに入れ、OCT樹脂(10.24%ポリビニルアルコール、4.26%ポリエチレングリコール、および85.5%非反応性成分)で充填し、直ちに-80°Cの瞬間凍結装置に入れます。
注:-80°Cでは、OCT埋め込み組織が凍結するのに60〜150秒かかります。 - 組織サンプル(C):残りの組織サンプルをフラッシュフリーズ装置内のクライオバンク2Dコード化チューブに入れます。
- プレートは-80°Cで保管してください。
注:凍結OCTアリコートごとに、セクション11で説明されているように、配布とその使用前に品質チェックテストを実行して組織学的評価を行います。
図5:組織サンプルのバイオバンクワークフロー。 略語:LIMS =ラボ情報管理システム。OCT = 最適な切削温度。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
10.組織凍結
- フラッシュフリーズ装置を使用して、イソペンタン蒸気で組織を迅速に凍結します。組織サンプルを-120°Cのイソペンタンに3分間入れ、-80°Cの凍結保存室に保管します。
注:核酸の完全性を維持するために、瞬間凍結を使用して腫瘍および健康な組織のサンプルを凍結するには、2つの方法論が使用されます。
11.組織の品質管理
- クライオスタット装置を-20°C〜-40°Cの冷蔵容器に収納し、OCTブロック17からいくつかの凍結切片を切り取ります。組織凍結切片18に対してヘマトキシリンおよびエオジン(H&E)染色を行います。光学顕微鏡19で組織の形態を分析する。
注:セクションの厚さは3〜12μmです。- 特定のフォームに記入します(表3)。
表3:OCT埋め込みおよび凍結組織切片の品質管理形態。 略称: OCT = 最適な切削温度。 この表をダウンロードするには、ここをクリックしてください。
12. 研究目的での標本の依頼・回収
- 保存されたアリコートを要求します。
- 研究プロジェクト名、研究代表者(PI)、受取日、簡単な説明が記載された記入済みのフォームを入手します。ソフトウェアデータベース(DB)でクエリを実行し、アリコートを選択し、技術者のピックアップリストを生成し、取得した各アリコートのバーコードを確認します。
注:バイオバンクからサンプルを入手するには、研究所の研究者または外部の共同研究者(営利または非営利)が特定のフォームを使用して申請する必要があり、プロジェクトは技術科学委員会と倫理委員会によって評価されます。
- 研究プロジェクト名、研究代表者(PI)、受取日、簡単な説明が記載された記入済みのフォームを入手します。ソフトウェアデータベース(DB)でクエリを実行し、アリコートを選択し、技術者のピックアップリストを生成し、取得した各アリコートのバーコードを確認します。
Representative Results
上記のSOPに続いて、2012年4月から2021年12月までに合計38,446件の注釈付き生物学的リキッドバイオプシーと合計10,205件の組織サンプルを収集しました(図6A)。さらに、泌尿器科、婦人科、老人科、頭頸部科、腹部骨盤外科、胸部外科から採取したサンプルを詳細に分析しました。収集した組織サンプルの数が最も多かったのは乳房腫瘍でした(図6B、C)。2019年以降、長年にわたる需要の大幅な増加を受けて、尿、便、頬スワブなどの他の生物学的標本の収集も開始しました(図6D)。
図6Aに示すように、2020年から2021年の間に収集されたサンプル、特に組織の量は、COVID-19のパンデミックとそれに関連する腫瘍学的処置の減少により苦しんだ。重要なことに、科学的研究は、過去数年間に収集された適切に保管され注釈が付けられたバイオバンクサンプルの使用により、この期間中に減少しませんでした。生物学的標本と関連する臨床病理学的データの適切な収集により、適切に構造化された競争力のあるレトロスペクティブおよび将来のバイオバンクを持つことができました。この目的のために、手術標本の選択は、正しい診断を確実にし、適切な組織標本を用いて研究を行う機会を得るために、病理学者によって行われなければならない。私たちのバイオバンクでは、特定の作業手順がしっかりと確立され、守られているため、研究用のバイオバンクのコンテキストで認証ISO 9001に準拠した標準化された手順を適用しています。
図6:2012年から2021年までの欧州腫瘍学研究所でのバイオバンクの生物試料の累積収集。 (A)組織サンプル(オレンジ色の曲線)と血清サンプル(青い曲線)を含む血液の累積収集。(B)乳房組織サンプルの累積収集(赤い曲線)。(C)卵巣組織サンプル(緑色の曲線)、前立腺(灰色の曲線)、肺(水色の曲線)、および結腸組織サンプル(黄色の曲線)の累積収集。2019年から2021年まで、(D)追加の生物学的サンプルの累積収集:糞便(青い線)、頬スワブ(ピンクの線)、血漿(薄緑色の線)、および尿(紫色の線)。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
Discussion
腫瘍学は目覚ましい進歩を遂げましたが、癌は依然として世界中の罹患率と死亡率の主要な原因です20。腫瘍の不均一性、経時的な時間的進化、および標的治療の結果を理解することは、日常的な臨床ケアの文脈における正確なデータ収集に厳密に依存しています21。この点で、「マルチオミクス」アプローチは、腫瘍学的予測病理学において勢いを増しています22。従来の組織ベースのバイオマーカー評価は、血液、血漿、尿、唾液、便などの複数の新しいバイオ分析物を使用して統合されています23,24,25,26。したがって、バイオバンクは現在、臨床診療を強化するための極めて重要なインフラストラクチャとして認識されています。がん研究の歴史を振り返ってみると、最も印象的で画期的な発見は、がん組織やリキッドバイオプシーの直接検査なしには不可能だったことがわかります。時間が経つにつれて、がん組織の出所と検査されるリキッドバイオプシーの種類は、粗雑な解剖、ランダムな「偶然の出会い」、場合によっては組織化されたがんコレクションや戦略的な現代の腫瘍学バンクへの違法な人身売買から進化してきました。多くの倫理的問題の考慮は、実際には、現代の腫瘍学バンクを過去の腫瘍学コレクションと区別する主な要因の両方でかなり変化しました。
がん研究の進歩と現代の技術によって提供される膨大な量の分子情報により、バイオバンク、特にがんセンターのバイオバンクがいくつかのタイプの方法論的問題に直面する可能性があることがますます明らかになっています。これらの中で、テクノロジーは依然としてSOPの標準化と調和を妨げる普遍的な課題になっています。コアバイオバンク活動を維持するためのもう一つの重要な側面は、病院のソフトウェアから来るすべての病院IDとすべての成文化された臨床データを受信し、自動的に維持できる統合LIMSソフトウェアを持つことです。バイオバンクを管理するために使用される他の貴重なソフトウェアおよびいくつかのフリーウェアが、バイオバンクを管理するために入手できることは注目に値する27,28,29,30,31。バイオバンクにおけるもう一つの重要なステップは、すべての患者のための参加協定の実施と、臨床データと生物試料の保存に必要な法的および倫理的合意です10,32。
この点に関して、このプロトコルには、同意なしに生物試料の収集および保管を許可しない明確に定義されたガイドラインがあります。サンプルを保存した後でも患者は参加を取り消すことができるため、これも重要な問題です。したがって、そのようなサンプルをバイオバンキングシステムから迅速に取り出す方法が実施されている。私たちのバイオバンクによって募集された患者から到着した生物試料は、収集と保管のための厳格なプロトコルに従います。この点で、このプロセスを監視するためにいくつかの重要な側面が評価され、継続的に改善されています。特に、ISO9001認証には、組織の供給源に応じて30分または60分未満に維持する必要がある暖かい虚血時間など、いくつかのパフォーマンス指標が必要です。さらに、リキッドバイオプシーおよび体液は、厳密な時間手順15、33、34、35、36に従って標準化されたプロトコルを使用して収集されます。
特定の機能は、バイオバンクのワークフローにおいて非常に重要です。これらには、診断上の理由で組織のサンプリングを保証する認定病理学者の存在、および高品質のサンプルと互換性のある時間枠でのバイオバンキングのための組織の収集が含まれます(虚血時間は、RNA依存性アッセイなど、暖かい虚血時間を必要としないいくつかのタイプの研究にとって重要な指標です)。さらに、検体保管に必要なスペースを管理することは、バイオバンクにおいて非常に重要です。収集されたリキッドバイオプシーの数は、研究デザインによって左右される可能性があります。リキッドバイオプシーは、各研究デザインで定義されているように、術前期間とフォローアップ期間の両方で収集されることがよくあります。
がん予防のためのスクリーニングキャンペーンと腫瘍、すなわち発生初期の小さな乳房腫瘍の早期診断、および低侵襲手術技術の利用可能性により、研究に利用できる組織サンプルの数が減少しました(ほとんどの組織サンプルは常に診断目的で使用されるため)。生物学的標本を収集して保管する能力は、過去数年間で大幅に向上しました。これは、患者由来の注釈付き材料に対する需要の高まりにおいて、この研究所の研究グループをサポートするためのこのバイオバンクの能力の増加を反映して、体液について観察される可能性があります。これらの改善にもかかわらず、世界のさまざまな地域のバイオバンク間の調整を必要とする多施設共同研究にはいくつかの制限があり、同様の手順を実行することによってのみ統合できます。
すべての臨床的および人口統計情報の収集を含む、バイオバンキングに関する倫理的および技術的問題のほとんどを除外したので、次の目標は、診断および研究目的で使用されるすべての組織学的調製および染色のデジタル化を実施することです。これは、将来の標準となる完全に統合されたデジタルパソロジーとバイオバンクから大きな恩恵を受ける次世代の研究にとって基本的に重要です。統合されたデータとデジタル画像を持つ大規模な一連の患者だけが、がん患者ケアの改善のための多施設の大規模な人工知能(AI)研究を促進する可能性があります。結論として、私たちは良いヘルスケアは診断と治療で終わらないと信じています。ベストプラクティスには、あらゆる疾患、特に平均余命や質に深刻な影響を与える疾患の継続的な診断と治療改善の方法を見つけることが含まれます。
Disclosures
著者は開示する利益相反を持っていません。
Acknowledgments
著者らは、過去10年間に生物試料の寄付を通じて私たちの研究プログラムに積極的に参加したすべての患者に感謝したいと思います。それらがなければ、この研究は不可能でした。また、IEOで働くすべての人員、看護師、技術者、生物学者、医師、およびすべての臨床および研究ユニットのディレクターにも感謝しています。著者らは、ピエル・パオロ・ディ・フィオーレ教授とジャンカルロ・プルネリ教授の指導に感謝しています。最後に、この研究をIEOの創設者であるウンベルト・ヴェロネージ教授と、がん研究と患者ケアを統合するための彼の先駆的なアプローチに捧げます。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Blue Max Con Tubes 15 mL | Falcon B.D | 352096 | |
| Blue Max Con Tubes 50 mL | Euroclone Spa | FLC352070 | |
| Box with 81 position for tissue storage | Ettore Pasquali Srl. | 06.0945.00 | |
| cf-DNA/cf-RNA Preservative Tubes | Norgen Biotek | 63950 | Preservation and isolation of both cf-DNA and cf-RNA from a single tube and in particular preserve cf-DNA/ct-DNA for 30 days at ambient temperature and for up to 8 days at 37 °C |
| Cryomold Standard (25 X 20 X 5 mm) | Olympus Italia S.r.l. | 4557 | Disposable plastic Cryomold molds create a uniformly shaped, flat-surface specimen block when used with O.C.T |
| Dimethyl Sulfoxide Plastic Bottle - 1 L | Vwr International S.R.L. | MFCD00002089 | It acts to preserve the reconstitution of the medium for the storage of frozen cells |
| Dpbs 1x W/o Ca And Mg - 500 mL | Microtech Srl | TL1006-500ML | Washing Buffer cell |
| Dualfilter T.I.P.S 1,000 µL | Euroclone Spa | 4809 | |
| Dualfilter T.I.P.S 200 µL | Euroclone Spa | 4823 | |
| Easytrack Barcode Reader for single tube datamatrix | Twin Helix Srl | TH-ETR4400 | 2D barcode tubes reader with USB connection |
| Fetal Bovine Serum Origin Brazileu S/fil | Microtech S.R.L | RM10532-500ML | Defrost at +4 °C, usually for two days, and once melted, start decomplementation at 56 °C for 45 min Let it cool down to room temperature, and aliquot it. Refroze them to -20 °C, and remember to defrost them every time the aliquots are needed |
| Ficoll Paque Plus (ge) 6 x 500 mL | Euroclone Spa | GEH17144003 | Ficoll is a medium for density gradient, It is sterile and ready for use. It alloes to get peripheral blood mononuclear cells, bone marrow and umbilical cord blood |
| Fixing solution Killik of 100 mL (OCT) | Bio-optica Milano S.p.a. | 05-9801 | Gel inclusion medium that solidifies at cold the water-soluble tissue (e.g., biopsies, frustules) |
| FLASH-FREEZE | Milestone | n.a. | Freezing appliance |
| Forma 8600 Series Chest Freezers (Temperature Range: -50 °C to -86 °C) 85 liters | Thermo Fisher Scientific Srl | 803CV | Orizzontal freezer |
| Isopentane 500 mL | Vwr International S.R.L. | 24872260 | Liquid included in theFLASH-FREEZE camera for freezing |
| Nautilus Lims Software | Thermo Scientific™ | n.a. | The software implementation is able to track all patients’ biological samples. Receives Personal and Clinical information automatically during registration due to the integration with IEO operating systems. Nautilus is integrated with the web service through three IEO operative systems: BAC - IEO central registry with personal information, wHospital - medical record |
| Pasteur pipette 10 mL | Euroclone Spa | CC4488 | |
| Pasteur pipette 3 mL | Euroclone Spa | APT1502 | |
| PATHOX | Dedalus ItaliTesi Elettronica e Sistemi Informativi S.p.A.a S.p.A. | n.a. | PATHOX - management system for the Pathology unit where several factors are registered for the Biobank, such as the histological samples, the related diagnoses, and biomarkers |
| Petri dishes, polystyrene - size 100 mm x 20 mm, slippable | Euroclone Spa | FLC353003 | |
| Set of 4 adapters 19 x 5/7 mL vac | Thermo Fisher Scientific Srl | 75003680 | |
| Set of 4 adapters 4 x 50 conical | Thermo Fisher Scientific Srl | 75003683 | |
| Set of 4 adapters 9 x 15 mL conical | Thermo Fisher Scientific Srl | 75003682 | |
| Single-use slide for counting cell | Biosigma S.P.A. | 347143/001 | Specifically used for individual cell count |
| Stamps Freezerbondz for tissue boxes, nitrogen-liquid proof , H 9,53 mm x L 25,40 mm | Twin Helix Srl | THT-152-492-3 | |
| Thermo Scientific TSX Series Ultra-Low Freezers (-50 °C to -86 °C) 949 liters | Thermo Fisher Scientific Srl | TSX70086V | Vertical freezer |
| Thermo Scientific Refrigerated Centrifuge SL16R | Thermo Fisher Scientific Srl | 75004030 | |
| Tissue box labels in Permanent | Twin Helix Srl | THT-199-482-3 | |
| Tuerks Solution | Merck Life Science S.R.L. | 1092770100 | In light microscopy, it is specifically used as stain for leukocyte |
| TX-400 Rotor TX-400 swinging bucket hol | Thermo Fisher Scientific Srl | 75003181 | |
| White box for storage | Bio Optica | 07-7300 | |
| wHospital Software | wHealth Lutech Group | n.a. | wHospital - medical record management system with personal information, administrative cases, and the informed consent of the patients |
References
- Pagni, F., et al. Targeting immune-related biological processes in solid tumors: We do need biomarkers. International Journal of Molecular Sciences. 20 (21), 5452 (2019).
- Braun, K. L., et al. Cancer patient perceptions about biobanking and preferred timing of consent. Biopreservation and Biobanking. 12 (2), 106-112 (2014).
- Bycroft, C., et al. The UK Biobank resource with deep phenotyping and genomic data. Nature. 562 (7726), 203-209 (2018).
- Saifuddin, S. R., et al. King's Health Partners' Prostate Cancer Biobank (KHP PCaBB). BMC Cancer. 17 (1), 784 (2017).
- Lopez, G., et al. Molecular insights into the classification of luminal breast cancers: The genomic heterogeneity of progesterone-negative tumors. International Journal of Molecular Sciences. 20 (3), 510 (2019).
- Kinkorová, J. Biobanks in the era of personalized medicine: Objectives, challenges, and innovation: Overview. The EPMA Journal. 7 (1), 4 (2015).
- Luo, J., et al. Intravital biobank and personalized cancer therapy: The correlation with omics. International Journal of Cancer. 135 (7), 1511-1516 (2014).
- Invernizzi, M., et al. Quality of life interventions in breast cancer survivors: State of the art in targeted rehabilitation strategies. Anticancer Agents in Medicinal Chemistry. 22 (4), 801-810 (2021).
- Roux, J., Zeghidi, M., Villar, S., Kozlakidis, Z. Biosafety and biobanking: Current understanding and knowledge gaps. Biosafety and Health. 3 (5), 244-248 (2021).
- Sanchini, V., et al. A trust-based pact in research biobanks. From theory to practice. Bioethics. 30 (4), 260-271 (2016).
- Vaught, J., Kelly, A., Hewitt, R. A review of international biobanks and networks: Success factors and key benchmarks. Biopreservation and Biobanking. 7 (3), 143-150 (2009).
- Ferrin, I., et al. Isolation, culture, and expansion of mesenchymal stem cells. Methods in Molecular Biology. 1590, 177-190 (2017).
- Hermansen, J. U., et al. The Norwegian childhood cancer biobank. Cancer Reports. , 1555 (2021).
- Schmelz, M., et al. A plan for emergency shutdown and reopening for a consortium of biobanks. Biopreservation and Biobanking. 19 (5), 394-398 (2021).
- Salvaterra, E., Corfield, J. Advances in Biobanking Practice Through Public and Private Collaborations. , Bentham Science Publishers. (2017).
- Snapes, E., Simeon-Dubach, D. ISBER best practices for repositories, moving toward the fifth edition. Biopreservation and Biobanking. 20 (1), 107-108 (2022).
- Fischer, A. H., Jacobson, K. A., Rose, J., Zeller, R.
- Mendoza, A. S., Bishop, J. Staining methods in frozen section: Best lab practices. Laboratory Best Practice Blog. UC Davis Health. , Available from: https://health.ucdavis.edu/blog/lab-best-practice/staining-methods-in-frozen-section-best-lab-practices/2020/03 (2020).
- Craciun, L., et al. Tumor banks: A quality control scheme proposal. Frontiers in Medicine. 6, 225 (2019).
- Ma, X., Yu, H.
- Angerilli, V., et al. The role of the pathologist in the next-generation era of tumor molecular characterization. Diagnostics. 11 (2), 339 (2021).
- Correa-Aguila, R., Alonso-Pupo, N., Hernández-Rodríguez, E. W. Multi-omics data integration approaches for precision oncology. Molecular Omics. , (2022).
- Salati, M., et al. ctDNA analysis in the personalized clinical management of gastroesophageal adenocarcinoma: Turning hope into reality. Future Oncology. 17 (33), 4607-4618 (2021).
- Mirzayi, C., et al. Reporting guidelines for human microbiome research: The STORMS checklist. Nature Medicine. 27 (11), 1885-1892 (2021).
- Cortvrindt, C., Speeckaert, R., Delanghe, J. R., Speeckaert, M. M. Urinary epidermal growth factor: A promising "next generation" biomarker in kidney disease. American Journal of Nephrology. , (2022).
- Fusco, N., Fumagalli, C., Guerini-Rocco, E. Looking for sputum biomarkers in lung cancer secondary prevention: Where are we now. Journal of Thoracic Disease. 9 (11), 4277-4279 (2017).
- Im, K., Gui, D., Yong, W. H. An introduction to hardware, software, and other information technology needs of biomedical biobanks. Methods in Molecular Biology. 1897, 17-29 (2019).
- Paul, S., Gade, A., Mallipeddi, S. The state of cloud-based biospecimen and biobank data management tools. Biopreservation and Biobanking. 15 (2), 169-172 (2017).
- Fthenou, E., et al. implementation, and integration of heterogenous information technology infrastructures in the Qatar biobank. Biopreservation and Biobanking. 17 (6), 494-505 (2019).
- Tukacs, E., et al. Model requirements for Biobank Software Systems. Bioinformation. 8 (6), 290-292 (2012).
- Willers, C., et al. A versatile, secure, and sustainable all-in-one biobank-registry data solution: The A3BC REDCap model. Biopreservation and Biobanking. , (2021).
- D'Abramo, F., Schildmann, J., Vollmann, J. Research participants' perceptions and views on consent for biobank research: A review of empirical data and ethical analysis. BMC Medical Ethics. 16, 60 (2015).
- Policiuc, L., et al. The foundation of personalized medicine is the establishment of biobanks and their standardization. Journal of BUON. 23 (3), 550-560 (2018).
- Lygirou, V., Makridakis, M., Vlahou, A. Biological sample collection for clinical proteomics: Existing SOPs. Methods in Molecular Biology. 1243, 3-27 (2015).
- Pisapia, P., Malapelle, U., Troncone, G. Liquid biopsy and lung cancer. Acta Cytologica. 63 (6), 489-496 (2019).
- Spruessel, A., et al. Tissue ischemia time affects gene and protein expression patterns within minutes following surgical tumor excision. Biotechniques. 36 (6), 1030-1037 (2004).
