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神经外科

我国脑肿瘤专病人脑组织资源库建设意义及进展

作者:佚名 来源:MedSci梅斯 日期:2022-10-05
导读

我国脑肿瘤病例数逐年增加,严重危害民众健康,并造成社会沉重负担。虽然目前的医疗技术和方法发展迅速,但临床对恶性脑肿瘤的发生发展机制及治疗方法并未取得突破性进展,使得研究者们将目光重新投向疾病研究的基石尸体解剖。对人体组织器官的深入研究是医学进步的窗口,建立人脑组织资源库(以下简称脑库),广泛收集健康人群和脑肿瘤患者全脑组织,以为探究脑肿瘤的发生发展机制和治疗策略提供更全面的信息。然而,目前我国脑

关键字: 脑肿瘤

我国脑肿瘤病例数逐年增加,严重危害民众健康,并造成社会沉重负担。虽然目前的医疗技术和方法发展迅速,但临床对恶性脑肿瘤的发生发展机制及治疗方法并未取得突破性进展,使得研究者们将目光重新投向疾病研究的基石——尸体解剖。对人体组织器官的深入研究是医学进步的窗口,建立人脑组织资源库(以下简称脑库),广泛收集健康人群和脑肿瘤患者全脑组织,以为探究脑肿瘤的发生发展机制和治疗策略提供更全面的信息。然而,目前我国脑库建设及发展仍相对缓慢,脑肿瘤专病脑库的建设经验更是少之又少。本文通过分析我国脑肿瘤的治疗现状、借鉴他国脑库的建设经验,以为我国脑库及脑肿瘤专病脑库的建设及完善提供指导。

1.脑肿瘤的神经外科治疗

随着工业化、城镇化不断推进和人口老龄化进程加快,脑肿瘤已成为危害人类健康的主要疾病之一。2022年国家癌症中心最新发布的数据显示,2015年我国新发脑肿瘤10.6万例,死亡5.63万例;2016年新发10.9万例,死亡5.9万例;发病率和病死率逐年增加且均高于世界平均水平。

其中,14岁以下儿童脑肿瘤成为最常见的实体肿瘤,占儿童恶性肿瘤第2位,仅次于白血病;超过2/3的成人脑肿瘤诊断为胶质母细胞瘤,尽管给予手术、放化疗、免疫治疗等综合治疗,中位生存期仍不足2年,5年生存率不足7%。此外,某些脑肿瘤患儿尤其是伴认知功能障碍和内分泌功能障碍的患儿,即使侥幸生存至成年,手术、放化疗等长期的医疗干预也给个人、家庭、社会带来沉重心理和经济负担。

既往15年间,随着科技的不断进步,肿瘤模型制备、药理学、药物研发、神经病理学、神经 、神经影像学、放射治疗学等学科飞速发展,临床对脑肿瘤的理解有了革命性进展,尤其是基因组学、神经生物学、分子生物学的兴起,为脑肿瘤的诊断带来新的突破;同时亦出现免疫治疗、肿瘤电场治疗(TTFields)等新方法。

但大多数儿童和成人脑肿瘤治疗的“春天”并未到来,主要原因是,肿瘤生物学特性复杂,尤其是恶性脑肿瘤的侵袭性特点,使肿瘤无法完全切除;血-脑屏障的存在使化疗药物无法充分进入脑组织;大脑独特的发育、表观遗传学和微环境特征使脑肿瘤对传统和新的治疗方法极易产生耐药性;大多数恶性脑肿瘤治疗的动物实验和临床试验均证实无效。

脑肿瘤的治疗陷入僵局,各种治疗方法的研究也遭遇瓶颈,此时,脑组织病理学研究再次引起研究者们的关注,但可供研究的人脑组织极其匮乏,亟待相应的措施或政策克服这一难题。

2.器官捐献及脑肿瘤专病脑库建设的意义

对因疾病死亡的患者遗体进行特定组织或器官解剖可以发现人类迄今尚未掌握的治疗方法,是促进医学和医疗技术进步的基石,对疾病治疗研究具有不可估量的价值。然而随着神经影像学诊断技术的飞速发展,临床医师对尸检病理学诊断的重视度越来越小,导致尸检率较低;加之个人、家庭及社会风序良俗等原因导致组织和器官的来源极其有限。

1986年建立的美国国际医学促进研究所(IIAM)作为全球最大的非移植性器官/组织研究供应机构之一,一直为医学科学界和医学工程界科研人员提供高质量的健康和病理组织标本,将器官捐献与医学及其他相关科学研究紧密相连。表明器官捐献可以跨越时空、种族,得到不同国家和地区法律的认可,满足不同医学科研人员的需求,通过对人体组织或器官的解剖学研究,不仅可以积累疾病预防与治疗的宝贵经验,而且避免动物实验的风险,节省人力、物力及时间成本。

目前,国内外已通过志愿捐献途径建立多个标准脑库,使脑肿瘤特别是胶质瘤的治疗取得一定进展,但其局限性也很明显:绝大多数库存肿瘤组织是完整肿瘤的一部分,理论上仅可代表部分疾病;无法通过手术途径获得正常人脑组织样本,更难以获得完整的正常人脑组织进行研究,故缺乏肿瘤组织与正常人脑组织的对照研究。

加之基于动物模型研发的脑病相关治疗药物大多以失败告终,因此仅通过动物模型或局部人脑组织标本开展研究是远远不够的,纵观整个脑科学研究历史,脑科学家主要是在对全脑组织的直接观察中获益,故脑科学家发起“大脑捐赠计划”,通过志愿捐献途径建立脑库,用于神经精神病学研究,从而为神经精神疾病的诊断与治疗提供重要线索。脑肿瘤专病脑库可以为脑肿瘤的预防、诊断与治疗提供新的思路,对提高脑肿瘤治愈率具有重要意义。

3.脑肿瘤专病脑库的主要工作

脑肿瘤专病脑库主要通过接受、贮存各类型脑肿瘤患者及健康志愿者捐献的大脑,并对脑肿瘤进行确诊和分类,继而向科学家提供研究所用人脑组织标本,最终探寻到脑肿瘤预防与治疗方法的策略。脑库建设必须符合国家和地方法律、法规,符合道德伦理原则;脑库建设、运行、管理、科学研究等标准也应符合国际、国内关于使用人体材料进行科学和教学研究的法律标准和道德伦理原则。

在此基础上,脑库主要工作包括:(1)宣传劝捐。大力宣教、募集志愿捐献者,签订捐献大脑的知情同意书。(2)收集脑组织标本。建立专门的标本收集执行团队,加强与医疗机构、尸检机构、殡仪馆、解剖/病理实验室的合作,捐献者死亡后以最短时间取出大脑,遵循国际规范对脑组织进行加工、运输、保存。(3)信息管理。对脑肿瘤捐献者建立完善的肿瘤组织库、病案信息库和影像学图库;对健康志愿者建立完整的健康档案库。(4)样本申请。建立完善的脑组织申请制度,由专门的学术委员会及伦理审查委员会严格审查,明确脑组织标本相关研究成果及知识产权归属。(5)网络化共享。加强与其他国家或地区各脑库之间的合作,进行脑库数据的共享。

4.国外脑库建设现状

目前,许多发达国家已相继建成颇具规模的脑库,并配有相对完善的脑组织捐献程序及法律法规,此外,许多发达国家内部以及国家之间还建立脑库协作工作网络,统一标准、资源共享,为各国脑科学家进行研究提供便利。1985年,荷兰神经科学家DickSwaab教授及其同事共同建立荷兰人脑库(NetherlandsBrainBank),主要进行神经系统变性疾病、认知功能障碍及精神疾病的研究;截至2019年,该脑库已收集4400余例脑组织标本,包括1200余例无神经精神疾病的正常脑组织标本,并向全球700余个科研项目提供脑库数据,产出相关科研成果1700余篇,在神经科学领域享有盛誉。

20世纪90年代,墨尔本精神病脑库(MelbournePsychiatricBrainBank)及新南威尔士组织资源中心(NewSouthWalesTissueResourceCentre)在澳大利亚建成,前者主要致力于精神病的病理生理学机制研究,后者最初基于酒精性脑病的研究,后来逐渐研究精神分裂症、抑郁症和双相情感障碍等精神病;近年来,该脑库对建康人群发起“大脑捐赠计划”,目前已有超过2000名健康志愿者进行志愿捐献登记。

2004-2009年,欧盟发起“欧洲大脑网络计划”,荷兰人脑库、皇后广场脑库(QueenSquareBrainBank)等欧洲19个脑库共同参与其中,旨在推动高质量的脑库建设,建立脑组织标本处理及其质量控制和利用的“金标准”,并为脑库建设人员提供相关培训及技术支持,推动中枢神经系统疾病的研究进展。

截至2022年,美国已建成具有全球统一标准且具有一定规模的81个脑库,主要包括美国国家心理健康研究所(NIMH)的脑组织收藏中心(HBCC)、哈佛脑组织资源中心(HarvardBrainTissueResourceCenter)、西奈山美国国立卫生研究院脑组织库(MountSinaiNationalInstitutesofHealthBrainandTissueRepository)、国家神经疾病及卒中研究所(NationalInstituteofNeurologicalDisordersandStroke)、哥伦比亚大学纽约脑库/陶布研究所(NewYorkBrainBankofColumbiaUniversity/TaubInstitute)、退伍军人事务部生物储备脑库(DepartmentofVeteransAffairsBiorepositoryBrainBank)等。

其中,哈佛脑组织资源中心是目前全球容量最大的脑库,建设有全国性脑组织收集网络,以期收集高质量的脑组织标本,并致力于全球脑组织资源及相关数据共享,至2011年,该中心已收集超过8000例脑组织标本,平均每年接收300余例新捐献标本。哥伦比亚大学纽约脑库/陶布研究所则采取新型管理办法:通过对有限的脑组织进行样品加工,充分增加脑组织利用率,使其满足更广泛的科研需求;此外,所有脑组织标本均进行电子编码,在冷冻室增加软件跟踪系统,极大地保障脑组织标本的储存,提高检索效率;目前该脑库已存储超过15万份特定的脑组织标本,平均每月向全球神经科学家提供样品超过500份。

2003年,巴西建立老龄化脑库,21个月内共收集非痴呆捐献者及罹患不同程度痴呆捐献者的脑组织标本1602例,致力于老龄化相关神经系统变性疾病的研究;2008年,巴西在该脑库的基础上又建立精神病脑库,致力于精神病的研究,20个月内共收集全脑组织标本36例,并且对其中14例(3例双相情感障碍、4例重度抑郁障碍、1例物质使用障碍、1例未特定情绪障碍、3例强迫幻想症、1例强迫症、1例精神分裂症)给出详细的尸检报告。

此外,其他国家和地区如日本、韩国、法国、意大利、挪威等也着手脑库建设,截至2022年,全球共建成144个具有全球统一标准且颇具规模的脑库(https://www.alzforum.org/brain-banks)。但迄今尚未见脑肿瘤专病脑库的建设内容,相信随着捐献数量的增多,脑库建设会从现在的广义脑库更加细化为针对某种脑疾病的狭义脑库或专病脑库。

5.我国脑库建设的挑战与机遇

我国的脑库建设起步较晚,安徽医科大学周江宁教授受其导师DickSwaab教授的启发,其团队于2002年建立国内首个脑库。2012年,浙江大学段树明教授团队与浙江省数家神经精神疾病研究单位共同建成中国人脑库,并于2019年入选国家科技部国家科技资源共享服务平台,命名为“国家健康和疾病人脑组织资源库”,业已收集、存贮300余例经快速尸检获得的全脑组织样,并向国内60余个省级及以上科研项目提供4800余份研究样本,目前已有116例捐献志愿者登记在册(http://zjubrainbank.zju.edu.cn/)。

2012年底,中国医学科学院北京协和医学院依托中国医学科学院基础医学研究所(以下简称医科院基础所),在北京协和医学院遗体志愿捐献接受站的基础上设置专用于人脑组织保存和研究的公益性机构,并启动脑库建设项目,正式成立中国医学科学院北京协和医学院人脑组织资源库(以下简称协和脑库,http://anatomy.sbm.pumc.edu.cn/brainbank),将人脑收集与遗体捐献相结合,近年的脑组织样本量迅速增长。

2014年,协和脑库与中南大学湘雅医学院等国内外多所医学院校和科研机构联合举办首届“中国人脑组织库建设国际研讨会”,会议期间来自医科院基础所、北京协和医院、浙江大学医学院、首都医科大学、北京大学医学院、中南大学湘雅医学院、河北医科大学等的专家代表共同商议筹备成立“中国人脑组织库协作联盟”,并拟定第1版《中国人脑组织库标准化操作方案(草案)》,此后联盟多次举办会议对脑库建设及人脑研究进行深度探讨。

自2014年开始,协和脑库为国内25所医学院校和科研机构提供4000余例次脑组织样本,发表数十篇人脑研究及脑疾病相关论文,有力地支持了我国的脑科学研究。2019年,协和脑库入选国家科技部国家科技资源共享服务平台,命名为“国家发育和功能人脑组织资源库”,目前已接收并存贮270余例全脑组织样本。2015年,河北医科大学建立河北省首个脑库(https://www.hebmu.edu.cn/a/2015/12/18/201512181611125138.html),并配有专业的实验场地、仪器设备、信息化管理系统,其标本收集范围涵盖11个地级市,目前登记在册的遗体捐献意向者1000余人,为脑组织的收集提供储备。2018年底,复旦大学建立上海全脑库,截至2019年3月共收集48例全脑组织样本,计划未来10年收集成人全脑组织样本300例。

我国脑库建设起步较晚,规模较小,严重滞后于发达国家,由于脑库建设人才的短缺以及大脑捐献率极低,目前尚无真正具有国际标准和国际竞争力的脑库。造成这种困境的原因主要有:(1)公民获知大脑捐赠知识及捐赠途径较少。不知自身是否适合捐赠,不知往哪里捐、如何捐。(2)传统价值观束缚。长期受儒家思想“身体发肤,受之父母,不敢毁伤”、“死要全尸”等的影响,普通民众不愿进行器官及遗体捐献。(3)社会制度不完善。相关法律法规不健全、缺乏完善高效便捷的人性化服务、社会保障制度不完善。(4)个别器官接收机构信誉较低。

2021年,国家科技部科技创新2030“脑科学与类脑研究”重大项目的启动标志着我国“脑计划”的正式开展,脑库建设将迎来重大机遇。随着我国国民教育、文化素养、人文关怀、科学精神等的整体进步和提高,大脑捐献者及脑库专业建设人才也将越来越多,共同助力于我国脑科学的发展。21世纪是神经科学时代,而神经科学的发展离不开神经解剖学与神经病理学的进步。脑肿瘤专病脑库建设将为神经科学的进一步发展及疾病的攻克奠定重要基础,为推动人脑解剖结构与功能、发育、老化研究以及探究脑肿瘤的发病机制、发展进程、治疗方法等发挥重要作用。

我国脑库建设起步较晚,尤其是专病脑库建设尚未见诸报道,未来发展仍面临多重挑战。基于目前我国脑库建设与发达国家存在的差距,应尽快培训专业的脑库从业人员,在“脑科学与类脑研究”计划的支持下,争取早日建成具有国际标准和国际影响力的脑肿瘤专病脑库,为攻克脑肿瘤作出贡献。

来源:王军成,赵岳阳,马东明.我国脑肿瘤专病人脑组织资源库建设意义及进展[J].中国现代神经疾病杂志,2022,22(07):635-640.

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