dod Joint Pathology Center as a Resource for Researchers

streszczenie

Joint Pathology Center (JPC) Departamentu Obrony jest największą na świecie kolekcją ludzkich okazów patologicznych, obejmującą około 7,4 miliona akcesji. Bioreposytorium, które rozpoczęło się w czasie wojny secesyjnej jako zbiór materiałów uzyskanych z zabiegów medycznych i chirurgicznych wykonywanych przez lekarzy wojskowych, mieści okazy i związane z nimi dane uzyskane w celach diagnostycznych. Przechowuje również kilka kolekcji okazów od personelu wojskowego, który dzielił wspólne, związane ze służbą narażenie lub stan zdrowia. W tym artykule, który jest fragmentem i adaptacją raportu Instytutu Medycyny z 2012 r. „przyszłe zastosowania Bioreposytorium Departamentu Obrony JPC” 1, podsumowano informacje na temat repozytorium, jego przeszłych zastosowań oraz przyszłych problemów operacyjnych i wyzwań, przed którymi stoi JPC, gdy opracowuje koncepcję operacji, która pozwoli mu posunąć się do przodu jako zasób dla naukowców.

wprowadzenie

Joint Pathology Center (JPC) zostało utworzone w ustawie o autoryzacji Obrony Narodowej z 2008 roku (PL 110-181, §722), aby służyć jako „Pathology reference center for the Federal government.”Działa pod egidą Departamentu Obrony (DoD) służb mundurowych Uniwersytetu Nauk o zdrowiu. Jednym z 4 obowiązków, które ustawodawstwo przypisuje WPK, jest utrzymanie, modernizacja i wykorzystanie byłego Instytutu patologii Sił Zbrojnych (AFIP) repozytorium tkanek (pozostałe 3 obowiązki to (1) diagnostyczne usługi konsultacyjne w zakresie patologii w medycynie, stomatologii i nauk weterynaryjnych; (2) Edukacja patologiczna, obejmująca wykształcenie medyczne, w tym programy Rezydencyjne i stypendialne oraz kontynuację edukacji medycznej; oraz (3) badania patologii diagnostycznej ). Istnieje duże zainteresowanie wykorzystaniem repozytorium tkanek do badań medycznych i został uznany za „niezastąpiony skarb narodowy i międzynarodowy” przez Defense Health Board.2 Ten artykuł dotyczy historii kolekcji, jej przeszłych zastosowań i kwestii związanych z jej przyszłą wartością badawczą i dostępnością do badań przez naukowców.

tło: utworzenie i historia Instytutu patologii sił zbrojnych i JOINT PATHOLOGY CENTER

kolekcja biospecimens obecnie przechowywana przez JPC miała swoje początki w wojnie secesyjnej w USA. Muzeum Medyczne Armii zostało założone w 1862 roku przez chirurga Wojskowego Generała Brygady Williama Hammonda.3 powierzono mu zadanie zebrania i skatalogowania wszystkich okazów chorobliwej anatomii, które mogłyby zainteresować medycynę wojskową. Muzeum służyło przede wszystkim jako kolekcja referencyjna, ale mieściło również zwiedzającą publiczność. W 1910 r. muzeum zostało podzielone na Dział patologii i Pracownię dydaktyczną, rozpoczynając jego przekształcenie z magazynu w zakład konsultacyjny, badawczy i edukacyjny.

na początku lat dwudziestych XX wieku Muzeum stworzyło pierwszy z rejestrów w repozytorium we współpracy z Akademią Okulistyki i otolaryngologii. Rejestry umożliwiły organizacjom medycznym różnych specjalności przekazywanie materiałów, wzmacniając i urozmaicając zbiory Muzeum, zachowując cenne okazy dla środowiska medycznego i tworząc powiązania między naukowcami cywilnymi a pracownikami Muzeum.W kolejnych latach utworzono 4 rejestry, m.in. dla guzów limfatycznych (1925), guzów pęcherza moczowego (1927), patologii stomatologicznej i jamy ustnej (1933) oraz dermatologii (1937). Wprowadzenie rejestrów i ciągłe dołączanie tysięcy patologicznych okazów miesięcznie spowodowało, że muzeum zostało przemianowane na Army Institute of Pathology w 1946 r. 4 okazy otrzymane przed wypowiedzeniem wojny przez Stany Zjednoczone przeciwko Niemcom 2 kwietnia 1917 r.zostały przydzielone do Army Medical Museum, chociaż te, do których przystąpiono po tej dacie, stały się znane jako centralne repozytorium.5

II wojna światowa przyniosła kolejny napływ okazów do repozytorium, a wraz z nimi nowy mandat, aby służyć wszystkim siłom zbrojnym USA i Administracji weteranów (obecnie Departament Spraw Weteranów) jako ich Centralne Laboratorium patologiczne.4 w związku z rozszerzeniem misji w 1949 roku Instytut przemianowano na AFIP. W latach 50. liczba nowych akcesji stale rosła, osiągając około 75 000 rocznie.6 wzrost instytucjonalny w tym okresie obejmował wprowadzenie oddziałów u zwierząt laboratoryjnych; nowe wysiłki w dziedzinie lotnictwa, lotnictwa, medycyny sądowej i patologii geograficznej; oraz rozszerzenia w konsultacjach wojskowych i cywilnych oraz w programach edukacyjnych i badawczych. Tylko w latach 1955-1960 przeprowadzono ponad 200 badań z wykorzystaniem materiałów biorepozycyjnych.4

postęp naukowy i technologiczny w takich dziedzinach, jak analiza DNA, mikroskopia i cyfrowe przetwarzanie obrazu pobudziły pracę AFIP w latach 80. i 90.Wydział Nauk Sądowych AFIP stał się Armed Forces Medical Examiner System (AFMES) w 1988 roku. Laboratorium identyfikacji DNA Sił Zbrojnych zostało wchłonięte do AFMES 3 lata później. Ten scentralizowany system umożliwił nadzór nad zgonami w czynnej służbie i doprowadził do badań nad ulepszeniem sprzętu ochronnego i medycyny ratunkowej.

era doczekała się również utworzenia pierwszej z serii rejestrów wojennych i kohortowych, które zostały utworzone na polecenie Kongresu lub z inicjatywy Administracji weteranów lub DoD.7 obejmują one rejestry adresowane do personelu wojskowego, który brał udział w wojnie w Zatoce Perskiej, operacji Iraqi Freedom i operacji Enduring Freedom; byłych jeńców wojennych; tych, którzy otrzymali diagnozę leiszmaniozy; oraz tych, którzy byli narażeni na działanie czynnika pomarańczowego, zubożonego uranu, środków nerwowych lub osadzonych fragmentów metalu.8 W przeciwieństwie do prawie wszystkich innych materiałów w repozytorium, Dane i próbki w tych rejestrach zostały zebrane zgodnie z protokołami badawczymi, które zostały zweryfikowane przez instytucjonalną komisję rewizyjną.7

wraz z wejściem w XXI wiek repozytorium AFIP nadal służyło jako główne źródło informacji dla środowiska medycznego, a jego pracownicy dostarczali usługi edukacyjne i diagnostyczne oraz poszerzali wiedzę poprzez badania. Szkolenia rezydencja, stypendia, podyplomowe krótkie kursy, kształcenie ustawiczne, i wykłady zostały dostarczone zarówno do krajowych i międzynarodowych specjalistów medycznych, podczas gdy state-of-the-art technologie zostały wykorzystane w dokonywaniu postępów w patologii i innych nauk.4 warto zauważyć, że zespół ponad 50 pracowników repozytorium wykorzystał analizę DNA i inne środki do zidentyfikowania szczątków Odzyskanych z 11 września 2001 r., ataków terrorystycznych na Pentagon i w Shanksville, Pensylwania, miejsce katastrofy—1 najbardziej wszechstronnych dochodzeń sądowych w historii USA.4

Ustawa o przekształceniu i zamknięciu bazy (BRAC) z 1990 r. (PL 101-510) sformalizowała mechanizm poprawy wydajności wojska poprzez zamknięcie i konsolidację operacji. W zaleceniu Komisji BRAC z 2005 r. wezwano do likwidacji AFIP—z wyjątkiem Narodowego Muzeum zdrowia i medycyny oraz repozytorium tkanek—oraz do przeniesienia AFME i rejestru DNA.9 W odpowiedzi DoD dokonała ponownej oceny Administracji i zakresu swoich usług patologicznych.

disestablishment AFIP wzbudził obawy w środowiskach diagnostyki klinicznej i patologii badawczej, które były skoncentrowane na utracie gotowego dostępu do wiedzy fachowej personelu.10 ustawa o autoryzacji Obrony Narodowej z 2008 r. (PL 110-181, §722) powołała JPC do absorpcji zbiorów repozytorium AFIP i kontynuowania usług konsultacyjnych, edukacyjnych i badawczych.

cywilna misja konsultacyjna AFIP została przerwana we wrześniu 2010 r., A WKP przejęło odpowiedzialność za przyjmowanie spraw od wojskowego systemu opieki zdrowotnej i innych federalnych jednostek rządowych 1 kwietnia 2011 r. Wspólne przedsięwzięcie rozpoczęło pełną działalność we wrześniu 2011 r.

przegląd: repozytorium JOINT PATHOLOGY CENTER

według stanu NA 2011 r.repozytorium tkanek Wspólnego Centrum patologicznego obejmowało ok.4 mln egzemplarzy, co czyni ją największą kolekcją ludzkich okazów patologicznych na świecie. Około 3,2 miliona akcesji jest częścią centralnego repozytorium (zwanego również Central Collection), które składa się głównie z materiałów biologicznych przekazywanych do konsultacji przez wojsko, inne instytucje rządowe i cywilne instytucje medyczne od 1917 roku. Pozostałe 4,2 mln przypadków to materiały z zakładów wojskowych, które zostały zamknięte w ramach procesu BRAC. Różnią się one od centralnej kolekcji tym, że obejmują kompletny zestaw danych i próbek zebranych w trakcie świadczenia rutynowej opieki medycznej.

wszystko powiedziane, repozytorium zawiera

• — 55 milion szkiełek.

• — 31 milion zatopionych w parafinie bloków tkankowych.

• — 500,000 do 700 000 próbek mokrych tkanek.

• — 29 testy mikromacierzy tkankowych, z których każdy może zawierać setki próbek.

• — zdigitalizowane obrazy radiologiczne.

• — weterynaryjne okazy patologiczne.11

próbki tkanek (bloki tkanek nasyconych parafiną i tkanka stała formaliną) zawierają większość materiałów, które są użyteczne do badań medycznych i podstawowych badań naukowych. Nie ograniczają się one do rzadkich i rzadkich chorób, ale zamiast tego stanowią jedne z największych dostępnych kolekcji próbek tkanek według chorób na świecie. Obejmuje to nie tylko procesy nowotworowe, ale także okazy nienowotworowe, takie jak choroby zakaźne i tropikalne.

istnieje jednak kilka problemów związanych z kolekcją JPC, które mogą ograniczyć jej wykorzystanie w badaniach. Wiele z nich jest charakterystycznych dla wszystkich starszych kolekcji biomateriałów i kolekcji, które zostały zgromadzone do celów innych niż badania.12,13

okazy zostały zebrane w różnych warunkach i różnych protokołach, których szczegóły rzadko są rejestrowane w WPC. Chociaż obecnie są one przechowywane w magazynach o kontrolowanym klimacie, miało to miejsce dopiero od połowy lat 80., a starsze okazy były prawdopodobnie narażone na wysokie temperatury i wilgoć. Wszystkie te czynniki mogą zaburzać ich analizę przy użyciu niektórych technologii. Ponadto dane związane z przystąpieniem różnią się w zależności od próbki i nadgodzin. Wiele próbek ma ograniczone informacje kliniczne i bardzo ograniczone lub brak informacji dotyczących obserwacji z nimi związanych. W związku z tym przeprowadzenie większych, bardziej ogólnych badań materiałów może być trudne. Zdecydowana większość okazów została pozyskana do opieki klinicznej i nie ma wyraźnej zgody na ich wykorzystanie w badaniach. Kwestie te będą musiały zostać rozwiązane w świetle zmieniającego się otoczenia prawnego i regulacyjnego obejmującego biospecymeny w ramach procesu szerszego otwierania repozytorium wspólnego przedsięwzięcia dla naukowców.

Asterand, komercyjny dostawca tkanek ludzkich i biofluidów, został zatrudniony przez Uniwersytet Nauk o zdrowiu służb mundurowych we wrześniu 2007 r.w celu oceny dokładności i kompletności swoich baz danych oraz analizy stanu próbek. Ich raport zawiera dodatkowe informacje na temat jakości materiałów w kolekcji i ich przydatności do przyszłych celów badawczych.6

wcześniejsze zastosowania badawcze BIOREPOSITORY JOINT PATHOLOGY CENTER

jednym z głównych powodów oferowanych dla zachowania biorepository JPC jest to, że okazy z tej kolekcji odgrywają kluczową rolę w rozwiązywaniu problemów zdrowia publicznego.14 najbardziej znaczącym tego przykładem jest wykorzystanie próbek tkanek w repozytorium do sekwencjonowania wirusa grypy z 1918 r., który zabił ponad 40 milionów ludzi na całym świecie. Badania te miały ogromne znaczenie, ponieważ mogły dostarczyć wskazówek pozwalających uniknąć lub złagodzić przyszłe pandemie grypy. W 1995 roku zespół badawczy kierowany przez Jeffery ’ ego Taubenbergera, szefa wydziału patologii molekularnej AFIP, wykorzystał technologię, która mogła wyodrębnić fragmenty RNA z utrwalonej formaliną tkanki osadzonej parafiną do sekwencji wirusa grypy 1918.15 naukowcy zbadali ponad 100 przypadków autopsji pandemii, które były przechowywane w bioreposytorium AFIP i znaleźli 1 przypadek, w którym stwierdzono obecność RNA grypy. Na podstawie tej próbki zsekwencjonowano 4 segmenty genów, co ujawniło, że patogenem był wirus grypy A H1N1. Obawiano się, że nie będzie wystarczającej ilości materiału do sekwencjonowania całego genomu. Na szczęście inny naukowiec, Johan Hultin, dostarczył Instytutowi zakażoną próbkę płuc ofiary grypy z 1918 roku w Brevig Mission Na Alasce, którą ekshumował.16 badacze porównali sekwencje jednego segmentu genu z obu próbek z sekwencją trzeciej próbki grypy z 1918 r., która została znaleziona w bioreposytorium AFIP po drugiej rundzie badań przesiewowych w 1997 r. i odkryli, że te trzy były prawie identyczne. Naukowcy postanowili zsekwencjonować resztę genomu, wykorzystując próbkę, która zawierała najwięcej materiału, przypadek Alaski. Ostatecznie próbki tkanek z repozytorium AFIP odegrały kluczową rolę w sekwencjonowaniu 4 z 11 segmentów genu wirusa grypy z 1918 roku. W 2008 r. Zespół Taubenbergera kontynuował swoje badania, badając 58 przypadków pandemii grypy z 1918 r.w repozytorium AFIP oraz „dane epidemiologiczne, patologiczne i mikrobiologiczne z opublikowanych raportów dla 8398 badań pośmiertnych dotyczących tego pytania”, aby ustalić, że główną przyczyną śmierci z pandemii było wtórne bakteryjne zapalenie płuc.17 Dane te korelują również z ustaleniami z pandemii grypy w 1957 i 1968 r.i pomogą w planowaniu przyszłych pandemii.

okazy z bioreposytorium AFIP były również ważne dla innych odkryć w całej jego historii. Pierwszym patologiem w Instytucie, który wówczas nazywał się Army Medical Museum, był Porucznik Armii USA Joseph Woodward. W 1862 r. wytworzył fragmenty tkanek z autopsji ofiar wojny secesyjnej cierpiących na przewlekłą biegunkę. Woodward wykorzystał te sekcje, aby zrewolucjonizować dziedzinę histologii w Stanach Zjednoczonych, ustanawiając stosowanie syntetycznych barwników anilinowych do barwienia poszczególnych części tkanek-praktyka, która została niezależnie opracowana 2 lata wcześniej w Niemczech, ale nie dotarła jeszcze do Stanów Zjednoczonych.18,19

około 100 lat później, kiedy naukowcy zbadali przypadki biorepozycyjne dzieci z zespołem Reye ’ a, odkryli, że zespół ten był związany ze stosowaniem salicylanu (aspiryny) w leczeniu ospy wietrznej i infekcji górnych dróg oddechowych.20 po tym odkryciu Food and Drug Administration wydał ostrzeżenie o stosowaniu aspiryny u dzieci i niemowląt, które miały grypę lub ospę wietrzną, a Ostrzeżenie korelowało ze spadkiem występowania zespołu Reye ’ a.

badacze AFIP dokonali przeglądu i przeprowadzili autopsje w latach 2003-2005 na amerykańskich Marines, którzy zginęli w Iraku i Afganistanie. Uzyskane dane miały wpływ na ochronę i leczenie naszych wojsk. Na przykład naukowcy ustalili, że pancerz chroniący bark, plecy, klatkę piersiową i bok może zapobiec większości śmiertelnych obrażeń21,22; zaowocowało to opracowaniem przez DoD bardziej wydajnych kamizelek kuloodpornych dla personelu wojskowego.23 skany ciała wykazały, że igły i rurki wprowadzone do członków służby cierpiących na zapadnięte płuca były zbyt małe dla około połowy personelu wojskowego. To odkrycie skłoniło Departament Obrony do przejścia na grubsze rurki, aby leczyć zapadnięte płuca.23,24 wreszcie, okazy, które zostały zarchiwizowane w AFIP zostały wykorzystane do opisania rzadkich chorób,takich jak brodawczak25 i hibernoma, 26, aby można je było łatwiej zdiagnozować.

historia biorepozycji4 z 2011 r. zawiera szereg dodatkowych przykładów wykorzystania jej aktywów do poprawy zdrowia członków służb Zbrojnych i ogółu społeczeństwa.

zalecenia Instytutu Medycyny dotyczące wykorzystania repozytorium tkanek WKP

ponieważ w 2010 r.miało miejsce przejście z AFIP na JPC, Departament Obrony zwrócił się do Instytutu Medycyny (iom) o zwołanie komitetu ekspertów w celu udzielenia porad w kilku kwestiach związanych z działaniem bioreposytorium i zarządzaniem jego kolekcją. Pytania postawione w deklaracji zadań koncentrowały się na kwestiach związanych z odpowiednim przyszłym wykorzystaniem okazów w konsultacjach, edukacji i badaniach. W odpowiedzi IOM zwołał Komitet Ekspertów, wymieniony w podziękowaniach, aby odpowiedzieć na te pytania. Opracował raport z 2011 r. „Future Uses of the Department of Defense Joint Pathology Center Biorepository” 1, z którego znaczna część tego artykułu jest fragmentowana lub adaptowana.

w sprawozdaniu Komitetu IOM stwierdzono, że umożliwienie szerokiego dostępu do materiałów repozytorium wspólnego przedsięwzięcia Promuje dobro publiczne poprzez rozwój wiedzy medycznej i naukowej. Przynosi również korzyści Departamentowi Obrony poprzez wspieranie rozwoju informacji na temat uwarunkowań choroby i dobrego stanu zdrowia członków służby i weteranów. Zidentyfikowano jednak istotne wyzwania związane z przekształceniem repozytorium w zasoby materiałów badawczych biospecimens.

raport dotyczył dwóch szerokich tematów: względy operacyjne oraz środowisko etyczne, prawne i regulacyjne dotyczące wykorzystania materiałów. Nadrzędnym zagadnieniem, jak wspomniano powyżej, jest niepewność co do użyteczności niektórych biospecymenów z kolekcji i związanych z nimi danych do celów badawczych. Komitet przedstawił zalecenia w sprawie protokołów, które miałyby stanowić wytyczne dla decyzji Wspólnego Komitetu w sprawie tego, kiedy zachować potencjalnie użyteczne materiały, a kiedy pozbywać się okazów, które nie mają zastosowania klinicznego ani wyjątkowej wartości badawczej lub edukacyjnej. Przedstawili również sugestie dotyczące najlepszych praktyk, procedur i zabezpieczeń mających na celu ułatwienie szerokiego korzystania z repozytorium tkanek.

raport dostarczył również obszernych dyskusji i zaleceń dotyczących złożonego zestawu rozważań, które mają na celu określenie, czy i kiedy próbki zebrane do celów klinicznych mogą być wykorzystane do badań. Dostarczyła ona wskazówek dla Wspólnego Komitetu ds. ochrony danych w zakresie opracowywania polityk i procesów, które nie tylko wykazują przejrzystość i szacunek dla osób, których okazy są w posiadaniu, ale są wystarczająco elastyczne, aby dostosować się do zmieniających się wymogów regulacyjnych i prawnych oraz zmieniających się standardów etycznych dotyczących prywatności i bezpieczeństwa informacji.

kwestią progową, z którą wspólny komitet konsultacyjny musi się zmierzyć, ułatwiając korzystanie z repozytorium, jest niepewność co do użyteczności jego kolekcji biospecymenów. Różnice w preanalitycznym obchodzeniu się z próbkami, w przygotowywaniu i utrwalaniu próbek, w obsłudze i przechowywaniu pofiksacji oraz w towarzyszącej dokumentacji w znacznym stopniu wpływają na ich przydatność do niektórych form analizy. Nie oznacza to, że takie okazy nie mają wartości, ale wskazuje, że operatorzy takiego repozytorium muszą być ostrożni w swoich oczekiwaniach i reprezentacjach. Postęp technologiczny niewątpliwie zmieni kryteria ustalania, czy poszczególne okazy nadają się do celów w sposób, który może sprawić, że mniej lub więcej z nich będzie użytecznych.

jako jedno z jedynych źródeł próbek tkanek na rzadkie i rzadkie choroby oraz jako największe kolekcje okazów przez kohorty chorobowe na świecie, WPK ma nie tylko wyjątkową okazję odpowiedzieć na kluczowe pytania dotyczące kwestii zdrowotnych w populacjach wojskowych i weteranów, ale także możliwości wsparcia szerszego środowiska naukowego w dziedzinie medycyny. Centrum zdaje sobie sprawę, że wykorzystanie repozytorium w badaniach wymaga zorganizowanego podejścia, które zachęca do partnerstwa i podejmuje istotne wyzwania opisane w raporcie IOM. JPC opracowuje koncepcję operacji w oparciu o zalecenia IOM i oczekuje, że repozytorium będzie gotowe do wykorzystania w badaniach do roku podatkowego 2016.

podziękowania

znaczna część tego artykułu jest fragmentem lub adaptacją raportu Instytutu Medycyny z 2012 roku Future Uses of the Department of Defense Joint Pathology Center Biorepository. Raport ten został opracowany przez Komisję ds. przeglądu właściwego wykorzystania repozytorium tkanek AFIP po jego przeniesieniu do Joint Pathology Center: James Childress (Przewodniczący), Alexander Capron, Carolyn Compton, Kelly Edwards, Bradley Malin, Guido Marcucci, Robert Reddick, Frederick Schoen, Michael Shelanski, Robert West, Ignacio Wistuba i Susan Wolf.