ISO 23494-12026 生物技術(shù).生物材料和數(shù)據(jù)的來源信息模型.第1部分設(shè)計(jì)概念和一般要求標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)發(fā)展報(bào)告

標(biāo)題：生物技術(shù)生物材料和數(shù)據(jù)的來源信息模型第1部分：設(shè)計(jì)概念和一般要求標(biāo)準(zhǔn)立項(xiàng)發(fā)展報(bào)告EnglishTitle:StandardizationDevelopmentReport:Biotechnology—Provenanceinformationmodelforbiologicalmaterialanddata—Part1:Designconceptsandgeneralrequirements摘要本報(bào)告旨在系統(tǒng)闡述國際標(biāo)準(zhǔn)ISO23494-1:2026《生物技術(shù)生物材料和數(shù)據(jù)的來源信息模型第1部分：設(shè)計(jì)概念和一般要求》的立項(xiàng)背景、核心內(nèi)容、技術(shù)演進(jìn)及未來展望。隨著生物技術(shù)的飛速發(fā)展，生物材料（如細(xì)胞系、組織樣本）及其衍生數(shù)據(jù)（如基因組序列、蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)）的來源追溯問題日益凸顯，成為制約科研可重復(fù)性、數(shù)據(jù)可信度及法規(guī)合規(guī)性的關(guān)鍵瓶頸。ISO23494-1:2026作為該系列標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)部分，首次在國際層面上確立了描述生物材料與數(shù)據(jù)來源信息的頂層設(shè)計(jì)概念和通用要求。本報(bào)告詳細(xì)解讀了該標(biāo)準(zhǔn)的核心技術(shù)要素，包括來源信息模型的元數(shù)據(jù)框架、實(shí)體與關(guān)系定義、通用屬性集以及合規(guī)性要求。報(bào)告同時(shí)分析了該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)規(guī)范生物技術(shù)價(jià)值鏈、支撐數(shù)據(jù)互操作性、推動(dòng)循證醫(yī)學(xué)與精準(zhǔn)醫(yī)療發(fā)展的深遠(yuǎn)意義。最終得出結(jié)論，ISO23494-1:2026的發(fā)布標(biāo)志著生物技術(shù)領(lǐng)域來源信息管理從零散實(shí)踐邁向系統(tǒng)化國際標(biāo)準(zhǔn)的里程碑式跨越，未來將有效促進(jìn)全球生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈的創(chuàng)新協(xié)作與可持續(xù)發(fā)展。關(guān)鍵詞標(biāo)準(zhǔn)化；生物技術(shù)；來源信息；信息模型；生物材料；數(shù)據(jù)互操作性；元數(shù)據(jù)KeywordsStandardization;Biotechnology;ProvenanceInformation;InformationModel;BiologicalMaterial;DataInteroperability;Metadata正文1.引言：標(biāo)準(zhǔn)化背景與必要性21世紀(jì)以來，以基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、合成生物學(xué)為核心的生物技術(shù)革命，深刻改變了生命科學(xué)研究和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的面貌。生物材料（如細(xì)胞、組織、微生物、DNA序列）及其產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)成為推動(dòng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)、藥物研發(fā)、精準(zhǔn)醫(yī)療和生物制造的核心要素。然而，隨著數(shù)據(jù)量和復(fù)雜度的指數(shù)級(jí)增長，一個(gè)根本性挑戰(zhàn)日益凸顯：如何有效、可靠、完整地記錄和追溯這些生物材料與數(shù)據(jù)的來源歷史（Provenance）。來源信息，即描述一個(gè)實(shí)體（生物材料或數(shù)據(jù)）的起源、創(chuàng)造、轉(zhuǎn)移、處理、存儲(chǔ)和演變的元數(shù)據(jù)記錄，是確保科研可重復(fù)性、數(shù)據(jù)質(zhì)量、知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和法規(guī)合規(guī)性的基石。例如，在新型抗體研發(fā)中，如果無法溯源到最初使用的免疫原、細(xì)胞融合的代次、培養(yǎng)基成分變更的歷史，后續(xù)研究結(jié)果的可靠性將受到質(zhì)疑，甚至可能引發(fā)學(xué)術(shù)不端或法律糾紛。在臨床應(yīng)用中，生物樣本的來源信息不完整或不可信，直接關(guān)系到診斷的準(zhǔn)確性、治療的安全性和患者的隱私保護(hù)。截至目前，雖然多個(gè)國家和行業(yè)組織發(fā)布了相關(guān)指南或最佳實(shí)踐（如ISO20387:2018《生物技術(shù)生物樣本庫通用要求》、FAIR數(shù)據(jù)原則），但始終缺乏一個(gè)國際公認(rèn)的、系統(tǒng)化的、覆蓋生物材料與數(shù)據(jù)全生命周期的來源信息傳遞模型。現(xiàn)有做法多為零散、項(xiàng)目導(dǎo)向的本地化解決方案，嚴(yán)重阻礙了跨機(jī)構(gòu)、跨國界的數(shù)據(jù)共享與協(xié)同分析。正是基于這一嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)需求，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）生物技術(shù)技術(shù)委員會(huì)（ISO/TC276）啟動(dòng)了ISO23494系列標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。ISO23494-1:2026《生物技術(shù)生物材料和數(shù)據(jù)的來源信息模型第1部分：設(shè)計(jì)概念和一般要求》（以下簡稱“本標(biāo)準(zhǔn)”）的發(fā)布，意圖直面上述挑戰(zhàn)。該標(biāo)準(zhǔn)作為整個(gè)系列的邏輯起點(diǎn)，其核心使命是：確立一個(gè)通用、一致、可擴(kuò)展的概念框架和元數(shù)據(jù)規(guī)范，用以描述生物材料與數(shù)據(jù)的來源信息，從而為后續(xù)具體領(lǐng)域（如臨床樣本、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫）的細(xì)化和應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。它并非指定具體的文件格式或算法，而是定義“應(yīng)該記錄什么”和“應(yīng)該遵循什么原則”的宏觀藍(lán)圖。2.標(biāo)準(zhǔn)核心技術(shù)內(nèi)容解讀本標(biāo)準(zhǔn)作為ISO23494系列的核心基礎(chǔ)，其內(nèi)容圍繞“設(shè)計(jì)概念”和“一般要求”兩大主題展開。2.1核心設(shè)計(jì)概念本標(biāo)準(zhǔn)引入了一組核心的領(lǐng)域概念模型，構(gòu)成了來源信息描述的邏輯骨架：-實(shí)體（Entity）：這是模型中最基本的要素，指代所有可以被追溯來源的對(duì)象。本標(biāo)準(zhǔn)明確將實(shí)體分為兩大類：生物實(shí)體（如細(xì)胞系、基因片段、組織切片、微生物菌株）和信息實(shí)體（如測序數(shù)據(jù)、分析報(bào)告、電子病歷記錄、實(shí)驗(yàn)協(xié)議）。實(shí)體的生命狀態(tài)（如活/死/滅活/固定）、性質(zhì)（如原發(fā)性/永生化）等屬性被納入元數(shù)據(jù)體系。-活動(dòng)（Activity）：指代對(duì)實(shí)體進(jìn)行操作的任何過程、事件或行為。例如，“細(xì)胞傳代”、“冷凍保存”、“DNA提取”、“數(shù)據(jù)清洗”、“質(zhì)控檢測”、“傳輸至合作方”。活動(dòng)具備時(shí)間屬性（開始/結(jié)束時(shí)間）、空間屬性（實(shí)驗(yàn)室/設(shè)施）以及參與者信息（操作者/團(tuán)隊(duì)）。活動(dòng)的定義是區(qū)分不同來源事件的關(guān)鍵。-代理（Agent）：指代為活動(dòng)負(fù)責(zé)或執(zhí)行活動(dòng)的個(gè)體、團(tuán)體或系統(tǒng)。可以是個(gè)人研究人員、自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、軟件算法、第三方分析服務(wù)公司等。代理的標(biāo)識(shí)符（如ORCID、機(jī)構(gòu)ID）及其角色（如“主要操作者”、“質(zhì)量核準(zhǔn)者”）需被清晰記錄。-關(guān)系（Relation）：描述實(shí)體、活動(dòng)、代理之間的內(nèi)在聯(lián)系。本標(biāo)準(zhǔn)定義了多種標(biāo)準(zhǔn)化關(guān)系類型，例如：-`wasGeneratedBy`：實(shí)體由某活動(dòng)生成（如“測序數(shù)據(jù)文件由測序活動(dòng)生成”）。-`used`：活動(dòng)使用了某實(shí)體作為輸入（如“PCR反應(yīng)使用了‘B-001’號(hào)DNA模板”）。-`wasDerivedFrom`：一個(gè)實(shí)體源自另一個(gè)實(shí)體（如“永生化B細(xì)胞系源自供體的外周血”）。-`wasAttributedTo`：實(shí)體或活動(dòng)歸因于某代理（如“該樣本的處理歸因于‘張三’研究員”）。-`wasAssociatedWith`：活動(dòng)關(guān)聯(lián)到某代理（如“該基因編輯實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)到‘CRISPR核心平臺(tái)’代理”）。-來源圖（ProvenanceGraph）：通過將實(shí)體、活動(dòng)、代理作為節(jié)點(diǎn)，關(guān)系作為邊，可以構(gòu)建一個(gè)有向無環(huán)圖，完整地呈現(xiàn)一個(gè)生物材料或數(shù)據(jù)從起始到終點(diǎn)的連續(xù)演化鏈條。本標(biāo)準(zhǔn)鼓勵(lì)建立可嵌套、可鏈接的子圖，支持復(fù)雜來源場景的描述。2.2一般要求基于上述概念，本標(biāo)準(zhǔn)提出了一系列系統(tǒng)性的通用要求，以期實(shí)現(xiàn)來源信息的“可記錄、可查詢、可驗(yàn)證、可傳輸”：-元數(shù)據(jù)強(qiáng)制要求：規(guī)定了記錄來源信息的基本元數(shù)據(jù)字段。這包括：實(shí)體唯一標(biāo)識(shí)符（如UUID、DOI）、實(shí)體類型、實(shí)體描述、來源圖引用。對(duì)于活動(dòng)，需記錄活動(dòng)標(biāo)識(shí)符、活動(dòng)類型、時(shí)間戳（時(shí)間點(diǎn)或時(shí)間段）、參與者代理。對(duì)于代理，需記錄代理標(biāo)識(shí)符、類型、名稱、所屬組織。-粒度與粒性要求：明確要求來源信息記錄的粒度應(yīng)足以支持用戶對(duì)特定問題進(jìn)行回答（如“問：這個(gè)數(shù)據(jù)是從哪一傳代的細(xì)胞得到的？”）。標(biāo)準(zhǔn)不要求記錄所有細(xì)節(jié)，但要求記錄所有對(duì)于理解實(shí)體歷史“至關(guān)重要”的事件。同時(shí)，要求記錄不能過度壓縮，避免丟失關(guān)鍵上下文。-數(shù)字簽名與不可否認(rèn)性（可選要求）：對(duì)于需要高可信度的場景（如臨床診斷、法規(guī)監(jiān)管），本標(biāo)準(zhǔn)建議采用數(shù)字簽名技術(shù)（如W3CDecentralizedIdentifiers,VerifiableCredentials）對(duì)來源圖進(jìn)行簽名，確保其完整性、防篡改和不可抵賴性。這為后續(xù)基于區(qū)塊鏈等技術(shù)的來源鏈實(shí)現(xiàn)提供了理論接口。-互操作性要求：要求來源信息的交換格式采用標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)模型，如使用JSON-LD、RDF等語義網(wǎng)表示形式，并利用受控詞匯表（注：通常后續(xù)部分或附屬文件會(huì)定義詞表）。這確保來源信息可以在不同信息系統(tǒng)中自動(dòng)解析和集成。-分層與模塊化原則：承認(rèn)來源信息模型的復(fù)雜性，本標(biāo)準(zhǔn)采用分層模塊化設(shè)計(jì)。第1部分提供頂層框架，后續(xù)部分（如臨床樣本來源、存儲(chǔ)庫來源）在遵守此框架的前提下，針對(duì)特定領(lǐng)域增加詳盡的屬性與約束。3.標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)影響與應(yīng)用價(jià)值ISO23494-1:2026的發(fā)布，對(duì)生物技術(shù)領(lǐng)域的多個(gè)層面產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響：1.提升科研可重復(fù)性：通過強(qiáng)制追溯關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)步驟與使用的生物材料來源，研究人員可以精確復(fù)現(xiàn)他人的結(jié)果，有效遏制“可重復(fù)性危機(jī)”。例如，在類器官研究中，可以追溯從供體組織、誘導(dǎo)分化、傳代到最終分析的完整來源鏈。2.支撐數(shù)據(jù)可信度與合規(guī)性：來源信息是數(shù)據(jù)質(zhì)量和法規(guī)合規(guī)的基石。在藥物研發(fā)的GLP、GMP環(huán)境中，本標(biāo)準(zhǔn)為建立審計(jì)跟蹤提供了標(biāo)準(zhǔn)化模板。在數(shù)據(jù)共享庫（如EuropeanGenome-phenomeArchive），采用本標(biāo)準(zhǔn)可使數(shù)據(jù)來源更透明，增強(qiáng)用戶對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的信任。3.促進(jìn)跨系統(tǒng)互操作與大數(shù)據(jù)分析：當(dāng)所有生物樣本庫、測序中心、電子實(shí)驗(yàn)室記錄本（ELN）統(tǒng)一采用ISO23494-1定義的來源模型時(shí)，跨機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)交換與元數(shù)據(jù)集成將變得無縫化。生物學(xué)大數(shù)據(jù)分析中的“數(shù)據(jù)血統(tǒng)”問題將迎刃而解，從而發(fā)現(xiàn)新的生物學(xué)關(guān)聯(lián)（例如追溯特定環(huán)境暴露下微生物群落基因水平轉(zhuǎn)移的路徑）。4.賦能精準(zhǔn)醫(yī)療與個(gè)性化醫(yī)學(xué)：循證醫(yī)學(xué)決策依賴于對(duì)患者樣本及其分析數(shù)據(jù)來源的完整知情。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了患者樣本的采集、處理、存儲(chǔ)和分析鏈，有助于建立從病床到實(shí)驗(yàn)室再到病床（B2B）的閉環(huán)信息來源，為臨床醫(yī)生提供更好的決策支持。5.保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)與商業(yè)機(jī)密：通過明確的代理和歸屬關(guān)系記錄，可以清晰界定材料、數(shù)據(jù)和分析結(jié)果的所有權(quán)。這對(duì)生物技術(shù)初創(chuàng)企業(yè)（如細(xì)胞治療公司）管理與供應(yīng)商、合作方之間的往來材料與數(shù)據(jù)至關(guān)重要，也為專利糾紛中的證據(jù)鏈提供支撐。4.主要參與起草單位介紹本標(biāo)準(zhǔn)由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織生物技術(shù)技術(shù)委員會(huì)（ISO/TC276）制定。在眾多參與起草的國際專家與組織中，荷蘭萊頓大學(xué)醫(yī)學(xué)中心（LeidenUniversityMedicalCenter,LUMC）是核心推動(dòng)力量之一。LUMC作為歐洲頂級(jí)的研究型醫(yī)學(xué)中心，在生物信息學(xué)、基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和生物樣本庫領(lǐng)域擁有超過20年的豐富經(jīng)驗(yàn)，尤其以其在生物樣本來源信息管理方面的前瞻性工作而聞名。LUMC的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)（如來自LUMC醫(yī)學(xué)信息學(xué)系的學(xué)者）早在本標(biāo)準(zhǔn)啟動(dòng)前，就開發(fā)了針對(duì)生物樣本庫的成熟來源信息系統(tǒng)（如Samply軟件，支持樣本追蹤和元數(shù)據(jù)管理）。LUMC牽頭了多個(gè)歐洲地平線2020項(xiàng)目，如“BiobankingandBiomolecularResourcesResearchInfrastructure-Netherlands(BBMRI-NL)”、“EJPRD(EuropeanJointProgrammeonRareDiseases)”等，其項(xiàng)目核心就是實(shí)現(xiàn)不同國家、不同數(shù)據(jù)庫來源信息的集成訪問。在本標(biāo)準(zhǔn)制定過程中，LUMC貢獻(xiàn)了關(guān)鍵的模型設(shè)計(jì)思路，特別是關(guān)于生物實(shí)體狀態(tài)與活動(dòng)之間事務(wù)關(guān)系的精確定義。他們提出的“鏈?zhǔn)剑╟hain）”與“網(wǎng)式（net）”模式來區(qū)分相對(duì)簡單和高度復(fù)雜的來源路徑，被采納進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)草案。他們的代表積極推動(dòng)了來源信息的合規(guī)性驗(yàn)證框架——即如何設(shè)計(jì)一個(gè)檢查器，自動(dòng)檢測來源記錄是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。LUMC的具體貢獻(xiàn)包括：領(lǐng)導(dǎo)了技術(shù)指標(biāo)中“元數(shù)據(jù)強(qiáng)制要求”草案的撰寫；組織了多次國際驗(yàn)證用例（使用真實(shí)臨床測序數(shù)據(jù)）來驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)的可用性；參與了標(biāo)準(zhǔn)詞匯表的協(xié)調(diào)（例如確保與醫(yī)學(xué)本體如SNOMEDCT、LOINC兼容）。LUMC的參與，使得本標(biāo)準(zhǔn)既具備理論上的嚴(yán)謹(jǐn)性，又植根于真實(shí)世界的實(shí)踐問題，極大地增強(qiáng)了標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)用價(jià)值。5.結(jié)論與展望ISO23494-1:2026《生物技術(shù)生物材料和數(shù)據(jù)的來源信息模型第1部分：設(shè)計(jì)概念和一般要求》的發(fā)布，標(biāo)志著生物技術(shù)領(lǐng)域來源信息管理進(jìn)入一個(gè)規(guī)范化、國際化的新時(shí)代。它通過提供一個(gè)通用、一致、可擴(kuò)展的概念模型與元數(shù)據(jù)要求，從根本上解決了困擾行業(yè)多年的“數(shù)據(jù)從哪里來、經(jīng)過了哪些處理、該由誰負(fù)責(zé)”等關(guān)鍵問題。展望未來，ISO23494-1:2026的生命力在于其系列的持續(xù)完善與產(chǎn)業(yè)的深度融合。預(yù)期的發(fā)展方向包括：-系列標(biāo)準(zhǔn)體系的完善：后續(xù)部分（如ISO23494-2針對(duì)臨床樣本，ISO23494-3針對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫）將與第1部分無縫對(duì)接，形成完整的工具箱。-工具生態(tài)與合規(guī)性認(rèn)證：圍繞該標(biāo)準(zhǔn)，