■文/王伟业

王伟业，上海交通大学医学院附属新华医院生物样本库主任，教授和博士生导师，上海市和教育部环境与儿童健康重点实验室执行主任，生物样本库建设信息化管理与应用专家。

精准医学依赖精准的数据。精准医学概念源于美国前总统奥巴马2015年国情咨文中的精准医学计划（Precision Medicine Initiative）。该计划核心是通过分析个体的基因信息，加快从基因组层面对疾病的认识。个性化的健康信息结合技术、知识和治疗方法，能够促进临床上准确地了解病因，实现精准的个性化用药。总体而言，精准医学包括对疾病风险的评估和预测、预防或干预，改善临床诊疗和分析预后，基于疾病相关信息，以个性化方式解决人类面临的医疗健康问题。

疾病相关信息来源于临床信息，以及采用多种研究方法和技术手段从相应的生物样本中获得的信息。因此，临床信息、生物样本库和研究结果构成了精准医学发展所需要的三大信息资源。针对疾病提出的科学问题决定了如何设计、运行与管理生物样本库；基于科学问题获取临床信息并以后者为筛选和过滤方式，将大量生物样本归类并决定其适用性和应用价值。生物样本库的终极目标是将生物样本资源转变为数据信息资源，这个转变过程就是运用多种临床研究方法，结合各种生物医学技术手段发现能够标记疾病发生、发展与转归过程的生物标志物(Biomarker)，从而达到精准诊断与治疗疾病的目的。

总之，精准医学的精髓是精准预防、干预、诊断和治疗，其关键是发现疾病在不同个体间的微小差别，而这些差别只能依赖于参考和分析大量有效信息。精准医学的基本要素包括：正确获取大量生物样本和相关信息，认识和了解生物样本特性，以及将这些资源转变为适用于临床医疗的信息资源。因此，生物样本库是临床研究资源，而临床研究结果是精准医学能源。

数据精准是发展精准医学的首要问题

建设和发展生物样本库面临很多问题，但这些问题归根到底是科学问题而非技术问题，主要体现于以下6个方面：

●我们对生物样本缺乏了解和认识，尤其缺乏先期设计，信息质量差和不完善，与生物样本衔接程度低，阻碍了生物样本的应用；

●生物样本库资源之间协同性低，尤其在信息的定义、收集内容、收集方式和表达方式方面存在很大差异，导致信息异质性高；

●信息异质性问题导致多源信息资源不相容，无法整合应用；

●资源整合困难导致信息量的问题突出，降低了生物样本的应用价值；

●由于资源无法有效整合，缺乏足够的生物样本量，导致共享性受限；

●以上因素导致数据标准化（Data Standard）面临困难，所以生物样本库的信息量和信息质量决定了生物样本在精准医学发展中举足轻重的作用。

“足够量”的生物样本是信息源头

临床研究面临的问题是缺乏足够大的生物样本量，不足以真正了解基因组学与疾病相关性。自2009年兴起建设的生物样本库，其初衷是整合与共享资源，从而为多元化合作研究提供资源，旨在以整体观方式了解疾病起源、发生、发展与转归。整合生物样本资源首先要整合其相关信息，后者有赖于信息资源之间是否相容。解决信息相容性的前提是统一信息定义、信息内容、收集方法和表达方式。因此，生物样本库不仅仅是解决量的问题，更重要的是获得能够回答临床科学问题的“足够大的量”，决定性因素包括建立能帮助我们充分了解和认识生物样本特性的方法，和将适用性高的生物样本整合应用的方式。

认识与了解生物样本取决于4个方面：（1）用正确方式构建和运作生物样本库；（2）保障临床信息完整性；（3）保障临床信息可靠性；（4）以正确方式将相关信息标注于生物样本以表达其特性。总之，关键在于设计和规划生物样本库时要明确生物样本应用的科学性，即能够有针对性地回答相应的科学问题；选择实际运作的可行性，能够与其他资源相整合，做到综合性设计才能持续发展生物样本库。

适用性高的生物样本才是精准医学的能源

导致生物样本应用性低的原因之一是我们对生物样本认识不足。首先，我们缺乏足够的临床信息来充分表达生物样本特性，即使有了基因信息，不结合临床信息同样导致生物样本适用性低。其次，我们缺乏标注临床信息的有效方法，这方面工作在我国生物样本库建设中尤其欠缺。但是，仅从标注方法考虑也不能够解决上述问题，我们还需要系统性的整体规划：生物样本库建设应以设计为先，聚焦研究应用方向，确定资源应用范围。既要满足资源应用的科学性，也要保证运作的可行性，合理平衡二者关系才能保障资源的持续性积累并达到足够大的量。

生物样本的生物特性是指其临床表型。2016年发布的国家“精准医学研究”重点专项指南指出：除专门的数据、样本管理场地和专职工作人员队伍之外，还应具备专业的临床表型研究队伍。临床医疗流程中获取的临床信息无法满足临床研究需要，所以临床诊疗数据库不等同于临床研究需要的数据库。问卷和随访方式收集的相关信息是补充建立临床研究数据最有效的方法，完善高质量的临床信息是构建临床资源促进精准医学的根本保障。我们已经非常重视生物样本质量，但对信息质量的重视程度还不够。没有信息质量，生物样本质量也就失去意义。信息质量是生物样本库质量的重要组成部分，我们可以这样认为：信息质量好了，其他的就不重要了；如果信息质量不好，其他也不重要了。信息质量对资源价值和应用的重要性可见一斑。

生物样本库智能化是精准医学的目标之一

生物样本库需要适应新的发展要求。智能化生物样本库(Intelligent Biobank) 是近年来生物样本库国际发展趋势之一，也是生物样本库建设的终极目标。智能化发展主要体现在以下几方面：

●由以生物样本为中心发展为以人（健康者或患者）为中心，也就是生物样本库核心内容是围绕着与个人相关的资源；

●由以生物样本资源为中心发展为以数据信息为中心，也就是重点由生物资源转化为信息资源；

●了解生物个体变得更加重要，已经从单方面走向全方位地认识生物个体（健康者或患者）；

●信息资源从单个数据库走向通过网络整合多来源数据，并从整体观分析和应用信息。

总之，这些趋势转变都是为了获取系统性和精准的信息。

智能化生物样本库是利用智能化操作和管理，在保障生物样本质量和信息质量的前提下，将生物样本的生物特性，通过研究手段发现的生物标志物和相关临床信息进行有机的结合与分析，加强整合分析能力，促进医学和临床研究的决策力。样本库智能化发展能够为精准医学发展提供精准数据，包括数据采集、数据标准、数据可分析性的智能化，研究和发现信息规律性、建立信息应用方式和利用信息整合与指导研究决策的智能化。

总之，生物样本库智能化发展就是充分利用生物样本库积累的多方面信息，将不同来源但密切相关的信息进行有机整合与利用，挖掘其规律性特征，改善生物样本库的运作与管理，发挥其最大应用价值并最终影响科研决策力。生物样本库智能化发展方向可概括为几个关键发展步骤：管理智能化、相关信息整合、虚拟化、可视化，以及资源应用价值化。

生物样本的合理应用可以促进临床信息的有效应用，从而改变临床研究决策力；而生物标志物研究与应用将改变临床诊疗决策力，包括患者处理、治疗指南和医疗政策。重构生物样本建设方式与方法和重构生物样本库相关临床信息在精准医学中发挥关键性作用。