生物樣本需要區(qū)塊鏈的理由是什么

在這里，來自國際生物和環(huán)境知識庫協(xié)會的幾位專家提供了一個關(guān)于分布式生物數(shù)據(jù)庫模型的新視角，包括提供了一個為什么生物物種需要區(qū)塊鏈的說明。

當你生病時，醫(yī)生可能會要求你提取身體中的某些東西來進行檢查（如組織活檢、血液樣本）、一些分泌物（唾液、宮頸拭子）或一些排泄物（如尿液、糞便），以確定你的身體出了什么問題。它們之所以這樣做，是因為個人生物基因?qū)α私馊祟惿飳W和我們遇到的疾病至關(guān)重要。

生物基因包含醫(yī)生和研究人員用來了解病人患有何種疾病的信息，并確定應該用于臨床管理的可能治療方案。通過生物技術(shù)的進步，生物技術(shù)中的信息現(xiàn)在可以被輕易的提取，導致大量的數(shù)字數(shù)據(jù)以機器可讀的形式被捕獲。這種生物特異性的“數(shù)據(jù)化”產(chǎn)生不同類型的“基因組”數(shù)據(jù)（基因組學、轉(zhuǎn)錄組學、蛋白質(zhì)組學、代謝組學、表觀基因組學），反映疾病中正在發(fā)生的分子事件。這也可能是來自醫(yī)學和顯微組織樣本圖像分析的信息。在建立個性化的疾病治療框架時，必須以有意義和可操作的方式捕獲生物特異性蛋白衍生信息的復雜性。隨著數(shù)字信息對醫(yī)療系統(tǒng)的影響日益顯現(xiàn)，個性化醫(yī)療將由活躍在生物醫(yī)學領域的計算科學家和數(shù)據(jù)分析師來指導。

集中生物標本的問題

在生物醫(yī)學研究中，將其核心活動集中到聚合設施或“存儲庫”（如節(jié)點、數(shù)據(jù)庫或注冊表）是一種根深蒂固的做法。目前的組織處理實踐尋求將生物標本聚合到巨型冰柜中，這些冷凍室與有批的臨床和“omic”數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫、患者信息登記和研究項目倫理同意書相關(guān)聯(lián)。在過去 20 年中，生物標本聚集到生物庫中，預計到 2022 年，生物標本將成為一個 27 億美元的產(chǎn)業(yè)。生物庫作為基本上自主的自治實體經(jīng)營其儲存庫，通過病理學服務內(nèi)的安排或直接從手術(shù)中獲得生物標本。雖然圍繞戰(zhàn)略規(guī)劃的敘述承認“生物庫對醫(yī)學研究至關(guān)重要”，但大量報告強調(diào)了低生物庫利用率如何助長不可持續(xù)的生物庫模式。盡管宏偉的計劃將生物標本聚合到越來越大的集中設施中，但它們尚未實現(xiàn)其潛力。其原因是多方面的，受以下問題的影響：研究中的狹隘主義、未經(jīng)研究人員釋放的標本的生物儲存、能力問題、糟糕的商業(yè)模式、生物標本與患者記錄分離和脫離醫(yī)療環(huán)境的研究。

集中化生物標本還存在著其他已知困擾集中模式的缺點。具體來說，生物標本聚合會在系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生單點故障，需要過度保護和持續(xù)警惕來維護安全性。生物標本的集中存儲沒有明確的動機，其成功使用導致遺留收藏沒有目的，留下未使用的生物標本衍生信息，產(chǎn)生噪音，并引發(fā)相關(guān)性問題。最后，集中化從生物標本的主要來源上去除，這導致了關(guān)鍵利益相關(guān)者的參與損失。決策過程回歸到一個獨立的“權(quán)威”中，由它來決定獲取的權(quán)利，這就要求捐贈者無條件地信任生物銀行的做法和動機。綜上所述，將生物專家聚集到中心設施中，將他們能夠提供的信息緩存到由少數(shù)人控制的系統(tǒng)中，這些人可能會審查生物專家持有的信息，從而決定研究的敘述，同時限制許多其他人的公開發(fā)現(xiàn)和探索。

使用區(qū)塊鏈分散化生物標本資源

生物技術(shù)衍生信息需要大膽和創(chuàng)新的戰(zhàn)略來影響數(shù)字衛(wèi)生倡議。將聚集的生物庫轉(zhuǎn)移到一個管理作為數(shù)字健康信息流的組成部分的生物種群模型，將徹底改變我們?nèi)绾螐膩碜陨镂锓N的信息中學習。分布式模型依賴于許多獨立參與者的存在，這些參與者通過并行執(zhí)行的共同標準共同管理流程。為了使分布式模型起作用，該系統(tǒng)所需的所有組件都必須分散化，包括同意慣例、道德和治理監(jiān)督、患者參與、生物技術(shù)轉(zhuǎn)移物流、數(shù)據(jù)化過程、質(zhì)量管理、研究成果傳播，甚至臨床決策。分散的環(huán)境中，分散的過程從一個中央權(quán)威的組織或團體中分離出來，決策由具有不同觀點的人合作，從而帶來更大的客觀性。

我們設想生物庫將受益于區(qū)塊鏈技術(shù)。區(qū)塊鏈作為一種廉潔的共享數(shù)字賬本，通過跟蹤向研究人員安全、合乎道德的生物專用化學品轉(zhuǎn)移，實現(xiàn)分布式、安全、透明和健壯的交易。該區(qū)塊鏈實現(xiàn)的目的是構(gòu)建可信的分布式應用程序，這些應用程序運行時不會出現(xiàn)停機、審查、欺詐或第三方干擾，這對于在研究環(huán)境中探索人體組織非常理想。智能合約的使用已被確定為使人類主體管理規(guī)范得以實現(xiàn)，使人類研究倫理委員會和治理機構(gòu)能夠全面、透明地、安全地和自動管理科研誠信的要求同時避免重復的參與者之間的干預。區(qū)塊鏈技術(shù)使系統(tǒng)中的參與者之間同步數(shù)據(jù)的方法不受懷疑影響。如果以組織為基礎的科學是一個信息學問題，那么生物種應該成為信息流鏈中的第一塊。

圖1：Genobank.io開發(fā)的用于對生物物種及其相應的DNA/RNA數(shù)據(jù)集進行標記化的生物種信息學塊鏈中的擬議步驟。

1. （a） 捐助方創(chuàng)建一個“生物墻”（Genobank帳戶），具有公共地址和私鑰。（b）錢包用用戶提供的密碼加密用戶的私鑰，并為即將到來的“多對象”數(shù)據(jù)集創(chuàng)建一個空的唯一的數(shù)字存儲庫。

2. （a） 捐助方將其生物標記存入二維/條形碼管。（b） 捐助方掃描管碼，在生物墻中創(chuàng)建一個獨特的不可替換代幣（NFT），其中包含的信息包括全球定位系統(tǒng)位置、過期日期、品牌、日期和時間記錄為元數(shù)據(jù)。

3. 捐獻者將生物標本運往指定的生物庫或?qū)嶒炇摇?/p>

4. （a） 生物庫接收生物群，掃描二維碼，并通過互聯(lián)網(wǎng)與生物銀行連接。生物標志物/試管都被引用為一個特定的生物標簽，即生物墻的所有者是唯一能夠接收、解密和共享相應的數(shù)據(jù)集和信息的標記。標本一旦被生物庫接收，捐獻者將收到代幣性獎勵。

5. 交易被記錄在公共區(qū)塊鏈中，指定數(shù)據(jù)標準的使用。

6. （a） 生物庫/實驗室處理生物標本，并應用所有擴增或制備庫。提取DNA/RNA，并對過程進行數(shù)字化。

7. DNA/RNA的測序使用最好的可用技術(shù)。

8. a） 數(shù)碼原始數(shù)據(jù)生成 b） 捐助者的私人鑰匙加密原始數(shù)據(jù)，并創(chuàng)建不可替換的代幣。從這個數(shù)據(jù)集中可以創(chuàng)建可替換代幣，以便使用對應的生物墻發(fā)布序列化副本，其中必須使用私鑰對所有交易進行簽名。

9. a） 將加密原始數(shù)據(jù)儲存在指定的專用分散化數(shù)字儲存庫b）告知捐助者其數(shù)據(jù)可通過加密的專用電文系統(tǒng)獲得。

來源： 區(qū)塊網(wǎng)