Summary

ביובנק לרפואה תרגומית: נהלי הפעלה סטנדרטיים לניהול דגימות אופטימלי

Published: November 30, 2022
doi:

Summary

ביובנקים הם משאבים חיוניים למחקר ביו-רפואי והיחידה לרפואה תרגומית ודיגיטלית במכון האירופי לאונקולוגיה היא מודל בתחום זה. כאן אנו מספקים תיאור מפורט של נהלי ההפעלה הסטנדרטיים של ביו-בנקים לניהול סוגים שונים של דגימות ביולוגיות אנושיות.

Abstract

ביובנקים הם תשתיות מחקר מרכזיות שמטרתן איסוף, אחסון, עיבוד ושיתוף של דגימות ביולוגיות אנושיות באיכות גבוהה ונתונים נלווים למחקר, אבחון ורפואה מותאמת אישית. היחידה לרפואה תרגומית ודיגיטלית במכון האירופי לאונקולוגיה (IEO) היא נקודת ציון בתחום זה. ביובנקים משתפים פעולה עם חטיבות קליניות, קבוצות מחקר פנימיות וחיצוניות ותעשייה, ותומכים בטיפול בחולים ובהתקדמות המדעית, כולל אבחון חדשני, גילוי סמנים ביולוגיים ותכנון ניסויים קליניים. בהתחשב בתפקיד המרכזי של ביו-בנקים במחקר המודרני, נהלי הפעלה סטנדרטיים של ביו-בנקאות (SOPs) צריכים להיות מדויקים ביותר. SOPs ובקרות על ידי מומחים מוסמכים מבטיחים את האיכות הגבוהה ביותר של דגימות ליישום אסטרטגיות מותאמות אישית מבוססות מדע, אבחון, פרוגנוסטיות וטיפוליות. עם זאת, למרות מאמצים רבים ליצור סטנדרטיזציה והרמוניה של ביו-בנקים, פרוטוקולים אלה, הפועלים על פי מערכת קפדנית של כללים, בקרות איכות והנחיות המבוססות על עקרונות אתיים ומשפטיים, אינם נגישים בקלות. מאמר זה מציג את נהלי ההפעלה הסטנדרטיים של ביובנק של מרכז סרטן גדול.

Introduction

ביו-בנקים הם ביו-רפוזיטורים שמטרתם איסוף, אחסון, עיבוד ושיתוף של דגימות ביולוגיות אנושיות ונתונים נלווים למחקר ואבחון. תפקידם חיוני לא רק לגילוי ואימות סמנים ביולוגיים אלא גם לפיתוח תרופות חדשות1. לפיכך, הרוב המכריע של תוכניות המחקר התרגומי והקליני מסתמכות על גישה לביו-פסימנים באיכות גבוהה. מבחינה זו, ביובנקים נחשבים לגשר בין המחקר האקדמי לבין תעשיית התרופות/ביוטכנולוגיה 2,3,4,5. בשל ההזדמנויות חסרות התקדים שמספקים איסוף ביג דאטה ובינה מלאכותית, תפקידם של הביו-בנקים בחקר הסרטן מתפתח ללא הרף6.

הספקטרום הרחב של ביו-חומרים המטופלים על ידי ביו-בנקים משולב עם מידע קליניקופתולוגי, כולל נתונים דמוגרפיים וסביבתיים, סוג הגידול, דרגה היסטולוגית, שלב, נוכחות של פלישה לימפווסקולרית וסטטוס סמנים ביולוגיים 7,8. ככל שיהיו יותר דגימות ונתונים באיכות גבוהה יותר, כך המחקר יקדם וישפיע על אספקת שירותי בריאות9 מהר יותר. קיימת מסגרת רגולטורית קפדנית המבוססת על עקרונות אתיים ומשפטיים שצריכים לעקוב אחר SOPs, בקרות איכות והנחיות שאומצו באופן נרחב (למשל, המכון הלאומי לסרטן של ארה”ב, הקונפדרציה הבריטית של ביו-בנקים לסרטן, והאגודה הבינלאומית של האיחוד האירופי למאגרים ביולוגיים וסביבתיים)10,11.

הפיתוח של SOPs עבור כל ההיבטים העיקריים של ביובנקים מביא מספר יתרונות במונחים של איכות, עקיבות, עקביות, יכולת שכפול, וזמני תפנית12,13. היבט חשוב נוסף של יישום SOP מיוצג על ידי אופטימיזציה של ניהול ביובנק, המאפשר פתרון בעיות טוב יותר נהלים חלופיים עבור עובדי ביובנקוחוקרים 14. כל ההיבטים האלה הם חלק מזרימת העבודה של ביו-בנק (איור 1).

Figure 1
איור 1: גורמים שונים התורמים לאופטימיזציה של ביו-בנקאות. קיצור: LIMS = מערכת ניהול מידע מעבדתית. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

נתונים ספציפיים ורגישים אלה דורשים נהלים סטנדרטיים ניהוליים מחמירים בביו-בנקאות. טופס פרויקט מפורט ומאומת צריך להיות זמין לכל החוקרים שצריכים לקבל גישה לדגימות ולנתונים של ביובנק. המידע המובא בבקשה צריך לכלול את מתודולוגיית המחקר ועיצובו, מטרותיו, יעדיו ותקציבו. יש להקים ועדה מדעית טכנית של ביובנק עם תפקיד ההון של הערכת יישומים לפרויקטים מחקריים. גוף זה צריך לכלול חברים מהיחידה הביו-בנקאית, חטיבות קליניות, קבוצות מחקר, הגנה על נתונים, לשכה משפטית ומשרד העברת טכנולוגיה.

יחידת ביובנק לרפואה תרגומית ודיגיטלית של המכון האירופי לאונקולוגיה (IEO) היא התייחסות עולמית לביובנקים מבחינת איכות וכמות השירותים הניתנים, כמו גם חדשנות. מתקן מוסמך מלא זה (UNI EN ISO 9001:2015-Certiquality) הוא חלק בלתי נפרד מהצומת האיטלקי BBMRI-ERIC (כלומר, תשתית מחקר ביו-בנקאית ומשאבים ביומולקולריים) ומקיים אינטראקציה הן עם יחידות קליניות והן עם תשתית מחקר.

יש הטרוגניות רבה בסוגי הביו-פסימנים המאוחסנים על ידי ביו-בנקים. אלה כוללים דגימות רקמה – טריות-קפואות או משומרות פרפין – ביופלואידים (למשל, פלזמה, סרום, דם, שתן, צואה), תרביות תאים ותאי דם חד-גרעיניים היקפיים (PBMCs). הביובנק שלנו פועל בסינרגיה עם תשתית המחקר האירופית לביו-בנקאות (BBMRI-ERIC), שהיא אחת מרשתות הביו-בנקים הגדולות באירופה ומספקת פורטל לגישה לביו-בנקים ולמשאבים ביומולקולריים המתואמים על ידי צמתים לאומיים15. בנוסף ל- BBMRI-ERIC, האגודה הבינלאומית למאגרים ביולוגיים וסביבתיים (ISBER) מילאה גם תפקיד חשוב בסטנדרטיזציה של נהלי הפעלה עבור ביו-בנקאות16.

יחידת ביובנק, המהווה חלק מהאגף לפתולוגיה, מחויבת למרכזיותו של המטופל, תמיכה בפיתוח מחקר קליני, שיפור מתמיד, שיפור המשאב האנושי, שיתוף פעולה בינלאומי, תמיכה באירועי הדרכה, בטיחות במקום העבודה וצמיחה מדעית וטכנולוגית. החזון המשותף הוא להקים את ציוני הדרך הלאומיים והאירופיים עבור ביובנקים במונחים של איכות וכמות השירותים והחדשנות. הדגימות הביולוגיות שנאספו משמשות לזיהוי סמנים ביולוגיים חדשים ותרופות חדשות (למשל, לפיתוח טיפולים מותאמים אישית יותר ויותר) ולהבטחת הטיפול הזמין הטוב ביותר לחולים באמצעות מצוינות במחקר.

כל דגימה ביולוגית נאספת ומטופלת לאחר אימות מוקדם לקיומו של הסכם ההשתתפות במחקר המדעי שהביע המטופל15. דגימות ביולוגיות שנאספו משמשות לביצוע פרויקטים מחקריים או ניסויים קליניים וכוללות עודף (כלומר, לא נחוץ למטרות אבחון) דגימות כירורגיות פתולוגיות ולא פתולוגיות, ביופסיות נוזליות (למשל, דם, סרום, פלזמה ושתן) ודגימות ביולוגיות אחרות. ביו-חומרים אלה מאוחסנים על פי פרוטוקולים ייעודיים לשימור בהקפאה. מאמר זה מספק את הפרוטוקולים הביו-בנקאיים של מרכז סרטן גדול.

Protocol

פרוטוקול זה מתמקד ב-SOPs המשמשים לסרטן השד, השחלות, הערמונית, הריאות והמעי הגס. כל ההליכים המתוארים כאן אושרו על ידי הוועדה הטכנית המדעית, ועדת האתיקה (EC), ומנהלי תוכניות ניתוחי שד, גינקולוגיה, אורולוגיה, ניתוחי חזה ומערכת העיכול. נהלי המחקר עוקבים אחר הצהרת הלסינקי משנת 1964, חוק הרגולציה הכללית להגנה על נתונים (GDPR) משנת 2018, והתיקונים שבאו בעקבותיה. הסכם השתתפות מוסדי במחקר (RPA), הנגזר מחוק GDPR, מייצג את ההסכמה מדעת שהושגה מכל המטופלים לאיסוף דגימות ביולוגיות ונתונים אישיים, קליניים וגנטיים. ה- RPA התקבל מכל המטופלים לאחסון, עיבוד ושימוש בנתונים שהתקבלו למטרות מדעיות. 1. תנאים מוקדמים של דגימות ביולוגיות בדוק אם מטופל עומד בתנאים להרשמה בהתבסס על פרוטוקול RPA ופרויקטים וספק תיאור RPA מפורט לכל המטופלים.הגבר את מעורבות המטופלים, למשל, שידור סרטון קריקטורה חינוכי בחדרי המתנה כדי ליידע את המטופלים על החשיבות וההשפעה של RPA. ספק סימניות גאדג’טים לכל המטופלים (ראה את האנימציה המצוירת הקצרה הנגישה בחינם ב- https://www.ieo.it/it/PER-I-PAZIENTI/I-diritti-del-paziente/Consensi-informati/ וב- https://vimeo.com/679070846). להכשיר את הצוות לבצע את מתן ההסכמה במהלך כל שלב אשפוז ולספק מידע נוסף אם המטופלים משתתפים במחקר ספציפי.הערה: אם ה-RPA אינו חתום, דגימות ביולוגיות אינן נאספות. הימנע מלכלול מקרים שהציגו זיהום על ידי SARS-CoV-2 (COVID-19), הפטיטיס B (HBV), הפטיטיס C (HCV) ונגיף הכשל החיסוני האנושי (HIV). 2. תוכנת ביובנק השתמש בתוכנת מערכת ניהול מידע מעבדתית (LIMS) כדי לעקוב אחר כל הדגימות הביולוגיות. להבטיח את הזמינות של מערכת הפעלה טובה שמקבלת באופן אוטומטי מידע אישי וקליני בעת רישום המטופל וניתן לשלב אותה עם רשומות רפואיות, תיקים מנהליים, RPA ונתונים פתולוגיים של מטופלים, כפי שמוצג באיור 2. ודא את הקלטת הדגימות הביולוגיות באמצעות תוכנת biobank.זהה מטופלים באמצעות קודים. הקצה קוד ייחודי לכל אדם, התואם את מספר הרשומה הרפואית (ביקור בודד, סוג השירות של המטופל).הערה: במהלך הרישום, ה-RPA המדעי מתעדכן אלקטרונית במערכת ההפעלה. יצירת מזהה aliquotציין את השנה ואת האתר האנטומי או סוג הביופלואיד (טבלה 1) שממנו מקור הדגימה (טבלה 2), והוסף מספר ייחודי פרוגרסיבי לכל דגימה. עבור איברים דו-צדדיים, הוסף מספר רציף כדי להבחין בין מקור הדגימה הביולוגית לבין האיבר הימני או השמאלי. הקצה את הקיצור עם הסיומת 1 (עבור השמאלי) או 2 (עבור הימנית) – שתי ספרות.הערה: לדוגמה, מזהה מפורט נראה כמו “12-B-00100-01”, כאשר 12 מציין את השנה, ו- B מציין את האיבר = השד. הירשם עם תעודה מזהה עבור כל אליקוטעקוב אחר שני סוגי מאקרו של דגימות ביולוגיות: מוצקים ונוזלים. חלקו לקטגוריות משנה: דוגמאות טריות ודגימות קפואות. איור 2: ממשק מייצג של LIMS ביו-בנקאי. ה-RPA המדעי מתעדכן אלקטרונית משרת הרשומות הקליניות. קיצורים: LIMS = מערכת ניהול מידע מעבדתית; RPA = הסכם השתתפות במחקר. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה. טבלה 1: סוגי Biofluid וקודים מתאימים. אנא לחץ כאן כדי להוריד טבלה זו. טבלה 2: סוגי דגימות רקמות וקודים מתאימים. אנא לחץ כאן כדי להוריד טבלה זו. 3. איסוף דגימות הכנת תוכנית ניתוח יומיתקבע אם המטופל חתם על ה- RPA או לא ואם הוא זכאי. בדוק את התנאים הבאים:ודא את עמידת המטופל בקריטריוני ההכללה: דווח על כל מקרה חיובי של HIV, HBV, HCV ו- COVID-19 בשדה הסיכון הזיהומי המתאים “RI” כדי להימנע מאיסוף דגימות ביולוגיות. בדוק אם המטופל נרשם לניסוי קליני או לפרויקט מחקר מאושר ספציפי על-ידי מילוי נכון של השדה מחקר/פרויקט בכל פרופיל מטופל. הודע לטכנאים אם הסיכון לזיהום אינו ידוע; השליכו דגימות עם תוצאות חיוביות או סיכונים לא ידועים. לעבד ולאחסן דגימות בביו-בנק, כפי שמוצג באיור 3.לאסוף דגימות רקמה טריות וקפואות הקשורות לחולים שעברו ניתוח. לאסוף דגימות ציטולוגיות, או על ידי טכניקות שאפתניות או פילינג, עבור נגעים קטנים שהוסרו בניתוח. לאסוף נוזלים ביולוגיים (למשל, דם, סרום, פלזמה, PBMC, ספוגית בוקאל, שתן, צואה ומיימת) של חולים בשלב טרום אשפוז, חולים שנרשמו לניסויים קליניים וכל נושא אחר המעורב בפרויקטי סינון מאושרים. איור 3: היררכיה לדוגמה. מחולה יחיד, מספר קטגוריות משנה של פרקים מעובדות ומאוחסנות בביובנק. קיצורים: PMBCs = תאי דם חד-גרעיניים היקפיים; LIMS = מערכת ניהול מידע מעבדתית. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה. 4. איסוף דגימות דם לאסוף את הדם של המטופל ב 6 מ”ל vacutainers המכיל את נוגדי קרישה Na 2 EDTA (7.2 מ”ג, מיובש בתרסיס). רשום את הוואקוטיינרים המסומנים במספר הרשומה הרפואית ובקוד הפרק ועבד אותם בשתי דרכים שונות: טריים או קפואים. לקבלת דגימות טריות, רשום את דגימות הדם בתוכנת הביובנק. תייג את ה- vacutainers עם קוד מזהה הביו-בנק ומסור אותם למשתמשים המורשים. עבור דגימות קפואות המאוחסנות בביו-בנק, הכינו שתי שפופרות מקודדות Cryobank 2D, כל אחת של 900 μL של דם (איור 4). רשום את האליקוטים בתוכנת הביו-בנק, הנח אותם על צלחת ברקוד ספציפית ואחסן אותם במקפיאים (-80 מעלות צלזיוס) כדי להבטיח טמפרטורה קבועה. איור 4: חומרי דגימה קפואים . (A) צינורות ברקוד דו-ממדיים, (B) קורא ברקוד לצינור יחיד, ו-(C) צלחת צינורות לרישום ואחסון. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה. 5. איסוף דגימות בסרום לאסוף את הדם של המטופל ב 6 מ”ל vacutainer “צינורות סרום פלסטיק” המכילים סיליקה מצופה בתרסיס כדי לגרום קרישה. השאירו את הוואקוטינרים למשך 3 שעות בטמפרטורת החדר (RT) כדי לגרום לקרישה, ולאחר מכן צנטריפוגה ב 828 x g במשך 10 דקות ב 20 מעלות צלזיוס. אחסנו סרום (450 μL) בצינורות מקודדים 2D Cryobank בגודל 0.5 מ”ל עם סך של 3-4 אליקוטים לכל דגימה. אם נפח הסרום של האליקוט האחרון קטן מ-450 μL, ציין אותו כ-“LEFTOVER” במהלך הרישום כדי לעקוב אחר הכמות הנכונה של סרום קפוא. רשום את האליקוטים בתוכנת הביו-בנק, הנח אותם על צלחת ברקוד ספציפית ואחסן אותם במקפיאים (-80 מעלות צלזיוס) כדי להבטיח טמפרטורה קבועה.הערה: מספר האליקוטים תלוי בכמות הראשונית של דם שלם שנלקח ובכמות הסרום המתקבלת. 6. בידוד תאי דם חד-גרעיניים היקפיים פתחו את מכסה המנוע של הזרימה הלמינרית ונקו אותו עם 70% אתנול. הכינו את השקית לפסולת ביולוגית, מי מלח סטריליים 1x עם אגירת פוספט (PBS), וצינור חרוטי סטרילי אחד ריק של 50 מ”ל. מוזגים את הדם (מצינורות איסוף EDTA) לתוך הצינור החרוטי הסטרילי הריק של 50 מ”ל ומדללים אותו ביחס של 1:1 באמצעות PBS סטרילי 1x (למשל, 15 מ”ל דם + 15 מ”ל של PBS אחד). השתמש PBS כדי לשטוף את צינור הדם. צנטריפוגה את הצינורות ב 400 x גרם במשך 30 דקות ב 20 מעלות צלזיוס ולעבד את הצינורות תחת מכסה מנוע biohazard. משחזרים את השכבה הלבנה האמצעית המכילה PBMCs באמצעות פיפטה פסטר ומניחים אותה בצינור חרוטי סטרילי חדש של 50 מ”ל. הוסף עד 45 מ”ל של PBS כדי לשטוף את ה- PBMCs, לערבב וצנטריפוגה ב- 400 x g למשך 10 דקות ב- 4 °C. לשחזר את הכדור, להשעות אותו ב- PBS, ולספור את התאים באמצעות תאי Burker חד פעמיים.הערה: עוצמת הקול של PBS תלויה בכדור. מ 15 מ”ל של דם, להבטיח נפח resuspension של 2-3 מ”ל ולאחר מכן דילול של 1:10 לספור. השתמש במשוואה (1):ממוצע של 3 ריבועים × 10,000 גורמי דילול × × מ”ל של נפח resuspension = מספר התאים הכוללים (1) שטפו שוב את ה-PBMCs עם PBS, ערבבו וצנטריפוגה ב-400 x g למשך 10 דקות ב-4 מעלות צלזיוס. לדלל את ה-PBMCs ב-2-3 x 106 תאים /מ”ל במדיום מקפיא (סרום בקר עוברי (FBS) + 10% דימתיל סולפוקסיד [DMSO]). הכן צינורות מקודדים Cryobank 2D על ידי העברת 1 מ”ל של תאים מחיים לתוך כל cryotube, למקם אותם בקופסת cryo ספציפית, ולאחסן אותם ב 80 מעלות צלזיוס בהקדם האפשרי.הערה: מדיום המקפיא מורכב מ-FBS עם 10% DMSO סטרילי ומאוחסן ב-aliquots בטמפרטורה של 20°C- למשך עד 6 חודשים. לאחר הפשרה איטית ב 4 מעלות צלזיוס, יש להשתמש בו תוך שבועיים. 7. איסוף דגימות פלזמה לאסוף את הדם של המטופל ב 6 מ”ל vacutainers המכיל את נוגדי קרישה Na 2 EDTA (7.2 מ”ג, מיובש בתרסיס). צנטריפוגה vacutainer המכיל את כל הדם ב 2,000 x גרם במשך 10 דקות ב 4 מעלות צלזיוס כדי להפריד את הפלזמה. הסר את השכבה העליונה של הפלזמה באמצעות פיפטה פסטר 3 מ”ל, העברה לצינור סטרילי סטרילי 15 מ”ל חרוטי, וצנטריפוגה ב 16,000 x גרם במשך 10 דקות ב 4 מעלות צלזיוס כדי לחסל תאי דם מזהמים. העבר את הפלזמה לתוך 1 מ”ל Cryobank 2D מקודד צינורות. רשום את האליקוטים בתוכנת הביובנק, הנח אותם על צלחת ברקוד ספציפית ואחסן אותם במקפיא (−80 מעלות צלזיוס) כדי להבטיח טמפרטורה קבועה. 8. איסוף דגימות צואה ומטוש בוקל לאסוף צואה ספוגיות buccal ב 15 mL צינורות המכילים את הפתרון הספציפי הבא: 50 mM Tris-HCl, 10 mM NaCl, ו 10 mM EDTA, pH 7.5. רשום את הצינורות בתוכנת ביובנק. תייג את הצינורות עם קודי ביובנק. אחסנו את הצואה ואת ספוגיות buccal ב 4 מעלות צלזיוס במקרר biobank. 9. עיבוד רקמות יש דגימות רקמה נבדקות על ידי פתולוג כדי לקבוע אם החומר שאינו נחוץ להליכי אבחון מספיק למטרות מחקר.הערה: כאשר נפח הרקמה קטן מ-1.5 מ”מ3, היא מאוחסנת ב-OCT או מסופקת כדגימה טרייה (A) המקושרת לבקשת מחקר ספציפית. במידת האפשר, לאסוף אפילו את המקבילה הלא פתולוגית (NP) של הרקמה הפתולוגית (P). הניחו את הדגימות בתרבית תאים סטרילית צלחות פטרי המסומנות כ-P ו-NP (איור 5). שמרו את הרקמה על הקרח בטמפרטורה של 4 מעלות צלזיוס וחלקו אותה לשלושה חלקים כל אחד (A, B ו-C) אם יש מספיק חומר זמין.דגימות רקמה טריות (A): מניחים אליקוטים טריים של רקמת P ו-NP בצינורות עם מדיום התרבית המתאים המוגדר בכל פרוטוקול ספציפי ושולחים אותם ליחידות מחקר חיצוניות (למשל, מעבדות מחקר). דגימות רקמת OCT (B): הניחו אליקוטים טריים של רקמת P ו-NP בקריומולדים, מלאו אותם בשרף OCT (10.24% אלכוהול פוליוויניל, 4.26% פוליאתילן גליקול ו-85.5% רכיבים שאינם מגיבים), והניחו אותם מיד במנגנון הקפאת הבזק בטמפרטורה של 80°C-.הערה: בטמפרטורה של −80 °C, רקמה מוטבעת OCT לוקחת בין 60-150 שניות להקפיא. דגימות רקמה (C): מקם את דגימות הרקמה הנותרות בצינורות מקודדים Cryobank 2D במנגנון הקפאת ההבזק. אחסנו את הצלחות בטמפרטורה של −80 מעלות צלזיוס.הערה: עבור כל OCT מוקפא, יש לבצע בדיקת איכות לפני ההפצה והשימוש בה כדי לבצע הערכה היסטולוגית, כמתואר בסעיף 11. איור 5: זרימת עבודה של ביו-בנק עבור דגימות רקמות. קיצורים: LIMS = מערכת ניהול מידע מעבדתית; OCT = טמפרטורת חיתוך אופטימלית. אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה. 10. הקפאת רקמות הקפא רקמות במהירות באדי איזופנטאן באמצעות מנגנון הקפאת הבזק. שים את דגימות הרקמה באיזופנטאן ב -120 מעלות צלזיוס למשך 3 דקות ואחסן אותן בחדרי השימור בהקפאה בטמפרטורה של −80 מעלות צלזיוס.הערה: שתי מתודולוגיות משמשות להקפאת דגימות של גידול ורקמה בריאה באמצעות הקפאת הבזק כדי לשמור על שלמות חומצות הגרעין. 11. בקרת איכות רקמות בית את מכשיר cryostat במיכל קירור בטמפרטורה שבין −20 ° C ו – −40 ° C, ולחתוך כמה cryosections מבלוק OCT17. בצע הכתמה של המטוקסילין ואאוזין (H&E) על הקריוק18 של הרקמה. לנתח את המורפולוגיה של הרקמה תחת מיקרוסקופ אופטי19.הערה: למקטעים עובי מתאים של 3-12 מיקרומטר.מלא טופס ספציפי (טבלה 3). טבלה 3: צורת בקרת איכות של מקטעי רקמה משובצים OCT וקפואים. קיצור: OCT = טמפרטורת חיתוך אופטימלית. אנא לחץ כאן כדי להוריד טבלה זו. 12. בקשה ואחזור של דגימות למטרות מחקר בקש ציטוטים מאוחסנים:קבל טופס מלא עם שם פרויקט המחקר, החוקר הראשי (PI), תאריך האיסוף ותיאור קצר. הפעל שאילתה במסד הנתונים של התוכנה (DB), בחר את ה- aliquot, צור רשימת איסוף עבור הטכנאים ובדוק את הברקוד עבור כל aliquot שאוחזר.הערה: כדי לקבל דגימות מהביובנק, חוקרים מהמכון שלנו או משתפי פעולה חיצוניים (למטרות רווח או ללא כוונת רווח) חייבים להגיש בקשה באמצעות טופס ספציפי, והפרויקט מוערך על ידי ועדה טכנית-מדעית וועדת האתיקה.

Representative Results

בעקבות ה-SOPs שתוארו לעיל, אספנו בסך הכל 38,446 ביופסיות נוזליות ביולוגיות מבוארות ובסך הכל 10,205 דגימות רקמה מאפריל 2012 עד דצמבר 2021 (איור 6A). בנוסף, ניתחנו בפירוט את הדגימות שנאספו מחטיבות אורולוגיה, גינקולוגיה, סנולוגיה, כמו גם את חטיבות הראש והצוואר, הבטן-אגן וניתוחי בית החזה. המספר הגבוה ביותר של דגימות רקמה שאספנו היו מגידולי שד (איור 6B,C). מאז 2019, התחלנו לאסוף גם דגימות ביולוגיות אחרות, כגון שתן, צואה ומטושים בוקליים, בעקבות העלייה המשמעותית בביקוש לאורך השנים (איור 6D). כפי שניתן לראות באיור 6A, כמות הדגימות שנאספו, במיוחד רקמות, בשנים 2020-2021 סבלה עקב מגפת COVID-19 והירידה הקשורה בהליכים אונקולוגיים. חשוב לציין שהעבודה המדעית לא פחתה בתקופה זו בשל השימוש בדגימות ביו-בנק מאוחסנות כראוי ומבוארות שנאספו בשנים הקודמות. איסוף נכון של דגימות ביולוגיות ונתונים קליניים-פתולוגיים נלווים אפשרו לנו להיות בעלי ביו-בנק רטרוספקטיבי ופרוספקטיבי מובנה היטב ותחרותי. לשם כך, הבחירה של הדגימה כירורגית חייבת להתבצע על ידי הפתולוג, הן כדי להבטיח אבחנה נכונה יש את ההזדמנות לערוך מחקר עם דגימות רקמות מתאימות. בביובנק שלנו, נהלי עבודה ספציפיים מבוססים היטב ועוקבים אחריהם, כך שאנו מיישמים נהלים סטנדרטיים העומדים בהסמכה ISO 9001 בהקשר של ביובנקים למחקר. איור 6: איסוף מצטבר של ביו-דגימות במכון האירופי לאונקולוגיה, בין השנים 2012 ל-2021. איסוף מצטבר של (A) דגימות רקמה (עקומה כתומה) ודם עם דגימות סרום (עקומה כחולה); איסוף מצטבר של (B) דגימות רקמת שד (עקומה אדומה); איסוף מצטבר של (C) דגימות רקמת שחלה (עקומה ירוקה), ערמונית (עקומה אפורה), ריאה (עקומה כחולה בהירה) ורקמות המעי הגס (עקומה צהובה). בין השנים 2019 ל-2021, איסוף מצטבר של (D) דגימות ביולוגיות נוספות: צואה (קו כחול), ספוגית בוקאל (קו ורוד), פלזמה (קו ירוק בהיר) ושתן (קו סגול). אנא לחץ כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של נתון זה.

Discussion

למרות שהאונקולוגיה התקדמה מאוד, סרטן נותר גורם מוביל לתחלואה ותמותה ברחבי העולם20. הבנת ההטרוגניות של הגידול, התפתחותו הזמנית לאורך זמן ותוצאות הטיפול הממוקד תלויות אך ורק באיסוף נתונים מדויק בהקשר של טיפול קליני שגרתי21. מבחינה זו, גישת “הרב-אומיקה” צוברת תאוצה בפתולוגיה אונקולוגית מנבאת22. הערכת הסמנים הביולוגיים המסורתית מבוססת הרקמות משולבת באמצעות מספר ביואנליטים חדשים, כגון דם, פלזמה, שתן, רוק וצואה23,24,25,26. לכן, ביובנקים מוכרים כיום כתשתיות מרכזיות לשיפור הפרקטיקה הקלינית. במבט לאחור על ההיסטוריה של חקר הסרטן, אנו מבינים שהתגליות המרשימות ופורצות הדרך ביותר לעולם לא היו מתאפשרות ללא בדיקה ישירה של רקמת סרטן או ביופסיות נוזליות. עם הזמן, מקור רקמת הסרטן וסוג הביופסיה הנוזלית שיש לבחון התפתחו מניתוחים גסים, “מפגשים מקריים” אקראיים, ובמקרים מסוימים, סחר לא חוקי לאוספי סרטן מאורגנים ולבנקים אונקולוגיים מודרניים אסטרטגיים. ההתייחסות לסוגיות אתיות רבות השתנתה במידה ניכרת הן בפועל והן בגורמים העיקריים המבדילים בין בנקים אונקולוגיים מודרניים לבין אוספי האונקולוגיה של העבר.

בשל ההתקדמות בחקר הסרטן והכמות העצומה של מידע מולקולרי המסופק כיום על ידי טכנולוגיות מודרניות, זה הופך להיות ברור יותר ויותר כי ביובנקים, במיוחד אלה במרכזי סרטן, עשויים להתמודד עם כמה סוגים של בעיות מתודולוגיות. בין אלה, הטכנולוגיה הפכה לאתגר אוניברסלי שעדיין מונע סטנדרטיזציה והרמוניזציה של SOP. היבט קריטי נוסף לשמירה על פעילות הליבה הביו-בנקאית הוא להחזיק בתוכנת LIMS משולבת המסוגלת לקבל ולתחזק באופן אוטומטי את כל מזהי בית החולים ואת כל הנתונים הקליניים הקודיפיקטיביים המגיעים מתוכנת בית החולים. ראוי לציין כי תוכנות יקרות ערך אחרות המשמשות לניהול ביובנקים וכמה תוכנות חופשיות ניתן להשיג עבור biobank ניהול 27,28,29,30,31. צעד קריטי נוסף בביו-בנקים הוא יישום הסכם ההשתתפות לכל המטופלים וההסכמה המשפטית והאתית הדרושה לאחסון נתונים קליניים וביו-פסימנים10,32.

בהקשר זה, לפרוטוקול זה יש הנחיות מוגדרות היטב שאינן מתירות איסוף ואחסון של biospecimens בהעדר הסכמה. זהו גם נושא קריטי שכן מטופלים יכולים לבטל את השתתפותם גם לאחר שהדגימות שלהם אוחסנו; לפיכך, שיטות לקחת במהירות דגימות כאלה מתוך מערכת biobanking יושמו. ביופסימנים המגיעים מחולים שגויסו על ידי הביובנק שלנו פועלים לפי פרוטוקולים קפדניים לאיסוף ואחסון. בהקשר זה, כמה היבטים חשובים הוערכו כדי לפקח על תהליך זה והם משתפרים ללא הרף. בפרט, הסמכת ISO9001 דורשת מספר אינדיקטורים לביצועים, כגון זמן איסכמי חם, אשר צריך להישמר במשך פחות מ -30 דקות או 60 דקות בהתאם למקור הרקמה. בנוסף, ביופסיות נוזליות ונוזלים ביולוגיים נאספים באמצעות פרוטוקולים סטנדרטיים לאחר נהלי זמן קפדניים 15,33,34,35,36.

תכונות ספציפיות הן בעלות חשיבות רבה בתהליכי העבודה של ביו-בנקים. אלה כוללים נוכחות של פתולוג מוסמך, אשר מבטיח את הדגימה של הרקמה מסיבות אבחון, ואת איסוף של רקמות עבור biobanking במסגרת זמן תואם איכות גבוהה של דגימות (זמן איסכמי הוא אינדיקציה חשובה עבור סוגים מסוימים של מחקר, כגון בדיקות תלויות RNA, אשר דורשים פחות זמן איסכמי חם). יתר על כן, ניהול השטח הנדרש לאחסון דגימות הוא בעל חשיבות רבה בביו-בנקים. מספר הביופסיות הנוזליות שנאספו יכול להיות מונע על ידי תכנון המחקר. לעתים קרובות ניתן לאסוף ביופסיות נוזליות הן במהלך התקופה שלפני הניתוח והן בתקופת המעקב, כפי שהוגדרו על ידי כל תכנון מחקר.

הודות לקמפיינים של בדיקות סקר למניעת סרטן ואבחון מוקדם של גידולים, כלומר גידולי שד קטנים בשלבים מוקדמים של התפתחות, כמו גם הזמינות של טכניקות כירורגיות זעיר פולשניות, הפחיתו את מספר דגימות הרקמות הזמינות למחקר (מכיוון שרוב דגימות הרקמות משמשות תמיד למטרות אבחון). היכולת לאסוף ולאחסן דגימות ביולוגיות השתפרה משמעותית בשנים האחרונות. ניתן לראות זאת עבור נוזלים ביולוגיים, המשקפים את היכולת המוגברת של ביובנק זה לתמוך בקבוצות המחקר של מכון זה בביקוש הגובר לחומר מבואר שמקורו בחולה. למרות שיפורים אלה, חווינו כמה מגבלות למחקרים רב-מרכזיים הדורשים תיאום בין ביו-בנקים ממקומות שונים בעולם, שניתן לשלב רק על ידי יישום נהלים דומים.

לאחר ששללה את רוב הסוגיות האתיות והטכניות הנוגעות לביובנקאות, כולל איסוף כל המידע הקליני והדמוגרפי, המטרה הבאה היא ליישם את הדיגיטליזציה של כל התכשירים והכתמים ההיסטולוגיים המשמשים למטרות אבחון ומחקר. יש לכך חשיבות בסיסית לדור הבא של מחקרים שייהנו מאוד מהפתולוגיה הדיגיטלית והביו-בנק המשולבים במלואם, שהולכים להפוך לסטנדרט לעתיד. רק סדרה גדולה של חולים עם נתונים משולבים ותמונות דיגיטליות עשויה לתדלק מחקרי בינה מלאכותית (AI) רב-מרכזיים וגדולים לשיפור הטיפול בחולי סרטן. לסיכום, אנו מאמינים כי בריאות טובה אינה מסתיימת באבחון וטיפול. שיטות עבודה מומלצות כוללות מציאת דרכים לאבחון מתמיד ולשיפור הטיפול בכל מחלה, בפרט אלה המשפיעות קשות על תוחלת החיים או על איכותה.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

המחברים רוצים להודות לכל החולים שהשתתפו באופן פעיל במהלך העשור האחרון בתוכניות המחקר שלנו באמצעות תרומה של biospecimens שלהם. בלעדיהם, מחקר זה לא היה אפשרי. אנו מודים גם לכל אנשי הצוות העובדים ב- IEO, לאחיות, לטכנאים, לביולוגים, לרופאים ולמנהלי כל היחידות הקליניות והמחקריות. המחברים מודים לפרופ’ פייר פאולו די פיורה ולפרופ’ ג’יאנקרלו פרונרי על ההנחייתם. לבסוף, אנו מקדישים עבודה זו לפרופ’ אומברטו ורונסי, מייסד IEO, וגישתו החלוצית לשילוב חקר הסרטן והטיפול בחולים.

Materials

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

  1. 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).
  2. Braun, K. L., et al. Cancer patient perceptions about biobanking and preferred timing of consent. Biopreservation and Biobanking. 12 (2), 106-112 (2014).
  3. Bycroft, C., et al. The UK Biobank resource with deep phenotyping and genomic data. Nature. 562 (7726), 203-209 (2018).
  4. Saifuddin, S. R., et al. King’s Health Partners’ Prostate Cancer Biobank (KHP PCaBB). BMC Cancer. 17 (1), 784 (2017).
  5. 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).
  6. Kinkorová, J. Biobanks in the era of personalized medicine: Objectives, challenges, and innovation: Overview. The EPMA Journal. 7 (1), 4 (2015).
  7. Luo, J., et al. Intravital biobank and personalized cancer therapy: The correlation with omics. International Journal of Cancer. 135 (7), 1511-1516 (2014).
  8. 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).
  9. Roux, J., Zeghidi, M., Villar, S., Kozlakidis, Z. Biosafety and biobanking: Current understanding and knowledge gaps. Biosafety and Health. 3 (5), 244-248 (2021).
  10. Sanchini, V., et al. A trust-based pact in research biobanks. From theory to practice. Bioethics. 30 (4), 260-271 (2016).
  11. 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).
  12. Ferrin, I., et al. Isolation, culture, and expansion of mesenchymal stem cells. Methods in Molecular Biology. 1590, 177-190 (2017).
  13. Hermansen, J. U., et al. The Norwegian childhood cancer biobank. Cancer Reports. , 1555 (2021).
  14. Schmelz, M., et al. A plan for emergency shutdown and reopening for a consortium of biobanks. Biopreservation and Biobanking. 19 (5), 394-398 (2021).
  15. Salvaterra, E., Corfield, J. . Advances in Biobanking Practice Through Public and Private Collaborations. , (2017).
  16. Snapes, E., Simeon-Dubach, D. ISBER best practices for repositories, moving toward the fifth edition. Biopreservation and Biobanking. 20 (1), 107-108 (2022).
  17. Fischer, A. H., Jacobson, K. A., Rose, J., Zeller, R. Cryosectioning tissues. Cold Spring Harbour Protocols. (8), 4991 (2008).
  18. 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)
  19. Craciun, L., et al. Tumor banks: A quality control scheme proposal. Frontiers in Medicine. 6, 225 (2019).
  20. Ma, X., Yu, H. Global burden of cancer. The Yale Journal of Biology and Medicine. 79 (3-4), 85-94 (2006).
  21. Angerilli, V., et al. The role of the pathologist in the next-generation era of tumor molecular characterization. Diagnostics. 11 (2), 339 (2021).
  22. Correa-Aguila, R., Alonso-Pupo, N., Hernández-Rodríguez, E. W. Multi-omics data integration approaches for precision oncology. Molecular Omics. , (2022).
  23. 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).
  24. Mirzayi, C., et al. Reporting guidelines for human microbiome research: The STORMS checklist. Nature Medicine. 27 (11), 1885-1892 (2021).
  25. 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).
  26. 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).
  27. 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).
  28. 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).
  29. Fthenou, E., et al. implementation, and integration of heterogenous information technology infrastructures in the Qatar biobank. Biopreservation and Biobanking. 17 (6), 494-505 (2019).
  30. Tukacs, E., et al. Model requirements for Biobank Software Systems. Bioinformation. 8 (6), 290-292 (2012).
  31. Willers, C., et al. A versatile, secure, and sustainable all-in-one biobank-registry data solution: The A3BC REDCap model. Biopreservation and Biobanking. , (2021).
  32. 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).
  33. 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).
  34. Lygirou, V., Makridakis, M., Vlahou, A. Biological sample collection for clinical proteomics: Existing SOPs. Methods in Molecular Biology. 1243, 3-27 (2015).
  35. Pisapia, P., Malapelle, U., Troncone, G. Liquid biopsy and lung cancer. Acta Cytologica. 63 (6), 489-496 (2019).
  36. 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).

Play Video

Cite This Article
Bonizzi, G., Capra, M., Cassi, C., Taliento, G., Pala, O., Sajjadi, E., Venetis, K., Ivanova, M., Monturano, M., Renne, G., Zattoni, L., Guerini-Rocco, E., Viale, G., Orecchia, R., Fusco, N. Biobank for Translational Medicine: Standard Operating Procedures for Optimal Sample Management. J. Vis. Exp. (189), e63950, doi:10.3791/63950 (2022).

View Video