國(guó)家化合物樣品庫質(zhì)量管理體系結(jié)構(gòu)及成效分析

張慧，汪佳，伍曉燕，譚久青

（國(guó)家新藥篩選中心，上海 201203）

為了提高自主藥物創(chuàng)新能力，在國(guó)內(nèi)建設(shè)大規(guī)?；衔飿悠穾焓切滤巹?chuàng)制的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，也是高通量篩選的必備條件和發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)化合物的重要途徑[1]。國(guó)家化合物樣品庫是中國(guó)科學(xué)院上海藥物研究所、國(guó)家新藥篩選中心和上海張江生物醫(yī)藥基地開發(fā)有限公司共同承建的一個(gè)坐落于張江“藥谷”的藥物發(fā)現(xiàn)資源平臺(tái)，是目前亞洲最大、名列全球公共化合物庫之首的化合物資源平臺(tái)。本樣品庫建立的質(zhì)量管理體系包括樣品的準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)、存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)信息管理標(biāo)準(zhǔn)。樣品庫的長(zhǎng)期發(fā)展依賴于完善的質(zhì)量管理體系，因此建立符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量管理體系具有重要的實(shí)際意義[2-3]。

1 基礎(chǔ)設(shè)備條件

國(guó)家化合物樣品庫目前擁有Kardex Industrivever自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、TTP Labtech comPOUND自動(dòng)化樣本存儲(chǔ)系統(tǒng)、-20 ℃冷庫和4 ℃冷庫、6224型液質(zhì)聯(lián)用飛行時(shí)間質(zhì)譜儀和1260型液相色譜儀等設(shè)施設(shè)備。

2 化合物樣品的準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)

2.1 樣品來源

國(guó)家化合物樣品庫不斷積累發(fā)掘我國(guó)的化合物資源，增加樣品的存儲(chǔ)量以便滿足高通量和高內(nèi)涵藥物篩選的需求?，F(xiàn)有樣品的來源主要有4種。（1）全國(guó)收集。在確保送樣人知識(shí)產(chǎn)權(quán)利益的前提下，通過提供各種形式的篩選服務(wù)，征集我國(guó)化學(xué)和藥學(xué)研究人員以往積累和新近合成的大量結(jié)構(gòu)新穎的化合物樣品，以增加化合物庫的結(jié)構(gòu)多樣性，特別鼓勵(lì)一些在化合物合成方法上有特色、已擁有活性化合物的單位提供聚焦化合物庫。（2）有償購(gòu)買。針對(duì)特定的篩選靶點(diǎn)和顯示特定活性的化合物骨架，從商業(yè)渠道購(gòu)買多樣化程度高、質(zhì)量上乘、現(xiàn)有庫中存量少和類藥性強(qiáng)的結(jié)構(gòu)類型，如天然產(chǎn)物及其衍生物以及不同的結(jié)構(gòu)亞庫等。通過購(gòu)買或有償征集一定數(shù)量具有類似結(jié)構(gòu)的樣品，可以快速增加化合物樣品庫的存量。（3）互惠協(xié)作。針對(duì)一些靶點(diǎn)新穎、結(jié)構(gòu)類型特別的活性化合物開展合理化藥物設(shè)計(jì)，通過與外單位化學(xué)家合作或向服務(wù)外包公司訂制等方式，定向設(shè)計(jì)合成一部分特有的靶向或探針性化合物亞庫。（4）國(guó)際合作。以接受捐贈(zèng)的形式獲得國(guó)外醫(yī)藥公司的化合物樣品，或與國(guó)外從事藥物篩選研究的機(jī)構(gòu)進(jìn)行合作，交換化合物樣品。

2.2 供樣要求

為了建立具有結(jié)構(gòu)多樣性、全面性和類藥性并且符合國(guó)際新藥創(chuàng)制發(fā)展趨勢(shì)的化合物樣品庫，本樣品庫依照“重質(zhì)不重量”的原則，制定了化合物樣品的準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)。（1）要求化合物需要結(jié)構(gòu)明確，有一定的穩(wěn)定性。（2）遵守類藥性Lipinski五原則[4]：分子量小于500；氫鍵給體數(shù)目小于5；氫鍵受體數(shù)目小于10；脂水分配系數(shù)小于5；可旋轉(zhuǎn)鍵的數(shù)量不超過10個(gè)。（3）對(duì)空氣中的水分和氧氣不敏感。（4）與現(xiàn)有庫存化合物的結(jié)構(gòu)不重復(fù)，且純度在90%以上，并提供相應(yīng)的LC/MS（也可為MS和HPLC）和核磁共振譜圖。

3 化合物樣品的存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)

3.1 環(huán)境設(shè)施

大規(guī)?；衔飵觳坏N類繁多，而且樣品數(shù)量巨大。因此樣品的存放需要嚴(yán)格保證其穩(wěn)定性，以免影響高通量和高內(nèi)涵篩選的最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果。國(guó)家化合物樣品庫建設(shè)了專用的樣品存儲(chǔ)設(shè)施，配備了3間環(huán)境溫度常年控制在25 ℃左右、相對(duì)濕度控制在20%～30%RH的獨(dú)立單間倉(cāng)庫和一個(gè)-20 ℃冷庫、一個(gè)4 ℃冷庫和6臺(tái)TTP Labtech公司推出的comPOUND設(shè)備，專門存放化合物樣品。樣品存儲(chǔ)區(qū)域按功能進(jìn)行分區(qū)，有獨(dú)立的樣品接收登記區(qū)域、稱量處理區(qū)域、樣品存儲(chǔ)區(qū)域和信息處理區(qū)域。樣品存儲(chǔ)區(qū)域只允許本樣品庫樣品管理人員持門禁卡進(jìn)入。另配有UPS后備供電系統(tǒng)、空調(diào)排風(fēng)系統(tǒng)和儀器故障報(bào)警系統(tǒng)等對(duì)樣品存儲(chǔ)區(qū)域進(jìn)行24 h持續(xù)監(jiān)測(cè)，以確保化合物樣品存放環(huán)境的穩(wěn)定性。

3.2 樣品的存儲(chǔ)形式

入庫的樣品儲(chǔ)存形式可分為五種。（1）原始固體樣品在恒溫控濕環(huán)境下以樣品瓶的形式保存在Kardex自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備系統(tǒng)中。（2）每個(gè)樣品稱量1 mg固體放入深孔板中，暫時(shí)不用時(shí)先不加入DMSO溶解，在恒溫控濕環(huán)境下保存在干板倉(cāng)庫中。（3）每個(gè)樣品稱量1 mg固體放入深孔板中，制備成濃度為5 mg/mL的母液保存在-20 ℃的冷庫中。（4）濃度為1 mg/mL的高通量篩選子板以96孔板的形式保存在4 ℃冷庫中。少量經(jīng)常篩選的1 mg/mL子板為避免反復(fù)凍融，室溫存放。（5）濃度為1 mg/mL的供復(fù)篩挑選（“Cherry picking”）的樣品在-20 ℃條件下保存在comPOUND全自動(dòng)存儲(chǔ)系統(tǒng)中，該全自動(dòng)化存儲(chǔ)系統(tǒng)創(chuàng)新性地將常規(guī)的“板式存取”轉(zhuǎn)變?yōu)橄冗M(jìn)的“管式存取”，能夠?qū)崿F(xiàn)快速單樣挑取和樣品使用自動(dòng)化，極大地提高了化合物的存取效率。樣品的存儲(chǔ)形式整理如表1所示。

表1 化合物樣品的存儲(chǔ)形式

4 化合物樣品的質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)

化合物樣品因其來源、結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)及存儲(chǔ)方式的不同，其穩(wěn)定性亦會(huì)受到影響。一般而言，在恒溫控濕條件下，固體粉末狀態(tài)最為穩(wěn)定。在進(jìn)行藥物篩選前，會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求將化合物稀釋成液體狀態(tài)。長(zhǎng)期存放或反復(fù)凍融后，化合物的性狀與結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生肉眼無法看到的變化，進(jìn)而改變其生物活性。目前，我國(guó)還沒有對(duì)海量化合物樣品進(jìn)行質(zhì)控質(zhì)保的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

4.1 抽檢流程

如圖1所示，本單位依據(jù)2015年版《中國(guó)藥典》[5]制定了國(guó)家化合物樣品庫質(zhì)控的《化合物樣品抽檢標(biāo)準(zhǔn)化操作程序》，旨在確保庫存樣品的穩(wěn)定性和篩選結(jié)果的可靠性。庫內(nèi)所有不同批次的樣品均遵照此標(biāo)準(zhǔn)化操作程序進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)。

圖1 化合物樣品抽檢標(biāo)準(zhǔn)化操作程序

4.2 樣品檢測(cè)

樣品庫指定兩名專業(yè)的抽樣檢測(cè)工作人員每月定期以1/1 000的比例隨機(jī)抽取化合物庫內(nèi)樣品并進(jìn)行樣品批次和序號(hào)登記。對(duì)化合物樣品最初收入的固體粉末到制備后的液體母板、子板直至篩選前分配，均進(jìn)行隨機(jī)抽樣檢測(cè)。采集樣品的同時(shí)，對(duì)樣品的外觀、性狀等均做好描述記錄以便與數(shù)據(jù)庫信息比對(duì)。固體和液體樣品均用DMSO溶液配置成1 mg/mL溶液，設(shè)置流動(dòng)相梯度洗脫對(duì)待測(cè)樣品的分子量和純度進(jìn)行LC-MS檢測(cè)。

4.3 結(jié)果報(bào)告

LC-MS檢測(cè)出的目標(biāo)成分的純度應(yīng)大于90%，分子量與數(shù)據(jù)庫比對(duì)應(yīng)相符并且在175～800規(guī)定范圍內(nèi)。嚴(yán)格按實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果填寫《化合物抽樣檢驗(yàn)記錄表》和《樣品抽樣實(shí)驗(yàn)報(bào)告》，獲得的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行記錄與報(bào)告，并與數(shù)據(jù)庫內(nèi)數(shù)據(jù)比對(duì)。對(duì)符合數(shù)據(jù)庫信息的化合物檢測(cè)報(bào)告進(jìn)行歸檔留存。不符合數(shù)據(jù)庫信息的化合物樣品進(jìn)行3次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)不符合規(guī)定的報(bào)合成部門重新合成。

5 化合物樣品的數(shù)據(jù)信息管理標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)家化合物樣品庫作為核心庫，與6個(gè)衛(wèi)星庫和6個(gè)區(qū)域性資源中心形成全國(guó)性的化合物資源共享網(wǎng)絡(luò)，做到化合物樣品統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、分地存儲(chǔ)和獨(dú)立管理。

5.1 信息系統(tǒng)

國(guó)家化合物樣品庫的核心庫和衛(wèi)星庫都統(tǒng)一使用英國(guó)IDBS公司的ActivityBase軟件作為數(shù)據(jù)集成與管理系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)運(yùn)用現(xiàn)代數(shù)碼技術(shù)和程序控制方法，對(duì)庫存樣品進(jìn)行分析和分類，能實(shí)現(xiàn)化學(xué)信息與生物數(shù)據(jù)的無縫對(duì)接。如圖2所示，對(duì)化合物樣品的獲取來源、化學(xué)結(jié)構(gòu)、理化性狀、檢測(cè)結(jié)果、儲(chǔ)存條件、保有儲(chǔ)量和篩選數(shù)據(jù)等信息進(jìn)行有機(jī)整合，使之成為為新藥研究服務(wù)的重要信息資源。

圖2 國(guó)家化合物樣品庫數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)

5.2 資源網(wǎng)絡(luò)

國(guó)家新藥篩選中心和國(guó)家化合物樣品庫還組建了全國(guó)藥物發(fā)現(xiàn)資源服務(wù)網(wǎng)絡(luò)（app.cncl.org.cn），能與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)相結(jié)合，線上即能進(jìn)行“化合物結(jié)構(gòu)查詢”“化合物結(jié)構(gòu)查重”“篩選模型查詢”“篩選服務(wù)申請(qǐng)”及“樣品外供申請(qǐng)”四個(gè)功能。（1）提供不同形式的化合物查詢，包括結(jié)構(gòu)查重、子結(jié)構(gòu)查詢、相似性查詢、編號(hào)查詢，能夠在線完成化合物樣品入庫申請(qǐng)與接收，擴(kuò)充更新樣品庫數(shù)據(jù)；（2）為核心庫與衛(wèi)星庫提供發(fā)布各類藥物篩選模型的功能并供用戶查詢?yōu)g覽，目前上線的模型有800余個(gè)，包括分子水平、細(xì)胞水平、組織/器官水平和整體水平，疾病類型涵蓋腫瘤、感染、代謝、免疫調(diào)節(jié)、神經(jīng)系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)等；（3）協(xié)助用戶在線提交篩選服務(wù)項(xiàng)目申請(qǐng)，實(shí)現(xiàn)“用戶申請(qǐng)—管理員初審—專家評(píng)審—初篩—復(fù)篩—結(jié)束”的全流程管理，并輔助生成各類文檔；（4）用戶可在資源網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)申請(qǐng)樣品外供服務(wù)，由三名外聘專家根據(jù)樣品針對(duì)靶點(diǎn)的成藥性、篩選模型的成熟度和實(shí)驗(yàn)用量的可供性進(jìn)行評(píng)估。

6 管理成效

截至2021年底，國(guó)家化合物樣品庫和衛(wèi)星庫的化合物樣品總儲(chǔ)量已達(dá)到235.8萬種。先后為全國(guó)212家研究單位提供技術(shù)咨詢服務(wù)，完成高通量篩選670.3萬藥次，具有結(jié)構(gòu)多樣化、存儲(chǔ)專業(yè)化、質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)化和信息系統(tǒng)化等特點(diǎn)?；衔飵斓难芯咳藛T建立了符合《服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)編寫通則》（GB/T 28222—2011）的四項(xiàng)企業(yè)服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)：《化合物樣本征集規(guī)范》《化合物樣本信息管理規(guī)范》《化合物樣本存儲(chǔ)規(guī)范》《化合物樣本質(zhì)量控制規(guī)范》。同時(shí)，“全國(guó)藥物發(fā)現(xiàn)資源服務(wù)網(wǎng)絡(luò)”開放化合物結(jié)構(gòu)達(dá)139萬余種，公共注冊(cè)用戶1 424個(gè)，共登陸51 209次。整合了我國(guó)化合物樣品的優(yōu)勢(shì)資源和新藥篩選的先進(jìn)技術(shù)，成為廣大用戶獲取資源支持、接受技術(shù)服務(wù)、搜索專業(yè)信息、跟蹤樣品軌跡、反饋篩選結(jié)果、更新實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和推進(jìn)知識(shí)積累的重要途徑。

國(guó)家化合物樣品庫作為大型基礎(chǔ)科研設(shè)施，擁有世界領(lǐng)先的自動(dòng)化樣品存儲(chǔ)系統(tǒng)、全自動(dòng)化合物樣品篩選工作平臺(tái)，化合物質(zhì)控、檢測(cè)設(shè)備以及先進(jìn)的化合物數(shù)據(jù)信息管理和模擬系統(tǒng)。樣品庫采取核心庫結(jié)合衛(wèi)星庫（即集中管理結(jié)合分散存放）的模式，提高了國(guó)家化合物樣品庫的公共利用效率，充分聚集和發(fā)揮分散個(gè)體的資源優(yōu)勢(shì)和技術(shù)特長(zhǎng)，采用統(tǒng)一的準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)、存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)信息管理標(biāo)準(zhǔn)，建立了一整套我國(guó)自主開發(fā)的大規(guī)?；衔飿悠穾彀l(fā)展、管理、維護(hù)和使用規(guī)范。

全國(guó)藥物發(fā)現(xiàn)資源服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的搭建能夠?yàn)楹?nèi)外從事藥物發(fā)現(xiàn)的科研人員提供專業(yè)化、跨地域和實(shí)時(shí)性的實(shí)物樣品、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和篩選信息服務(wù)。在為客戶提供樣品的同時(shí)實(shí)施“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”的供樣后隨訪跟蹤，邀請(qǐng)其完成供樣和篩選服務(wù)后在線填寫意見反饋表來評(píng)價(jià)樣品庫的質(zhì)量管理體系。同時(shí)資源服務(wù)網(wǎng)絡(luò)還能在線對(duì)送樣者和求樣者提供技術(shù)指導(dǎo)和專業(yè)咨詢，協(xié)助其完成科研項(xiàng)目。

培養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)豐富的人才隊(duì)伍，提升專業(yè)人員的技術(shù)能力，強(qiáng)化其服務(wù)理念也是建立完善的質(zhì)量管理體系的重要因素。樣品的準(zhǔn)入、存儲(chǔ)、質(zhì)量控制和信息管理均由指定專人進(jìn)行操作與記錄，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)化操作程序和規(guī)章制度進(jìn)行。

標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量體系的管理將為我國(guó)的藥物研發(fā)機(jī)構(gòu)提供高質(zhì)量的專業(yè)服務(wù)，促進(jìn)我國(guó)醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新性和可持續(xù)性發(fā)展[6]。建立完善的樣品庫標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量管理體系有助于樣品庫的運(yùn)作和長(zhǎng)期發(fā)展，為用戶提供高質(zhì)量的服務(wù)內(nèi)容。能夠把我國(guó)各區(qū)域、跨行業(yè)和多領(lǐng)域的化合物樣品資源以統(tǒng)一的方式進(jìn)行充分組織和管理，保障其能夠得到有效利用。