البنك الحيوي للطب الانتقالي: إجراءات التشغيل القياسية للإدارة المثلى للعينات

Summary

تعد البنوك الحيوية موارد حاسمة للبحوث الطبية الحيوية ، ويعد البنك الحيوي لوحدة الطب الانتقالي والرقمي في المعهد الأوروبي للأورام نموذجا في هذا المجال. نقدم هنا وصفا مفصلا لإجراءات التشغيل القياسية للبنوك الحيوية لإدارة أنواع مختلفة من العينات البيولوجية البشرية.

Abstract

البنوك الحيوية هي البنى التحتية البحثية الرئيسية التي تهدف إلى جمع وتخزين ومعالجة وتبادل العينات البيولوجية البشرية عالية الجودة والبيانات المرتبطة بها للبحث والتشخيص والطب الشخصي. يعد البنك الحيوي لوحدة الطب الانتقالي والرقمي في المعهد الأوروبي للأورام (IEO) علامة فارقة في هذا المجال. تتعاون البنوك الحيوية مع الأقسام السريرية ومجموعات البحث الداخلية والخارجية والصناعة ، مما يدعم علاج المرضى والتقدم العلمي ، بما في ذلك التشخيص المبتكر واكتشاف العلامات الحيوية وتصميم التجارب السريرية. نظرا للدور المركزي للبنوك الحيوية في البحوث الحديثة، يجب أن تكون إجراءات التشغيل القياسية للبنوك الحيوية دقيقة للغاية. تضمن إجراءات التشغيل الموحدة والضوابط من قبل متخصصين معتمدين أعلى جودة للعينات لتنفيذ الاستراتيجيات الشخصية القائمة على العلم والتشخيصية والتنبؤية والعلاجية. ومع ذلك، وعلى الرغم من الجهود العديدة المبذولة لتوحيد وتنسيق البنوك الحيوية، فإن هذه البروتوكولات، التي تتبع مجموعة صارمة من القواعد وضوابط الجودة والمبادئ التوجيهية القائمة على المبادئ الأخلاقية والقانونية، لا يمكن الوصول إليها بسهولة. تقدم هذه الورقة إجراءات التشغيل القياسية للبنك الحيوي لمركز كبير للسرطان.

Introduction

البنوك الحيوية هي مستودعات حيوية تهدف إلى جمع وتخزين ومعالجة وتبادل العينات البيولوجية البشرية والبيانات المرتبطة بها للبحث والتشخيص. دورهم حاسم ليس فقط لاكتشاف العلامات الحيوية والتحقق من صحتها ولكن أيضا لتطوير أدوية جديدة¹. وبالتالي ، فإن الغالبية العظمى من برامج البحوث الانتقالية والسريرية تعتمد على الوصول إلى عينات حيوية عالية الجودة. في هذا الصدد ، تعتبر البنوك الحيوية جسرا بين البحث الأكاديمي وصناعة الأدوية / التكنولوجيا الحيوية²،³،^4،5. نظرا للفرص غير المسبوقة التي يوفرها جمع البيانات الضخمة والذكاء الاصطناعي ، فإن دور البنوك الحيوية في أبحاث السرطان يتطور باستمرار⁶.

يقترن الطيف الواسع من المواد الحيوية التي تتعامل معها البنوك الحيوية بالمعلومات السريرية المرضية ، بما في ذلك البيانات الديموغرافية والبيئية ، ونوع الورم ، والدرجة النسيجية ، والمرحلة ، ووجود غزو الأوعية الدموية اللمفاوية ، وحالة المؤشرات الحيوية ^7,8. كلما توفرت المزيد من العينات والبيانات عالية الجودة ، كلما تقدمت الأبحاث بشكل أسرع وأثرت على تقديم الرعاية الصحية⁹. هناك إطار تنظيمي صارم يعتمد على المبادئ الأخلاقية والقانونية التي يجب أن تتبع إجراءات التشغيل الموحدة المعتمدة على نطاق واسع ، وضوابط الجودة ، والمبادئ التوجيهية (على سبيل المثال ، المعهد الوطني الأمريكي للسرطان ، واتحاد المملكة المتحدة للبنوك الحيوية للسرطان ، والجمعية الدولية للاتحاد الأوروبي للمستودعات البيولوجية والبيئية)^10،11.

يجلب تطوير إجراءات التشغيل الموحدة لجميع الجوانب الرئيسية للبنوك الحيوية العديد من المزايا من حيث الجودة وإمكانية التتبع والاتساق وقابلية التكرار وأوقات الاستجابة^12,13. يتمثل جانب آخر مهم من تنفيذ الإجراء التشغيلي الموحد في تحسين إدارة البنك الحيوي ، مما يسمح بحل المشكلات بشكل أفضل وإجراءات بديلة لموظفي البنوك الحيوية والباحثين¹⁴. كل هذه الجوانب هي جزء من سير عمل البنك الحيوي (الشكل 1).

الشكل 1: العوامل المختلفة التي تساهم في تحسين البنوك الحيوية. اختصار: LIMS = نظام إدارة معلومات المختبر. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

تتطلب هذه البيانات المحددة والحساسة للغاية إجراءات قياسية إدارية صارمة في البنوك الحيوية. يجب توفير نموذج مشروع مفصل ومعتمد لجميع الباحثين الذين يحتاجون إلى الوصول إلى عينات وبيانات البنك الحيوي. يجب أن تتضمن المعلومات المقدمة في الطلب منهجية الدراسة وتصميمها وأهدافها وغاياتها وميزانيتها. وينبغي إنشاء لجنة علمية تقنية تابعة للبنك الحيوي يكون لها دور رأسمالي يتمثل في تقييم طلبات المشاريع البحثية. وينبغي أن تضم هذه الهيئة أعضاء من وحدة البنك الحيوي، والأقسام السريرية، ومجموعات البحوث، وحماية البيانات، والمكتب القانوني، ومكتب نقل التكنولوجيا.

يعد البنك الحيوي لوحدة الطب الانتقالي والرقمي التابع للمعهد الأوروبي للأورام (IEO) مرجعا عالميا للبنوك الحيوية من حيث جودة وكمية الخدمات المقدمة ، فضلا عن الابتكار. يعد هذا المرفق المعتمد بالكامل (UNI EN ISO 9001: 2015-Certiquality) جزءا لا يتجزأ من العقدة الإيطالية BBMRI-ERIC (أي البنية التحتية لأبحاث البنوك الحيوية والموارد الجزيئية الحيوية) ويتفاعل مع كل من الوحدات السريرية والبنية التحتية للأبحاث.

هناك عدم تجانس كبير في أنواع العينات الحيوية المخزنة في البنوك الحيوية. وتشمل هذه عينات الأنسجة - إما الطازجة المجمدة أو البارافين المحفوظة - السوائل الحيوية (على سبيل المثال ، البلازما ، المصل ، الدم ، البول ، البراز) ، مزارع الخلايا ، وخلايا الدم أحادية النواة المحيطية (PBMCs). يعمل البنك الحيوي الخاص بنا بشكل تآزري مع البنية التحتية البحثية الأوروبية للبنوك الحيوية (BBMRI-ERIC) ، والتي تعد واحدة من أكبر شبكات البنوك الحيوية في أوروبا وتوفر بوابة للوصول إلى البنوك الحيوية والموارد الجزيئية الحيوية التي تنسقها العقد الوطنية¹⁵. بالإضافة إلى BBMRI-ERIC ، لعبت الجمعية الدولية للمستودعات البيولوجية والبيئية (ISBER) أيضا دورا مهما في توحيد إجراءات التشغيل للبنوك الحيوية¹⁶.

تلتزم وحدة البنك الحيوي ، وهي جزء من قسم علم الأمراض ، بمركزية المريض ، ودعم تطوير البحوث السريرية ، والتحسين المستمر ، وتعزيز الموارد البشرية ، والتعاون الدولي ، ودعم أحداث التدريب ، والسلامة في مكان العمل ، والنمو العلمي والتكنولوجي. تتمثل الرؤية المشتركة في إنشاء المعالم الوطنية والأوروبية للبنوك الحيوية من حيث جودة وكمية الخدمات والابتكار. تستخدم العينات البيولوجية التي تم جمعها لتحديد المؤشرات الحيوية الجديدة والأدوية الجديدة (على سبيل المثال ، لتطوير علاجات شخصية بشكل متزايد) ولضمان أفضل علاج متاح للمرضى من خلال التميز في البحث.

يتم جمع كل عينة بيولوجية والتعامل معها بعد التحقق المسبق من وجود اتفاقية المشاركة في البحث العلمي التي عبر عنها المريض¹⁵. تستخدم العينات البيولوجية التي تم جمعها لإجراء مشاريع بحثية أو تجارب سريرية وتشمل العينات الجراحية المرضية وغير المرضية الزائدة (أي غير اللازمة لأغراض التشخيص) ، والخزعات السائلة (مثل الدم والمصل والبلازما والبول) ، والعينات البيولوجية الأخرى. يتم تخزين هذه المواد الحيوية وفقا لبروتوكولات الحفظ بالتبريد المخصصة. تقدم هذه الورقة بروتوكولات البنك الحيوي لمركز كبير للسرطان.

Protocol

يركز هذا البروتوكول على إجراءات التشغيل الموحدة المستخدمة لسرطان الثدي والمبيض والبروستاتا والرئة والقولون. تمت الموافقة على جميع الإجراءات الموضحة هنا من قبل اللجنة الفنية العلمية ولجنة الأخلاقيات (EC) ومديري برامج الثدي وأمراض النساء والمسالك البولية وجراحة الصدر وجراحة الجهاز الهضمي. تتبع إجراءات الدراسة إعلان هلسنكي لعام 1964 ، وقانون اللائحة العامة لحماية البيانات (GDPR) لعام 2018 ، والتعديلات اللاحقة. تمثل اتفاقية المشاركة البحثية المؤسسية (RPA) ، المستمدة من قانون GDPR ، الموافقة المستنيرة التي تم الحصول عليها من جميع المرضى لجمع العينات البيولوجية والبيانات الشخصية والسريرية والجينية. تم الحصول على RPA من جميع المرضى لتخزين ومعالجة واستخدام البيانات التي تم الحصول عليها للأغراض العلمية.

1. المتطلبات الأساسية للعينات البيولوجية

1. تحقق مما إذا كان المريض يستوفي شروط التسجيل استنادا إلى بروتوكول RPA والمشاريع وقدم وصفا مفصلا لتقنية RPA لجميع المرضى.
   1. زيادة مشاركة المرضى ، على سبيل المثال ، بث فيديو كرتوني تعليمي في غرف الانتظار لإعلام المرضى بأهمية وتأثير RPA. توفير إشارات مرجعية للأداة لجميع المرضى (انظر الرسوم المتحركة الكرتونية القصيرة التي يمكن الوصول إليها مجانا في https://www.ieo.it/it/PER-I-PAZIENTI/I-diritti-del-paziente/Consensi-informati/ و https://vimeo.com/679070846).
   2. تدريب الموظفين على تنفيذ إدارة الموافقة خلال كل مرحلة من مراحل الاستشفاء وتقديم معلومات إضافية إذا شارك المرضى في دراسة محددة.
      ملاحظة: إذا لم يتم توقيع RPA ، فلن يتم جمع العينات البيولوجية.
   3. تجنب تضمين الحالات التي تسببت في الإصابة بفيروس SARS-CoV-2 (COVID-19) والتهاب الكبد B (HBV) والتهاب الكبد C (HCV) وفيروس نقص المناعة البشرية (HIV).

2. برنامج البنك الحيوي

1. استخدم برنامج نظام إدارة معلومات المختبر (LIMS) لتتبع جميع العينات البيولوجية. تأكد من توفر نظام تشغيل جيد يحصل تلقائيا على المعلومات الشخصية والسريرية عند تسجيل المريض ويمكن دمجه مع السجلات الطبية والحالات الإدارية و RPA والبيانات المرضية للمرضى ، كما هو موضح في الشكل 2.
2. التأكد من تسجيل العينات البيولوجية باستخدام برنامج البنك الحيوي.
   1. تحديد المرضى باستخدام الرموز. قم بتعيين رمز فريد لكل فرد ، والذي يطابق رقم السجل الطبي (الزيارة الفردية ، نوع خدمة المريض).
      ملاحظة: أثناء التسجيل، يتم تحديث تقنية RPA العلمية إلكترونيا في نظام التشغيل.
3. إنشاء معرف القسمة
   1. حدد السنة والموقع التشريحي أو نوع السائل الحيوي (الجدول 1) الذي نشأت منه العينة (الجدول 2) ، وأضف رقما فريدا تدريجيا لكل عينة.
   2. بالنسبة للأعضاء الثنائية ، أضف رقما تسلسليا لتمييز أصل العينة البيولوجية عن العضو الأيمن أو الأيسر. قم بتعيين الاختصار باللاحقة 1 (لليسار) أو 2 (لليمين) - رقمان.
      ملاحظة: على سبيل المثال ، يبدو المعرف التفصيلي مثل "12-B-00100-01" ، حيث يشير 12 إلى السنة ، ويشير B إلى العضو = الثدي.
4. سجل بمعرف لكل حصة
   1. تتبع نوعين ماكرو من العينات البيولوجية: المواد الصلبة والسوائل.
   2. قسم إلى فئات فرعية: عينات طازجة وعينات مجمدة.

الشكل 2: واجهة تمثيلية لنظام إدارة معلومات المختبر (LIMS) للبنك الحيوي. يتم تحديث تقنية RPA العلمية إلكترونيا من خادم السجلات السريرية. الاختصارات: LIMS = نظام إدارة معلومات المختبر ؛ RPA = اتفاقية المشاركة البحثية. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

الجدول 1: أنواع السوائل الحيوية والرموز المقابلة. الرجاء الضغط هنا لتحميل هذا الجدول.

الجدول 2: أنواع عينات الأنسجة والرموز المقابلة. الرجاء الضغط هنا لتحميل هذا الجدول.

3. جمع العينات

1. إعداد خطة الجراحة اليومية
   1. حدد ما إذا كان المريض قد وقع على RPA أم لا وما إذا كان مؤهلا.
   2. تحقق من الشروط التالية:
      1. التحقق من امتثال المريض لمعايير التضمين: الإبلاغ عن أي حالة إيجابية لفيروس نقص المناعة البشرية وفيروس التهاب الكبد B و HCV و COVID-19 في حقل المخاطر المعدية المناسب "RI" لتجنب جمع العينات البيولوجية.
      2. تحقق مما إذا كان المريض مسجلا في تجربة سريرية أو مشروع بحث معتمد محدد من خلال إكمال حقل الدراسة / المشروع بشكل صحيح في كل ملف تعريف للمريض.
      3. إبلاغ الفنيين إذا كان خطر العدوى غير معروف ؛ تجاهل العينات ذات النتائج الإيجابية أو المخاطر غير المعروفة.
2. معالجة وتخزين العينات في البنك الحيوي، كما هو موضح في الشكل 3.
   1. جمع عينات الأنسجة الطازجة والمجمدة المتعلقة بالمرضى الذين خضعوا لعملية جراحية.
   2. اجمع العينات الخلوية ، إما عن طريق تقنيات الاستنشاق أو التقشير ، للآفات الصغيرة التي تمت إزالتها جراحيا.
   3. جمع السوائل البيولوجية (على سبيل المثال ، الدم ، المصل ، البلازما ، PBMC ، مسحة الشدق ، البول ، البراز ، والاستسقاء) للمرضى في مرحلة ما قبل دخول المستشفى ، والمرضى المسجلين في التجارب السريرية ، وأي موضوع آخر مشارك في مشاريع الفحص المعتمدة.

الشكل 3: نموذج التسلسل الهرمي. من مريض واحد ، تتم معالجة عدة فئات فرعية من الحلقات وتخزينها في البنك الحيوي. الاختصارات: PMBCs = خلايا الدم أحادية النواة المحيطية ؛ LIMS = نظام إدارة معلومات المختبر. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

4. جمع عينات الدم

1. جمع دم المريض في 6 مل vacutainers تحتوي على مضادات التخثر Na 2 EDTA (_7.2 ملغ ، المجففة بالرش). قم بتسجيل vacutainers المسمى برقم السجل الطبي ورمز الحلقة وقم بمعالجتها بطريقتين مختلفتين: طازجة أو مجمدة.
2. للحصول على عينات جديدة ، قم بتسجيل عينات الدم في برنامج البنك الحيوي. قم بتسمية vacutainers برمز معرف البنك الحيوي وتسليمها إلى المستخدمين المصرح لهم.
3. بالنسبة للعينات المجمدة المخزنة في البنك الحيوي ، قم بإعداد أنبوبين مشفرين من Cryobank 2D ، كل منهما 900 ميكرولتر من الدم (الشكل 4). سجل الحصص في برنامج البنك الحيوي، وضعها على لوحة باركود محددة، وقم بتخزينها في مجمدات (-80 درجة مئوية) لضمان درجة حرارة ثابتة.

الشكل 4: مواد العينات المجمدة . (أ) أنابيب الباركود 2D ، (ب) قارئ الباركود لأنبوب واحد ، و (ج) لوحة أنابيب للتسجيل والتخزين. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

5. جمع عينات المصل

1. اجمع دم المريض في "أنابيب مصل بلاستيكية" سعة 6 مل تحتوي على سيليكا مغلفة بالرش للحث على التخثر. اترك أجهزة التفريغ لمدة 3 ساعات في درجة حرارة الغرفة (RT) للحث على التجلط ، ثم أجهزة الطرد المركزي عند 828 × جم لمدة 10 دقائق عند 20 درجة مئوية.
2. قم بتخزين المصل (450 ميكرولتر) في أنابيب مشفرة Cryobank 2D سعة 0.5 مل بإجمالي 3-4 حصص لكل عينة. إذا كان حجم المصل من القسمة الأخيرة أقل من 450 ميكرولتر ، فحدده على أنه "بقايا" أثناء التسجيل لتتبع الكمية الصحيحة من المصل المجمد.
3. سجل الحصص في برنامج البنك الحيوي، وضعها على لوحة باركود محددة، وقم بتخزينها في مجمدات (-80 درجة مئوية) لضمان درجة حرارة ثابتة.
   ملاحظة: يعتمد عدد القسامات على الكمية الأولية للدم الكامل المأخوذ وكمية المصل التي تم الحصول عليها.

6. عزل الخلايا أحادية النواة في الدم المحيطي

1. افتح غطاء التدفق الصفحي وقم بتنظيفه بنسبة 70٪ من الإيثانول. قم بإعداد الكيس للنفايات البيولوجية ، ومحلول ملحي معقم 1x مخزن بالفوسفات (PBS) ، وأنبوب مخروطي معقم فارغ سعة 50 مل.
2. صب الدم (من أنابيب تجميع EDTA) في الأنبوب المخروطي المعقم الفارغ سعة 50 مل وقم بتخفيفه بنسبة 1: 1 باستخدام برنامج تلفزيوني معقم 1x (على سبيل المثال ، 15 مل من الدم + 15 مل من 1x PBS). استخدم PBS لشطف أنبوب الدم.
3. قم بالطرد المركزي للأنابيب عند 400 × جم لمدة 30 دقيقة عند 20 درجة مئوية وقم بمعالجة الأنابيب تحت غطاء بيولوجي. استرجع الطبقة البيضاء الوسطى التي تحتوي على PBMCs باستخدام ماصة باستور وضعها في أنبوب مخروطي معقم جديد سعة 50 مل. أضف ما يصل إلى 45 مل من PBS لغسل PBMCs والخلط وأجهزة الطرد المركزي عند 400 × جم لمدة 10 دقائق عند 4 درجات مئوية. استرجع الحبيبات ، وأعد تعليقها في PBS ، وعد الخلايا باستخدام غرف Burker التي تستخدم لمرة واحدة.
   ملاحظة: حجم PBS يعتمد على بيليه. من 15 مل من الدم ، تأكد من حجم إعادة التعليق من 2-3 مل ثم تخفيف 1:10 للعد. استخدم المعادلة (1):
   متوسط 3 مربعات × 10000 × عوامل التخفيف × مل من حجم إعادة التعليق = عدد الخلايا الإجمالية (1)
4. اغسل PBMCs مرة أخرى باستخدام PBS ، واخلطها ، وأجهزة الطرد المركزي عند 400 × جم لمدة 10 دقائق عند 4 درجات مئوية. تمييع PBMCs في 2-3 × 10⁶ خلايا / مل في وسط التجميد (مصل بقري الجنين (FBS) + 10٪ ثنائي ميثيل سلفوكسيد [DMSO]). قم بإعداد أنابيب Cryobank 2D المشفرة عن طريق نقل 1 مل من الخلايا المعاد تعليقها إلى كل أنبوب تبريد ، ووضعها في صندوق تبريد محدد ، وتخزينها في -80 درجة مئوية في أسرع وقت ممكن.
   ملاحظة: يتكون وسط التجميد من FBS مع DMSO معقم بنسبة 10٪ ويتم تخزينه في حصص عند -20 درجة مئوية لمدة تصل إلى 6 أشهر. مرة واحدة ذوبان ببطء في 4 °C ، يجب استخدامه في غضون 2 أسابيع.

7. جمع عينات البلازما

1. جمع دم المريض في 6 مل vacutainers تحتوي على مضادات التخثر Na 2 EDTA (_7.2 ملغ ، المجففة بالرش). قم بالطرد المركزي للمكنسة الكهربائية التي تحتوي على الدم الكامل عند 2000 × جم لمدة 10 دقائق عند 4 درجات مئوية لفصل البلازما.
2. قم بإزالة الطبقة العليا من البلازما باستخدام ماصة باستور سعة 3 مل ، وانقلها إلى أنبوب معقم مخروطي معقم سعة 15 مل ، وأجهزة طرد مركزي عند 16000 × جم لمدة 10 دقائق عند 4 درجات مئوية للقضاء على خلايا الدم الملوثة. نقل البلازما إلى 1 مل Cryobank 2D أنابيب مشفرة.
3. قم بتسجيل الحصص في برنامج البنك الحيوي ، وضعها على لوحة باركود محددة ، وتخزينها في الثلاجة (-80 درجة مئوية) لضمان درجة حرارة ثابتة.

8. جمع عينات مسحة البراز والشدق

1. اجمع البراز ومسحات الشدق في أنابيب سعة 15 مل تحتوي على المحلول المحدد التالي: 50 mM Tris-HCl ، 10 mM NaCl ، و 10 mM EDTA ، درجة الحموضة 7.5.
2. تسجيل الأنابيب في برنامج البنك الحيوي. قم بتسمية الأنابيب برموز البنك الحيوي.
3. قم بتخزين البراز ومسحات الشدق في درجة حرارة 4 درجات مئوية في ثلاجة البنك الحيوي.

9. معالجة الأنسجة

1. قم بفحص عينات الأنسجة من قبل أخصائي علم الأمراض لتحديد ما إذا كانت المادة غير الضرورية لإجراءات التشخيص كافية لأغراض البحث.
   ملاحظة: عندما يكون حجم الأنسجة أقل من 1.5 مم³ ، يتم تخزينها إما في OCT أو تقديمها كعينة جديدة (A) مرتبطة بطلب بحث محدد.
2. كلما كان ذلك ممكنا ، اجمع حتى النظير غير المرضي (NP) للأنسجة المرضية (P). ضع العينات في أطباق بتري معقمة للخلايا تحمل علامة P و NP (الشكل 5). احتفظ بالأنسجة على الجليد عند 4 درجات مئوية وقسمها إلى ثلاثة أجزاء لكل منها (A و B و C) إذا توفرت مادة كافية.
   1. عينات الأنسجة الطازجة (A): ضع حصصا جديدة من أنسجة P و NP في أنابيب ذات وسيط استزراع مناسب محدد في كل بروتوكول محدد وأرسلها إلى وحدات بحث خارجية (مثل مختبرات الأبحاث).
   2. عينات أنسجة OCT (B): ضع حصصا جديدة من أنسجة P و NP في قوالب التبريد ، واملأها براتنج OCT (10.24٪ كحول بولي فينيل ، 4.26٪ بولي إيثيلين جلايكول ، و 85.5٪ مكونات غير تفاعلية) ، وضعها على الفور في جهاز تجميد سريع عند -80 درجة مئوية.
      ملاحظة: عند -80 درجة مئوية ، تستغرق الأنسجة المدمجة في OCT من 60-150 ثانية للتجميد.
   3. عينات الأنسجة (C): ضع عينات الأنسجة المتبقية في أنابيب Cryobank 2D المشفرة في جهاز التجميد السريع.
3. قم بتخزين الألواح في درجة حرارة -80 درجة مئوية.
   ملاحظة: لكل حصص OCT مجمدة ، قم بإجراء اختبار فحص الجودة قبل التوزيع واستخدامه لإجراء تقييم نسيجي ، كما هو موضح في القسم 11.

الشكل 5: سير عمل البنك الحيوي لعينات الأنسجة. الاختصارات: LIMS = نظام إدارة معلومات المختبر ؛ OCT = درجة حرارة القطع المثلى. الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

10. تجميد الأنسجة

1. قم بتجميد الأنسجة بسرعة في أبخرة الأيزوبنتان باستخدام جهاز تجميد فلاش. ضع عينات الأنسجة في الأيزوبنتان عند -120 درجة مئوية لمدة 3 دقائق وقم بتخزينها في غرف الحفظ بالتبريد عند -80 درجة مئوية.
   ملاحظة: يتم استخدام منهجيتين لتجميد عينات من الورم والأنسجة السليمة باستخدام التجميد السريع للحفاظ على سلامة الأحماض النووية.

11. مراقبة جودة الأنسجة

1. ضع أداة التبريد في حاوية مبردة عند درجة حرارة تتراوح بين -20 درجة مئوية و -40 درجة مئوية ، وقطع بعض عمليات التجميد من كتلة OCT¹⁷. أداء تلطيخ الهيماتوكسيلين ويوزين (H&E) على تشريح الأنسجة¹⁸. تحليل مورفولوجيا الأنسجة تحت المجهر الضوئي¹⁹.
   ملاحظة: المقاطع لها سمك مناسب من 3-12 ميكرومتر.
   1. املأ نموذجا محددا (الجدول 3).

الجدول 3: شكل مراقبة الجودة لأقسام الأنسجة المجمدة والمدمجة في OCT. اختصار: OCT = درجة حرارة القطع المثلى. الرجاء الضغط هنا لتحميل هذا الجدول.

12. طلب واسترجاع العينات لأغراض البحث

1. طلب القسمة المخزنة:
   1. احصل على نموذج مكتمل مع اسم مشروع البحث والباحث الرئيسي (PI) وتاريخ الاستلام ووصف موجز. قم بتشغيل استعلام على قاعدة بيانات البرامج (DB) ، وحدد القسمة ، وقم بإنشاء قائمة التقاط للفنيين ، وتحقق من الرمز الشريطي لكل حصص تم استردادها.
      ملاحظة: للحصول على عينات من البنك الحيوي ، يجب على الباحثين من معهدنا أو المتعاونين الخارجيين (الربحيين أو غير الربحيين) التقدم باستخدام نموذج محدد ، ويتم تقييم المشروع من قبل لجنة فنية علمية ولجنة الأخلاقيات.

النتائج

وباتباع الإجراءات التشغيلية الموحدة الموصوفة أعلاه، جمعنا ما مجموعه 38,446 خزعة سائلة بيولوجية مشروحة وما مجموعه 10,205 عينة من الأنسجة في الفترة من نيسان/أبريل 2012 إلى كانون الأول/ديسمبر 2021 (الشكل 6أ). بالإضافة إلى ذلك ، قمنا بتحليل العينات التي تم جمعها بالتفصيل من أقسام جراحة المسالك البولية وأمراض النساء وأمراض الثدي ، وكذلك أقسام الرأس والرقبة والبطن والحوض وجراحة الصدر. كان أكبر عدد من عينات الأنسجة التي جمعناها من أورام الثدي (الشكل 6 ب ، ج). منذ عام 2019 ، بدأنا أيضا في جمع عينات بيولوجية أخرى ، مثل مسحات البول والبراز والشدق ، بعد زيادة الطلب بشكل كبير على مر السنين (الشكل 6 د).

كما هو موضح في الشكل 6 أ ، عانت كمية العينات التي تم جمعها ، وخاصة الأنسجة ، خلال الفترة 2020-2021 بسبب جائحة COVID-19 والانخفاض المرتبط بها في إجراءات الأورام. والأهم من ذلك أن العمل العلمي لم يتضاءل خلال هذه الفترة بسبب استخدام عينات البنك الحيوي المخزنة والمشروحة بشكل صحيح والتي تم جمعها في السنوات السابقة. سمح لنا الجمع السليم للعينات البيولوجية والبيانات السريرية المرضية المرتبطة بها بالحصول على بنك حيوي بأثر رجعي وتنافسي جيد التنظيم. تحقيقا لهذه الغاية ، يجب أن يتم اختيار العينة الجراحية من قبل أخصائي علم الأمراض ، لضمان التشخيص الصحيح وإتاحة الفرصة لإجراء البحوث مع عينات الأنسجة المناسبة. في البنك الحيوي لدينا ، يتم وضع إجراءات عمل محددة واتباعها بحزم ، بحيث نطبق إجراءات موحدة تتوافق مع شهادة ISO 9001 في سياق البنوك الحيوية للبحث.

الشكل 6: المجموعة التراكمية للبنوك الحيوية للعينات الحيوية في المعهد الأوروبي للأورام ، من 2012 إلى 2021. الجمع التراكمي لعينات الأنسجة (أ) (المنحنى البرتقالي) والدم مع عينات المصل (المنحنى الأزرق) ؛ الجمع التراكمي لعينات أنسجة الثدي (B) (منحنى أحمر) ؛ الجمع التراكمي لعينات أنسجة المبيض (C) (المنحنى الأخضر) والبروستاتا (المنحنى الرمادي) والرئة (المنحنى الأزرق الفاتح) وعينات أنسجة القولون (المنحنى الأصفر). من عام 2019 إلى عام 2021 ، جمع تراكمي ل (د) عينات بيولوجية إضافية: البراز (الخط الأزرق) ، مسحة الشدق (الخط الوردي) ، البلازما (الخط الأخضر الفاتح) ، والبول (الخط البنفسجي). الرجاء الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Discussion

على الرغم من أن علم الأورام قد حقق تقدما هائلا ، إلا أن السرطان لا يزال السبب الرئيسي للمراضة والوفيات في جميع أنحاء العالم²⁰. يعتمد فهم عدم تجانس الورم وتطوره الزمني بمرور الوقت ونتائج العلاج المستهدف بشكل صارم على جمع البيانات الدقيقة في سياق الرعاية السريرية الروتينية²¹. في هذا الصدد ، يكتسب نهج "multi-omics" زخما في علم الأمراض التنبئي للأورام²². يتم دمج تقييم العلامات الحيوية التقليدية القائمة على الأنسجة باستخدام العديد من التحليلات الحيوية الجديدة ، مثل الدم والبلازما والبول واللعاب والبراز²³،²⁴،^25،26. لذلك ، يتم التعرف على البنوك الحيوية الآن كبنى تحتية محورية لتعزيز الممارسة السريرية. إذا نظرنا إلى الوراء في تاريخ أبحاث السرطان ، فإننا ندرك أن الاكتشافات الأكثر إثارة للإعجاب والرائدة لم تكن ممكنة بدون الفحص المباشر للأنسجة السرطانية أو الخزعات السائلة. بمرور الوقت ، تطور مصدر الأنسجة السرطانية ونوع الخزعة السائلة المراد فحصها من التشريح الخام ، و "لقاءات الصدفة" العشوائية ، وفي بعض الحالات ، الاتجار غير المشروع إلى مجموعات السرطان المنظمة وبنوك الأورام الحديثة الاستراتيجية. لقد تغير النظر في العديد من القضايا الأخلاقية بشكل كبير سواء في الممارسة أو في العوامل الرئيسية التي تميز بنوك الأورام الحديثة عن مجموعات الأورام في الماضي.

نظرا للتقدم في أبحاث السرطان والكم الهائل من المعلومات الجزيئية التي توفرها الآن التقنيات الحديثة ، أصبح من الواضح أكثر فأكثر أن البنوك الحيوية ، وخاصة تلك الموجودة في مراكز السرطان ، قد تواجه عدة أنواع من المشكلات المنهجية. ومن بين هذه التحديات، أصبحت التكنولوجيا تحديا عالميا لا يزال يحول دون توحيد الإجراءات التشغيلية الموحدة ومواءمتها. جانب آخر مهم للحفاظ على أنشطة البنك الحيوي الأساسية هو وجود برنامج LIMS متكامل قادر على تلقي جميع معرفات المستشفى وجميع البيانات السريرية المقننة القادمة من برنامج المستشفى والحفاظ عليها تلقائيا. من الجدير بالذكر أنه يمكن الحصول على برامج قيمة أخرى تستخدم لإدارة البنوك الحيوية وبعض البرامج المجانية لإدارة البنوك الحيوية²⁷،²⁸،²⁹،^30،31. خطوة أخرى حاسمة في البنوك الحيوية هي تنفيذ ميثاق المشاركة لجميع المرضى والاتفاق القانوني والأخلاقي اللازم لتخزين البيانات السريرية والعينات الحيوية^10،32.

وفي هذا الصدد، يحتوي هذا البروتوكول على مبادئ توجيهية محددة جيدا لا تسمح بجمع وتخزين العينات البيولوجية في غياب الموافقة. هذه أيضا قضية حرجة حيث يمكن للمرضى سحب مشاركتهم حتى بعد تخزين عيناتهم. وهكذا، تم تنفيذ طرق لأخذ هذه العينات بسرعة من نظام البنوك الحيوية. تتبع العينات الحيوية التي تصل من المرضى الذين تم تجنيدهم من قبل البنك الحيوي لدينا بروتوكولات صارمة للجمع والتخزين. وفي هذا الصدد، تم تقييم عدة جوانب هامة لرصد هذه العملية ويجري تحسينها باستمرار. على وجه الخصوص ، تتطلب شهادة ISO9001 عدة مؤشرات للأداء ، مثل الوقت الإقفاري الدافئ ، والذي يجب الحفاظ عليه لمدة تقل عن 30 دقيقة أو 60 دقيقة اعتمادا على مصدر الأنسجة. بالإضافة إلى ذلك ، يتم جمع الخزعات السائلة والسوائل البيولوجية باستخدام بروتوكولات موحدة تتبع إجراءات زمنية صارمة 15،33،³⁴،^35،36.

هناك ميزات محددة ذات أهمية كبيرة في سير عمل البنوك الحيوية. وتشمل هذه وجود أخصائي علم الأمراض المعتمد ، والذي يضمن أخذ عينات من الأنسجة لأسباب تشخيصية ، وجمع الأنسجة للبنوك الحيوية في إطار زمني متوافق مع جودة عالية من العينات (الوقت الإقفاري هو مؤشر مهم لبعض أنواع البحوث ، مثل المقايسات المعتمدة على الحمض النووي الريبي ، والتي تتطلب وقتا أقل تروية دافئة). علاوة على ذلك ، فإن إدارة المساحة المطلوبة لتخزين العينات لها أهمية كبيرة في البنوك الحيوية. يمكن أن يكون عدد الخزعات السائلة التي تم جمعها مدفوعا بتصميم الدراسة. غالبا ما يتم جمع الخزعات السائلة خلال فترة ما قبل الجراحة وفترة المتابعة ، على النحو المحدد في كل تصميم دراسة.

وبفضل حملات الفحص للوقاية من السرطان والتشخيص المبكر للأورام، أي أورام الثدي الصغيرة الحجم في المراحل المبكرة من النمو، فضلا عن توافر التقنيات الجراحية طفيفة التوغل، فقد قللت من عدد عينات الأنسجة المتاحة للبحث (حيث أن معظم عينات الأنسجة تستخدم دائما لأغراض التشخيص). تحسنت القدرة على جمع وتخزين العينات البيولوجية بشكل كبير خلال السنوات القليلة الماضية. ويمكن ملاحظة ذلك بالنسبة للسوائل البيولوجية، مما يعكس زيادة قدرة هذا البنك الحيوي على دعم المجموعات البحثية لهذا المعهد في الطلب المتزايد على المواد المشروحة المشتقة من المريض. على الرغم من هذه التحسينات ، فقد واجهنا بعض القيود على الدراسات متعددة المراكز التي تتطلب التنسيق بين البنوك الحيوية من مختلف أنحاء العالم ، والتي لا يمكن دمجها إلا من خلال تنفيذ إجراءات مماثلة.

بعد استبعاد معظم القضايا الأخلاقية والتقنية المتعلقة بالبنوك الحيوية ، بما في ذلك جمع جميع المعلومات السريرية والديموغرافية ، فإن الهدف التالي هو تنفيذ رقمنة جميع المستحضرات النسيجية والتلوين المستخدمة لأغراض التشخيص والبحث. هذا أمر ذو أهمية أساسية للجيل القادم من الدراسات التي ستستفيد بشكل كبير من علم الأمراض الرقمي المتكامل والبنك الحيوي ، والذي سيصبح المعيار للمستقبل. فقط سلسلة كبيرة من المرضى الذين لديهم بيانات متكاملة وصور رقمية قد تغذي دراسات الذكاء الاصطناعي (الذكاء الاصطناعي) الكبيرة متعددة المراكز لتحسين رعاية مرضى السرطان. في الختام ، نعتقد أن الرعاية الصحية الجيدة لا تنتهي بالتشخيص والعلاج. تشمل أفضل الممارسات إيجاد طرق للتشخيص المستمر وتحسين العلاج لأي مرض ، لا سيما تلك التي تؤثر بشدة على متوسط العمر المتوقع أو الجودة.

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