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    生物銀行:多種樣本的全球存儲庫

    如果您想研究與表型信息相關的遺傳變異,特別是在稀有遺傳變異的背景下,您將需要一個大樣本集。如果幸運的話,所需的樣品已經放在冰箱里了。但更可能的是,你需要在其他地方獲得它們。

    大樣本數的一個潛在來源是生物庫。顧名思義,生物銀行是各種生物材料的檔案或存儲庫。“維持在生物庫中的各種生物樣本(包括血液,唾液,血漿和純化的DNA)可以被描述為人類生物體的文庫,” Coriell醫學研究所說,它運行著一種這樣的資源。 

    根據RUCDR Infinite Biologics的**運營官安德魯·布魯克斯(Andrew Brooks)所說,這是一個羅格斯大學運營的生物保存庫,包括大約1200萬個DNA樣本和850萬個細胞系,生物庫有各種形狀和大小,并且具有不同的通道。有些是通用檔案,有些則專注于特定的醫療條件。一些公開提供樣品,另一些是私人樣品,還有一些樣品介于兩者之間 - 僅對特定臨床研究的研究成員開放。

    不僅僅是冰柜

    那么,物理上,生物庫是什么?從根本上說,它可以像專用的實驗室冷凍機一樣簡單,并附有嚴格的文件。但據漢密爾頓存儲公司總裁馬修漢密爾頓稱,許多生物銀行選擇更精細的設置來確保庫存樣品的一致性,準確性,文檔和質量。“并不是手冊還沒有完成,”他說,“但隨著時間的推移,人們開始接受使用機器人來存儲珍貴樣品的更有效方法。”

    例如,傳統冰柜的一個重要問題是,每次打開和關閉時,樣品都可以預熱。此外,當冷凍柜可以自由進出時,樣品可能會丟失,錯位或被污染。為了解決這些問題,Hamilton Storage銷售一種名為Hamilton BiOS的自動冷凍系統,用于存儲10,000到1000多萬個樣品。不是手動添加和刪除樣本,而是通過計算機界面進行交互。系統根據需要插入和檢索樣本,不僅記錄樣本的位置,還記錄它們的檢索時間,由誰和多長時間。“機器人技術用于實施行業的**佳實踐,因為需要樣本完整性和審計跟蹤,以便為已發表的研究提供可靠,準確的數據,”Hamilton說。

    漢密爾頓補充說,他的公司正與荷蘭格羅寧根的LifeLines Biobank合作開發一個存儲庫,**終將存儲大約1300萬個樣本。

    廣泛的“打字”樣本

    英**生物銀行  由大約50萬英**公民的生物材料組成,是公共生物庫的一個例子。根據英**生物銀行副行政長官蒂姆·西姆曼(Tim Peakman)的說法,被招募進銀行的人并沒有被選中以適應任何特定情況。**的招聘標準是年齡:所有參與者年齡在40**69歲之間。這些個體通過生活方式和心理評估以及物理測量進行了廣泛的表型分析,并收集了一系列生物標本。參與者還同意隨著時間的推移跟蹤他們的醫療進展,從而可以建立大型患者隊列并將生物標志物與生物學相關聯。

    “這是一個完全開放的資源,”匹克曼說。“生物銀行建立了資源,研究人員的工作就是利用它。”

    生物庫通常**少記錄有關樣本的基本信息,例如性別,年齡和樣本來源。但他們經常用更專業的信息補充這些數據,這可以增加銀行對研究人員的價值。例如,英**生物銀行獲得資金,為100,000名參與者進行MRI和超聲成像,Peakman說,并對所有參與者進行基因分型。

    英**生物銀行使用名為UKBiobankAxiom®Array的定制微量滴定板微陣列,為其500,000個人中的每一個收集了大約820,000個單核苷酸變體的數據,產生了超過4000億個數據點的集合。然后,這些數據被傳遞到牛津的Wellcome人類遺傳信托中心,該中心使用生物信息學算法來“估算”(或推斷)每個基因組的另外7000萬個堿基,Peakman說。這占整個基因組的約2%。

    根據Affymetrix遺傳分析基因分型業務**副總裁兼總經理Laurent Bellon的說法,該公司為**各地的許多生物銀行項目開發了定制基因分型陣列,其中包括英**生物銀行,美**百萬退伍軍人項目  。中**(500,000人)和韓**(600,000人)的退伍軍人事務和生物銀行。

    “我們擁有廣泛的可定制功能,”Bellon說。“不同的生物銀行有不同的科學目標,需要量身定制的內容,沒有兩個設計是相同的。”

    在**近的一個例子中,研究人員使用英**生物銀行的50,000名參與者的數據來搜索與吸煙和肺功能相關的遺傳變異,確定了6個新的候選基因座[1]。

    Bellon說,不屬于生物庫研究的研究人員通常也可以獲得這些陣列。通過使用它們,他們可以輕松地將他們的數據集與銀行的數據集進行比較,并通過構建更大規模的元分析來豐富他們的數據。

    擴展應用程序

    Illumina還提供專門用于生物銀行應用的微陣列,產品經理John Picuri說。其中包括CoreExome-24和OmniExpress-24,以及該公司**新的產品,Multi-Ethnic Array系列。“OMIM,ClinVar和PharmGKB的超過400,000個外顯標記和20,000多個手工標記”包括“針對”全**所有人群“的變種”,以及“針對歐洲,東亞和南亞的更具針對性的陣列”人口(EUR / EAS / SAS)和西班牙裔和非洲裔美**人(AMR / AFR)。“

    Picuri說,這種陣列具有廣泛的應用,包括分層臨床試驗人群和疾病特異性研究。對于具有特定研究目標的生物庫(例如,特定疾病或疾病群),“進行遺傳分析可以更好地了解疾病或表型的潛在遺傳基礎。”

    不幸的是,布魯克斯說,獲取生物樣本的樣本和數據并不普遍。他說,在某些情況下,樣本或多或少一般可以象征性收費。在其他情況下,研究人員**向資助機構或項目的研究協調員申請。但無論如何,這種努力可能是值得的:對于可以訪問的研究人員來說,結果是他們可能無法利用的大量數據。


    參考

    [1] Wain,WL等人,“對吸煙行為,肺功能和慢性阻塞性肺病遺傳學的新見解(英**BiLEVE):英**生物銀行的遺傳關聯研究”,Lancet Respir Med,3:769 -81,2015。[PMID:26423011 ] 

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