Biobank for Translational Medicine: Standard Operating Procedures for Optimal Sample Management

Giuseppina Bonizzi; Maria Capra; Cristina Cassi; Giulio Taliento; Oriana Pala; Elham Sajjadi; Konstantinos Venetis; Mariia Ivanova; Massimo Monturano; Giuseppe Renne; Lorenzo Zattoni; Elena Guerini-Rocco; Giuseppe Viale; Roberto Orecchia; Nicola Fusco

doi:10.3791/63950

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Cancer Research

Biobanque de médecine translationnelle : Modes opératoires normalisés pour une gestion optimale des échantillons

Published: November 30, 2022

doi:

10.3791/63950

Summary

Les biobanques sont des ressources cruciales pour la recherche biomédicale et l’unité Biobanque de médecine translationnelle et numérique de l’Institut européen d’oncologie est un modèle dans ce domaine. Nous fournissons ici une description détaillée des procédures opérationnelles normalisées des biobanques pour la gestion de différents types d’échantillons biologiques humains.

Abstract

Les biobanques sont des infrastructures de recherche clés visant la collecte, le stockage, le traitement et le partage d’échantillons biologiques humains de haute qualité et de données associées pour la recherche, le diagnostic et la médecine personnalisée. L’unité Biobanque de médecine translationnelle et numérique de l’Institut européen d’oncologie (IEO) est un jalon dans ce domaine. Les biobanques collaborent avec les divisions cliniques, les groupes de recherche internes et externes et l’industrie, soutenant le traitement des patients et les progrès scientifiques, y compris les diagnostics innovants, la découverte de biomarqueurs et la conception d’essais cliniques. Étant donné le rôle central des biobanques dans la recherche moderne, les procédures opérationnelles normalisées (PON) des biobanques devraient être extrêmement précises. Les SOP et les contrôles effectués par des spécialistes certifiés garantissent la plus haute qualité d’échantillons pour la mise en œuvre de stratégies scientifiques, diagnostiques, pronostiques et thérapeutiques personnalisées. Cependant, malgré de nombreux efforts pour normaliser et harmoniser les biobanques, ces protocoles, qui suivent un ensemble strict de règles, de contrôles de qualité et de lignes directrices fondées sur des principes éthiques et juridiques, ne sont pas facilement accessibles. Cet article présente les procédures opérationnelles standard de la biobanque d’un grand centre de cancérologie.

Introduction

Les biobanques sont des dépôts biologiques destinés à la collecte, au stockage, au traitement et au partage d’échantillons biologiques humains et de données connexes à des fins de recherche et de diagnostic. Leur rôle est crucial non seulement pour la découverte et la validation de biomarqueurs, mais aussi pour le développement de nouveaux médicaments¹. Par conséquent, la grande majorité des programmes de recherche translationnelle et clinique reposent sur l’accès à des échantillons biologiques de haute qualité. À cet égard, les biobanques sont considérées comme un pont entre la recherche universitaire et l’industrie pharmaceutique et biotechnologique 2,3,4,5. En raison des possibilités sans précédent offertes par la collecte de mégadonnées et l’intelligence artificielle, le rôle des biobanques dans la recherche sur le cancer est en constante évolution⁶.

Le large éventail de biomatériaux traités par les biobanques est associé à des informations clinicopathologiques, notamment des données démographiques et environnementales, le type de tumeur, le grade histologique, le stade, la présence d’invasion lymphovasculaire et le statut des biomarqueurs ^7,8. Plus il y aura de spécimens et de données de haute qualité, plus la recherche progressera rapidement et aura un impact sur la prestation des soins^{de santé 9}. Il existe un cadre réglementaire strict fondé sur des principes éthiques et juridiques qui devraient suivre les PON, les contrôles de qualité et les lignes directrices largement adoptés (p. ex. le National Cancer Institute des États-Unis, la Confédération des biobanques de cancer du Royaume-Uni et la Société internationale des dépôts biologiques et environnementaux de l’UE)^10,11.

Le développement de SOP pour tous les aspects majeurs des biobanques apporte plusieurs avantages en termes de qualité, de traçabilité, de cohérence, de reproductibilité et de délais^{d’exécution 12,13}. Un autre aspect important de la mise en œuvre des POS est représenté par l’optimisation de la gestion des biobanques, qui permet une meilleure résolution de problèmes et des procédures alternatives pour les employés et les chercheurs des biobanques¹⁴. Toutes ces facettes font partie du flux de travail de la biobanque (Figure 1).

Figure 1 : Différents facteurs qui contribuent à l’optimisation des biobanques. Abréviation : LIMS = système de gestion de l’information de laboratoire. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Ces données hautement spécifiques et sensibles nécessitent des procédures standard de gestion strictes dans les biobanques. Un formulaire de projet détaillé et validé devrait être mis à la disposition de tous les chercheurs qui ont besoin d’avoir accès aux échantillons et aux données de la biobanque. Les informations fournies dans la demande doivent inclure la méthodologie et la conception de l’étude, les buts, les objectifs et le budget. Un comité scientifique technique de la biobanque devrait être créé avec le rôle capital de l’évaluation des demandes pour les projets de recherche. Cet organisme devrait comprendre des membres de l’unité de la biobanque, des divisions cliniques, des groupes de recherche, de la protection des données, du bureau juridique et du bureau de transfert de technologie.

L’unité Biobanque de médecine translationnelle et numérique de l’Institut européen d’oncologie (IEO) est une référence mondiale pour les biobanques en termes de qualité et de quantité des services fournis, ainsi que d’innovation. Cette installation entièrement certifiée (UNI EN ISO 9001:2015-Certiquality) fait partie intégrante du nœud italien BBMRI-ERIC (c’est-à-dire Biobanking and BioMolecular Resources Research Infrastructure) et interagit avec les unités cliniques et l’infrastructure de recherche.

Il existe une grande hétérogénéité dans les types de biospécimens stockés par les biobanques. Il s’agit notamment d’échantillons de tissus, fraîchement congelés ou conservés à base de paraffine, de biofluides (p. ex. plasma, sérum, sang, urine, selles), de cultures cellulaires et de cellules mononucléaires du sang périphérique (PBMC). Notre biobanque fonctionne en synergie avec l’infrastructure européenne de recherche pour les biobanques (BBMRI-ERIC), qui est l’un des plus grands réseaux de biobanques en Europe et fournit un portail d’accès aux biobanques et aux ressources biomoléculaires coordonnées par les nœuds nationaux¹⁵. Outre BBMRI-ERIC, l’International Society for Biological and Environmental Repositories (ISBER) a également joué un rôle important dans la normalisation des procédures opérationnelles des biobanques¹⁶.

L’unité de la biobanque, qui fait partie de la Division de pathologie, s’engage à centraliser le patient, à soutenir le développement de la recherche clinique, l’amélioration continue, la valorisation des ressources humaines, la collaboration internationale, le soutien aux formations, la sécurité sur le lieu de travail et la croissance scientifique et technologique. La vision commune est de mettre en place les repères nationaux et européens pour les biobanques en termes de qualité et de quantité de services et d’innovation. Les échantillons biologiques recueillis sont utilisés pour identifier de nouveaux biomarqueurs et de nouveaux médicaments (p. ex., pour développer des thérapies de plus en plus personnalisées) et pour assurer le meilleur traitement disponible pour les patients grâce à l’excellence de la recherche.

Chaque échantillon biologique est prélevé et manipulé après vérification préalable de la présence de l’accord de participation à la recherche scientifique exprimé par le patient¹⁵. Les échantillons biologiques prélevés sont utilisés pour mener des projets de recherche ou des essais cliniques et comprennent des échantillons chirurgicaux pathologiques et non pathologiques excédentaires (c.-à-d. non nécessaires à des fins diagnostiques), des biopsies liquides (p. ex. sang, sérum, plasma et urine) et d’autres échantillons biologiques. Ces biomatériaux sont stockés selon des protocoles de cryoconservation dédiés. Cet article fournit les protocoles de biobanque d’un grand centre de cancérologie.

Protocol

Ce protocole se concentre sur les SOP utilisées pour le cancer du sein, de l’ovaire, de la prostate, du poumon et du côlon. Toutes les procédures décrites ici ont été approuvées par le comité scientifique technique, le comité d’éthique (CE) et les directeurs des programmes de chirurgie du sein, de gynécologie, d’urologie, de chirurgie thoracique et du système digestif. Les procédures d’étude suivent la déclaration d’Helsinki de 1964, le règlement général sur la protection des données (RGPD) de 2018 et les modifications ultérieures. Un accord de participation à la recherche (RPA) institutionnel, dérivé de la loi GDPR, représente le consentement éclairé obtenu de tous les patients pour collecter des échantillons biologiques et des données personnelles, cliniques et génétiques. La RPA a été obtenue auprès de tous les patients pour le stockage, le traitement et l’utilisation des données obtenues à des fins scientifiques. 1. Conditions préalables aux échantillons biologiques Vérifiez si un patient remplit les conditions d’inscription basées sur le protocole RPA et projets et fournissez une description détaillée de la RPA à tous les patients.Accroître l’engagement des patients, p. ex., diffuser un dessin animé éducatif dans les salles d’attente pour informer les patients de l’importance et de l’impact de la RPA. Fournir des signets de gadgets à tous les patients (voir la courte animation de dessins animés librement accessible à https://www.ieo.it/it/PER-I-PAZIENTI/I-diritti-del-paziente/Consensi-informati/ et https://vimeo.com/679070846). Former le personnel pour effectuer l’administration du consentement pendant chaque phase d’hospitalisation et fournir des informations supplémentaires si les patients participent à une étude spécifique.REMARQUE : Si l’APR n’est pas signée, aucun échantillon biologique n’est prélevé. Évitez d’inclure les cas qui ont présenté une infection par le SRAS-CoV-2 (COVID-19), l’hépatite B (VHB), l’hépatite C (VHC) et le virus de l’immunodéficience humaine (VIH). 2. Logiciel de biobanque Utiliser le logiciel du système de gestion de l’information de laboratoire (SGIL) pour suivre tous les échantillons biologiques. Assurez la disponibilité d’un bon système d’exploitation qui obtient automatiquement les informations personnelles et cliniques lors de l’inscription du patient et peut être intégré aux dossiers médicaux, aux cas administratifs, à la RPA et aux données pathologiques du patient, comme illustré à la figure 2. Assurer l’enregistrement des échantillons biologiques à l’aide du logiciel de la biobanque.Identifier les patients à l’aide de codes. Attribuez un code unique à chaque personne, qui correspond au numéro du dossier médical (visite individuelle, type de service du patient).REMARQUE: Lors de l’enregistrement, le RPA scientifique est mis à jour électroniquement dans le système d’exploitation. Générer un ID aliquoteIndiquez l’année et le site anatomique ou le type de biofluide (tableau 1) d’où provient l’échantillon (tableau 2), et ajoutez un numéro unique progressif par échantillon. Pour les organes bilatéraux, ajouter un numéro séquentiel pour distinguer l’origine de l’échantillon biologique de l’organe droit ou gauche. Attribuez à l’abréviation le suffixe 1 (pour la gauche) ou 2 (pour la droite)-deux chiffres.REMARQUE: Par exemple, un ID détaillé ressemble à « 12-B-00100-01 », où 12 indique l’année et B indique l’organe = sein. Inscrivez-vous avec une pièce d’identité pour chaque aliquoteSuivre deux macrotypes d’échantillons biologiques : les solides et les liquides. Diviser en sous-catégories : échantillons frais et échantillons congelés. Figure 2 : Une interface représentative du LIMS de la biobanque. La RPA scientifique est mise à jour électroniquement à partir du serveur de dossiers cliniques. Abréviations : LIMS = système de gestion de l’information de laboratoire; RPA = Accord de participation à la recherche. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure. Tableau 1 : Types de biofluides et codes correspondants. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce tableau. Tableau 2 : Types d’échantillons de tissus et codes correspondants. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce tableau. 3. Prélèvement d’échantillons Préparation quotidienne du plan chirurgicalDéterminez si le patient a signé l’APR ou non et s’il est admissible. Vérifiez les conditions suivantes :Vérifier la conformité du patient aux critères d’inclusion : signaler tout cas positif de VIH, de VHB, de VHC et de COVID-19 dans le champ de risque infectieux approprié « IR » afin d’éviter de prélever des échantillons biologiques. Vérifiez si le patient est inscrit à un essai clinique ou à un projet de recherche spécifique approuvé en remplissant correctement le champ Étude/Projet dans chaque profil de patient. Informer les techniciens si le risque d’infection est inconnu; jeter les échantillons présentant des résultats positifs ou des risques inconnus. Traiter et entreposer les échantillons dans la biobanque, tel que présenté à la figure 3.Prélever des échantillons de tissus frais et congelés liés aux patients qui ont subi une intervention chirurgicale. Prélever des échantillons cytologiques, soit par des techniques aspiratives ou esfoliatives, pour les petites lésions enlevées chirurgicalement. Prélever des liquides biologiques (p. ex. sang, sérum, plasma, PBMC, écouvillonnage busccal, urine, matières fécales et ascite) des patients au stade préhospitalier, des patients inscrits à des essais cliniques et de tout autre sujet participant à des projets de dépistage approuvés. Figure 3 : Hiérarchie de l’échantillon. À partir d’un seul patient, plusieurs sous-catégories d’épisodes sont traitées et stockées dans la biobanque. Abréviations : PMBC = cellules mononucléées du sang périphérique; LIMS = système de gestion de l’information de laboratoire. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure. 4. Prélèvement d’échantillons de sang Prélever le sang du patient dans 6 mL de vacutainers contenant l’anticoagulant Na 2 EDTA (7,2 mg, séché par pulvérisation). Enregistrez les vacutainers étiquetés avec le numéro du dossier médical et le code de l’épisode et traitez-les de deux manières différentes: frais ou congelé. Pour les échantillons frais, enregistrez les échantillons de sang dans le logiciel de la biobanque. Étiquetez les vacutainers avec le code d’identification de la biobanque et livrez-les aux utilisateurs autorisés. Pour les échantillons congelés conservés dans la biobanque, préparer deux tubes codés 2D de la cryobanque, chacun contenant 900 μL de sang (figure 4). Enregistrez les aliquotes dans le logiciel de la biobanque, placez-les sur une plaque de code-barres spécifique et conservez-les dans des congélateurs (−80 °C) pour assurer une température constante. Figure 4 : Échantillons congelés. (A) tubes à code-barres 2D, (B) lecteur de codes-barres pour tube unique, et (C) plaque de tubes pour l’enregistrement et le stockage. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure. 5. Prélèvement d’échantillons de sérum Recueillir le sang du patient dans des « tubes de sérum en plastique » vacutainer de 6 ml contenant de la silice enduite de spray pour induire la coagulation. Laisser les vacutainers pendant 3 h à température ambiante (RT) pour induire la coagulation, puis centrifuger à 828 x g pendant 10 min à 20 °C. Conservez le sérum (450 μL) dans des tubes codés 2D Cryobank de 0,5 mL avec un total de 3-4 aliquotes pour chaque échantillon. Si le volume sérique de la dernière aliquote est inférieur à 450 μL, indiquez-le comme « RESTES » lors de l’enregistrement pour suivre la quantité correcte de sérum congelé. Enregistrez les aliquotes dans le logiciel de la biobanque, placez-les sur une plaque de code-barres spécifique et conservez-les dans des congélateurs (−80 °C) pour assurer une température constante.REMARQUE : Le nombre d’aliquotes dépend de la quantité initiale de sang total prélevée et de la quantité de sérum obtenue. 6. Isolement des cellules mononucléées du sang périphérique Ouvrez la hotte à flux laminaire et nettoyez-la avec de l’éthanol à 70%. Préparez le sac pour les déchets biologiques, une solution saline tamponnée au phosphate (PBS) stérile 1x et un tube conique stérile vide de 50 mL. Versez le sang (provenant de tubes de prélèvement d’EDTA) dans le tube conique stérile vide de 50 mL et diluez-le 1:1 à l’aide de 1x PBS stérile (p. ex. 15 mL de sang + 15 mL de 1x PBS). Utilisez le PBS pour rincer le tube sanguin. Centrifuger les tubes à 400 x g pendant 30 min à 20 °C et traiter les tubes sous une hotte présentant un risque biologique. Récupérer la couche blanche moyenne contenant des PBMC à l’aide d’une pipette Pasteur et la placer dans un nouveau tube conique stérile de 50 mL. Ajouter jusqu’à 45 ml de PBS pour laver les PBMC, mélanger et centrifuger à 400 x g pendant 10 min à 4 °C. Récupérez la pastille, remettez-la en suspension dans du PBS et comptez les cellules à l’aide de chambres Burker jetables.REMARQUE: Le volume de PBS dépend de la pastille. À partir de 15 mL de sang, assurer un volume de remise en suspension de 2-3 mL puis une dilution de 1:10 pour compter. Utilisez l’équation (1) :Moyenne de 3 carrés × 10 000 facteurs de dilution × × mL de volume de remise en suspension = nombre de cellules totales (1) Laver à nouveau les PBMC avec du PBS, mélanger et centrifuger à 400 x g pendant 10 min à 4 °C. Diluer les PBMC à 2-3 x 106 cellules/mL dans un milieu congélateur (sérum fœtal bovin (FBS) + 10% de diméthylsulfoxyde [DMSO]). Préparez les tubes codés 2D de la cryobanque en transférant 1 mL de cellules en suspension dans chaque cryotube, placez-les dans une boîte cryogénique spécifique et stockez-les à -80 °C dès que possible.REMARQUE : Le milieu congélateur est composé de FBS avec du DMSO stérile à 10 % et conservé dans des aliquotes à −20 °C pendant 6 mois maximum. Une fois lentement décongelé à 4 °C, il doit être utilisé dans les 2 semaines. 7. Prélèvement d’échantillons de plasma Prélever le sang du patient dans 6 mL de vacutainers contenant l’anticoagulant Na 2 EDTA (7,2 mg, séché par pulvérisation). Centrifuger le vacutainer contenant le sang total à 2 000 x g pendant 10 min à 4 °C pour séparer le plasma. Retirer la couche supérieure du plasma à l’aide d’une pipette Pasteur de 3 mL, transférer dans un tube conique stérile stérile stérile de 15 mL et centrifuger à 16 000 x g pendant 10 min à 4 °C pour éliminer les cellules sanguines contaminantes. Transférer le plasma dans des tubes codés 2D Cryobank de 1 mL. Enregistrez les aliquotes dans le logiciel de la biobanque, placez-les sur une plaque de code-barres spécifique et conservez-les dans un congélateur (−80 °C) pour assurer une température constante. 8. Prélèvement d’échantillons de selles et d’écouvillonnages buccaux Prélever les matières fécales et les écouvillonnages buccaux dans des tubes de 15 mL contenant la solution spécifique suivante : 50 mM de Tris-HCl, 10 mM de NaCl et 10 mM d’EDTA, pH 7,5. Enregistrez les tubes dans le logiciel de la biobanque. Étiquetez les tubes avec les codes de la biobanque. Conservez les matières fécales et les écouvillons buccaux à 4 °C dans le réfrigérateur de la biobanque. 9. Traitement des tissus Faire examiner des échantillons de tissus par un pathologiste afin de déterminer si le matériel qui n’est pas nécessaire aux procédures diagnostiques est suffisant à des fins de recherche.REMARQUE : Lorsque le volume de tissu est inférieur à 1,5 mm3, il est soit entreposé dans un OCT, soit fourni sous forme d’échantillon frais (A) lié à une demande de recherche spécifique. Dans la mesure du possible, prélevez même la contrepartie non pathologique (NP) du tissu pathologique (P). Placer les échantillons dans des boîtes de Petri de culture cellulaire stérile étiquetées P et NP (Figure 5). Gardez le mouchoir sur la glace à 4 °C et divisez-le en trois parties (A, B et C) si suffisamment de matière est disponible.Échantillons de tissus frais (A) : placer les aliquotes fraîches de tissus P et NP dans des tubes avec le milieu de culture approprié défini dans chaque protocole spécifique et les envoyer à des unités de recherche externes (p. ex. laboratoires de recherche). Échantillons de tissus OCT (B): placer des aliquotes fraîches de tissus P et NP dans des cryomoules, les remplir de résine OCT (10,24% d’alcool polyvinylique, 4,26% de polyéthylèneglycol et 85,5% d’ingrédients non réactifs) et les placer immédiatement dans un appareil de congélation instantanée à −80 °C.REMARQUE : À −80 °C, les tissus incorporés dans les TCOM mettent de 60 à 150 s pour geler. Échantillons de tissus (C) : placer les échantillons de tissus restants dans des tubes codés 2D de la cryobanque dans l’appareil de congélation instantanée. Conserver les plaques à −80 °C.NOTA : Pour chaque partie aliquote OCT congelée, effectuer un test de contrôle de la qualité avant la distribution et son utilisation afin de faire l’objet d’une évaluation histologique, tel que décrit à la section 11. Figure 5 : Flux de travail de la biobanque pour les échantillons de tissus. Abréviations : LIMS = système de gestion de l’information de laboratoire; OCT = température de coupe optimale. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure. 10. Congélation des tissus Congeler rapidement les tissus dans des vapeurs d’isopentane à l’aide d’un appareil de congélation instantanée. Mettre les échantillons de tissus dans de l’isopentane à −120 °C pendant 3 min et les conserver dans les salles de cryoconservation à −80 °C.REMARQUE: Deux méthodologies sont utilisées pour congeler des échantillons de tumeurs et de tissus sains en utilisant la congélation flash pour maintenir l’intégrité des acides nucléiques. 11. Contrôle de la qualité des tissus Entreposer l’instrument cryostat dans un récipient réfrigéré à une température comprise entre −20°C et −40°C, et découper quelques cryosections du blocOCT 17. Effectuer une coloration à l’hématoxyline et à l’éosine (H & E) sur la cryosectiontissulaire 18. Analyser la morphologie du tissu au microscope optique19.NOTE: Les sections ont une épaisseur appropriée de 3-12 μm.Remplissez un formulaire spécifique (tableau 3). Tableau 3 : Formulaire de contrôle de la qualité des coupes de tissus incorporées dans les TCOM et congelées. Abréviation : OCT = température de coupe optimale. Veuillez cliquer ici pour télécharger ce tableau. 12. Demande et récupération de spécimens à des fins de recherche Demande d’aliquotes stockées:Procurez-vous un formulaire rempli avec le nom du projet de recherche, le chercheur principal, la date de ramassage et une brève description. Exécutez une requête sur la base de données du logiciel (DB), sélectionnez l’aliquote, générez une liste de collecte pour les techniciens et vérifiez le code-barres pour chaque aliquote récupérée.NOTE : Pour obtenir des échantillons de la biobanque, les chercheurs de notre institut ou les collaborateurs externes (à but lucratif ou non) doivent présenter une demande à l’aide d’un formulaire spécifique, et le projet est évalué par un comité technico-scientifique et le comité d’éthique.

Representative Results

À la suite des PON décrites ci-dessus, nous avons recueilli un total de 38 446 biopsies liquides biologiques annotées et un total de 10 205 échantillons de tissus d’avril 2012 à décembre 2021 (figure 6A). De plus, nous avons analysé en détail les échantillons prélevés dans les divisions d’urologie, de gynécologie, de sénologie, ainsi que dans les divisions de chirurgie de la tête et du cou, de chirurgie abdominale-pelvienne et thoracique. Le plus grand nombre d’échantillons de tissus que nous avons recueillis provenait de tumeurs mammaires (Figure 6B, C). Depuis 2019, nous avons également commencé à collecter d’autres échantillons biologiques, tels que l’urine, les selles et les écouvillons buccaux, suite à la demande considérablement accrue au fil des ans (Figure 6D). Comme le montre la figure 6A, la quantité d’échantillons prélevés, en particulier les tissus, au cours de la période 2020-2021 a souffert de la pandémie de COVID-19 et de la réduction connexe des procédures oncologiques. Il est important de noter que le travail scientifique n’a pas diminué au cours de cette période en raison de l’utilisation d’échantillons de biobanque correctement stockés et annotés prélevés au cours des années précédentes. Une collecte adéquate des échantillons biologiques et des données clinicopathologiques associées nous a permis d’avoir une biobanque rétrospective et prospective bien structurée et compétitive. À cette fin, la sélection de l’échantillon chirurgical doit être effectuée par le pathologiste, à la fois pour assurer un diagnostic correct et avoir la possibilité de mener des recherches avec des échantillons de tissus appropriés. Dans notre biobanque, des procédures de travail spécifiques sont fermement établies et suivies, de sorte que nous appliquons des procédures standardisées conformes à la certification ISO 9001 dans le cadre des biobanques pour la recherche. Figure 6 : Collecte cumulative d’échantillons biologiques dans les biobanques de l’Institut européen d’oncologie, de 2012 à 2021. Prélèvement cumulatif d’échantillons de tissus (courbe orange) et de sang avec des échantillons de sérum (courbe bleue); prélèvement cumulatif d’échantillons (B) de tissus mammaires (courbe rouge); prélèvement cumulatif d’échantillons de tissus ovariens (courbe verte), de prostate (courbe grise), de poumon (courbe bleu clair) et d’échantillons de tissus du côlon (courbe jaune). De 2019 à 2021, collecte cumulative de (D) échantillons biologiques supplémentaires : matières fécales (ligne bleue), écouvillonnage buccal (ligne rose), plasma (ligne vert clair) et urine (ligne violette). Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.

Discussion

Bien que l’oncologie ait fait d’énormes progrès, le cancer reste l’une des principales causes de morbidité et de mortalité dans le monde²⁰. La compréhension de l’hétérogénéité tumorale, de son évolution temporelle dans le temps et des résultats du traitement ciblé dépend strictement de la collecte de données précises dans le contexte des soins cliniques de routine²¹. À cet égard, l’approche « multi-omique » prend de l’ampleur en pathologie oncologique^{prédictive 22}. L’évaluation traditionnelle des biomarqueurs tissulaires est intégrée à l’aide de plusieurs nouveaux bioanalytes, tels que le sang, le plasma, l’urine, la salive et les selles^23,24,25,26. Par conséquent, les biobanques sont maintenant reconnues comme des infrastructures essentielles pour améliorer la pratique clinique. En regardant l’histoire de la recherche sur le cancer, nous réalisons que les découvertes les plus impressionnantes et les plus révolutionnaires n’auraient jamais été possibles sans l’examen direct des biopsies de tissus ou de liquides cancéreux. Au fil du temps, la source des tissus cancéreux et le type de biopsie liquide à examiner ont évolué, passant de dissections grossières, de « rencontres fortuites » aléatoires et, dans certains cas, de trafic illicite à des collections organisées de cancer et à des banques stratégiques modernes d’oncologie. La prise en compte de nombreuses questions éthiques a considérablement changé, tant dans la pratique que dans les principaux facteurs qui distinguent les banques modernes d’oncologie des collections d’oncologie du passé.

En raison des progrès de la recherche sur le cancer et de la grande quantité d’informations moléculaires fournies par les technologies modernes, il devient de plus en plus évident que les biobanques, en particulier celles des centres de cancérologie, peuvent faire face à plusieurs types de problèmes méthodologiques. Parmi ceux-ci, la technologie est devenue un défi universel qui empêche toujours la normalisation et l’harmonisation des POS. Un autre aspect essentiel pour maintenir les activités de base de la biobanque est d’avoir un logiciel LIMS intégré capable de recevoir et de maintenir automatiquement tous les identifiants hospitaliers et toutes les données cliniques codifiées provenant du logiciel de l’hôpital. Il est à noter que d’autres logiciels précieux utilisés pour gérer les biobanques et certains logiciels gratuits peuvent être obtenus pour la gestion des biobanques 27,28,29,30,31. Une autre étape critique dans les biobanques est la mise en œuvre du pacte de participation pour tous les patients et de l’accord juridique et éthique nécessaire au stockage des données cliniques et des échantillons biologiques^10,32.

À cet égard, ce protocole comporte des lignes directrices bien définies qui ne permettent pas le prélèvement et l’entreposage d’échantillons biologiques en l’absence de consentement. Il s’agit également d’une question cruciale puisque les patients peuvent retirer leur participation même après que leurs échantillons ont été stockés; Ainsi, des méthodes permettant de retirer rapidement de tels échantillons du système de biobanque ont été mises en œuvre. Les échantillons biologiques qui arrivent de patients recrutés par notre biobanque suivent des protocoles stricts de collecte et de stockage. À cet égard, plusieurs aspects importants ont été évalués pour suivre ce processus et sont continuellement améliorés. En particulier, la certification ISO9001 nécessite plusieurs indicateurs de performance, tels que le temps ischémique chaud, qui doit être maintenu pendant moins de 30 min ou 60 min selon la source du tissu. De plus, les biopsies liquides et les fluides biologiques sont prélevés à l’aide de protocoles normalisés suivant des procédures de temps strictes ^{15,33,34,35,36}.

Les caractéristiques spécifiques sont d’une grande importance dans les flux de travail des biobanques. Il s’agit notamment de la présence d’un pathologiste certifié, qui garantit l’échantillonnage du tissu pour des raisons diagnostiques, et de la collecte de tissus pour la biobanque dans un délai compatible avec une haute qualité d’échantillons (le temps ischémique est une indication importante pour certains types de recherche, tels que les tests dépendants de l’ARN, qui nécessitent moins de temps ischémique chaud). De plus, la gestion de l’espace requis pour le stockage des échantillons est d’une grande importance dans les biobanques. Le nombre de biopsies liquides prélevées pourrait être déterminé par la conception de l’étude. Les biopsies liquides peuvent souvent être prélevées à la fois pendant la période préopératoire et la période de suivi, telles que définies par chaque plan d’étude.

En raison des campagnes de dépistage pour la prévention du cancer et le diagnostic précoce des tumeurs, c’est-à-dire les tumeurs du sein de petite taille aux premiers stades de développement, ainsi que de la disponibilité de techniques chirurgicales mini-invasives, ont réduit le nombre d’échantillons de tissus disponibles pour la recherche (car la plupart des échantillons de tissus sont toujours utilisés à des fins de diagnostic). La capacité de collecte et d’entreposage des spécimens biologiques s’est considérablement améliorée au cours des dernières années. Cela a pu être observé pour les fluides biologiques, ce qui reflète la capacité accrue de cette biobanque à soutenir les groupes de recherche de cet institut dans la demande croissante de matériel annoté dérivé des patients. Malgré ces améliorations, nous avons connu certaines limites pour les études multicentriques qui nécessitent une coordination entre des biobanques de différentes parties du monde, qui ne peut être intégrée qu’en mettant en œuvre des procédures similaires.

Après avoir écarté la plupart des questions éthiques et techniques concernant les biobanques, y compris la collecte de toutes les informations cliniques et démographiques, le prochain objectif est de mettre en œuvre la numérisation de toutes les préparations histologiques et colorations utilisées à des fins de diagnostic et de recherche. Ceci est d’une importance fondamentale pour la prochaine génération d’études qui bénéficieront grandement d’une pathologie numérique et d’une biobanque entièrement intégrées, qui deviendront la norme pour l’avenir. Seule une grande série de patients avec des données intégrées et des images numériques peut alimenter de grandes études multicentriques sur l’intelligence artificielle (IA) pour améliorer les soins aux patients atteints de cancer. En conclusion, nous croyons qu’un bon soin de santé ne s’arrête pas au diagnostic et au traitement. Les meilleures pratiques consistent à trouver des moyens d’améliorer continuellement le diagnostic et le traitement de toute maladie, en particulier celles qui affectent gravement l’espérance de vie ou la qualité.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Les auteurs tiennent à remercier tous les patients qui ont participé activement au cours de la dernière décennie à nos programmes de recherche par le don de leurs échantillons biologiques. Sans eux, cette recherche ne serait pas possible. Nous sommes également reconnaissants à tout le personnel travaillant à l’IEO, aux infirmières, aux techniciens, aux biologistes, aux médecins et aux directeurs de toutes les unités cliniques et de recherche. Les auteurs remercient le professeur Pier Paolo Di Fiore et le professeur Giancarlo Pruneri pour leurs conseils. Enfin, nous dédions ce travail au professeur Umberto Veronesi, fondateur de l’IEO, et à son approche pionnière de l’intégration de la recherche sur le cancer et des soins aux patients.

Materials

Blue Max Con Tubes 15 mL	Falcon B.D	352096
Blue Max Con Tubes 50 mL	Euroclone Spa	FLC352070
Box with 81 position for tissue storage	Ettore Pasquali Srl.	06.0945.00
cf-DNA/cf-RNA Preservative Tubes	Norgen Biotek	63950	Preservation and isolation of both cf-DNA and cf-RNA from a single tube and in particular preserve cf-DNA/ct-DNA for 30 days at ambient temperature and for up to 8 days at 37 °C
Cryomold Standard (25 X 20 X 5 mm)	Olympus Italia S.r.l.	4557	Disposable plastic Cryomold molds create a uniformly shaped, flat-surface specimen block when used with O.C.T
Dimethyl Sulfoxide Plastic Bottle – 1 L	Vwr International S.R.L.	MFCD00002089	It acts to preserve the reconstitution of the medium for the storage of frozen cells
Dpbs 1x W/o Ca And Mg – 500 mL	Microtech Srl	TL1006-500ML	Washing Buffer cell
Dualfilter T.I.P.S 1,000 µL	Euroclone Spa	4809
Dualfilter T.I.P.S 200 µL	Euroclone Spa	4823
Easytrack Barcode Reader for single tube datamatrix	Twin Helix Srl	TH-ETR4400	2D barcode tubes reader with USB connection
Fetal Bovine Serum Origin Brazileu S/fil	Microtech S.R.L	RM10532-500ML	Defrost at +4 °C, usually for two days, and once melted, start decomplementation at 56 °C for 45 min Let it cool down to room temperature, and aliquot it. Refroze them to -20 °C, and remember to defrost them every time the aliquots are needed
Ficoll Paque Plus (ge) 6 x 500 mL	Euroclone Spa	GEH17144003	Ficoll is a medium for density gradient, It is sterile and ready for use. It alloes to get peripheral blood mononuclear cells, bone marrow and umbilical cord blood
Fixing solution Killik of 100 mL (OCT)	Bio-optica Milano S.p.a.	05-9801	Gel inclusion medium that solidifies at cold the water-soluble tissue (e.g., biopsies, frustules)
FLASH-FREEZE	Milestone	n.a.	Freezing appliance
Forma 8600 Series Chest Freezers (Temperature Range: -50 °C to -86 °C) 85 liters	Thermo Fisher Scientific Srl	803CV	Orizzontal freezer
Isopentane 500 mL	Vwr International S.R.L.	24872260	Liquid included in theFLASH-FREEZE camera for freezing
Nautilus Lims Software	Thermo Scientific™	n.a.	The software implementation is able to track all patients’ biological samples. Receives Personal and Clinical information automatically during registration due to the integration with IEO operating systems. Nautilus is integrated with the web service through three IEO operative systems: BAC – IEO central registry with personal information, wHospital – medical record
Pasteur pipette 10 mL	Euroclone Spa	CC4488
Pasteur pipette 3 mL	Euroclone Spa	APT1502
PATHOX	Dedalus ItaliTesi Elettronica e Sistemi Informativi S.p.A.a S.p.A.	n.a.	PATHOX – management system for the Pathology unit where several factors are registered for the Biobank, such as the histological samples, the related diagnoses, and biomarkers
Petri dishes, polystyrene – size 100 mm x 20 mm, slippable	Euroclone Spa	FLC353003
Set of 4 adapters 19 x 5/7 mL vac	Thermo Fisher Scientific Srl	75003680
Set of 4 adapters 4 x 50 conical	Thermo Fisher Scientific Srl	75003683
Set of 4 adapters 9 x 15 mL conical	Thermo Fisher Scientific Srl	75003682
Single-use slide for counting cell	Biosigma S.P.A.	347143/001	Specifically used for individual cell count
Stamps Freezerbondz for tissue boxes, nitrogen-liquid proof , H 9,53 mm x L 25,40 mm	Twin Helix Srl	THT-152-492-3
Thermo Scientific TSX Series Ultra-Low Freezers (-50 °C to -86 °C) 949 liters	Thermo Fisher Scientific Srl	TSX70086V	Vertical freezer
Thermo Scientific Refrigerated Centrifuge SL16R	Thermo Fisher Scientific Srl	75004030
Tissue box labels in Permanent	Twin Helix Srl	THT-199-482-3
Tuerks Solution	Merck Life Science S.R.L.	1092770100	In light microscopy, it is specifically used as stain for leukocyte
TX-400 Rotor TX-400 swinging bucket hol	Thermo Fisher Scientific Srl	75003181
White box for storage	Bio Optica	07-7300
wHospital Software	wHealth Lutech Group	n.a.	wHospital – medical record management system with personal information, administrative cases, and the informed consent of the patients

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Bonizzi, G., Capra, M., Cassi, C., Taliento, G., Pala, O., Sajjadi, E., Venetis, K., Ivanova, M., Monturano, M., Renne, G., Zattoni, L., Guerini-Rocco, E., Viale, G., Orecchia, R., Fusco, N. Biobank for Translational Medicine: Standard Operating Procedures for Optimal Sample Management. J. Vis. Exp. (189), e63950, doi:10.3791/63950 (2022).

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