Det finns många exempel på betydande biomedicinska upptäckter som genererats genom analys av sparade och nedfrysta blodprov. Att kunna analysera sådana prov med nya metoder som inte fanns när proven togs har varit och är fortfarande av stor betydelse i medicinsk forskning. Det finns otaliga exempel på hur ett framsynt provsparande har löst komplicerade medicinska samband. Paradexempel utgör förhållandet mellan bakterier och virus och senare uppträdande sjukdom. Ännu större steg framåt i vår kunskap om sjukdomar har det blivit när prov erhållits från personer som varit friska vid provtagningstillfället och som senare insjuknat. I samband med den snabba molekylärgenetiska utvecklingen och nya biomedicinska analysmetoder har denna typ av prospektiva provsamlingar tilldragit sig ett allt större intresse.
Det forskningsmässiga värdet av en sådan provsamling eller biobank har ökat om celler (med DNA eller RNA), och inte bara serum eller plasma, har sparats. I bästa fall finns celler som kan användas för att extrahera båda dessa typer av nukleinsyror sparade.


Biobank etablerades i Umeå 1986
En sådan biobank etablerades redan 1986 i Umeå. Initiativet togs av Göran Hallmans, som tillsammans med några medarbetare bildade en stiftelse för att bygga upp detta projekt. Avsikten var att i samband med hälsoprojektet »Västerbottenprojektet« samla in prov som var representativa för befolkningen. Stöd erhölls tidigt av den lokala cancerforskningsfonden i Umeå och efter några år även av Västerbottens läns landsting. Senare anslöt en rad andra forskningsfinansiärer. Biobankens vetenskapliga potential redovisades första gången i Läkartidningen 1991 av Per Lenner och medarbetare [1]. Det vetenskapliga genombrottet för banken kom genom de studier om förhållandet mellan papillomvirusinfektion och cervixcancer som Joakim Dillner initierade under tidigt 1990-tal. Forskarnas tanke var att i fall–kontrollstudier kunna relatera tecken på virusinfektion till utveckling av cancer och identifiera både ärftliga och andra riskfaktorer.
I och med att blodceller samlades in ökade intresset för Medicinska biobanken i takt med att molekylärgenetiken fick sitt absoluta genombrott med bl a PCR-metoden i början av 1990-talet. Medicinska biobanken i Umeå är numera välkänd, både i vetenskaplig press och i dagspress, för de diskussioner som förts om vem som har ansvar för och kan utnyttja prov från en biobank. Möjligheten att utnyttja banken för kommersiella syften har också diskuterats. Detta är viktiga diskussioner, men lika viktig är frågan om biobanken verkligen har resulterat i väsentliga upptäckter med framtida potential att förbättra sjukvården och bidra till att etiologi och patogenes för stora sjukdomsgrupper kan klarläggas.


Användning av medicinska biobanker
Idag uppfattas det som en självklarhet att prov bör samlas in prospektivt för att möjliggöra utredning av våra folksjukdomar vad gäller ärftlig risk, exponering för miljöfaktorer och hur sjukdomar utvecklas. Det har inte alltid varit på detta sätt. Innan DNA-baserad genetisk forskning kom igång uppfattades insamling av blodceller som suspekt och som slöseri med tid och resurser. Initiativtagarna till Medicinska biobanken i Umeå hade svårt att få gehör för sina idéer. Varken Medicinska forskningsrådet eller Cancerfonden var entusiastiska. Intresset från landsting och Umeå universitet var inte heller stort. Landstinget motsatte sig inte att biobanken etablerades, men det fick inte kosta landstinget några pengar. I samband med att det landstingsunderstödda »Västerbottensprojektet«, med Lars Weinehall i spetsen, drogs igång som en allmän hälsoundersökning med livsstilsintervention som mål blev det möjligt för forskargruppen att ta ett extra blodprov som kunde läggas i banken för framtida studier. Historien visar tydligt att hälsoprojektet var en viktig satsning som skapade förutsättningar för att bygga upp en ny typ av biobank, dvs plasmaprov och frusna vita blodkroppar som senare skulle visa sig vara ovärderliga för DNA-analyser. Det var således framsynt att samla blodprov från tusentals västerbottningar vid en tidpunkt då de teknologiska framstegen som skulle revolutionera den molekylära medicinen ännu låg i sin vagga. Redan 1989 påbörjades insamlingen av »buffy coat« för senare DNA-analyser. Idag kan vi inom modern biobanksforskning se hur ett övermått av nya tekniker kommer till användning vid analys av biobanksmaterial. Den snabba utvecklingen var svår att förutse för 20 år sedan.Till de mest utnyttjade teknikerna hör:
1.Individuella resekvenseringar av enstaka eller grupper av gener som muterats vid vissa sjukdomar
2.Genotypningar med direkt eller indirekt koppling till sjukdomsgener
3.Transkriptionsprofiler
4.Kvantifiering av kopieantal av specifika gener
5.Proteomik (analys av individuella enstaka eller komplexa proteinmönster i biologiska prov)
6.Cytogenetiska aberrationer.


Hälsoundersökning bas för provinsamling
En förutsättning för att en biobank skall kunna etableras är att prov deponeras från friska personer, som gett sitt tillstånd till att proven får användas till forskning. Det är också väsentligt att ytterligare prov tas från samma personer vid senare tillfällen. Prov i banken skall kunna kopplas ihop och analyseras vid eventuell sjukdom. Medicinska biobanken i Umeå har uppfyllt dessa krav och därmed gjort det möjligt att genomföra fall–kontrollstudier med olika frågeställningar, som bla berör utveckling av cancer efter virusinfektioner och utveckling av autoimmuna tillstånd som senare har lett till sjukdom. Det har framför allt varit tre studier som legat till grund för biobankens uppbyggnad: »Västerbot tens interventions program« (VIP), MONICA (Monitoring of Trends and Determinants in Cardiovascular Disease)-studien och »Mammarscreeningsstudien« (Figur 1 A). Den kumulativa fördelningen av inkomna prov visar att enbart VIP-studien resulterat i över 85000 prov i Medicinska biobanken i Umeå (Figur 1 B). Antalet unika individer i VIP-studien uppgår till 70000. Det betyder att varje deltagare i VIP deltagit 1,2 gånger (Figur 1 C). Överlappningen med mammografikohorten är stor, ca 50 procent av kvinnorna har lämnat prov till både VIP och mammarscreeningsprojektet.
Medicinska biobanken innehåller idag även ett stort antal sk bankfack som har byggts upp av olika forskare som kan nyttja biobankens resurser för att lagra sina prov på följande sätt:
– De ansvariga forskarna har exklusiv nyttjanderätt (gäller flertalet material) till sina egna insamlade material. För de forskarstyrda bankfacken har ett regelsystem (via avtal) utvecklats som skyddar dessa rättigheter. Regler har utformats för att förhindra att banker inte otillbörligt utnyttjas av andra, för att kvalitetssäkringssystemet upprätthålls och för hur ett överlåtande skall kunna ske när en forskare av någon anledning inte längre kan förfoga över sitt material. Reglerna bygger på de erfarenheter som utvecklats under de 20 år som biobanken funnits. En fördel har varit att kontakterna med forskare som flyttat från Västerbotten har kunnat bibehållas genom systemets utformning.
– De ansvariga forskarna för de tre huvudkohorterna/materialen, dvs »Västerbottenskohorten«, »MONICA-kohorten« och »Mammarscreeningskohorten«, har som främsta uppgift att stimulera forskare att ansöka om forskningsuttag från biobanken och att tillse att avtal och regler upprätthålls. Dessa material är nationellt och internationellt disponibla för »bästa möjliga forskning«. Forskarna är juridiskt ansvariga för att ingen annan forskare, forskargrupp eller myndighet får exklusiv nyttjanderätt.


Så har proven använts

En biobank har inte något större värde om inte proven kommer till användning i projekt initierade av forskare. Kan vem som helst få lite serum eller DNA? Biobanken i Umeå har använt sig av två olika expertgrupper som har bedömt ansökningar från olika forskargrupper och sedan beslutat om uttag tillåtits eller inte. Det framgår av resultaten i Figur 2 A att det var först 2000 som större uttag kom till stånd. Biobanken har således varit konservativ med utdelning av dessa icke förnyelsebara prov. Den kumulativa analysen visar i gengäld att fram till och med 2004 har över 40 000 prov lämnats ut från biobanken till olika forskningsprojekt, där de ansvariga forskarna kommit från olika delar av Sverige, men även från andra länder. En viktig forskningsstrategi inom biobanken har varit att arbeta tillsammans med andra biobanker internationellt för att därigenom skapa statistiskt kraftfullare material och en breddad grupp av forskare som bearbetar materialen. Genom samarbete mellan flera stora biobanker i Europa och USA har en betydande forskningspotential skapats för att utreda uppkomstmekanismerna för flera viktiga folksjukdomar. Därmed uppkommer stor flexibilitet i val av material från olika biobanker och i uppläggningen av de enskilda forskningsprojekten med utgångspunkt i de behov som finns för att testa olika hypoteser. En förutsättning för att studera komplexa samband mellan miljöfaktorer och genetiska förhållanden för sjukdomars uppkomst är tillgång till dessa biobanksmaterial. Speciellt när det gäller kartläggning av betydelse av livsstilsfaktorer krävs tillgång till stora biobanksmaterial med stor variabilitet i exempelvis olika givares kostmönster. Av detta skäl deltar biobankens forskare i det s k EPIC-projektet (EPIC = The European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition). Inom projektet byggs det upp en stor europeisk biobank med material från tio länder med ambitionen att skapa en stor variabilitet i exponering för olika livsstilsfaktorer. Projektet utvidgas för närvarande till att gälla alla former av betydelsefulla folksjukdomar.


Publikationer från biobanken
Det har länge diskuterats hur kvalitetskontroll av en biobank skall genomföras. Kvalitetskontroll har olika innebörd för olika personer. Ibland avses kontroll av hur proven förvaras inklusive driftskontroll av frysar och noggrann kontroll av provrör som tas ut, eller kanske lånas ut till forskare för analys och sedan återförs till banken. Det finns många synpunkter på hur denna provhantering och kontroll av densamma skall gå till. Även forskningens uppläggning och frågeställningar betraktas av somliga personer som något som innefattas i kvalitetskontroll. Ett sätt att kontrollera denna är att ha en ordentlig referentgranskning av de projektförslag som inkommer till banken. Det betyder att en stor del av bedömningen läggs på den expertgrupp som skall granska projekten och godkänna ett eventuellt uttag av prov. I slutändan är det dock publicering av forskningsresultaten som är avgörande för att dokumentera forskningens kvalitet. Ett annat mål är om forskargruppen genom att generera preliminära resultat från analyser av biobanksprov kan förstärka sina möjligheter att få ytterligare anslag till fortsatt och fördjupad forskning. Olika former av kvalitetsmått nyttjas vid utformningen av Medicinska biobankens kvalitetssäkringssystem, som inte blir särskilt framgångsrikt om det inte leder till ökad kvalitet på både prov och vetenskaplig redovisning. Medicinska biobankens kvalitetssystem täcker idag alla aktiviteter som berör biobankens uppbyggnad, drift och vetenskapliga nyttjande.
Antalet vetenskapliga publikationer som genererats med biobankens prov framgår av Figur 3 A. Publiceringen tog fart efter år 2000, vilket också stämmer med det ökade uttaget av prov från biobanken. Totalt har under tidsperioden 1995–2003 över 80 arbeten publicerats i referentbedömda tidskrifter. Dessutom har olika författare publicerat föredragsreferat, översiktsartiklar och bokkapitel som inte medtagits i statistiken. Vi har heller inte räknat med det tjugotal doktorsavhandlingar som baseras på publikationerna.


Internationell uppmärksamhet
Det är inte helt lätt att mäta om en vetenskaplig artikel har fått genomslagskraft. De totalt ca 140 arbeten som hittills publicerats från biobanken har analyserats med avseende på antalet citeringar. Utan tvivel är uppmärksamheten påtaglig, och under perioden 1988–2004 har dessa arbeten citerats närmare 3000 gånger och under den senaste 5-årsperioden ca 800 gånger. Flest citeringar från biobanken har artiklar om samband mellan papillomvirus och cervixcancer erhållit, där både plasma- och vävnadsprov kommit till användning. Genom att samtidigt använda flera olika typer av biobanksmaterial har forskargruppen bla kunnat säkerställa att HPV-virus är orsak till livmoderhalscancer men även till vissa andra former av cancer. Därmed har tydliga orsakssamband med sjukdom kunnat kartläggas och strategier skapats för att förebygga denna. Upptäckten möjliggjordes genom att jämföra antivirala titrar hos friska respektive insjuknade patienter före och efter insjuknandet – en teknik som vore omöjlig utan en prospektivt insamlad biobank [2]. Viktiga riskfaktorer har påvisats även för andra cancerformer och för hjärt–kärlsjukdomar. Inom flera vetenskapliga områden har forskare genom att utnyttja biobankens material kunnat nå ledande positioner inom internationell biobanksforskning.


Ökade kunskaper om folksjukdomarna
Andra arbeten, under ledning av Solbritt Rantapää, visar att påvisande av citrullinantikroppar möjliggör att reumatoid artrit kan förutsägas [3]. Dessa undersökningar av prov från Medicinska biobanken i Umeå visar även att en kombination av antikroppar mot cykliska citrullinerade peptider och »shared epitope«-gener HLA
DRB1 *
0404 eller *0401 ökar den relativa risken för reumatoid artrit. Denna typ av studie var möjlig genom att prov fanns tillgängliga från individer som flera år senare utvecklade reumatoid artrit och genom att matchande kontroller kunde väljas från samma kohort av individer. Framtida patienter kommer sannolikt att dra fördel av denna typ av studier eftersom sjukdomen kan diagnostiseras innan inflammationen i leder har resulterat i en icke reversibel vävnadsdestruktion.
Förekomst av GAD65-antikroppar hos friska överviktiga personer förutsäger nedsatt glukostolerans [4, 5]. Detta fynd gjordes vid en urvalsstudie av över 2000 vuxna deltagare i VIP-studien. Fyndet att GAD65-autoantikroppar, som förutsäger typ 1-diabetes, är kopplade till övervikt är oväntat och ännu oförklarat men har bekräftats i andra studier [6]. Den ökade kroppsvikten hos GAD65-autoantikroppspositiva friska personer äldre än 50 år skulle kunna bero på en relativ förlust av betaceller och en tilltagande insulinresistens, som ökar mängden abdominalt fett. Observationen att GAD65-autoantikroppar kan observeras vid övervikt resulterade senare i upptäckten att GAD2-genen är genetiskt kopplad till morbid övervikt i vissa franska familjer [7]. Fortsatta studier av Olof Rolandsson och medarbetare visar vidare att GAD65-autoantikroppar hos friska VIP-deltagare är associerade med HLA DQB1*0201 och att dessa personer under en tioårig uppföljning löper risk att utveckla nedsatt glukostolerans. Denna kunskap är av betydelse för att förstå utvecklingen av diabetes och för införandet av nya diagnostiska kriterier för typ 1- och 2-diabetes.
Inom ett av de sk bankfacken i biobanken studeras mekanismen för uppkomst av aortaaneurysm. De första resultaten finns nu i form av en avhandling författad av Anders Wanhainen i Uppsala. Avhandlingen bygger på en återundersökning av en del av det material som finns i biobanken. Via uppföljning av en grupp individer som lämnat prov i biobanken i genomsnitt elva år tidigare har uppträdande av aortaaneurysm kunnat studeras genom ultraljudsundersökningar. Förändringar i olika former av riskfaktorer har studerats, det mest påtagliga resultatet är en kraftfull förändring i inflammationsmarkören CRP. Fortsatta studier planeras för att närmare studera patogenesen med målsättningen att skapa kunskap om strategier för prevention, behandling, tidig diagnos och läkemedelsutveckling.


En framtidsvision
Stor kraft läggs idag på att bygga upp kliniska register för alla större folksjukdomar kopplade till biobanken. De biokemiska analyserna kan göras med mycket god kvalitet medan däremot uppbyggnaden av de kliniska registren inte alls har följt med i denna utveckling. Avsaknaden av kliniska register eller inkompletta register blir därför ett hinder för att optimalt använda den information som finns lagrad i medicinska biobankernas prov. Under de senaste åren har därför stor möda lagts ned på att bygga upp kliniska register bla för nya sjukdomsområden som demenssjukdomar, inflammatoriska tarmsjukdomar och osteoporos.
*
Potentiella bindningar eller jävsförhållanden: Inga uppgivna.


Figur 1 A. Antal prov som inkommit per år till Medicinska biobankens tre huvudkohorter i Umeå sedan 1986.



Figur 1 B. Kumulativt antal prov i Medicinska biobankens huvudkohorter.



Figur 1 C. Fördelning av totalt antal prov och antalet unika individer i materialet från Medicinska biobanken.



Figur 2 A. Uttag av prov från Medicinska biobanken.



Figur 2 B. Kumulativt antal prov som lämnats ut från Medicinska biobankens tre huvudkohorter.



Figur 3 A. Antal publikationer per år från studier av prov från Medicinska biobanken.



Figur 3 B. Kumulativt antal publikationer från Medicinska biobanken.