Summary
Biobanker er avgjørende ressurser for biomedisinsk forskning, og Biobank for Translational and Digital Medicine Unit ved European Institute of Oncology er en modell på dette feltet. Her gir vi en detaljert beskrivelse av biobankenes standard driftsrutiner for håndtering av ulike typer humane biologiske prøver.
Abstract
Biobanker er viktige forskningsinfrastrukturer rettet mot innsamling, lagring, behandling og deling av humane biologiske prøver av høy kvalitet og tilhørende data for forskning, diagnose og personlig medisin. Biobank for Translational and Digital Medicine Unit ved European Institute of Oncology (IEO) er et landemerke på dette feltet. Biobanker samarbeider med kliniske divisjoner, interne og eksterne forskningsgrupper og industri, og støtter pasientenes behandling og vitenskapelige fremgang, inkludert innovativ diagnostikk, biomarkøroppdagelse og klinisk prøvedesign. Gitt biobankenes sentrale rolle i moderne forskning, bør biobankstandardprosedyrer (SOP) være ekstremt presise. SOP-er og kontroller av sertifiserte spesialister sikrer den høyeste kvaliteten på prøvene for implementering av vitenskapsbaserte, diagnostiske, prognostiske og terapeutiske personlige strategier. Til tross for mange anstrengelser for å standardisere og harmonisere biobanker, er disse protokollene, som følger et strengt sett med regler, kvalitetskontroller og retningslinjer basert på etiske og juridiske prinsipper, ikke lett tilgjengelige. Denne artikkelen presenterer biobankens standard operasjonsprosedyrer for et stort kreftsenter.
Introduction
Biobanker er biorepositorier rettet mot innsamling, lagring, behandling og deling av humane biologiske prøver og tilhørende data for forskning og diagnose. Deres rolle er avgjørende ikke bare for biomarkøroppdagelse og validering, men også for utvikling av nye stoffer1. Derfor er de aller fleste translasjonelle og kliniske forskningsprogrammer avhengige av tilgang til biospecimens av høy kvalitet. I denne forbindelse anses biobanker som en bro mellom akademisk forskning og farmasøytisk / bioteknologisk industri 2,3,4,5. På grunn av de enestående mulighetene som tilbys av stor datainnsamling og kunstig intelligens, utvikler biobankenes rolle i kreftforskningkontinuerlig 6.
Det brede spekteret av biomaterialer som håndteres av biobanker, er kombinert med klinisk-patologisk informasjon, inkludert demografiske og miljømessige data, tumortype, histologisk karakter, stadium, tilstedeværelse av lymfovaskulær invasjon og biomarkørstatus 7,8. Jo flere prøver og data av høy kvalitet som er tilgjengelige, desto raskere vil forskningen fremme ogpåvirke helsetjenester 9. Det er et strengt regelverk basert på etiske og juridiske prinsipper som bør følge allment vedtatte SOP-er, kvalitetskontroller og retningslinjer (f.eks. US National Cancer Institute, UK Confederation of Cancer Biobanks og EU International Society for Biological and Environmental Repositories) 10,11.
Utviklingen av SOP-er for alle viktige aspekter ved biobanker gir flere fordeler når det gjelder kvalitet, sporbarhet, konsistens, reproduserbarhet og behandlingstider12,13. Et annet viktig aspekt ved SOP-implementering er representert ved optimalisering av biobankstyring, noe som muliggjør bedre problemløsing og alternative prosedyrer for biobankansatte og forskere14. Alle disse fasettene er en del av biobankarbeidsflyten (figur 1).
Figur 1: Ulike faktorer som bidrar til optimalisering av biobanking. Forkortelse: LIMS = laboratorieinformasjonsstyringssystem. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Disse svært spesifikke og sensitive dataene krever strenge ledelsesmessige standardprosedyrer i biobanking. Et detaljert og validert prosjektskjema bør gjøres tilgjengelig for alle forskere som trenger tilgang til biobankens prøver og data. Informasjonen som gis i forespørselen skal omfatte studiemetodikk og design, mål, mål og budsjett. Det bør opprettes en biobank teknisk-naturvitenskapelig komité med kapitalrollen i vurderingen av søknader til forskningsprosjekter. Dette organet bør omfatte medlemmer fra biobankenheten, kliniske divisjoner, forskningsgrupper, databeskyttelse, juridisk kontor og teknologioverføringskontor.
Biobank for Translational and Digital Medicine Unit ved European Institute of Oncology (IEO) er en verdensomspennende referanse for biobanker når det gjelder kvalitet og kvantitet av tjenester som tilbys, samt innovasjon. Dette fullt sertifiserte anlegget (UNI EN ISO 9001: 2015-Certiquality) er en integrert del av BBMRI-ERIC italiensk node (dvs. Biobanking og BioMolecular Resources Research Infrastructure) og samhandler med både kliniske enheter og forskningsinfrastruktur.
Det er stor heterogenitet i hvilke typer bioprøver som lagres av biobanker. Disse inkluderer vevsprøver - enten ferskfrosne eller parafinkonserverte biofluider (f.eks. Plasma, serum, blod, urin, avføring), cellekulturer og perifere mononukleære celler (PBMCs). Vår biobank opererer synergistisk med den europeiske forskningsinfrastrukturen for biobanking (BBMRI-ERIC), som er et av de største biobanknettverkene i Europa og tilbyr en portal for tilgang til biobanker og biomolekylære ressurser koordinert av nasjonale noder15. I tillegg til BBMRI-ERIC har International Society for Biological and Environmental Repositories (ISBER) også spilt en viktig rolle i standardiseringen av driftsprosedyrer for biobanking16.
Biobankenheten, som er en del av Divisjon for patologi, er forpliktet til pasientens sentralitet, støtte til utvikling av klinisk forskning, kontinuerlig forbedring, forbedring av menneskelige ressurser, internasjonalt samarbeid, støtte til opplæringsarrangementer, sikkerhet på arbeidsplassen og vitenskapelig og teknologisk vekst. Den felles visjonen er å etablere nasjonale og europeiske landemerker for biobanker når det gjelder kvalitet og kvantitet av tjenester og innovasjon. De innsamlede biologiske prøvene brukes til å identifisere nye biomarkører og nye legemidler (for eksempel for å utvikle stadig mer personlige terapier) og for å sikre den beste tilgjengelige behandlingen for pasienter gjennom fremragende forskning.
Hver biologisk prøve samles inn og håndteres etter forutgående verifisering for tilstedeværelsen av den vitenskapelige forskningsdeltakelsesavtalen uttrykt av pasienten15. Biologisk innsamlede prøver brukes til å gjennomføre forskningsprosjekter eller kliniske studier og inkluderer overskytende (dvs. ikke nødvendig for diagnostiske formål) patologiske og ikke-patologiske kirurgiske prøver, flytende biopsier (f.eks. Blod, serum, plasma og urin) og andre biologiske prøver. Disse biomaterialene lagres i henhold til dedikerte kryopreserveringsprotokoller. Dette papiret gir biobankprotokollene til et stort kreftsenter.
Protocol
Denne protokollen fokuserer på SOP-ene som brukes til bryst-, eggstokk-, prostata-, lunge- og tykktarmskreft. Alle prosedyrene som er beskrevet her, ble godkjent av den vitenskapelige tekniske komiteen, etikkkomiteen (EC) og direktørene for bryst-, gynekologi-, urologi-, thoraxkirurgi- og fordøyelsessystemkirurgiprogrammer. Studieprosedyrene følger Helsinkideklarasjonen fra 1964, personvernforordningen (GDPR) fra 2018 og de påfølgende endringene. En institusjonell forskningsdeltakelsesavtale (RPA), avledet fra GDPR-loven, representerer det informerte samtykket som er innhentet fra alle pasienter for å samle biologiske prøver og personlige, kliniske og genetiske data. RPA ble oppnådd fra alle pasienter for lagring, behandling og bruk av innhentede data for vitenskapelige formål.
1. Forutsetninger for biologiske prøver
- Sjekk om en pasient oppfyller vilkårene for påmelding basert på RPA- og prosjektprotokollen, og gi en detaljert RPA-beskrivelse til alle pasienter.
- Øk pasientengasjementet, for eksempel kringkaste en pedagogisk tegneserievideo i venterom for å informere pasientene om viktigheten og virkningen av RPA. Gi gadget bokmerker til alle pasientene (se fritt tilgjengelig kort tegneserie animasjon på https://www.ieo.it/it/PER-I-PAZIENTI/I-diritti-del-paziente/Consensi-informati/ og https://vimeo.com/679070846).
- Trene personellet til å utføre samtykkeadministrasjon i hver sykehusinnleggelsesfase og gi tilleggsinformasjon hvis pasientene deltar i en bestemt studie.
MERK: Hvis RPA ikke er signert, blir ikke biologiske prøver samlet inn. - Unngå å inkludere tilfeller som har presentert infeksjon av SARS-CoV-2 (COVID-19), hepatitt B (HBV), hepatitt C (HCV) og humant immunsviktvirus (HIV).
2. Biobank programvare
- Bruk programvare for laboratorieinformasjonsstyringssystem (LIMS) for å spore alle biologiske prøver. Sikre tilgjengeligheten av et godt operativsystem som automatisk innhenter personlig og klinisk informasjon ved pasientregistrering og kan integreres med journaler, administrative saker, RPA og pasientpatologiske data, som vist i figur 2.
- Sikre registrering av de biologiske prøvene ved hjelp av biobankprogramvaren.
- Identifiser pasienter ved hjelp av koder. Tilordne en unik kode til hver enkelt person, som samsvarer med journalnummeret (individuelt besøk, type pasienttjeneste).
MERK: Under registreringen oppdateres Scientific RPA elektronisk i operativsystemet.
- Identifiser pasienter ved hjelp av koder. Tilordne en unik kode til hver enkelt person, som samsvarer med journalnummeret (individuelt besøk, type pasienttjeneste).
- Generer en aliquot-ID
- Angi året og anatomisk sted eller biofluidtype (tabell 1) som prøven stammer fra (tabell 2), og legg til et progressivt unikt tall per prøve.
- For bilaterale organer, legg til et sekvensielt tall for å skille opprinnelsen til den biologiske prøven fra høyre eller venstre organ. Tilordne forkortelsen med suffikset 1 (for venstre) eller 2 (for høyre)-to sifre.
MERK: For eksempel ser en detaljert ID ut som "12-B-00100-01", der 12 indikerer året, og B indikerer orgelet = brystet.
- Registrer deg med en ID for hver aliquot
- Spor to makrotyper av biologiske prøver: faste stoffer og væsker.
- Del inn i underkategorier: ferske prøver og frosne prøver.
Figur 2: Et representativt grensesnitt for biobanken LIMS. Vitenskapelig RPA oppdateres elektronisk fra journalserveren. Forkortelser: LIMS = styringssystem for laboratorieinformasjon; RPA = Forskningsdeltakelsesavtale. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Tabell 1: Biofluidtyper og tilhørende koder. Klikk her for å laste ned denne tabellen.
Tabell 2: Vevsprøvetyper og tilhørende koder. Klikk her for å laste ned denne tabellen.
3. Eksempel på innsamling
- Daglig kirurgi plan forberedelse
- Bestem om pasienten har signert RPA eller ikke, og om de er kvalifisert.
- Kontroller følgende betingelser:
- Kontroller pasientens overholdelse av inklusjonskriteriene: Rapporter ethvert positivt tilfelle av HIV, HBV, HCV og COVID-19 i det aktuelle infeksjonsrisiko "RI" -feltet for å unngå å samle biologiske prøver.
- Kontroller om pasienten er registrert i en klinisk studie eller et spesifikt godkjent forskningsprosjekt ved å fylle ut studie-/prosjektfeltet riktig i hver pasientprofil.
- Informer teknikere hvis risikoen for infeksjon er ukjent; Kast prøver med positive resultater eller ukjente risikoer.
- Behandle og lagre prøver i biobanken, som presentert i figur 3.
- Samle ferske og frosne vevsprøver relatert til pasienter som gjennomgikk kirurgi.
- Samle cytologiske prøver, enten ved aspirative eller esfoliative teknikker, for kirurgisk fjernet små lesjoner.
- Samle biologiske væsker (f.eks. Blod, serum, plasma, PBMC, bukkalpinne, urin, avføring og ascites) av pasienter i prehospitaliseringsstadiet, pasienter som er registrert i kliniske studier og andre fag som er involvert i godkjente screeningprosjekter.
Figur 3: Utvalgshierarki. Fra en enkelt pasient behandles og lagres flere underkategorier av episoder i biobanken. Forkortelser: PMBC = perifere mononukleære celler i blodet; LIMS = styringssystem for laboratorieinformasjon. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
4. Blodprøvetaking
- Samle pasientens blod i 6 ml vacutainers som inneholder antikoagulant Na 2 EDTA (7,2 mg, spraytørket). Registrer vacutainers merket med nummeret på journalen og episodekoden og behandle dem på to forskjellige måter: fersk eller frossen.
- For ferske prøver, registrer blodprøvene i biobankprogramvaren. Merk vacutainers med biobank ID-koden og lever dem til autoriserte brukere.
- For frosne prøver lagret i biobanken klargjør du to Cryobank 2D-kodede rør, hver på 900 μL blod (figur 4). Registrer aliquotene i biobankprogramvaren, plasser dem på en bestemt strekkodeplate og oppbevar dem i frysere (−80 °C) for å sikre en konstant temperatur.
Figur 4: Frosne prøvematerialer . (A) 2D strekkoderør, (B) strekkodeleser for enkeltrør og (C) rørplate for registrering og lagring. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
5. Innsamling av serumprøver
- Samle pasientens blod i 6 ml vacutainer "plast serumrør" som inneholder spraybelagt silika for å indusere koagulering. La støvsugerne stå i 3 timer ved romtemperatur (RT) for å indusere koagulering, og sentrifuger deretter ved 828 x g i 10 minutter ved 20 °C.
- Oppbevar serum (450 μL) i 0,5 ml Cryobank 2D-kodede tuber med totalt 3-4 aliquots for hver prøve. Hvis serumvolumet av den siste aliquot er mindre enn 450 μL, spesifiser det som "LEFTOVER" under registrering for å spore riktig mengde serum frosset.
- Registrer aliquotene i biobankprogramvaren, plasser dem på en bestemt strekkodeplate og oppbevar dem i frysere (−80 °C) for å sikre en konstant temperatur.
MERK: Antall aliquots avhenger av den opprinnelige mengden fullblod tatt og mengden serum oppnådd.
6. Perifert blod mononukleær celleisolasjon
- Åpne den laminære strømningshetten og rengjør den med 70% etanol. Forbered posen for biologisk avfall, steril 1x fosfatbufret saltvann (PBS) og ett tomt sterilt 50 ml konisk rør.
- Hell blodet (fra EDTA-oppsamlingsrør) i det tomme sterile 50 ml koniske røret og fortynn det 1: 1 ved hjelp av steril 1x PBS (f.eks. 15 ml blod + 15 ml 1x PBS). Bruk PBS til å skylle blodrøret.
- Sentrifuger rørene ved 400 x g i 30 minutter ved 20 °C og behandler rørene under en biohazard hette. Gjenopprett det midterste hvite laget som inneholder PBMC-er ved hjelp av en Pasteur-pipette og legg den i et nytt sterilt 50 ml konisk rør. Tilsett opptil 45 ml PBS for å vaske PBMC-ene, blande og sentrifuge ved 400 x g i 10 minutter ved 4 °C. Gjenopprett pelleten, resuspend den i PBS, og telle cellene ved hjelp av engangs Burker-kamre.
MERK: Volumet av PBS avhenger av pelleten. Fra 15 ml blod, sørg for et resuspensjonsvolum på 2-3 ml og deretter en fortynning på 1:10 for å telle. Bruk ligning (1):
Gjennomsnitt på 3 kvadrater × 10 000 × fortynningsfaktorer × ml resuspenderingsvolum = antall celler totalt (1) - Vask PBMC-ene igjen med PBS, bland og sentrifuger ved 400 x g i 10 minutter ved 4 °C. Fortynn PBMC-ene ved 2-3 x 106 celler/ml i frysemedium (føtalt bovint serum (FBS) + 10 % dimetylsulfoksid [DMSO]). Forbered Cryobank 2D-kodede rør ved å overføre 1 ml resuspenderte celler til hvert kryotube, plasser dem i en spesifikk kryoboks og oppbevar dem ved -80 °C så snart som mulig.
MERK: Frysemedium består av FBS med steril 10% DMSO og lagres i aliquots ved -20 ° C i opptil 6 måneder. Når den er tømt sakte ved 4 °C, må den brukes innen 2 uker.
7. Innsamling av plasmaprøver
- Samle pasientens blod i 6 ml vacutainers som inneholder antikoagulant Na 2 EDTA (7,2 mg, spraytørket). Sentrifuger vakutaneren som inneholder fullblod ved 2000 x g i 10 minutter ved 4 °C for å separere plasmaet.
- Fjern det øvre laget av plasmaet ved hjelp av en 3 ml Pasteur-pipette, overfør til et sterilt 15 ml konisk sterilt rør og sentrifuger ved 16 000 x g i 10 minutter ved 4 °C for å eliminere forurensende blodceller. Overfør plasmaet til 1 ml Cryobank 2D-kodede rør.
- Registrer aliquotene i biobankprogramvaren, plasser dem på en bestemt strekkodeplate og oppbevar dem i en fryser (−80 °C) for å sikre en konstant temperatur.
8. Prøvesamling av avføring og bukkalpinne
- Samle avføring og bukkale vattpinner i 15 ml rør som inneholder følgende spesifikke løsning: 50 mM Tris-HCl, 10 mM NaCl og 10 mM EDTA, pH 7,5.
- Registrer rørene i biobankprogramvaren. Merk rørene med biobankkodene.
- Oppbevar avføring og bukkalpinner ved 4 °C i biobankkjøleskapet.
9. Vevsbehandling
- Få vevsprøver undersøkt av patolog for å avgjøre om materialet som ikke er nødvendig for diagnostiske prosedyrer er tilstrekkelig for forskningsformål.
MERK: Når volumet av vev er mindre enn 1,5 mm3, lagres det enten i OCT eller leveres som en ny prøve (A) knyttet til en spesifikk forskningsforespørsel. - Når det er mulig, samle selv den ikke-patologiske motparten (NP) av det patologiske vevet (P). Plasser prøvene i steril cellekultur petriskåler merket som P og NP (figur 5). Hold vevet på isen ved 4 °C og del det i tre deler hver (A, B og C) hvis nok materiale er tilgjengelig.
- Ferske vevsprøver (A): Plasser ferske aliquots av P - og NP-vev i rør med riktig kulturmedium definert i hver spesifikke protokoll og send dem til eksterne forskningsenheter (f.eks. Forskningslaboratorier).
- OCT-vevsprøver (B): Plasser ferske aliquots av P - og NP-vev i kryomoleder, fyll dem med OCT-harpiks (10,24% polyvinylalkohol, 4,26% polyetylenglykol og 85,5% ikke-reaktive ingredienser), og plasser dem umiddelbart i et flashfryseapparat ved -80 ° C.
MERK: Ved -80 °C tar OCT-innebygd vev fra 60-150 s for å fryse. - Vevsprøver (C): Plasser de resterende vevsprøvene i Cryobank 2D-kodede rør i flashfryseapparatet.
- Platene oppbevares ved −80 °C.
MERK: For hver frossen OCT aliquot, utfør en kvalitetskontroll før distribusjon og bruk av den for å få en histologisk evaluering, som beskrevet i avsnitt 11.
Figur 5: Biobank arbeidsflyt for vevsprøver. Forkortelser: LIMS = styringssystem for laboratorieinformasjon; OCT = optimal skjæretemperatur. Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
10. Frysing av vev
- Frys vev raskt i isopentandamp ved hjelp av et flash-fryseapparat. Ta vevsprøvene i isopentan ved −120 °C i 3 minutter og oppbevar dem i kryopreserveringsrommene ved −80 °C.
MERK: To metoder brukes til å fryse prøver av tumor og sunt vev ved hjelp av flashfrysing for å opprettholde integriteten til nukleinsyrene.
11. Kontroll av vevskvalitet
- Plasser kryostatinstrumentet i en kjølebeholder ved en temperatur mellom −20 ° C og -40 ° C, og kutt noen kryoseksjoner fra OCT-blokken17. Utfør hematoksylin og eosin (H&E) farging på vevskryopseksjon18. Analyser vevets morfologi under et optisk mikroskop19.
MERK: Seksjonene har en passende tykkelse fra 3-12 μm.- Fyll ut et eget skjema (tabell 3).
Tabell 3: Kvalitetskontrollform av OCT-innebygde og frosne vevsseksjoner. Forkortelse: OCT = optimal skjæretemperatur. Klikk her for å laste ned denne tabellen.
12. Forespørsel om og gjenfinning av prøver til forskningsformål
- Forespørsel lagret aliquots:
- Få et utfylt skjema med forskningsprosjektnavn, prosjektleder (PI), hentedato og en kort beskrivelse. Kjør en spørring på programvaredatabasen (DB), velg aliquot, generer en henteliste for teknikerne, og sjekk strekkoden for hver hentet aliquot.
MERK: For å få prøver fra biobanken må forskere fra vårt institutt eller eksterne samarbeidspartnere (for-profit eller not-for-profit) søke på et bestemt skjema, og prosjektet evalueres av en teknisk-vitenskapelig komité og etisk komité.
- Få et utfylt skjema med forskningsprosjektnavn, prosjektleder (PI), hentedato og en kort beskrivelse. Kjør en spørring på programvaredatabasen (DB), velg aliquot, generer en henteliste for teknikerne, og sjekk strekkoden for hver hentet aliquot.
Representative Results
Etter SOP-ene beskrevet ovenfor samlet vi inn totalt 38 446 kommenterte biologiske væskebiopsier og totalt 10 205 vevsprøver fra april 2012 til desember 2021 (figur 6A). I tillegg analyserte vi i detalj de innsamlede prøvene fra Divisjonene for urologi, gynekologi, senologi, samt divisjonene hode og nakke, mage-bekken og thoraxkirurgi. Det høyeste antallet vevsprøver vi samlet inn var fra brysttumorer (figur 6B, C). Siden 2019 har vi også begynt å samle inn andre biologiske prøver, som urin, avføring og bukkale vattpinner, etter den betydelig økte etterspørselen gjennom årene (figur 6D).
Som vist i figur 6A, led mengden innsamlede prøver, spesielt vev, i løpet av 2020-2021 på grunn av COVID-19-pandemien og den relaterte reduksjonen i onkologiske prosedyrer. Det er viktig at vitenskapelig arbeid ikke ble redusert i denne perioden på grunn av bruk av riktig lagrede og kommenterte biobankprøver samlet inn i de foregående årene. Riktig innsamling av biologiske prøver og tilhørende kliniskpatologiske data tillot oss å ha en godt strukturert og konkurransedyktig retrospektiv og prospektiv biobank. For dette formål må valg av kirurgisk prøve utføres av patologen, både for å sikre en korrekt diagnose og ha mulighet til å utføre forskning med passende vevsprøver. I vår biobank er spesifikke arbeidsprosedyrer fast etablert og fulgt, slik at vi bruker standardiserte prosedyrer som er i samsvar med sertifiseringen ISO 9001 i sammenheng med biobanker for forskning.
Figur 6: Biobanks kumulative innsamling av biospecimens ved European Institute of Oncology, fra 2012 til 2021. Kumulativ samling av (A) vevsprøver (oransje kurve) og blod med serumprøver (blå kurve); kumulativ samling av (B) brystvevsprøver (rød kurve); kumulativ samling av (C) eggstokkvevsprøver (grønn kurve), prostata (grå kurve), lunge (lyseblå kurve) og tykktarmsvevsprøver (gul kurve). Fra 2019 til 2021, kumulativ samling av (D) ytterligere biologiske prøver: avføring (blå linje), en bukkalpinne (rosa linje), plasma (lysegrønn linje) og urin (fiolett linje). Vennligst klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Discussion
Selv om onkologi har gjort enorme fremskritt, er kreft fortsatt en ledende årsak til sykelighet og dødelighet over hele verden20. Forståelse av tumor heterogenitet, dens tidsmessige utvikling over tid, og resultatene av målrettet behandling er strengt avhengig av nøyaktig datainnsamling i sammenheng med rutinemessig klinisk behandling21. I denne forbindelse får "multi-omics" -tilnærmingen fart i onkologisk prediktiv patologi22. Den tradisjonelle vevsbaserte biomarkørvurderingen blir integrert ved hjelp av flere nye bioanalytter, som blod, plasma, uriner, spytt og avføring23,24,25,26. Derfor er biobanker nå anerkjent som sentrale infrastrukturer for å forbedre klinisk praksis. Når vi ser tilbake på kreftforskningens historie, innser vi at de mest imponerende og banebrytende funnene aldri ville vært mulig uten direkte undersøkelse av kreftvev eller flytende biopsier. Over tid har kilden til kreftvev og typen flytende biopsi som skal undersøkes, utviklet seg fra grove disseksjoner, tilfeldige "tilfeldige møter", og i noen tilfeller ulovlig handel til organiserte kreftsamlinger og strategiske moderne onkologibanker. Hensynet til mange etiske problemstillinger har endret seg betydelig både i praksis og i de viktigste faktorene som skiller moderne onkologiske banker fra fortidens onkologiske samlinger.
På grunn av fremskrittene innen kreftforskning og den enorme mengden molekylær informasjon som nå leveres av moderne teknologi, blir det mer og mer tydelig at biobanker, spesielt de i kreftsentre, kan møte flere typer metodologiske problemer. Blant disse har teknologi blitt en universell utfordring som fortsatt hindrer SOP-standardisering og harmonisering. Et annet kritisk aspekt for å opprettholde kjernebiobankaktiviteter er å ha en integrert LIMS-programvare som kan motta og automatisk vedlikeholde alle sykehus-ID-er og alle kodifiserte kliniske data som kommer fra sykehusets programvare. Det er bemerkelsesverdig at annen verdifull programvare som brukes til å administrere biobanker og noen freeware kan fås for biobank administrerende 27,28,29,30,31. Et annet kritisk skritt i biobanker er implementeringen av deltakelsespakten for alle pasienter og den juridiske og etiske avtalen som er nødvendig for lagring av kliniske data og biospecimens10,32.
I denne forbindelse har denne protokollen veldefinerte retningslinjer som ikke tillater innsamling og lagring av biospecimens i fravær av samtykke. Dette er også et kritisk spørsmål siden pasienter kan trekke sin deltakelse selv etter at prøvene er lagret; Dermed er metoder for raskt å ta slike prøver ut av biobanksystemet implementert. Biospecimens som kommer fra pasienter rekruttert av vår biobank følger strenge protokoller for innsamling og lagring. I denne forbindelse har flere viktige aspekter blitt evaluert for å overvåke denne prosessen og blir kontinuerlig forbedret. Spesielt krever ISO9001-sertifisering flere indikatorer på ytelse, for eksempel varm iskemisk tid, som må opprettholdes i under 30 minutter eller 60 minutter, avhengig av vevskilden. I tillegg samles flytende biopsier og biologiske væsker ved hjelp av standardiserte protokoller etter strenge tidsprosedyrer 15,33,34,35,36.
Spesifikke funksjoner er av stor betydning i biobankenes arbeidsflyt. Disse inkluderer tilstedeværelse av en sertifisert patolog, som garanterer prøvetaking av vevet av diagnostiske årsaker, og innsamling av vev for biobanking i en tidsramme som er kompatibel med en høy kvalitet på prøver (iskemisk tid er en viktig indikasjon for noen typer forskning, for eksempel RNA-avhengige analyser, som krever mindre varm iskemisk tid). Dessuten er det av stor betydning å forvalte plassen som kreves for lagring av prøver i biobanker. Antall innsamlede flytende biopsier kan drives av studiedesignet. Flytende biopsier kan ofte innhentes både i preoperativ og oppfølgingsperioden, definert ved hvert studiedesign.
På grunn av screeningkampanjer for kreftforebygging og tidlig diagnose av svulster, dvs. små brysttumorer i tidlige utviklingsstadier, samt tilgjengeligheten av minimalt invasive kirurgiske teknikker, har redusert antall vevsprøver tilgjengelig for forskning (som de fleste vevsprøver brukes alltid til diagnostiske formål). Kapasiteten til å samle inn og lagre biologiske prøver har blitt betydelig bedre de siste årene. Dette kan observeres for biologiske væsker, noe som gjenspeiler den økte kapasiteten til denne biobanken for å støtte instituttets forskningsgrupper i den økende etterspørselen etter pasientavledet kommentert materiale. Til tross for disse forbedringene har vi opplevd noen begrensninger for multisenterstudier som krever koordinering mellom biobanker fra forskjellige deler av verden, som bare kan integreres ved å implementere lignende prosedyrer.
Etter å ha utelukket de fleste etiske og tekniske problemer angående biobanking, inkludert innsamling av all klinisk og demografisk informasjon, er det neste målet å implementere digitaliseringen av alle histologiske preparater og farging som brukes til diagnose og forskningsformål. Dette er av grunnleggende betydning for neste generasjons studier som vil ha stor nytte av en fullt integrert digital patologi og biobank, som kommer til å bli standarden for fremtiden. Bare en stor serie pasienter med integrerte data og digitale bilder kan drive multisenter, store kunstige intelligensstudier (AI) for forbedring av kreftpasientbehandling. Avslutningsvis mener vi at gode helsetjenester ikke slutter med diagnose og behandling. Beste praksis omfatter å finne måter for kontinuerlig diagnose og behandlingsforbedring for enhver sykdom, spesielt de som alvorlig påvirker forventet levealder eller kvalitet.
Disclosures
Forfatterne har ingen interessekonflikter å opplyse om.
Acknowledgments
Forfatterne vil gjerne takke alle pasientene som aktivt deltok i løpet av det siste tiåret i våre forskningsprogrammer gjennom donasjon av deres biospecimens. Uten dem ville denne forskningen ikke være mulig. Vi er også takknemlige for alt personell som jobber ved IEO, sykepleiere, teknikere, biologer, leger og direktørene for alle kliniske og forskningsenheter. Forfatterne er takknemlige for prof. Pier Paolo Di Fiore og prof. Giancarlo Pruneri for deres veiledning. Til slutt dedikerer vi dette arbeidet til prof. Umberto Veronesi, grunnleggeren av IEO, og hans banebrytende tilnærming til integrering av kreftforskning og pasientbehandling.
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).
