高發(fā)區(qū)食管癌生物樣本庫(kù)的建立與管理

郭藝博，劉怡文，楊海軍，代寧濤，周福有，高社干

食管癌作為最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，高低發(fā)區(qū)的發(fā)病率及死亡率相差甚遠(yuǎn)，具有顯著的地域差異，其在不同地區(qū)的獨(dú)特發(fā)病機(jī)制提示環(huán)境因素可能是食管癌的重要致病因素之一[1]。河南省作為我國(guó)食管癌高發(fā)區(qū)，已經(jīng)將食管癌作為全省重點(diǎn)防控的疑難病癥之一[2]。因此，在高發(fā)區(qū)尋找食管癌高危人群的腫瘤標(biāo)志物對(duì)于食管癌的病因?qū)W研究具有十分重要的意義[3]。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)牙齦卟啉單胞菌(Porphyromonasgingivalis，Pg)感染與高發(fā)區(qū)食管癌患者的分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、TNM分期和生存率降低密切相關(guān)[4]。隨后進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)Pg在上消化道中呈上高下低分布，并在體外實(shí)驗(yàn)中證實(shí)，Pg可通過(guò)免疫逃逸、自噬及Smad/YAP/TAZ相關(guān)信號(hào)通路促進(jìn)食管癌的惡性進(jìn)展[5-7]，為食管癌高發(fā)區(qū)人群提供了新的具有重要預(yù)后價(jià)值的生物標(biāo)志物。因此構(gòu)建以食管癌組織、口腔及血液樣本為主體，搭配完整臨床病理及隨訪資料的生物樣本庫(kù)，對(duì)食管病因?qū)W研究及防治工作具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象所有食管癌組織、口腔、血液樣本均來(lái)自2016年9月至2020年5月河南科技大學(xué)第一附屬醫(yī)院、安陽(yáng)市腫瘤醫(yī)院行上消化道內(nèi)視鏡檢查及食管癌根治術(shù)的患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡≥18歲；②組織病理學(xué)確診為食管癌且未經(jīng)過(guò)任何治療；③既往體健。排除標(biāo)準(zhǔn)：①近6個(gè)月有牙周或口腔治療史；②1個(gè)月內(nèi)服用過(guò)抗生素；③牙齒總數(shù)少于20顆(至少有4顆磨牙)；④傳染病史；⑤術(shù)前進(jìn)行放化療治療。所有患者在收集臨床資料和標(biāo)本前均簽署知情同意書。

1.2 主要儀器設(shè)備生物樣本庫(kù)建于河南科技大學(xué)第一附屬醫(yī)院新區(qū)醫(yī)院分子生物實(shí)驗(yàn)室，設(shè)有樣本預(yù)處理室及樣本儲(chǔ)藏室。配備樣本信息管理系統(tǒng)、高速冷凍離心機(jī)(Eppendorf)及-80 ℃超低溫冰箱(Thermo)并裝有溫度報(bào)警系統(tǒng)，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)樣品儲(chǔ)存環(huán)境。

1.3 主要試劑耗材試劑：DNA保護(hù)液，無(wú)液氮組織RNA保護(hù)液(QIAGEN)。耗材：無(wú)菌無(wú)酶EP管、EDTA抗凝采血管、口腔拭子、一次性活檢鉗、一次性內(nèi)鏡細(xì)胞刷、凍存管、凍存盒。器械：滅菌剪刀、滅菌鑷子、手術(shù)刀片、移液器。

1.4 患者臨床資料收集首先與臨床科室及病案室負(fù)責(zé)人溝通聯(lián)系，并告知病人及家屬，簽署知情同意書。通過(guò)臨床病案信息管理系統(tǒng)收集病人包括年齡、性別、個(gè)人史、家族史和聯(lián)系方式在內(nèi)的基礎(chǔ)信息，以及包括病理診斷、治療方案在內(nèi)的臨床信息。每3個(gè)月電話隨訪更新1次患者疾病進(jìn)展情況，持續(xù)至第60個(gè)月，以手術(shù)當(dāng)天開(kāi)始至以食管癌導(dǎo)致的死亡事件為終點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)所有入組患者的總生存時(shí)間，并排除非食管癌導(dǎo)致的死亡病例。

1.5 口腔樣本收集于患者入院后第二天刷牙前采集口腔樣本。采用一次性口腔拭子，于患者口腔4個(gè)象限第二、三磨牙的牙齦處，擦拭并旋轉(zhuǎn)拭子，將黏附有齦溝液的拭子放入DNA保存液中并置于冰盒內(nèi)，于30 min內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)至-80 ℃冰箱長(zhǎng)期儲(chǔ)存。

1.6 血液樣本收集于患者入院后第二天采集血液樣本。用EDTA抗凝采血管采集3～5 mL外周靜脈血，隨后將血樣帶回實(shí)驗(yàn)室于高速冷凍離心機(jī)4 ℃、3 000 r·min-1離心5 min，用移液器分別將血清、血細(xì)胞轉(zhuǎn)移至無(wú)菌無(wú)酶EP管，放置于-80 ℃冰箱長(zhǎng)期儲(chǔ)存。

1.7 胃鏡樣本收集與胃鏡室及病理科負(fù)責(zé)人溝通聯(lián)系，收集行上消化道內(nèi)視鏡檢查的患者細(xì)胞刷及活檢樣本。于內(nèi)視鏡探測(cè)時(shí)，從內(nèi)視鏡活檢孔道依次將兩根一次性內(nèi)鏡細(xì)胞刷插至食管癌黏膜正常及病變處，擦拭4～5次后將細(xì)胞刷退出，折斷刷頭放入DNA保存液中，密封。再將兩根一次性活檢鉗沿內(nèi)視鏡活檢孔道依次插至距食管癌黏膜病變部位上方>5 cm食管正常黏膜及食管黏膜病變處，鉗取2～3塊組織，退出活檢鉗后，將組織分別放入已裝有無(wú)液氮組織RNA保護(hù)液(德國(guó)QIAGEN)的EP管中并置于冰盒內(nèi)，于30 min內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)至-80 ℃冰箱長(zhǎng)期儲(chǔ)存。

1.8 手術(shù)樣本收集與手術(shù)室及病理科負(fù)責(zé)人溝通聯(lián)系，收集行食管癌根治術(shù)的患者所切除的食管標(biāo)本中部分病變及正常黏膜組織。于距病變5 cm以外處，分離食管黏膜組織，放入已裝有DNA、RNA保護(hù)液的無(wú)菌無(wú)酶EP管中并置于冰盒內(nèi)。選取病變部位中心及邊緣處各取2塊，放入已裝有無(wú)液氮組織RNA保護(hù)液的無(wú)菌無(wú)酶EP管中，置于冰盒內(nèi)，于30 min內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)至-80 ℃冰箱長(zhǎng)期儲(chǔ)存。

1.9 樣本預(yù)處理及質(zhì)量控制隨機(jī)對(duì)入庫(kù)樣本進(jìn)行抽樣，利用液氮研磨法提取RNA，經(jīng)紫外分光光度計(jì)測(cè)定A260 nm與A280 nm下的OD值以判定RNA純度，比值越接近2則代表RNA純度越高[8-9]。定期對(duì)樣本質(zhì)量及樣本信息的完整性進(jìn)行抽檢，并根據(jù)抽檢結(jié)果適當(dāng)調(diào)整樣本采集、轉(zhuǎn)運(yùn)及儲(chǔ)存方法。

2 結(jié)果

2.1 樣本庫(kù)基本信息樣本庫(kù)自2016年9月至2020年5月于河南科技大學(xué)第一附屬醫(yī)院及安陽(yáng)市腫瘤醫(yī)院共計(jì)收集164例食管癌患者活檢及285例手術(shù)樣本，每例樣本均具有配套口腔、血液樣本以及臨床病理資料。見(jiàn)表1。

表1 樣本庫(kù)臨床病理資料及一般特征 例(%)

2.2 樣本質(zhì)量控制每季度對(duì)入庫(kù)樣本隨機(jī)進(jìn)行RNA抽提，經(jīng)紫外分光光度計(jì)測(cè)定純度并記錄。每季度對(duì)上季度抽檢樣本進(jìn)行復(fù)檢，與首次提取對(duì)比后判定樣本質(zhì)量(圖1)。如差值較大，則及時(shí)對(duì)樣本采集、轉(zhuǎn)運(yùn)及儲(chǔ)存方法進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

圖1 隨機(jī)抽檢樣本庫(kù)RNA純度

3 討論

河南省作為我國(guó)食管癌高發(fā)區(qū)，在食管癌相關(guān)的流行病學(xué)調(diào)查、早期篩查、病因?qū)W及治療方面展開(kāi)了大量的研究。由于缺乏有效的預(yù)防及篩查方法，食管癌患者往往在確診時(shí)已處于中晚期，其5 a生存率不足20%[10]，通過(guò)構(gòu)建高發(fā)區(qū)食管癌生物樣本庫(kù)為食管癌病因?qū)W研究提供一個(gè)穩(wěn)定可靠的樣本基礎(chǔ)十分必要。河南食管癌高發(fā)地區(qū)人口眾多且人員流動(dòng)性較小，為在當(dāng)?shù)卣归_(kāi)流行病學(xué)調(diào)查提供了便利[11]。本課題組通過(guò)深入河南省食管癌高發(fā)區(qū)林州市進(jìn)行流行病學(xué)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)牙齒缺失與食管癌發(fā)生發(fā)展呈正相關(guān)[4]。而一種口腔條件致病菌Pg感染則正是口腔微生態(tài)失衡及牙周炎的重要致病菌，目前已有大量研究證實(shí)細(xì)菌感染與多種腫瘤的發(fā)生發(fā)展有關(guān)，如幽門螺旋桿菌與胃癌、肺炎衣原體與肺癌、人乳頭狀瘤病毒與宮頸癌等[12]。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步調(diào)研發(fā)現(xiàn)高發(fā)區(qū)食管癌患者的Pg感染率高達(dá)61%，且與其分化程度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、TNM分期、生存率降低密切相關(guān)[4]。隨后通過(guò)體外細(xì)胞及體內(nèi)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步從免疫學(xué)、自噬以及小RNA角度展開(kāi)其致病機(jī)制的研究[6-7,13-15]，為食管癌早期篩查及臨床防治策略的制定提供了重要的理論依據(jù)。生物樣本庫(kù)作為臨床與基礎(chǔ)研究互相轉(zhuǎn)化的重要橋梁，不僅能夠?qū)⑴R床樣本及信息資源的利用最大化，還能為臨床診治提供重要的理論依據(jù)[16]。樣本庫(kù)中組織及血液樣本主要用于PCR、Western blot、ELISA、組織芯片、免疫組織化學(xué)等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，口腔拭子及內(nèi)鏡下細(xì)胞刷樣本可進(jìn)一步經(jīng)測(cè)序后用于轉(zhuǎn)錄組及代謝組分析，臨床病理資料則用于統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，隨訪資料可用于疾病進(jìn)展及生存分析。自該生物樣本庫(kù)建立至今，累積為30余項(xiàng)科研項(xiàng)目提供樣本支持，其中包括國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目3項(xiàng)，在SCI收錄研究論文20 余篇，累積影響因子>60。

河南科技大學(xué)第一附屬醫(yī)院及安陽(yáng)市腫瘤醫(yī)院服務(wù)于食管癌高發(fā)區(qū)人群，在構(gòu)建食管癌生物樣本庫(kù)方面有著先天地理及人口優(yōu)勢(shì)，通過(guò)與兩院臨床科室、內(nèi)鏡室、手術(shù)室、病理科、科研科及醫(yī)務(wù)科等多方溝通協(xié)調(diào)，開(kāi)展以口腔、組織、血液樣本為主的生物樣本庫(kù)構(gòu)建。在樣本采集、轉(zhuǎn)運(yùn)及長(zhǎng)期儲(chǔ)存方面，制定了嚴(yán)格的質(zhì)量控制體系，運(yùn)用了大量輔助設(shè)備為生物樣本庫(kù)的穩(wěn)定可靠提供保障，并加以科學(xué)的管理方案及出入庫(kù)制度，為洛陽(yáng)和安陽(yáng)兩地的食管癌基礎(chǔ)研究及臨床應(yīng)用提供了穩(wěn)定可靠的基礎(chǔ)資源。

綜上所述，該食管癌生物樣本庫(kù)建立了完善的樣本采集、轉(zhuǎn)運(yùn)及儲(chǔ)存方案，配備了科學(xué)的管理制度，為有效利用食管癌高發(fā)區(qū)病例資源，推動(dòng)食管癌病因?qū)W研究提供了堅(jiān)實(shí)可靠的基礎(chǔ)資源。