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分子诊断重要影响因素----样本稳定性

生物样本是医学研究的重要资源,其质量在很大程度上决定着临床结果的准确性和可靠性。在体外诊断试剂研究过程中,需要进行诸多不同类型的稳定性研究,其中样本稳定性研究最具有产品的独特性。本篇将对临床生物样本稳定性展开简单概述。


                                                     image.png稳定性研究的意义




生物样本稳定性研究常常是所有分析研究人员日常热议的话题之一。在国际生物分析论坛上其也是受到广大研究人员的青睐,其中,拟讨论投票话题最高的有三项与生物样本稳定性直接相关,说明其重要性,保证样本在生物基质中的稳定性是生物样本分析的基本前提。

基于此,各国药监部门均建议对实际研究样本进行再分析。根据我国市场监督管理局在2021年发布的《体外诊断试剂注册申报资料要求和批准证明文件格式》,体外诊断试剂的稳定性研究应提交至少3批申报产品在实际储存条件下保存至成品有效期后的实时稳定性研究资料,明确储存环境条件(如温度、湿度和光照)及有效期[1]。国际上关于体外诊断试剂稳定性的基本要求与我国一致,美国FDA于1991年发布了指导原则《医疗器械货架寿命》[2],提供了稳定性研究的考虑因素和验证原则,但未涉及具体的验证方法和测试项目。美国临床和实验室标准协会(Clinical and Laboratory Standards Institute,CLSI)于2009年发布了《体外诊断试剂稳定性评估指南》(EP25-A Evaluation of Stability of In Vitro Diagnostic Reagents),为定量和定性体外诊断试剂提供了稳定性研究的指导[3]

                                            image.png 样本的储存温度

近年来,生物样本库发展迅速,保存的人体样本多达几十种,而各个样本库并没有采用标准、统一的低温保存技术和方法,在长期的储存过程中,可能造成所需要的样本信息发生变化。所以,在探索低温保存机制的基础上,选择合适的低温保存剂、升降温速率等方法处理样本后,储存在合理的温度环境中,是保证生物样本长期保存质量的关键。



1


-60-0℃储存

此温度是水的结晶温度,容易对细胞和组织的微观结构造成损害,一般不使用这一温度来保存组织和细胞。且在组织样本内生物大分子受到细胞组织内多种因素的影响,稳定性有可能明显降低,所以通常样本库不使用-60~0℃作为储存温度。



2


-80℃冻存

-80℃是较常用的样本保存温度,也是常用超低温冰箱所能达到的温度。基于操作简便性、储存量和成本等因素来考量,这一温度也是目前保存样本中生物大分子活性的常用温度。

但对不同的生物大分子活性来说,这一温度下到底能保持多久的问题仍然处于研究探索中。有研究表明,在-80℃条件下,DNA产量、完整性以及RNA产量可以维持长达7年不发生明显改变,但RNA完整性会在冻存5年后开始下降。因此为长期保存RNA活性,建议使用更低的温度或利用小部分样本提取RNA与剩余样本同步储存。其他样本内的蛋白质和脂类等生物大分子在-80℃下也能保存,但时间长短不一,稳定性逐渐衰减。



3


-150℃冻存

-150℃低于水的玻璃化温度(-136℃),是气相液氮罐和深冷冰箱所能达到的温度,样本在这一低温范围内生物学活动极大降低,是保存样本中细胞活性的理想温度。深冷冰箱是电制冷,无需液氮,装满样本后的稳定温度通常在-140℃以下,和使用气相液氮罐相比,其优势在于不需频繁添加液氮,维护方便。但电制冷的降温速度低于液氮,一旦开启容器取放样本时容易造成较大范围的温度波动,温度恢复时间也相对较长,因而更适合较少开启取放样本的情况。另外,电制冷冰箱必须保障供电,在断电情况下推荐使用液氮设备以提供备份储存。



4


-196℃深低温冻存

-196℃是液氮挥发的温度,只有液氮液相保存技术能达到此温度。样


                                                    image.png样本的稳定性 



标本

类型

检测目标

稳定性情况

全血

基因组DNA

室温稳定24h,2-8℃稳定72h,-20℃可长期保存

基因组RNA

室温不建议保存,标本置于含有核酸稳定剂的容器中,放置在冰上运输至实验室,-20℃可稳定保存

干血片

DNA

室温稳定19个月(防潮)

血浆

/血清

胎儿游离DNA

2-8℃,8h内分离血浆,-20℃或更低稳定保存

循环肿瘤DNA

抽血后4-5h既需要完成核酸提取

DNA病毒

2-8℃稳定1周,-20℃稳定1年以上

RNA病毒

2-8℃,6h内分离血浆,-20℃或更低温度保存

组织

DNA/RNA

新鲜组织应尽快加入到含有核酸保护剂的容器中,放置于冰上运输至实验室,石蜡包埋组织中的核酸在室温即可保持稳定

骨髓

RNA

必须在采集后立即置于RNA稳定剂中或于液氮中速冻,放置于干冰上运输

培养细胞

DNA/RNA

37℃(保持细胞活力)

细针

抽取物

DNA/RNA

37℃(保持细胞活力)

口颊细胞

DNA

室温条件下可稳定1周左右。用于RNA分析需要添加RNA稳定剂

胸腔积液

CTC检测

采集后4℃保存,24h内进行检测处理

腹水

CTC检测

采集后4℃保存,24h内进行检测处理

脑脊液

CTC检测

采集后4℃保存,24h内进行检测处理

DNA病毒

-20℃或-70℃保存

RNA病毒

采集后标本后1-4h提取RNA,否则应立即去掉标本中的红细胞,然后低温保存

尿液

DNA

低温保存(2-8℃),尤其在25℃或更高温度下,尿液的低PH和高尿素会迅速使DNA变性

宫颈拭子

DNA

在2-8℃条件下保存10d

精液标本

DNA

2-8℃保存

                                            image.png样本的运输条件






01

全血/血浆/血清/干血片

DNA: 24h内可室温运送至实验室,72h内运输至实验室置于2-8℃条件,72h及更长时间的运输需要在-20℃条件下。

RNA:4h内分离血浆,5天内能够运输至实验室可保存在2-8℃,5天及更长时间运输时需在-20℃条件下。

干血片可在室温下运输。



02

肺泡灌洗液

24h内可室温运输至实验室,72h内需在2-8℃冷藏运输,72h及更长时间运输需采用-70℃或为更严格的条件。



03

骨髓

骨髓标本应在2-8℃条件下运输,如果用于RNA分析,应该添加RNA稳定剂。



04

口颊细胞

室温条件下,核酸可稳定存在1周,可室温运输,检测RNA,需放置在RNA稳定剂中。



05

淋巴细胞层

从血液里分离的淋巴细胞,需在2-8℃冷藏运输,无法及时提取时应放置-70℃以下储存。



06

脑脊液

DNA病毒检测: 需在2-8摄氏度条件下运输,应该保存在-20℃或-70℃或者更低温度条件下。

RNA分析:立即置于冰上降温,并置于干冰上运输至实验室。



07

细针抽取物

DNA病毒检测: 需在2-8℃条件下运输,应该保存在-20℃或-70℃或者更低温度条件下。

RNA分析:立即置于冰上降温或置于RNA稳定剂中进行运输。



08

组织

DNA分析:新鲜组织应该立即置于-20℃,并保持在冰上运输保存。

RNA分析:新鲜组织采集后立即采用液氮速冻,进行运输保存。

石蜡包埋组织可室温运输保存。



09

痰液

30min内可在室温下运输至实验室,否则应在4-8℃条件下运送。



10

粪便

可借助粪便收集盒及粪便采集管进行采集,黄豆粒大小样本即可。4h内进行核酸提取或-80℃低温保存。



11

宫颈和尿道拭子

在检测试剂厂家推荐的运送培养基中运输。



12

植物组织样本

采集体态正常的新鲜样本放入样本袋中做好标记;样本若有泥土一般需要洗涤,之后对其进行干燥并尽快进行核酸提取;常温或者-20℃进行运输保存[4]


在样本储存在稳定的条件下,应避免反复冻融。样本反复冻融会加快生物大分子物质的降解,严重影响样本的质量。样本在冻存前,最好分装成小份样本再储存,可以避免不必要的反复。

                                                                    image.png



样本稳定性作为评价体外诊断试剂保持产品性能的重要指标,对产品的研发、生产、运输、保存和使用等环节具有重要意义。通过稳定性研究可以评价和调整产品组方、工艺、包装材料等,确定产品的保存期限和开封后保存期限,明确产品的运输、储存和开封后的保存条件,并可在产品保存期限和储存条件等发生变更时,验证变更后的产品稳定性[5]。稳定性研究将贯穿于整个产品研发阶段,其结果是成为支持产品上市后储存条件及有效期的关键证据。


[1] National Medical Products Administration.Announcement on the announcement of the format of in vitro diagnostic reagent registration application dossier and approval document format[EB/OL].(2021-09-30)[2022-04-25].

[2] FDA. Shelf life of medical devices[S].1991-04-01.

[3] ZHANG Y,WANG Z G.Stability testing of in vitro diagnostic reagents[J].J Modern Lab Med,2012,27(2):161-162.

[4] 李艳,李金明.临床分子诊断分析前与分析后[M].北京:科学出版社,2017.

[5] 仉琪,曹学芬,李耀华.体外诊断试剂稳定性研究的影响因素和评价要求[J].中国生物制品学杂志,2022,35(05):632-636.DOI:10.13200/j.cnki.cjb.003605.




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