《Scientific Reports》：Blood donor biobank pipeline to collect genome-based samples for research
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本研究针对如何系统性收集高质量血液样本以支持大规模多组学研究这一关键问题，研究人员建立了一套整合于常规献血流程的生物样本库收集管道。该研究证实，从芬兰献血者中收集的外周血单个核细胞（PBMC）、血浆和血清样本质量优异，适用于多组学分析，并能有效获取芬兰人群中富集的疾病相关遗传变异携带者样本。此方案为开展针对特定遗传变异的功能机制研究提供了一种高效、经济的健康人群样本来源，并展示了通过献血频率与全氟/多氟烷基物质（PFAS）水平关联等实例的发现潜力，对推动精准医学和疾病机制研究具有重要意义。
在生命科学和医学研究的前沿，如何深入理解疾病背后的复杂机制一直是科学家们孜孜以求的目标。大规模基因组学研究，例如著名的FinnGen项目，通过结合数十万人的基因组数据和电子健康记录，已经发现了上百个在芬兰人群中富集的、与常见疾病风险或保护相关的新遗传变异。然而，发现这些遗传“线索”只是第一步，更大的挑战在于“解读”它们：这些变异究竟如何影响细胞和分子的功能，从而最终导致疾病的发生？要回答这个问题，就需要对携带这些特定变异个体的生物样本进行深入的多组学（例如蛋白质组、代谢组）和功能研究。传统的样本来源，如招募特定患者，往往面临样本异质性大（疾病阶段、治疗方案不同）、招募困难、成本高昂等问题。那么，是否存在一种更优的样本来源，能够为这类精细的功能机制研究提供高质量、均一性好的生物材料呢？
一篇发表在《Scientific Reports》上的研究为我们提供了一个富有启发的解决方案。研究人员将目光投向了常规的献血者群体。这个群体具有几大独特优势：他们通常是相对健康的个体，自愿并定期捐献血液，这使得大规模、纵向的样本收集成为可能，并且避免了疾病进展和治疗带来的混杂效应。更重要的是，研究显示献血者对科学研究抱有非常积极的态度。基于此，研究团队建立并验证了一套从常规献血流程中同步收集高质量研究样本的标准化管道。这项研究不仅证实了该管道的可行性，还通过对首批样本的分析，验证了样本的高质量，并展示了如何利用这一资源来研究诸如“献血能否降低体内‘永久化学物质’（PFAS）水平”等有趣且重要的公共卫生问题。
为了开展这项研究，研究人员主要采用了以下几个关键技术方法：研究依托芬兰红十字血液服务生物样本库，在常规献血过程中（无需专门召回），从2500名已参与FinnGen基因组计划并签署生物样本库知情同意的健康献血者中，同步采集并处理了外周血单个核细胞（PBMC）、血浆和血清样本，所有样本力求在采集后4小时内完成处理并冻存，以保证质量。下游分析技术包括：使用流式细胞术和细胞因子刺激实验评估冻存PBMC的免疫细胞亚群和功能活性；采用非靶向代谢组学平台（如Metabolon）和两种高通量蛋白质组学平台（Olink邻近延伸分析和SomaScan?适配子分析）对血浆样本进行大规模分子测量；收集并分析了血常规和临床生化指标；最后，运用线性回归模型和贝叶斯分析等统计方法，系统探究了多组学数据与人口学特征、献血频率等变量之间的关联。
结果
血液捐献者样本库管道的建立与样本质量验证
研究人员成功建立了一套与常规献血并行的生物样本收集、处理和储存流程。通过对2500名献血者的随机采样，无需专门召回特定变异携带者，即可覆盖FinnGen已发现的136个芬兰富集疾病相关变异中98%的杂合子携带者和40%的纯合子携带者，证明这是一种获取稀有变异研究样本的有效策略。对冻存后复苏的PBMC进行的功能测试表明，其免疫细胞亚群比例正常，并且在受到抗CD3/抗CD28抗体刺激后能产生预期的细胞因子反应谱，包括干扰素-γ (IFN-γ)、白细胞介素-2 (IL-2)、肿瘤坏死因子-α (TNF-α) 等，证实了细胞样本的良好活性和功能性。
多组学数据质量与已知关联验证
对收集的样本进行多组学分析产生了高质量的数据，包括超过1200种已知代谢物和约2900种可检测的蛋白质。研究人员首先利用这些数据验证了已知的生物学关联。结果显示，许多代谢物和蛋白质的水平与性别、年龄、身体质量指数（BMI）和吸烟状态存在显著关联。例如，男性中较高的5α-雄烷-3α,17β-二醇17-葡萄糖醛酸水平，吸烟者中较高的可替宁（尼古丁代谢物）水平，以及BMI与谷氨酸和瘦素（LEP）的正相关等。这些预期关联的复现，强有力地证明了样本和数据的质量足以支持可靠的科学研究。
新发现：献血频率与PFAS水平的关联
在探索性分析中，一个引人注目的发现是献血频率与全氟/多氟烷基物质（PFAS）血浆水平的负相关关系。线性回归和贝叶斯分析均表明，过去两年内全血捐献次数越多，血液中几种PFAS化合物（如PFHxS、PFOS、PFOA）的水平就越低。例如，对于PFHxS，在男性（β = -0.41）和女性（β = -0.35）献血者中均观察到显著的负相关。这表明定期献血可能是降低体内这种持久性环境污染物负荷的一种潜在途径。此外，研究还发现，较长的血液采集到离心间隔时间与多种蛋白质（如细胞因子IL1B、TNFSF14）水平的升高相关，提示样本处理时间是需要标准化的潜在混杂因素。同时，一些蛋白质（如CD244）的水平表现出昼夜变化，可能与昼夜节律有关。
结论与讨论
本研究表明，常规献血者群体是获取高质量、低成本研究样本的优质资源。所建立的收集管道高效可行，能在不影响临床用血供应的前提下，为功能基因组学和多组学研究提供重要的生物材料。该方案的优势在于：献血者研究意愿高，法律和伦理框架完善；采样可整合于现有献血服务体系，成本效益高；献血者相对健康，样本均一性好，特别适合用于剖析遗传变异本身的基础分子效应，而不受疾病状态和治疗的干扰。
研究通过对首批样本的多组学分析，不仅验证了样本和数据的高质量，还得到了一些具有科学和公共卫生意义的发现。其中最突出的是揭示了献血频率与较低PFAS水平之间的关联，这为通过献血干预来降低高风险人群（如消防员）体内PFAS负荷提供了来自大人群队列的证据支持。同时，研究也指出了使用此类样本时需注意的局限性，如“健康献血者效应”可能引入的选择偏倚，以及样本仅限于血液组织等。
该研究建立的样本库和产生的多组学数据（部分已通过芬兰相关生物样本库和FinnGen项目开放申请）为科学界提供了宝贵资源。未来，研究人员可利用这些样本，对FinnGen发现的特定疾病相关遗传变异进行深入的分子机制研究，从而加速从遗传关联发现到疾病生物学理解和潜在治疗靶点识别的转化进程。总之，这项工作展示了一条连接大规模基因发现研究与精细功能机制研究的可行路径，为利用常规医疗保健基础设施推动精准医学发展提供了示范。
