Summary
바이오뱅크는 생물의학 연구를 위한 중요한 자원이며 유럽 종양학 연구소의 중개 및 디지털 의학 부서를 위한 바이오뱅크는 이 분야의 모델입니다. 여기에서는 다양한 유형의 인간 생물학적 샘플 관리를 위한 바이오뱅크의 표준 운영 절차에 대한 자세한 설명을 제공합니다.
Abstract
바이오뱅크는 연구, 진단 및 개인화된 의학을 위한 고품질 인간 생물학적 샘플 및 관련 데이터의 수집, 저장, 처리 및 공유를 목표로 하는 핵심 연구 인프라입니다. 유럽 종양학 연구소 (IEO)의 중개 및 디지털 의학 부서를위한 바이오 뱅크는이 분야의 랜드 마크입니다. 바이오뱅크는 임상 부서, 내부 및 외부 연구 그룹 및 업계와 협력하여 혁신적인 진단, 바이오마커 발견 및 임상 시험 설계를 포함하여 환자의 치료 및 과학적 진보를 지원합니다. 현대 연구에서 바이오뱅크의 중심적인 역할을 고려할 때 바이오뱅킹 표준 운영 절차(SOP)는 매우 정확해야 합니다. 인증된 전문가의 SOP 및 대조군은 과학 기반, 진단, 예후 및 치료 개인화 전략의 구현을 위한 최고 품질의 샘플을 보장합니다. 그러나 바이오뱅크를 표준화하고 조화시키려는 수많은 노력에도 불구하고 윤리적 및 법적 원칙에 기반한 엄격한 규칙, 품질 관리 및 지침을 따르는 이러한 프로토콜은 쉽게 접근할 수 없습니다. 이 논문은 대형 암 센터의 바이오 뱅크 표준 운영 절차를 제시합니다.
Introduction
바이오뱅크는 연구 및 진단을 위한 인간 생물학적 샘플 및 관련 데이터의 수집, 저장, 처리 및 공유를 목표로 하는 바이오리포지토리입니다. 이들의 역할은 바이오마커 발견 및 검증뿐만 아니라신약 개발에도 매우 중요합니다1. 따라서 대부분의 중개 및 임상 연구 프로그램은 고품질 생체 표본에 대한 접근에 의존합니다. 이와 관련하여 바이오뱅크는 학술 연구와 제약/생명공학 산업 2,3,4,5 사이의 다리로 간주됩니다. 빅 데이터 수집 및 인공 지능이 제공하는 전례없는 기회로 인해 암 연구에서 바이오 뱅크의 역할은 지속적으로 진화하고 있습니다6.
바이오뱅크가 취급하는 광범위한 생체 재료는 인구통계학적 및 환경학적 데이터, 종양 유형, 조직학적 등급, 병기, 림프관 침범의 존재 여부, 바이오마커 상태 7,8을 포함한 임상병리학적 정보와 결합됩니다. 더 많은 고품질 표본과 데이터를 사용할 수 있을수록 연구가 더 빨리 진행되고 의료 제공에 영향을 미칩니다9. 널리 채택된 SOP, 품질 관리 및 지침을 따라야 하는 윤리적 및 법적 원칙에 기반한 엄격한 규제 프레임워크가 있습니다(예: 미국 국립 암 연구소, 영국 암 바이오뱅크 연합, EU 국제 생물 및 환경 저장소 협회)10,11.
바이오뱅크의 모든 주요 측면에 대한 SOP의 개발은 품질, 추적성, 일관성, 재현성 및 처리 시간 측면에서 몇 가지 이점을 제공합니다12,13. SOP 구현의 또 다른 중요한 측면은 바이오뱅크 관리의 최적화로 대표되며, 이는 바이오뱅크 직원 및 연구원을 위한 더 나은 문제 해결 및 대체 절차를 가능하게 합니다14. 이러한 모든 측면은 바이오뱅크 워크플로의 일부입니다(그림 1).
그림 1: 바이오뱅킹의 최적화에 기여하는 다양한 요인. 약어: LIMS = 실험실 정보 관리 시스템. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
이러한 매우 구체적이고 민감한 데이터에는 바이오뱅킹에서 엄격한 관리 표준 절차가 필요합니다. 상세하고 검증된 프로젝트 양식은 바이오뱅크 샘플 및 데이터에 액세스해야 하는 모든 연구자에게 제공되어야 합니다. 요청에 제공된 정보에는 연구 방법론 및 설계, 목표, 목표 및 예산이 포함되어야 합니다. 연구 프로젝트 신청 평가의 자본 역할을 하는 바이오뱅크 기술 과학 위원회를 설립해야 합니다. 이 기관에는 바이오뱅크 부서, 임상 부서, 연구 그룹, 데이터 보호, 법률 사무소 및 기술 이전 사무소의 구성원이 포함되어야 합니다.
유럽 종양학 연구소(IEO)의 중개 및 디지털 의학 부서를 위한 바이오뱅크는 제공되는 서비스의 품질과 수량, 혁신 측면에서 바이오뱅크에 대한 세계적인 기준입니다. 이 완전히 인증 된 시설 (UNI EN ISO 9001 : 2015-Certiquality)은 BBMRI-ERIC 이탈리아 노드 (즉, 바이오 뱅킹 및 생체 분자 자원 연구 인프라)의 필수적인 부분이며 임상 단위 및 연구 인프라와 상호 작용합니다.
바이오뱅크가 보관하는 생물표본의 유형에는 큰 이질성이 있습니다. 여기에는 조직 샘플(신선 냉동 또는 파라핀 보존-바이오유체(예: 혈장, 혈청, 혈액, 소변, 대변), 세포 배양 및 말초 혈액 단핵 세포(PBMC)가 포함됩니다. 당사의 바이오뱅크는 유럽에서 가장 큰 바이오뱅크 네트워크 중 하나인 바이오뱅킹을 위한 유럽 연구 인프라(BBMRI-ERIC)와 시너지 효과를 발휘하며 국가 노드15에 의해 조정된 바이오뱅크 및 바이오분자 자원에 대한 액세스를 위한 포털을 제공합니다. BBMRI-ERIC 외에도 국제 생물 및 환경 저장소 협회 (ISBER)는 바이오 뱅킹16의 운영 절차 표준화에 중요한 역할을 담당했습니다.
병리학부의 일부인 바이오뱅크 부서는 환자의 중심성, 임상 연구 개발 지원, 지속적인 개선, 인적 자원 향상, 국제 협력, 교육 행사 지원, 작업장 안전, 과학 기술 성장에 전념하고 있습니다. 공통의 비전은 서비스 및 혁신의 질과 양 측면에서 바이오 뱅크를위한 국가 및 유럽의 랜드 마크를 설정하는 것입니다. 수집된 생물학적 샘플은 새로운 바이오마커 및 신약을 식별하고(예: 점점 더 개인화되는 치료법 개발) 연구의 우수성을 통해 환자에게 최상의 치료를 보장하는 데 사용됩니다.
각 생물학적 표본은 환자(15)에 의해 표현된 과학 연구 참여 계약의 존재에 대한 사전 검증 후에 수집되고 처리된다. 생물학적으로 수집된 표본은 연구 프로젝트 또는 임상 시험을 수행하는 데 사용되며 초과(즉, 진단 목적으로 필요하지 않음) 병리학적 및 비병리학적 수술 샘플, 액체 생검(예: 혈액, 혈청, 혈장 및 소변) 및 기타 생물학적 표본을 포함합니다. 이러한 생체 재료는 전용 냉동 보존 프로토콜에 따라 저장됩니다. 이 백서는 대형 암 센터의 바이오 뱅크 프로토콜을 제공합니다.
Protocol
이 프로토콜은 유방암, 난소암, 전립선암, 폐암 및 결장암에 사용되는 SOP에 중점을 둡니다. 여기에 설명 된 모든 절차는 과학 기술위원회, 윤리위원회 (EC) 및 유방, 산부인과, 비뇨기과, 흉부 수술 및 소화 시스템 수술 프로그램 책임자의 승인을 받았습니다. 연구 절차는 1964 년 헬싱키 선언, 2018 년 일반 데이터 보호 규정 (GDPR) 법 및 후속 개정안을 따릅니다. GDPR 법에서 파생 된 기관 연구 참여 계약 (RPA)은 생물학적 샘플과 개인, 임상 및 유전 데이터를 수집하기 위해 모든 환자로부터 얻은 정보에 입각 한 동의를 나타냅니다. RPA는 획득한 데이터를 과학적 목적으로 저장, 처리 및 사용하기 위해 모든 환자로부터 획득했습니다.
1. 생물학적 샘플의 전제 조건
- 환자가 RPA 및 프로젝트 프로토콜을 기반으로 등록 조건을 충족하는지 확인하고 모든 환자에게 자세한 RPA 설명을 제공합니다.
- 환자 참여도를 높이는 등 대기실에서 교육용 만화 비디오를 방송하여 환자에게 RPA의 중요성과 영향을 알립니다. 모든 환자에게 가젯 책갈피를 제공하십시오 (https://www.ieo.it/it/PER-I-PAZIENTI/I-diritti-del-paziente/Consensi-informati/ 및 https://vimeo.com/679070846 에서 자유롭게 액세스 할 수있는 짧은 만화 애니메이션 참조).
- 각 입원 단계에서 동의 관리를 수행하도록 직원을 교육하고 환자가 특정 연구에 참여하는 경우 추가 정보를 제공합니다.
참고: RPA에 서명하지 않으면 생물학적 샘플이 수집되지 않습니다. - SARS-CoV-2(COVID-19), B형 간염(HBV), C형 간염(HCV) 및 인간 면역 결핍 바이러스(HIV)에 감염된 사례를 포함하지 마십시오.
2. 바이오뱅크 소프트웨어
- 실험실 정보 관리 시스템(LIMS) 소프트웨어를 사용하여 모든 생물학적 샘플을 추적합니다. 그림 2와 같이 환자 등록 시 개인 및 임상 정보를 자동으로 가져오고 의료 기록, 관리 사례, RPA 및 환자 병리학 데이터와 통합할 수 있는 우수한 운영 체제의 가용성을 보장합니다.
- 바이오뱅크 소프트웨어를 사용하여 생물학적 샘플의 기록을 보장합니다.
- 코드를 사용하여 환자를 식별합니다. 의료 기록 번호 (개별 방문, 환자 서비스 유형)와 일치하는 고유 코드를 각 개인에게 할당하십시오.
참고: 등록하는 동안 Scientific RPA는 운영 체제에서 전자적으로 업데이트됩니다.
- 코드를 사용하여 환자를 식별합니다. 의료 기록 번호 (개별 방문, 환자 서비스 유형)와 일치하는 고유 코드를 각 개인에게 할당하십시오.
- 부분 표본 ID 생성
- 샘플이 시작된 연도와 해부학적 부위 또는 생체 유체 유형(표 1)을 표시하고(표 2) 샘플당 점진적 고유 번호를 추가합니다.
- 양측 장기의 경우 생물학적 샘플의 출처를 오른쪽 또는 왼쪽 장기와 구별하기 위해 일련 번호를 추가하십시오. 약어에 접미사 1 (왼쪽) 또는 2 (오른쪽)-두 자리 숫자를 지정하십시오.
참고: 예를 들어 자세한 ID는 "12-B-00100-01"과 같으며 12는 연도를 나타내고 B는 장기 = 유방을 나타냅니다.
- 각 부분 표본에 대한 ID로 등록
- 생물학적 샘플의 두 가지 매크로 유형인 고체와 액체를 추적합니다.
- 하위 범주로 나눕니다 : 신선한 샘플과 냉동 샘플.
그림 2: 바이오뱅크 LIMS의 대표적인 인터페이스. 과학 RPA는 임상 기록 서버에서 전자적으로 업데이트됩니다. 약어 : LIMS = 실험실 정보 관리 시스템; RPA = 연구 참여 계약. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
표 1 : 생체 유체 유형 및 해당 코드. 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
표 2: 조직 샘플 유형 및 해당 코드. 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
3. 샘플 수집
- 매일 수술 계획 준비
- 환자가 RPA에 서명했는지 여부와 자격이 있는지 확인합니다.
- 다음 조건을 확인하십시오.
- 환자가 포함 기준을 준수하는지 확인: 생물학적 표본 수집을 피하기 위해 적절한 감염 위험 "RI" 필드에 HIV, HBV, HCV 및 COVID-19의 양성 사례를 보고합니다.
- 각 환자 프로필의 연구 /프로젝트 필드를 올바르게 작성하여 환자가 임상 시험 또는 승인된 특정 연구 프로젝트에 등록되어 있는지 확인합니다.
- 감염 위험을 알 수없는 경우 기술자에게 알리십시오. 긍정적 인 결과 또는 알려지지 않은 위험이있는 표본을 폐기하십시오.
- 그림 3에 제시된 것처럼 바이오뱅크에서 샘플을 처리하고 저장합니다.
- 수술을받은 환자와 관련된 신선 및 냉동 조직 샘플을 수집합니다.
- 외과적으로 제거된 작은 병변에 대해 흡인 또는 박리 기술로 세포학적 샘플을 수집합니다.
- 입원 전 단계의 환자, 임상 시험에 등록된 환자 및 승인된 선별 프로젝트에 관련된 기타 대상의 생물학적 체액(예: 혈액, 혈청, 혈장, PBMC, 협측 면봉, 소변, 대변 및 복수)을 수집합니다.
그림 3: 샘플 계층 구조. 단일 환자로부터 에피소드의 여러 하위 범주가 처리되어 바이오 뱅크에 저장됩니다. 약어 : PMBC = 말초 혈액 단핵 세포; LIMS = 실험실 정보 관리 시스템. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
4. 혈액 샘플 수집
- 항응고제Na2 EDTA (7.2 mg, 분무 건조)를 함유하는 6 mL vacutainers에서 환자의 혈액을 수집한다. 의료 기록 번호와 에피소드 코드가 표시된 vacutainers를 등록하고 신선 또는 냉동의 두 가지 방법으로 처리하십시오.
- 새로운 샘플의 경우 바이오뱅크 소프트웨어에 혈액 샘플을 등록하십시오. 바이오뱅크 ID 코드로 바쿠테이너에 라벨을 붙이고 승인된 사용자에게 전달하십시오.
- 바이오뱅크에 보관된 냉동 샘플의 경우 각각 900μL의 혈액으로 구성된 두 개의 Cryobank 2D 코딩 튜브를 준비합니다(그림 4). 바이오뱅크 소프트웨어에 분취량을 등록하고 특정 바코드 플레이트에 놓고 냉동고(−80°C)에 보관하여 일정한 온도를 보장합니다.
그림 4: 냉동 샘플 재료 . (A) 2D 바코드 튜브, (B) 단일 튜브용 바코드 리더, (C) 등록 및 보관용 튜브 플레이트. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
5. 혈청 샘플 수집
- 응고를 유도하기 위해 스프레이 코팅 실리카가 들어있는 6mL vacutainer "플라스틱 혈청 튜브"에 환자의 혈액을 수집합니다. 응고를 유도하기 위해 실온(RT)에서 3시간 동안 vacutainer를 그대로 둔 다음 20°C에서 10분 동안 828 x g 에서 원심분리합니다.
- 혈청(450μL)을 0.5mL Cryobank 2D 코딩 튜브에 보관하고 각 샘플에 대해 총 3-4개의 분취량을 넣습니다. 마지막 분취량의 혈청 부피가 450μL 미만인 경우 등록 중에 "LEFTOVER"로 지정하여 정확한 혈청 동결량을 추적합니다.
- 바이오뱅크 소프트웨어에 분취량을 등록하고 특정 바코드 플레이트에 놓고 냉동고(−80°C)에 보관하여 일정한 온도를 보장합니다.
알림: 분취량의 수는 채취한 전혈의 초기 양과 얻은 혈청의 양에 따라 다릅니다.
6. 말초 혈액 단핵 세포 분리
- 층류 후드를 열고 70 % 에탄올로 청소하십시오. 생물학적 폐기물, 멸균 1x 인산염 완충 식염수(PBS) 및 빈 멸균 50mL 원뿔형 튜브 1개를 위한 백을 준비합니다.
- 혈액(EDTA 수집 튜브에서)을 빈 멸균 50mL 원뿔형 튜브에 붓고 멸균 1x PBS(예: 혈액 15mL + 1x PBS 15mL)를 사용하여 1:1로 희석합니다. PBS를 사용하여 혈액 튜브를 헹굽니다.
- 튜브를 400 x g 에서 20°C에서 30분 동안 원심분리하고 생물학적 위험 후드 아래에서 튜브를 처리합니다. 파스퇴르 피펫을 사용하여 PBMC가 포함된 중간 흰색 층을 회수하고 새로운 멸균 50mL 원뿔형 튜브에 넣습니다. PBMC를 세척하기 위해 최대 45mL의 PBS를 추가하고, 혼합하고, 400 x g 에서 4°C에서 10분 동안 원심분리합니다. 펠릿을 회수하고 PBS에 재현탁하고 일회용 Burker 챔버를 사용하여 세포를 계수합니다.
알림: PBS의 부피는 펠릿에 따라 다릅니다. 15mL의 혈액에서 2-3mL의 재현탁 부피를 확인한 다음 1:10의 희석을 계산합니다. 방정식 (1) 사용:
3제곱의 평균 × 10,000 × 희석 계수 ×mL의 재현탁 부피 = 총 세포 수 (1) - PBMC를 PBS로 다시 세척하고, 혼합하고, 400 x g 에서 4°C에서 10분 동안 원심분리한다. PBMC를 냉동고 배지(태아 소 혈청(FBS) + 10% 디메틸 설폭사이드[DMSO])에서 2-3 x 106 세포/mL로 희석합니다. 재현탁 세포 1mL를 각 냉동 튜브로 옮겨 Cryobank 2D 코딩 튜브를 준비하고 특정 냉동 상자에 넣고 가능한 한 빨리 -80 ° C에서 보관하십시오.
알림: 냉동고 배지는 멸균 10% DMSO가 있는 FBS로 구성되며 최대 20개월 동안 -6°C의 분취량에 보관됩니다. 4 ° C에서 천천히 해동되면 2 주 이내에 사용해야합니다.
7. 혈장 샘플 수집
- 항응고제Na2 EDTA (7.2 mg, 분무 건조)를 함유하는 6 mL vacutainers에서 환자의 혈액을 수집한다. 전혈을 함유하는 바큐테이너를 2,000 x g 에서 4°C에서 10분 동안 원심분리하여 혈장을 분리하였다.
- 3mL 파스퇴르 피펫을 사용하여 혈장의 상층을 제거하고 멸균 15mL 원뿔형 멸균 튜브로 옮긴 다음 4°C에서 10분 동안 16,000 x g 로 원심분리하여 오염된 혈액 세포를 제거합니다. 혈장을 1mL 크라이오뱅크 2D 코딩 튜브로 옮깁니다.
- 분취량을 바이오뱅크 소프트웨어에 등록하고 특정 바코드 플레이트에 놓고 냉동고(-80°C)에 보관하여 일정한 온도를 유지합니다.
8. 대변 및 협측 면봉 샘플 수집
- 50mM Tris-HCl, 10mM NaCl 및 10mM EDTA, pH 7.5와 같은 특정 용액이 포함된 15mL 튜브에 대변과 협측 면봉을 수집합니다.
- 바이오뱅크 소프트웨어에 튜브를 등록합니다. 튜브에 바이오뱅크 코드를 표시합니다.
- 대변과 협측 면봉을 4°C에서 바이오뱅크 냉장고에 보관합니다.
9. 조직 처리
- 진단 절차에 필요하지 않은 물질이 연구 목적에 충분한지 확인하기 위해 병리학자가 조직 샘플을 검사하도록 합니다.
참고: 조직의 부피가 1.5mm3 미만인 경우 OCT에 저장되거나 특정 연구 요청과 연결된 새로운 샘플(A)로 제공됩니다. - 가능할 때마다 병리학 적 조직 (P)의 비 병리학 적 대응 물 (NP)도 수집하십시오. 샘플을 P 및 NP로 표시된 멸균 세포 배양 페트리 접시에 넣습니다(그림 5). 얼음 위의 조직을 4 ° C로 유지하고 충분한 재료를 사용할 수있는 경우 각각 세 부분 (A, B 및 C)으로 나눕니다.
- 신선한 조직 샘플(A): P 및 NP 조직의 신선한 분취량을 각 특정 프로토콜에 정의된 적절한 배양 배지가 있는 튜브에 넣고 외부 연구 단위(예: 연구 실험실)로 보냅니다.
- OCT 조직 샘플 (B): P 및 NP 조직의 신선한 분취량을 냉동 몰드에 넣고 OCT 수지(10.24% 폴리비닐 알코올, 4.26% 폴리에틸렌 글리콜 및 85.5% 비반응성 성분)로 채우고 즉시 -80°C의 급속 동결 장치에 넣습니다.
참고: -80°C에서 OCT 포매 조직은 동결되는 데 60-150초가 걸립니다. - 조직 샘플 (C): 나머지 조직 샘플을 급속 동결 장치의 2D 코딩된 Cryobank 튜브에 넣습니다.
- 플레이트를 -80 °C에서 보관하십시오.
참고: 각 냉동 OCT 분취량에 대해 섹션 11에 설명된 대로 조직학적 평가를 위해 배포 및 사용 전에 품질 검사 테스트를 수행합니다.
그림 5: 조직 샘플에 대한 바이오뱅크 워크플로우. 약어 : LIMS = 실험실 정보 관리 시스템; OCT = 최적 절단 온도. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
10. 조직 동결
- 급속 동결 장치를 사용하여 이소 펜탄 증기에서 조직을 빠르게 동결시킵니다. 조직 샘플을 -120 ° C의 이소 펜탄에 3 분 동안 넣고 -80 ° C의 냉동 보존실에 보관합니다.
참고: 핵산의 무결성을 유지하기 위해 플래시 동결을 사용하여 종양 및 건강한 조직의 샘플을 동결하는 데 두 가지 방법론이 사용됩니다.
11. 조직 품질 관리
- 저온 유지 장치를 -20 ° C에서 -40 ° C 사이의 온도에서 냉장 용기에 보관하고 OCT 블록17에서 몇 개의 냉동 절개를 자릅니다. 조직 냉동 절편18에 대해 헤마톡실린 및 에오신 (H&E) 염색을 수행합니다. 광학 현미경으로 조직의 형태를 분석합니다19.
알림: 섹션은 3-12 μm의 적절한 두께를 갖습니다.- 특정 양식을 작성하십시오(표 3).
표 3: OCT 포매 및 냉동 조직 절편의 품질 관리 형태. 약어: OCT = 최적 절단 온도. 이 표를 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.
12. 연구 목적의 검체 요청 및 회수
- 저장된 부분 표본 요청:
- 연구 프로젝트 이름, 수석 연구원(PI), 픽업 날짜 및 간단한 설명이 포함된 완성된 양식을 얻습니다. 소프트웨어 데이터베이스(DB)에서 쿼리를 실행하고, 부분 표본을 선택하고, 기술자를 위한 픽업 목록을 생성하고, 검색된 각 부분 표본에 대한 바코드를 확인합니다.
참고 : 바이오 뱅크에서 샘플을 얻으려면 연구소의 연구원 또는 외부 공동 작업자 (영리 또는 비영리)가 특정 양식을 사용하여 신청해야하며 프로젝트는 기술 과학위원회와 윤리위원회에서 평가합니다.
- 연구 프로젝트 이름, 수석 연구원(PI), 픽업 날짜 및 간단한 설명이 포함된 완성된 양식을 얻습니다. 소프트웨어 데이터베이스(DB)에서 쿼리를 실행하고, 부분 표본을 선택하고, 기술자를 위한 픽업 목록을 생성하고, 검색된 각 부분 표본에 대한 바코드를 확인합니다.
Representative Results
위에서 설명한 SOP에 따라 2012년 4월부터 2021년 12월까지 총 38,446개의 주석이 달린 생물학적 액체 생검과 총 10,205개의 조직 샘플을 수집했습니다(그림 6A). 또한 비뇨기과, 산부인과, Senology 부서와 두경부, 복부-골반 및 흉부 외과 부서에서 수집 된 샘플을 자세히 분석했습니다. 우리가 수집 한 조직 샘플의 가장 많은 수는 유방 종양에서 나왔다 (그림 6B, C). 2019년부터 우리는 수년에 걸쳐 수요가 크게 증가함에 따라 소변, 대변 및 협측 면봉과 같은 다른 생물학적 표본도 수집하기 시작했습니다(그림 6D).
그림 6A에서 볼 수 있듯이 2020-2021 년 동안 수집 된 샘플, 특히 조직의 양은 COVID-19 대유행 및 관련 종양 절차의 감소로 인해 어려움을 겪었습니다. 중요한 것은 지난 몇 년 동안 수집 된 적절하게 보관되고 주석이 달린 바이오 뱅크 샘플을 사용하기 때문에이 기간 동안 과학적 연구가 줄어들지 않았다는 것입니다. 생물학적 표본 및 관련 임상 병리학 적 데이터의 적절한 수집을 통해 우리는 잘 구조화되고 경쟁력있는 회고 및 장래의 바이오 뱅크를 가질 수있었습니다. 이를 위해 정확한 진단을 보장하고 적절한 조직 표본으로 연구를 수행할 기회를 갖기 위해 병리학자가 수술 표본을 선택해야 합니다. 당사의 바이오뱅크에서는 구체적인 업무 절차가 확고하게 수립되고 준수되어 연구를 위한 바이오뱅크의 맥락에서 ISO 9001 인증을 준수하는 표준화된 절차를 적용합니다.
그림 6: 2012년부터 2021년까지 유럽 종양학 연구소의 바이오뱅크 누적 생물표본 수집. (A) 조직 샘플 (주황색 곡선) 및 혈청 샘플을 사용한 혈액 (파란색 곡선)의 누적 수집; (B) 유방 조직 샘플의 누적 수집 (적색 곡선); (C) 난소 조직 샘플 (녹색 곡선), 전립선 (회색 곡선), 폐 (하늘색 곡선) 및 결장 조직 샘플 (노란색 곡선)의 누적 수집. 2019년부터 2021년까지 (D) 추가 생물학적 샘플의 누적 수집: 대변(파란색 선), 협측 면봉(분홍색 선), 혈장(연한 녹색 선) 및 소변(보라색 선). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
Discussion
종양학이 엄청난 발전을 이루었지만 암은 전 세계적으로 이환율과 사망률의 주요 원인으로 남아 있습니다20. 종양 이질성, 시간 경과에 따른 시간적 진화 및 표적 치료의 결과를 이해하는 것은 일상적인 임상 치료21의 맥락에서 정확한 데이터 수집에 엄격하게 의존합니다. 이와 관련하여 "다중 오믹스" 접근법은 종양학적 예측 병리학22에서 추진력을 얻고 있습니다. 전통적인 조직 기반 바이오마커 평가는 혈액, 혈장, 소변, 타액 및 대변23,24,25,26과 같은 여러 새로운 바이오분석물을 사용하여 통합되고 있습니다. 따라서 바이오뱅크는 이제 임상 실습을 향상시키는 중추적인 인프라로 인식되고 있습니다. 암 연구의 역사를 되돌아 보면, 가장 인상적이고 획기적인 발견은 암 조직의 직접적인 검사나 액체 생검 없이는 결코 불가능했을 것임을 깨닫습니다. 시간이 지남에 따라 암 조직의 출처와 검사할 액체 생검의 유형은 조잡한 해부, 무작위 "우연한 만남", 경우에 따라 조직화된 암 수집 및 전략적 현대 종양학 은행으로의 불법 인신매매에서 발전했습니다. 많은 윤리적 문제에 대한 고려는 현대 종양학 은행과 과거의 종양학 컬렉션을 구별하는 주요 요인과 실제로 상당히 바뀌 었습니다.
암 연구의 발전과 현대 기술이 제공하는 방대한 양의 분자 정보로 인해 바이오뱅크, 특히 암 센터의 바이오뱅크가 여러 유형의 방법론적 문제에 직면할 수 있다는 것이 점점 더 분명해지고 있습니다. 이 중 기술은 여전히 SOP 표준화 및 조화를 방해하는 보편적인 과제가 되었습니다. 핵심 바이오뱅크 활동을 유지하기 위한 또 다른 중요한 측면은 병원 소프트웨어에서 오는 모든 병원 ID와 성문화된 모든 임상 데이터를 수신하고 자동으로 유지할 수 있는 통합 LIMS 소프트웨어를 보유하는 것입니다. 바이오뱅크 및 일부 프리웨어를 관리하는 데 사용되는 다른 가치 있는 소프트웨어는 바이오뱅크 관리 27,28,29,30,31을 위해 얻을 수 있습니다. 바이오뱅크의 또 다른 중요한 단계는 모든 환자에 대한 참여 협정의 이행과 임상 데이터 및 바이오표본10,32의 저장에 필요한 법적 및 윤리적 협약입니다.
이와 관련하여이 프로토콜에는 동의가없는 경우 생물 표본의 수집 및 보관을 허용하지 않는 잘 정의 된 지침이 있습니다. 이것은 또한 환자가 샘플을 저장 한 후에도 참여를 철회 할 수 있기 때문에 중요한 문제입니다. 따라서, 바이오뱅킹 시스템에서 이러한 샘플을 신속하게 채취하는 방법이 구현되었다. 당사의 바이오뱅크에서 모집한 환자로부터 도착하는 바이오표본은 수집 및 보관에 대한 엄격한 프로토콜을 따릅니다. 이와 관련하여이 프로세스를 모니터링하기 위해 몇 가지 중요한 측면이 평가되었으며 지속적으로 개선되고 있습니다. 특히 ISO9001 인증에는 조직의 출처에 따라 30 분 또는 60 분 미만으로 유지해야하는 따뜻한 허혈 시간과 같은 여러 성능 지표가 필요합니다. 또한 액체 생검 및 생물학적 유체는 엄격한 시간 절차 15,33,34,35,36에 따라 표준화 된 프로토콜을 사용하여 수집됩니다.
특정 기능은 바이오뱅크의 워크플로에서 매우 중요합니다. 여기에는 진단상의 이유로 조직 샘플링을 보장하는 인증 된 병리학 자의 존재와 고품질의 샘플과 호환되는 시간 프레임에서 바이오 뱅킹을위한 조직 수집이 포함됩니다 (허혈성 시간은 따뜻한 허혈 시간이 덜 필요한 RNA 의존성 분석과 같은 일부 유형의 연구에 중요한 지표입니다). 또한 바이오뱅크에서는 표본 보관에 필요한 공간을 관리하는 것이 매우 중요합니다. 수집된 액체 생검의 수는 연구 설계에 의해 결정될 수 있습니다. 액체 생검은 종종 각 연구 설계에 정의 된대로 수술 전 및 추적 기간 동안 수집 될 수 있습니다.
암 예방을 위한 선별 캠페인과 종양의 조기 진단, 즉 발달 초기 단계의 소형 유방 종양과 최소 침습 수술 기술의 가용성으로 인해 연구에 사용할 수 있는 조직 샘플의 수가 감소했습니다(대부분의 조직 샘플은 항상 진단 목적으로 사용되기 때문에). 생물학적 표본을 수집하고 저장하는 능력은 지난 몇 년 동안 상당히 향상되었습니다. 이는 생물학적 유체에서 관찰 될 수 있으며, 이는 환자 유래 주석 자료에 대한 수요 증가에서이 연구소의 연구 그룹을 지원하는이 바이오 뱅크의 증가 된 용량을 반영합니다. 이러한 개선에도 불구하고 우리는 세계 여러 지역의 바이오뱅크 간의 조정이 필요한 다기관 연구에 대해 몇 가지 한계를 경험했으며, 이는 유사한 절차를 구현해야만 통합될 수 있습니다.
모든 임상 및 인구 통계 학적 정보 수집을 포함하여 바이오 뱅킹과 관련된 대부분의 윤리적 및 기술적 문제를 배제 한 다음 목표는 진단 및 연구 목적으로 사용되는 모든 조직 학적 준비 및 염색의 디지털화를 구현하는 것입니다. 이는 미래의 표준이 될 완전히 통합된 디지털 병리학 및 바이오뱅크의 이점을 크게 누릴 차세대 연구에 근본적으로 중요합니다. 통합 데이터와 디지털 이미지를 가진 대규모 환자 시리즈만이 암 환자 치료 개선을 위한 다기관, 대규모 인공 지능(AI) 연구에 연료를 공급할 수 있습니다. 결론적으로, 우리는 좋은 건강 관리가 진단과 치료로 끝나지 않는다고 믿습니다. 모범 사례는 모든 질병, 특히 기대 수명이나 질에 심각한 영향을 미치는 질병에 대한 지속적인 진단 및 치료 개선 방법을 찾는 것입니다.
Disclosures
저자는 공개 할 이해 상충이 없습니다.
Acknowledgments
저자는 지난 10 년 동안 생체 표본 기증을 통해 연구 프로그램에 적극적으로 참여한 모든 환자에게 감사드립니다. 그들 없이는이 연구가 불가능했을 것입니다. 우리는 또한 IEO에서 일하는 모든 직원, 간호사, 기술자, 생물 학자, 의사 및 모든 임상 및 연구 부서의 책임자에게 감사드립니다. 저자는 피에르 파올로 디 피오레 교수와 지안카를로 프루네리 교수의 지도에 감사드립니다. 마지막으로, 우리는 IEO의 설립자 인 Umberto Veronesi 교수와 암 연구 및 환자 치료를 통합하는 그의 선구적인 접근 방식에이 작업을 바칩니다.
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 |
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