陪生物样本宝宝来一场奇妙的旅行(上)

陪生物样本宝宝来一场奇妙的旅行(上)

Posted by omicsPie on 2018-06-03

现代技术的发展让我们有了越来越强大的仪器,分析手段和平台,统计算法,帮助我们研究人体的奥秘,探索自然的奇迹。琳琅满目的open source数据库也让我们感觉到接近真理是越来越简单的事情了(oh, really?!)。当我们一路披荆斩棘勇往直前的时候,很容易忘记了这所有狂拽酷炫技术的基础是什么。俗话说,巧妇难为无米之炊。小编认为,是好的idea 和高质量的样本。今天想跟给大家讨论的是小编认为在组学分析中重中之重的一个方面, 生物样本分析前处理(pre-analytical): 八卦一下样本宝宝们从脱离生物体开始,直到到被放进仪器里的这一段旅行中的形形色色,和他们对后续研究的影响。

众所周知,生物样本对于各种急慢性病,遗传病研究发挥着巨大的关键作用。日益剧增的生物样本库和生物银行也就不意外的担起大任,管理,保存人群队列样本,建立数据库,协助研究危害人群健康的各类重大慢性病的主要致病因素, 发病机理及流行趋势。更重要是,现在流行multicenter study。 通俗的说, 就是一家的样本不够用, 让我多搞几家的,搞大数据!所以, 从生物样本库取得样本,然后做组学分析,发nature,science, cell, 是我们的家常便饭(我怎么那么不信呢)。

样本宝宝们从被采集到成功放到我们的试验台上,就是一场充满挑战的旅行!从采集,分装,运输,储存,然后从样本库历经千辛万苦来到我们实验室A被解冻,实验室B加点溶剂被提取,实验室C各种制备一下,最终,被放进小瓶子放进仪器里面,完成它一生的使命。然而,在我们为它穷尽一生为科研做贡献疯狂打CALL的时候,不要忘记了:

Most errors in a clinical chemistry laboratory are due to preanalytical errors. Preanalytical variability of biospecimens can have significant effects on downstream analyses ------Ellervik C and Vaught J, Clin Chem. 2015 Jul;61(7):914-34.

一只南美洲亚马孙河流域热带雨林中的蝴蝶,偶尔的扇动几下翅膀,可以在几周以后引起美国德克萨斯州的一场龙卷风。同理,生物样本任性的旅行途中的每一个小步骤都很有可能产生很多问题,严重影响后续的一切分析,包括仪器分析,数据质量,生物学解释等。最终影响科学的进步。666666。。。。。

样本就是我们的宝宝,既然它的旅行不可避免,那我们当父母的,就是帮它们尽量减少过程中不必要的伤害吧!怎么做???

SOP(Standard Operating Procedure,标准作业程序), SOP, SOP, 重要的事情说三遍!

除了要有SOP以外,一个详细真实有效能够长期保存的记录,是很必要的, 必要的,要的,的!毕竟样本采集一次不容易,为了几年,几十年甚至更久的研究都是基于它。前人栽树,后人乘凉,可是想把树载好,绝对是一门大学问!


下面开始分享干货,请自觉做好小板凳,拿好爆米花。

1. “Needle to freezer”:

从样本采集到冰柜储存,这个工作一般是由医院或者生物样本库专业人士按照SOP来完成的。但是,对与multicenter 研究来说,情况就复杂很多了。比如,城市A 用Butterfly Needles 从胳膊取血,而城市B采用一般针管。 有的中心使用无添加剂的干燥空管收集血液,有的直接用促凝管收集。收集好的标本在室温下放置多久后才会分装处理并存放到冰柜也很难保持一致。另外,采集样本前受试者的准备情况,如空腹时间长短等, 都会对样本的质量,尤其里面的化合物带来影响。大家可以想象,即便是最后在同一个平台用最标准化的仪器分析,这些分析前不一致,也会对后续整合数据造成极大困难。

Prof. Gunnel Tybring (卡罗林斯卡医学院)针对采集血浆的“Needle to freezer” 提出必须遵照SOP的同时还做好详细记录的建议: The collection procedure (样本收集SOP),Needle to centrifugation time 和Centrifugation to aliquoting time(遵循SOP并记录从针头到离心机再到分装的时间和操作温度,要知道不同离心方法对代谢物的影响都是非常大的!),Hemolysis status (是否溶血,代谢组必须要考虑), Aliquoting to freezing time (从分装到放进零下80度的时间),Number of freeze-thaw cycles (冻溶循环次数)。(该信息是小编去卡罗林斯卡医学院培训时收获的,现在割爱给大家,求加一个大鸡腿!)

理想情况下,所有工作人员不管在世界上的任何一个中心都按照完全一致的SOP处理所有样本。尽管新一代生物样本储存技术已经开始火爆了,但是目前没有办法实现普及。那么, 这些SOP(告诉你怎么做)和详细记录时间温度操作过程等(你实际到底是怎么做的)就非常重要了。去培训的时候才发现,很少有人详细记录, 比如解冻的时间,解冻后在操作台上工作时间,处理所有batch(同等样本量)是不是都是在相似的时间下操作完成的,以及操作者的代号(人与人的差异很大,很大,很大)。。。

不仅如此, 存放样本的管子也很重要,要舍得花钱买好管子,否则盖子不密封,管子破裂了,你就哭吧!

2. “Storage time”:

样本储存时间对很多分析,比如蛋白组分析,是很重要的影响因素, 堪比流行病学中的性别和年龄。一般来说,样本库会有很完善的储存时间记录。在试验设计,选择样本的时候, 希望更多的小伙伴需要考虑这一点。多思,多想,总不会有错。当我们把样本从样本库拿来放进自己冰箱里面时,请在实验记录本和服务器备份信息里面,加上储存日期这一栏。

“Information on the sample handling history, in particular storage time, should be regarded as equally prominent covariates as age or gender and need to be included in epidemiological studies involving protein levels”

>Enroth et al. Effects of Long-Term Storage Time and Original Sampling Month on Biobank Plasma Protein Concentrations. EBioMedicine. 2016 Oct;12:309-14.  

3. “Transportation”:

“喂喂, 您好,根据协议,我们从样本库拿编号X00001 到X12344 的所有样本, 麻烦给我们运过来!”

冷藏车凸凸凸从山东开到北京, 嗯嗯,不错,很快。

冷藏车凸凸凸从四川开到北京, 嗯嗯,好像比上次从山东过来慢了点。

冷藏车凸凸凸从海南开到北京, 额。。。赶上黄金周高速路还堵车了。。。

宝宝们从出库到下一站进库,这个时间温度,你们觉得应不应该详细记录管控呢?

样本宝宝们的旅程结束一半了。

他们成功抵达我们的怀抱!

开香槟!

样本宝宝们后一半旅行该如何进行?仪器分析前还需要注意什么?如果它们贪玩在不合适的温度下待了太久,还能不能挽救? 预知后续发展,请听下回分解!