Biobanques, pandémies et l’avenir de la manipulation des échantillons

Par Steve Knight*

Les principes fondamentaux des biobanques (collecte, traitement et stockage des données et échantillons, et accès pour les chercheurs) se sont avérés essentiels tout au long de la pandémie de COVID-19. Avant même que le virus ne soit précisément caractérisé et défini comme un coronavirus présentant une morphologie similaire à celles du MERS et du SRAS, les biobanques ont été sollicitées pour le stockage de liquides de lavage broncho-alvéolaire provenant de patients atteints de la souche, encore inconnue, de pneumonie virale.

Les chercheurs du monde entier ont accéléré leurs efforts pour décoder le génome de ce nouveau coronavirus et mettre leurs données à la disposition de la communauté scientifique internationale. Grâce à la disponibilité d’un nombre limité de spécimens de haute qualité et au travail inlassable d’un petit groupe de chercheurs, dont beaucoup étaient basés au Royaume-Uni, le génome viral a pu être rapidement séquencé et le virus a été caractérisé en tant que SRAS-CoV-2. L’Organisation mondiale de la santé (OMS) déclarait peu après officiellement son statut de pandémie.

Plus d’un an plus tard, nous pouvons commencer à tirer les enseignements de cette expérience, concernant notamment l’importance de l’efficacité des biobanques et des opérations de manipulation des échantillons pour combattre toute pandémie à venir.

Le séquençage du SRAS-CoV-2 a été réalisé dans des délais très courts à partir d’un nombre relativement restreint d’échantillons, et n’a donc permis de caractériser qu’un sous-ensemble limité des souches virales en circulation. La qualité et la traçabilité des échantillons étaient donc de la plus haute importance et, même si c’était déjà une caractéristique des biobanques, si ce principe n’avait pas été intégré dans le workflow de manipulation, les travaux de recherche sur le COVID-19 auraient été gravement entravés, avec des conséquences potentiellement fatales.

L’ampleur de la pandémie posait un problème unique aux biobanques dans la mesure où, après la phase initiale de l’épidémie, celles-ci anticipaient d'immenses quantités d’échantillons. Lorsque le nombre de cas confirmés a dépassé les 2 millions à la mi-avril 2020, les biobanques universitaires et biopharmaceutiques se sont retrouvées inondées d’échantillons destinés à la mise au point de nouveaux kits de tests de diagnostic et de vaccins potentiels. Le succès de ces initiatives a été entravé par le fait que peu de biobanques avaient l’expérience requise pour la manipulation de virus hautement pathogènes, et qu’elles ne disposaient souvent pas des moyens de confinement nécessaires. À l’avenir, les biobanques réceptrices seront bien mieux positionnées pour traiter les échantillons provenant d’un virus potentiellement pandémique.

La coopération internationale et la transparence ont été essentielles pour surmonter ces obstacles. Le Centre de contrôle des maladies (CDC) d’Atlanta, aux États-Unis, l’Autorité internationale de l’énergie atomique de Vienne (agissant sous l’égide des Nations Unies) et l’agence Public Health England basée à Colindale, au Royaume-Uni, ont rapidement publié des recommandations pour la manipulation et l’analyse des échantillons de COVID-19. Les publications scientifiques ont en outre rapidement diffusé des articles relatifs au SRAS-CoV-2 et aux biobanques, mettant ainsi des informations extrêmement précieuses entre les mains de ces dernières.

Certaines biobanques ont été contraintes de réduire leurs activités existantes, tandis que de nombreux efforts cliniques ont été interrompus pendant que la communauté scientifique se mobilisait pour combattre le COVID-19. Une question clé qui demeure est de savoir quelles biobanques retrouveront leur niveau d’activité d’avant la pandémie de COVID, une fois que la demande exceptionnelle d’échantillons de SRAS-CoV-2 aura fini par diminuer.

De nombreux domaines de la recherche en génétique humaine, qui s’appuient fortement sur les biobanques pour le stockage de leurs échantillons, conservent les spécimens biologiques de centaines de milliers de participants. Le projet de la UK Biobank, qui explore les liens entre le développement de maladies graves et divers facteurs génétiques, environnementaux et liés au mode de vie, repose sur la collecte de données et d’échantillons auprès d’environ 500 000 participants. Basée à Shanghai, la Zhangjian Biobank aurait, quant à elle, atteint une capacité de stockage de 10 millions d’échantillons. Bien que la pandémie ait ralenti leur croissance, ces grandes biobanques devraient toutefois rapidement retrouver leur rythme de développement d’avant la pandémie.

La nécessité de disposer de protocoles de stockage efficaces et éthiques pour les échantillons d’origine humaine prend en outre un nouveau sens lorsque l’on travaille à de telles échelles. Ces vastes biobanques ne sont toutefois pas les seules à devoir mettre en œuvre des protocoles de stockage intelligents. Une documentation inadéquate et une perte de données sur les échantillons peuvent en effet avoir des effets dévastateurs sur les initiatives de recherche, obligeant les chercheurs des biobanques à reprendre leurs expériences, avec les pertes de temps et de ressources considérables que cela peut impliquer. Il est donc absolument essentiel que les informations relatives aux biobanques soient contrôlées et gérées de manière appropriée.

Ziath a toujours recommandé l’utilisation de tubes d’échantillons à codes-barres 2D pour la gestion de l’information et le contrôle des instruments. Les grandes biobanques mondiales prennent en charge un large éventail de types d’échantillons, incluant notamment des biopsies, des fluides corporels (plasma, sérum, urine, extrait d’ADN, etc.) et bien plus encore. La viabilité de ces échantillons est généralement préservée à des températures cryogéniques, en utilisant des tubes stériles munis de bouchons à haute intégrité. La traçabilité complète est garantie par l’utilisation d’un code-barres 2D pour chaque tube d’échantillon, en plus du code-barres linéaire imprimé sur le côté de chaque tube.

L’intégrité absolue de ces protocoles de stockage garantit que toutes les informations relatives aux échantillons peuvent être rapidement rappelées chaque fois que nécessaire. En associant les cryotubes et lecteurs à codes-barres 2D à un logiciel de gestion des informations exclusif, tel que le programme Samples de Ziath, les chercheurs ont la possibilité de stocker toutes les données pertinentes de manière simple et accessible. Cela peut permettre de rationaliser les workflow et d’optimiser la production scientifique des chercheurs des biobanques, en contribuant à accélérer la mise sur le marché de nouveaux produits thérapeutiques, ou en facilitant les diagnostics individuels dans les domaines émergents de la médecine personnalisée ou dans le cadre d’études épidémiologiques sur les pandémies émergentes.

De nombreux experts estiment en effet qu’il est désormais inévitable qu’une autre pandémie virale survienne dans les dix prochaines années. Dans une telle situation, les biobanques seront bien mieux préparées pour prendre en charge tout le travail de bio-échantillonnage nécessaire au développement de nouveaux vaccins et traitements. L’accès aux génomes d’un grand nombre d’individus issus de différentes régions géographiques, origines ethniques et milieux socio-économiques nous permettra de mieux comprendre l’impact des futures maladies virales sur des segments de population précisément ciblés, et ce beaucoup plus rapidement qu’auparavant. En mettant ces données à la disposition des épidémiologistes de manière plus rapide et plus précise, nous serons en mesure de suivre la propagation des maladies de manière plus efficace, et ainsi de mieux la contrôler. Et le rôle des biobanques sera fondamental à cet égard.

Les biobanques sont l’un des piliers de la découverte de médicaments, de la connaissance des pathologies et de la médecine personnalisée. Elles permettent aux chercheurs de gérer efficacement des collections d’échantillons biologiques au sein d’un dépôt aisément accessible. Les avantages que représente une biobanque centralisée, pour des études focalisées sur certaines conditions particulières ou pour des recherches plus larges et plus générales, ne sauraient être négligés.

*À propos de l’auteur
Steve Knight a plus de 30 ans d’expérience dans la conception et la commercialisation d’instruments de laboratoire et de robotique. Titulaire d’un BSc en biochimie et d’un MA en marketing, il s’est spécialisé dans le développement d’instruments de petite et moyenne taille compatibles avec les technologies robotiques pour la découverte de médicaments au cours des 15 dernières années.

Pour en savoir plus :
www.ziath.com


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