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摘要

对于生物资源银行来说，最重要的目标之一是支持难治性疾病的研究。然而，由于患者数量少，很难收集到足够的生物资源。此外，许多生物库存在一个主要问题，即在收集未使用的生物样本后，必须将其储存很长一段时间。本研究的目的是通过收集和分发生物样本，检验利用生物样本进行难治性疾病研究的趋势，以实现最有效的生物库操作。PubMed提供生命科学和生物医学的参考文献和摘要，作为搜索工具。本研究中使用的搜索关键词是日本的生物样本类型（DNA、细胞、组织、e.t.c.）和330种难治性疾病。因此，63年（1954年1月至2017年10月）难治性疾病研究的研究趋势表明，细胞是研究中使用最多的。组织是研究中使用量第二大的生物样本。本研究被认为是为了支持高效生物库的开发，该生物库具有收集和分发不治之症生物样本的功能。

关键词

难治性疾病，罕见疾病，生物库，生物样本，生物样本分布

介绍

近年来，世界各地建立了各种生物库[1-3]。这些生物库为医学科学的进步做出了重大贡献，如药物发现、个性化医疗和疾病机制的阐明。

尽管生物库对医学发展至关重要，但也存在一些问题。其中一个主要问题是，许多生物库继续存储许多尚未分发的样本。这意味着所收集的样本尚未充分用于研究。对于具有分布功能的生物库的开发地点、目标导向的银行补救措施是必要的，调查用于特定疾病研究的样本类型是可取的。另一方面，难治性疾病定义为“（1）尚未发现病因的疾病，尚未确定治疗方法，可能会产生后遗症和（2）慢性疾病，不仅会带来经济问题，而且会给患者家庭带来沉重负担，因为需要付出巨大的努力来照顾患者，包括潜在的心理负担[4]

顽固性疾病研究由于病例数量有限，患者数量少，样本采集困难。然后，我们重点关注疑难疾病样本和研究趋势，以帮助促进处理疑难疾病样本和信息的生物库的收集和分发。

问卷调查是最常用的调查方法之一。这种类型的调查获得了对几个问题的回答，比如“您想用什么类型的样本来进行您的疑难病症研究?”然而，它也可能有缺点，包括回答的可靠性有问题和对受访者的偏见。

这项研究旨在利用来自世界各地的研究人员的生物样本探索难治性疾病研究的趋势，这些研究人员无法进行问卷调查。研究人员用户使用的PubMed用于研究，样本类型以DNA、血清、血浆、RNA、细胞和组织为主要类别进行搜索，诱导多能干细胞（iPS）[5]作为细胞大类别中的中等类别添加。iPS细胞作为帕金森病（一种难治性疾病）的治疗方法引起了广泛关注[6]。我们还提供了一个针对iPS细胞的特定搜索的讨论，尽管有许多使用细胞的难治性疾病研究。

材料和方法

共有330种由卫生、劳动和福利部指定的难治性疾病[7]（于2017年4月1日实施）被纳入搜索范围。有关指定难治性疾病的英文名称，请咨询孤儿[8]、凯格病[9]和国家罕见疾病组织（NORD）[10]。PubMed被用作一个搜索工具，其中包括来自Medline、生命科学期刊和在线书籍的引文。开发了一个新程序，以在PubMed中全面搜索至少2700万篇生物医学文献，查找用于难治性疾病研究的样本类型。新程序的一部分如（图1）所示。简而言之，数据文件是从FTP目录下载的(ftp://ftp.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/file)使用浏览器。开发了一个工具来总结330种疾病和样本类型的所有文献的标题和摘要搜索结果。

图1:新项目：难治性疾病和生物样本的搜索结果。

在许多生物库收集的样本类型中，以DNA、血清、血浆、RNA、细胞、组织和iPS细胞这7种样本作为搜索关键词。搜索时间按时间顺序设置，从1954年1月1日到2017年10月12日。搜索涉及对文章标题和摘要(包含“疾病名称”和/或“样本类型”关键字)的点击次数的总结。

首先，每年按样本类型总结330种疾病和样本类型的每个疾病名称的搜索结果。接下来，参考日本难治性疾病信息中心定义的疾病组，从330种疾病中随机选择这些组中的9种疾病（即，神经/肌肉系统：帕金森氏病，免疫系统：系统性红斑狼疮，视觉系统：视网膜色素变性，心血管1型疾病，皮肤/结缔组织系统：天疱疮，呼吸系统：特发性间质性肺炎，内分泌系统：甲状旁腺功能减退，骨/关节1型疾病：强直性硬化）pondylitis，染色体或基因相关综合征：Rubinstein-Taybi综合征，消化系统：胆道梗阻）。对9种选定疾病的样本类型和研究趋势进行了检查。最后，根据2017年1月1日至10月21日期间搜索疾病名称和样本类型的结果，确定了每种类型样本的10种最常见疾病名称。使用新计划进行搜索。

讨论

该研究通过总结PubMed上的许多出版物，考察了顽固性疾病研究的趋势，这些出版物的标题和摘要中有指定的顽固性疾病的名称和样本类型。虽然血清在某些时期经常用于330种疑难杂症的研究，但近年来使用细胞的研究明显增加。此外，iPS细胞作为一种潜在的治疗顽固性疾病的方法，近年来被越来越多地使用。

本研究中观察到的样本使用趋势可能对制药公司开发难治性疾病治疗或难治性疾病研究人员有用。此外，在与样本提供机构讨论将要收集的样本类型时，它们可能是有意义的。

样本的收集和分发需要研究伦理批准[12,13]和物质转移协议(mta)的签订。此外，忙碌的医生在采集样本时，还需要花费大量的精力获得患者对向生物库提供样本的知情同意。生物库的管理需要花费巨大的费用来维持储存样品所需的冷冻柜和液氮罐。在这些情况下，如果某一疾病的研究趋势表明对细胞或DNA样本的需求很高，那么限制对这些样本的收集可能会防止血浆或血清样本在未来不太可能被分发。此外，期望在研究成果有限的情况下，专注于样本的研究创造，而不是执着于趋势，试图进行高度原创的研究。

虽然这项研究包括了日本指定的顽固性疾病，但目前全球有5856种顽固性疾病在Orphanet上注册(截至2017年11月2日)。我们打算将这项研究扩展到孤儿医院登记的疾病。这项研究被认为有助于各种方法的顽固性疾病的研究，包括开发有效的生物库，具有收集和分发样本的功能，为顽固性疾病患者和下一代。

结果

时间的变化

用于330种指定疑难疾病研究的样本类型的变化表明，从1966年到现在，“细胞”的点击量远远大于其他类型的样本(图2)。“细胞”的点击量包括“iPS细胞”的点击量。直到1995年，血清是第二种最常用的样本，在此之后，组织代替了血清。RNA往往是最不常用的样本评估类型。

图2:330例疑难杂症采用生物样本研究的百分比。

在疑难杂症领域备受关注的“iPS细胞”的点击率从2008年开始迅速增加。的搜索结果在2016年,基于ip显示最大数量的支安打,点击生成的总人数与330年疾病和关键字“细胞”是13158支安打,包括314支安打”“诱导多能性”细胞,占总数的2.3%命中的“细胞”。2016年帕金森病中，“细胞”的点击量为540次，其中iPS细胞占3.7%(58次)，表明与使用细胞研究330种疾病相比，对帕金森病中iPS细胞的研究更有推进的趋势。

如（图3）所示，在2016年之前，任何类型样本的点击次数都有增加的趋势。由于2017年点击次数的减少是由于截至2017年10月12日的搜索结果正在使用，因此截至2017年12月31日的汇总结果也需要处理。

图3：330种疑难杂症中每个生物样本的百分比。

九种疑难杂症的研究动态

这项新计划允许使用不同的搜索间隔(例如，一年、两年和五年的间隔)和开始搜索的时间来检查所有330种疾病的研究趋势，直到最近的研究。例如，在本研究中，从指定的顽固性疾病的9个疾病组中随机抽取330种疾病中的9种进行研究，以检验样本类型的研究趋势(从1954年1月1日至2017年10月12日)。虽然总数达到“细胞”在330年疾病主要是大(图3)所示,点击的数量为“细胞”的五大9个随机选择的疾病,以及样品的类型并没有显示在其他疾病明显高的点击率(图4)。

图4：通过生物样本从330种难治性疾病中随机抽取9种疾病的趋势。

图表显示了从1954年开始的变化，换句话说，这一年至少产生了一个热门名字，尽管它仅仅是疾病名称。如(图3)所示，20世纪50年代以来研究的疾病有“6:帕金森病”、“35:天疱疮”、“49:系统性红斑狼疮”(编号为指定疑难疾病的通报编号)。“85:特发性间质性肺炎”是最近才开始研究的(自20世纪70年代以来)。因此，该研究的背景可以理解，包括神经系统组的“26:htlev -1相关脊髓病”(图中未显示)，该疾病自1987年以来一直在研究，估计在日本影响3000人。此外，九种疾病之一的“102:Rubinstein-Taybi综合征”的发病次数非常少，不超过5次，这表明报道的研究受到这种疾病的罕见性质的限制。因此，在这些疾病之间发现了显著差异。

按样本类型划分的最常见难治性疾病

最大的数字(numbe2021)1月1日至10月12日的“疾病名称”和“样本类型”的搜索次数(版权所有保留号码)(表1)。(应注意的是，此次搜索的日期与其他日期不同，因为数据已于10月12日更新)。对于六种类型的样本(细胞中包含iPS细胞)，10种最常见的疾病中有45%是神经/肌肉疾病。这一结果没有反映出330种疾病中神经/肌肉疾病占总比例的83%(25%)，说明这六种类型的样本在顽固性神经/肌肉疾病的研究中发挥了重要作用。

表1。使用生物样本进行的难治性疾病研究排名前10位（红色：神经肌肉系统，黑色：其他系统，上部：难治性疾病，下部：搜索结果）。

结论

这六种样本在难治性神经/肌肉疾病的研究中发挥了重要作用。

工具书类

1. 英国生物银行（2012）大规模前瞻性流行病学资源协议http://www.ukbiobank.ac.uk/wp-content/uploads/2011/11/UK-Biobank-Protocol.pdf
2. Kuriyama S、Yaegashi N、Nagami F、Arai T、川口Y等（2016年）东北医疗银行项目:设计与使命。J流行病学26:493-511
3. 赵西，洪杰，南庄，汉B，楚C，et艾尔。(2012)作为韩国未来生物医学基础设施的国家生物银行的成立。奥松公共卫生研究展望3:177-184。
4. 1972年卫生和福利部（当时）出版的《难治性疾病政策原则》。
5. 高桥K，山中S(2006)小鼠胚胎和成纤维细胞培养多能干细胞的诱导．细胞126: 663-676．
6. Kikuchi T, Morizane A, Doi D, Magotani H, Onoe, et al.(2017)人类iPS细胞衍生的多巴胺能神经元在灵长类帕金森病模型中发挥作用。自然．548: 592 - 596, 2017
7. MHLW网站。指定难治性疾病于2017年4月1日实施（新增/更新）。http://www.mhlw.go.jp/stf/seisakunitsuite/bunya/0000085261.html
8. 罕见疾病和孤儿药物的门户。的网站。http://www.orpha.net/consor/cgi-bin/index.php?lng=EN
9. 凯格病。网站。http://www.genome.jp/kegg/disease/disease_ja.html
10. 北欧国家罕见疾病组织网站。https://rarediseases.org/
11. Suzuki M, Sakate R, Fukagawa A(2016)制药工业研究办公室(OPIR)新闻。OPIR视图和行动49: 35-46.
12. Tsutsumi M（2014）日本修订的人类基因组/基因分析研究伦理指南概述。器官生物学21日:9 - 15。
13. 涉及人体的医学和健康研究的道德准则指导。2015年2月9日(2017年5月29日部分修订)