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艾科试剂:王伟业:精准医学是国际和中国生物样本库的发展趋势


 
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By : 艾科试剂   |  2016-01-13

生物谷: 能否介绍一下2015年您在生物样本库领域做了哪些工作?有何心得体会?

王伟业:归结起来, 2015年与生物样本库建设和管理相关的工作内容主要有几个方面: (1)按照当初的计划安排,样本库的运作与管理发展更加需要一些具体的信息化管理功能。所以我在原来信息化管理系统(BIMS)的基础上做了新的系统设计,并以NG BIMS命名,体现新一代的系统产品的更新(Next Generation BIMS),由合作的海尔团队研发,目的是为了满足样本库日常操作和管理的需要;(2)继续我负责的国际合作研究项目,探讨队列研究数据统一与共享模式。同时也开始探索应用此数据统一与共享模式与国际合作团队开展新的项目合作 – 作为中国方面合作者之一,加入合作方向加拿大政府申报新的研究项目,主要核心是探索应用此模式在新合作项目中作为验证体系,这也是数据需要统一之后才能够共享的作用之一;(3)将多中心队列研究生物样本如何协同(Interoperability)管理以减少不同来源生物样本之间异质性(Heterogeneity)的经验和观点;以及为什么要先统一数据才能够信息共享的研究思路和认识发表在行业的中文期刊上,希望供有兴趣者参考讨论;(4)还有就是前面谈起的,基于自己的研究与研发兴趣的内容进行综合性归纳后形成系统性建设和运用生物样本库的新理念-“平台化医学研究资源”。希望和同行探讨,能够对建设临床信息表达的生物样本库能起到一点引导作用,至少引起一些共同兴趣者的思考;(5)另外2015年启动一项新的内容就是在我们医院院长领导的系统性研究资源建设项目中,作为承担者之一开始探讨在日常的医院临床工作中(Routine Practice),如何利用存在的临床信息和生物样本资源建立围产医学和儿科学系统性研究所需要的资源,主要的目的是建设一个系统性的资源,为不同专长和研究方向/兴趣的研究者提供统一(harmonized)的研究资源,不同研究研究方向的研究结果可以系统性和综合性分析同一个/群个体。这项建设信息和生物样本资源的工作基本模式可能就是寻找一些前面所述的论据; (6)另外一项工作也开始,探讨如何利用电子化的临床病历(EMR)系统中的数据信息作为日常临床工作中招募样本人群做临床研究的可行性,最主要讨论三个问题:1. 电子临床病历数据的可用性(Useful), 2. 如何应用(Useable)?3. 存在的问题有什么解决方法? 核心是一是寻找建设临床研究数据库的方法和评估信息质量的方法,而是讨论如何建立和加强临床医生和临床研究者之间的合作(Team-up策略)。与之相关的,研究与国际合作者讨论以最小数据集的方式(Minimal Dataset)探讨产科临床数据集的应用 以及在此基础上的学习交流是否可能对改进临床起点作用,这只是开始讨论与构思,还没有形成具体方法。

说道体会,从上述的思路的构思中其实就是我的工作体会:建设生物样本库、临床数据库以及相关的研究结果发现,应该是一个紧密交流的团队,而不仅仅是需要的时候提供要求或支持的多个部门,不能把样本库建设作为一个独立的系统来建设或者认为样本库仅提供储存和提供生物样本的结构,否则会把自己思路和建设目标框中相对狭窄的空间,还会在不同的程度把样本库建设以传统的方式建设与管理,唯一的区别可能就是现在有了一个独立的结构和大的空间和全的设备而已。另外,谈到样本库建设和管理中存在的问题,大家都能够轻易地罗列出很多条,比如信息统一与共享的问题,但更需要清醒地思考问题的原因在哪里,如何具体地解决或改善现状。创新与改变,理念认识很重要,想在前面才有可能走在前面。

生物谷:今年精准医疗的概念很火,您认为精准医疗计划的推出会为生物样本库的建设带来何种影响?

王伟业:当然,我认为精准医学的理念对生物样本库的精神带来影响是显著的,至少促进生物样本库工作者从认识和建设目的上指出一个更加清晰的目标。我想先从我个人与到我们医院生物样本库的团队交流经历来感受一下现实中变化来谈谈这种可能的关系。参观和交流的情况可分为两个阶段,区别在于时间和探讨内容的变化。2012年初期回国启动生物样本库之后的起初两年左右来我们这里参观与交流的团队是一个高峰,我也因此有幸借着与他们的交流结识很多同行,也借此了解中国生物样本库发展的状况和趋势。这个阶段的特点是以参观空间与设备为主要话题,讨论内容围绕着样本收集和储存为主,所以我曾在一些会议报告中提出自己的看法:相信再过两年讨论样本库的建设问题不会集中在空间和设备的问题上了,会转向讨论信息化建设的问题。自2014年下半年后通过接待来访者和讨论,我体会到三种变化:(1)来访团队通常有负责科研的副院长带队,可见领导的重视;(2)参观的内容希望以坐下来多点时间讨论为主,不仅仅是起初有的只是参观一下现场;(3)更显著的变化是提出讨论的问题都是很有共性,而且又经过认真思考,直接与其采取何种方式和以什么为目标建设与发展生物样本库有关。 对样本库常见的认识也比较清楚,信息化如何建设问题也切中主题。一个可喜的变化,我相信也是个人体会,这一变化无不与2015年初逐步兴起的精准医学研究相关,当然也是经历几年发展的必然结果。

上述体会和看法只是通过现实中一些现象的相关性来谈点看法,我想从生物样本库的本身谈生物样本与精准医学研究之间必不可少的关系,直截了当可以这么说,就是没有合适的生物样本就不可能有精准医学研究的结果,因为精准医学研究的突出点是精准,获得精准结果必须有精准生物样本作为其研究资源。按照美国总统奥巴马在2015年初推出精准医学,以临床诊疗结合人类基因数据信息为主的分析,希望能够以精准的方式改善临床诊治的方法和技术。另外也强调了利用研究存在的临床数据对精准医学研究重要性。临床信息决定了生物样本的研究应用的范围和深度,基因信息必须结合临床信息才有可能为病人和健康提供比较精准的结果。临床诊治取决两个最重要方面因素:病人的临床信息和帮助临床了解疾病生物活性的生物样本。除采用基因数据分析,提高临床的精准度,扩展开来,就是利用更多更全面的信息区别与鉴定同样疾病在不同样本人群之间体现的细微差别,借以这种已知的细微差别指导临床对相关疾病的诊疗。基因数据来源于生物样本,美国NIH的肿瘤研究所(NCI)曾经总结认为影响生物样本应用(Usability)受限的最大问题是没有足够的临床信息来表达生物样本的生物特征(Lacking Well-annotated Samples),因为缺乏临床信息,即使有了基因信息,也无法精准地鉴别病人之间的细微差别,由此可见,生物样本与精准医学研究密切相关。

生物谷:您在生物样本库建设和信息化管理方面具有非常丰富的经验,请问您如何看待“互联网+”以及“大数据”的概念在该领域的应用?

王伟业:互联网和大数据这两个概念在现代生样本库信息化建设和发展进程中是必然存在的重要元素之一:临床信息决定生物样本的生物特性以及其应用的广度和深度;通过生物技术可以挖掘生物样本内涵的生物活性,其产生的研究结果就是累计大量数据信息,随之进一步更加全面地反映生物样本的生物特性。所以生物样本应用过程就是生物样本由一种物质形式转化为信息形式,简言之,建设生物样本库的最终目的是为将其最大化地转化为信息,所以临床信息,生物样本和研究结果作为医学研究的三大资源,皆为医疗大数据的来源。而数据和其产生的信息都需要通过互联网交流和发挥其作用。2015年下半年起,我开始在一些报告或培训课程中提出了“平台化医学研究资源”的理念,这是结合我在相关方面的研究和有兴趣从事的研究进行综合与归纳,认为可以构成建设医学研究资源的一种比较全面的方式。此理念主要表明医学研究资源是有多元素共同组成,提倡不要把生物样本库单独来考虑,而主张样本库应起多元素的枢纽作用。研究资源和应用之间以平台模式运作与管理,这不是常说的某个平台,而是要整个资源以平台化结构与模式, 促进资源与应用/用户之间的交流。“平台化”首先要借助互联网进行信息交流: 提供资源与应用结果反馈促进资源满足应用/用户更多需要。平台化包括的元素不应该把生物样本库仅限于临床疾病相关的信息资源,而同时也应该也是正常个人健康档案资源-从健康到疾病发生,疾病到恢复健康,尤其是未来如果家庭医生模式在中国发展的话,个人健康档案资源会显得更加重要,可以改善医生和病人之间的交流和效率。临床信息作为临床研究的信息资源会越来越受到重视,电子化临床病历(EMR)需要结构化,但也不能够单纯地利用结构化来达到信息要求,这不能满足现实的需要,我们需要自然语言处理技术(Natural Language Processing, NLP)解决医生的文字结构的临床发现报告等。另外,生物样本与临床信息整合,关键的是确定整合的方式,其次信息整合后的有效应用,三是从生物样本库方面如何运用临床信息等等。这些都是大数据的起源,也必须通过互联网发挥其作用,所以生物样本库和其相关领域的发展需要“互联网+”以及“大数据”的概念。

生物谷:平台化的医学研究资源有何特点?与生物样本库之间有何联系?

王伟业:平台化医学研究资源理念不是通常说的建立一个信息资源或交流平台,而是建立一个虚拟的(Virtual)平台,其核心就是围绕一个中心点也就是枢纽,由多元素(Elements)与之结合,共同发挥作用,是一种循环状的结构,强调的是多元素协同和生物样本应用于临床研究。简单点就是阐述两件事:生物样本库不是一个独立的个体,而是多个元素与其作用的集合点或枢纽,说的是以平台化的方式和虚拟的结构建设应用于医学研究,并且其应用结果也转为下一个循环需要的资源。

此理念的基础是将我已经做的,正在做,或者感兴趣的几个研究方向,根据每个元素它们之间相互作用和依赖关系,以医学研究资源作为系统而构思。目的是解读医学研究所需要的资源中存在的问题和应该如何系统性建设这样资源。系统性生物学应该从同一个资源作为起点,以不同的研究方向解析不同的问题,再以不同方向获得的研究结果从整体的角度综合性地分析对同一群个体的影响结局。论点可以简单地概括为10个元素:信息化运作和管理样本库,了解相关疾病或者健康信息,应用临床信息表达生物样本的生物特性,信息质量也是生物样本质量要素,鉴于语义化是逻辑性地表达生物样本的信息特征,统一信息数据元素是信息共享的前提,基于临床电子化病历的数据应用是临床重要的信息资源,生物信息学技术应用必须结合临床信息才能够精准分析,建立临床医生与科研人员之间的团队(Team-up)是生物样本应用于临床研究的关键, 资源合理应用需要技术+平台结构。

所以平台化的医学研究资源的理念就是建立在生物样本资源的基础上,是生物样本建设和应用的方式。然而,这只是我个人观点的归纳与总结,是一种思考,论点可能不全或有错误,论据可能目前还没有,但是我们大家正在做的工作就是在找论据。 

 
 
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