人脑作为目前自然界已知最复杂的结构,是研究神经系统相关疾病的重要对象。人脑组织库是根据标准化操作方案收集、处理和保存由志愿捐赠者捐献的去世后的大脑和相关组织以及临床信息,并提供组织样本和数据供神经科学研究的资源库。它不仅仅提供组织样本,更为研究者提供了丰富的数据资料,对于脑科学研究者而言是无价之宝,为神经科学的研究和神经疾病的精准诊断奠定了坚实的基础[1]。
在西方国家,人脑库的建设一直备受重视。早在20世纪60年代,美国便开始了人脑组织库的建设工作,为全球神经科学研究打下了坚实的基础。荷兰、日本、澳大利亚等发达国家也紧随其后,陆续建立了完善的人脑组织库,并不断地完善其运营体系[2,3]。西方脑库遵循严格的标准操作程序,确保每个样本的来源、处理和存储方式一致,以支持全球范围内的合作研究,且其样本种类和数量也远超我国[4]。我国虽然人口基数大,但在此领域与发达国家相比仍存在明显差距。我国脑库建设起步晚,样本积累相对不足,标准化与规范化建设都相对落后于西方。在2012年之前,中国尚无真正意义上的人脑组织库。近年来,得益于科学技术部(简称科技部)和国家卫生健康委员会(简称卫健委)等政府部门的鼎力支持,以及国内各大院校和科研机构脑科学研究者的共同努力,我国的人脑库建设已经取得了长足的进步,并逐渐形成了一定的规模[5]。
浙江大学和中国医学科学院北京协和医学院先后于2012年启动了人脑库建设工作,推动了我国人脑库建设的发展。2014年,“中国人脑组织库建设国际研讨会”在长沙和北京两地成功举办,这次研讨会标志着中国人脑库联盟的初步形成,也意味着我国脑库工作开始正式且系统地展开。此后,我国人脑样本的收集数量显著增加,脑库的建设和管理也日益规范化、专业化[5]。为了进一步促进交流与合作,我国在2014年、2016年、2018年和2022年连续举办了四届“中国人脑组织库建设研讨会”。特别是在2016年,中国人脑组织库协作联盟正式成立,这一联盟为我国各人脑库提供了一个共同交流和协作的平台。随着我国“脑计划”的深入推进,联盟成员已由最初的10家医学院校扩展至现今的27家成员单位,共同助力中国人脑组织库的发展壮大[2]。
近年来,随着我国“脑计划”的展开,人脑库的建设也逐渐加速。然而,与国内庞大的科研需求相比,人脑组织库的规模和质量仍有待提升。在人脑组织库的建设中,脑组织的收集数量固然重要,但更为核心的是确保脑组织的质量。高质量的脑组织样本是神经科学研究得以深入进行的基石,它直接关系到研究成果的可靠性和有效性。中国人脑组织库标准化操作方案(standardized operating protocols, SOP)是人脑库建设的重要成果之一,它规范了人脑组织样本的收集、处理、保存和共享的各个环节,确保样本的可靠性和一致性。截至目前,为了满足神经科学领域不断发展的需求,中国人脑组织库协作联盟已经成功制定SOP(2017版)[6,7]并更新(2022版)[8],同时还推出了一版脊髓取材SOP[9],以适应神经科学领域的发展需求。中国人脑组织库协作联盟定期开展培训和交流活动,确保各成员单位能够熟练掌握SOP并正确应用于实际工作中。27家脑库联盟成员单位以国家发育和功能人脑组织资源库(中国医学科学院基础医学研究所)、国家健康和疾病人脑组织资源库(浙江大学)、中南大学湘雅医学院人脑组织库和复旦大学上海医学院人脑组织库为核心单位,成立了覆盖全国的人脑组织库协作共建网络,各成员单位及研究人员在人脑组织样本的收集、共享与应用方面做出了重要贡献[10,11]。以河北医科大学人脑组织库为例,该脑库是最早一批加入“中国人脑组织库协作联盟”的单位之一,自2019年成为国家发育和功能人脑组织资源库共建单位以来,已收集保存人脑样本30例,并按照中国人脑组织库标准化操作方案进行了取材、整理及测定等相关工作。
河北医科大学人脑组织库2019年12月~2024年2月间收集的30例捐献者样本进行了深入分析和总结,所有工作均严格遵循中国人脑组织库标准化操作方案的指导原则。首先,河北医科大学人脑组织库在样本收集方面展现了高效的组织管理与执行能力。通过对收集样本的统计分析,我们可以看到捐献者的基本信息,如性别、年龄和死亡原因等,这为后续的科学研究提供了重要的参考依据。其次,死亡后取材延误时间较短,12 h 以内的样本占 90%,保证了样本的新鲜度和研究价值。同时,样本的RNA完整性较好,脑脊液pH值稳定,这为后续的分子生物学和病理学研究提供了坚实的基础。
在建设过程中,河北医科大学人脑组织库特别强化了病理评估和诊断环节,这是确保人脑样本质量与研究可靠性的核心要素。为了提升病理评估的准确性,河北医科大学人脑组织库派遣工作人员前往荷兰脑库访问,学习并引进其先进的病理诊断技术,现已经建立了11种病理诊断染色技术(如基础染色 HE,特殊染色 Gallyas、Bielschoesky、Congo Red组织学染色,Aβ、p-tau、p-TDP43免疫组织化学染色等),并且能准确诊断多种脑病理疾病(包括阿尔茨海默病、帕金森病、多系统萎缩和皮质基底节变性等)。为了进一步促进国内外脑库与研究机构之间的合作与交流,河北医科大学人脑组织库在2023年成功承办了“第1期人脑组织库样本神经病理诊断阅片培训班”,通过共享数据、技术和经验交流,不断提升病理评估和诊断水平,同时也为人脑科学研究领域做出了积极贡献。
随着我国“脑计划”的深入推进,人脑库在国内神经科学研究领域的重要性日益凸显。通过标准化操作和对病理评估与诊断的不断强化,我国人脑组织库正努力提供高质量的研究样本,助力科学家们深入探索大脑的奥秘,这不仅体现了我国在科研领域的实力和决心,也展示了对人类健康与疾病研究的高度重视。我们期待,随着我国人脑库的持续发展和完善,其将为世界神经科学研究贡献更多中国智慧和中国方案,进一步推动人类对大脑和神经系统的认知,为神经系统疾病的预防和治疗提供更有效的策略。