综述：无国界精准肿瘤学：生物样本库在推动非洲遗传多样性融入全球基因组研究中的作用
研究人员指出，撒哈拉以南非洲的癌症死亡率预计在2030年前翻一番。非洲人群拥有全球最高的遗传多样性，这种多样性显著影响癌症易感性、肿瘤生物学特征及治疗反应，但在生物医学研究中仍代表性严重不足。本叙述性综述探讨了撒哈拉以南非洲的生物样本库及基因组研究基础设施建设
研究人员指出，撒哈拉以南非洲的癌症死亡率预计在2030年前翻一番。非洲人群拥有全球最高的遗传多样性，这种多样性显著影响癌症易感性、肿瘤生物学特征及治疗反应，但在生物医学研究中仍代表性严重不足。本叙述性综述探讨了撒哈拉以南非洲的生物样本库及基因组研究基础设施建设现状及其对精准肿瘤学的意义，强调本地治理、可持续的生物样本库以及公平的跨国合作是实现“无国界精准肿瘤学”（Precision Oncology Without Borders）的核心前提。
生物样本库作为生物医学研究的关键基础设施，通过遵循标准化操作流程收集、保存、存储及分发生物标本及相关数据，推动了过去十年基因组学、表观遗传学、个性化医疗及流行病学领域的重大进展。然而全球生物样本库分布存在显著地理失衡：欧洲、北美及亚洲等高收入国家（HICs）已建立稳健且可持续的生物样本库系统及多级网络，而以撒哈拉以南非洲（SSA）为代表的全球南方中低收入国家（LMICs）在全球生物样本库格局中代表性严重不足。这种失衡反映了SSA国家的社会经济背景——历史因素与当代挑战（包括治理能力局限及结构性不平等）共同塑造了其经济发展轨迹。自21世纪初以来，多数SSA国家实现了持续经济增长、经济多元化及对基础设施、科学与教育的投入增加，同时非洲大陆正经历深刻的人口结构转型：人口快速增长、城市化进程加速且年轻人口占比极高，2024年非洲人口占全球总人口的18.5%，60%的人口年龄低于25岁。与之相应的是过去三十年间SSA癌症发病率约翻倍，《柳叶刀·肿瘤学》委员会预测，若无有效干预，到2030年SSA癌症死亡人数将接近翻倍至每年约100万例，2040年发病率预计再翻一番。在此背景下，本地管理的生物样本库日益被视为核心研究基础设施，可支持实验室发现转化为契合本地需求的诊断方法与靶向治疗方案。本综述旨在梳理非洲大陆生物样本库格局的最新进展及其对精准肿瘤学的价值，探讨可持续生物样本库建设面临的挑战及潜在解决方案，因非洲大陆在遗传、监管及基础设施层面存在显著异质性，本综述主要聚焦SSA，北非国家已发展出特色鲜明的精准医疗与生物样本库倡议，不在本次讨论范围内。本综述将为“无国界精准肿瘤学”如何实现公平落地提供科学讨论基础，既肯定现有进展，也剖析剩余的结构性障碍。
非洲是人类起源地，距今20万年前的演化历史使非洲人群拥有全球最高的遗传多样性。“走出非洲”奠基者效应是这一现象的核心成因：约4.5万至6万年前，少量人类群体迁出非洲前往欧亚大陆，仅携带了原始基因库的一小部分，形成遗传瓶颈；基因组分析证实存在连续奠基者效应，随着人类从非洲向外地理扩张，每个新种群均由前一群体的更小子集形成，遗传漂变作用逐步增强，遗传多样性随距非洲距离增加而递减，而留在非洲的大体量、多样化人群保留了大部分原始遗传多样性。遗传多样性由突变、选择、遗传漂变及基因流等进化过程塑造，对适应性、疾病易感性及人群健康具有重要影响，为识别疾病相关遗传变异、解析疾病分子发病机制提供了关键线索。遗传异质性还会导致药物反应差异，例如乌干达人群中CYP2D6 * 17与CYP2D6 * 29等位基因频率显著高于全球其他人群（包括其他非洲群体），该变异会影响包括乳腺癌治疗用药他莫昔芬在内的多种常用药代谢——CYP2D6功能受损会降低他莫昔芬向其活性代谢物的转化效率，可能导致治疗效果下降，因此在该人群中开展CYP2D6变异检测对保障治疗安全性与有效性至关重要。综上，非洲与非非洲人群间、非洲大陆内部不同人群间均存在广泛遗传多样性，精准医疗策略应基于人群特异性数据，避免假设非洲人群遗传同质性，这种遗传异质性有望支持识别全球数据集中当前代表性不足的人群特异性风险变异、分子靶点及药物基因组学特征，为肿瘤学研究提供新方向。
非洲国家生物样本库的匮乏延缓了生物标本的系统收集，导致非洲人群在现有数据库中代表性严重不足：癌症基因组图谱（TCGA）中77%的5729例测序肿瘤来自白人患者，仅12%来自黑人患者，样本量不足难以检测到少数族裔中中等频率（5%-10%）的突变；2024年全基因组关联研究（GWAS）目录中94.48%的样本来自欧洲血统个体，标注为“非洲”的样本仅占0.19%；PharmGKB药物基因组学数据库中63%的样本为欧洲起源，SSA人群仅占1.6%；2015-2019年FDA注册临床试验中76%的参与者为欧洲血统，仅7%为非洲或非洲裔美国人。学界将这种失衡称为“遗传殖民主义”，指涉及边缘化社区的剥削性研究实践，特征包括透明度不足、利益共享缺失及本地治理有限，类似“直升机”或“降落伞”式研究——生物标本被提取后，本地参与度低且能力建设投入不足。这种代表性不足不仅限制了对人类遗传变异的理解，还加剧了诊断、治疗及风险预测模型开发中的不平等，导致人群特异性可靶向改变的识别受阻，非洲癌症患者的肿瘤生物学潜在临床相关洞见未被探索，进一步凸显了在SSA可持续推进精准肿瘤学的复杂性。精准肿瘤学需整合患者的基因组、环境及生活方式数据，当前全球精准医疗主要基于欧洲、北美及部分亚洲的基因组数据，全球适用性有限，亟需构建整合所有人群遗传多样性的公平精准医疗体系。
SSA内部医疗资源供给差异显著，直接影响精准医疗的可及性：南非、尼日利亚等国内生产总值（GDP）较高的国家拥有较完善的健康基础设施，而多数资源匮乏地区则差距明显。区域范围内肿瘤科医生严重短缺：2018年数据显示，尼日利亚仅有26名执业临床肿瘤科医生，对应每名医生需负责近4000例新发癌症病例，卢旺达甚至无执业肿瘤科医生；对比欧盟国家，每名肿瘤科医生仅需负责约100-430例新发病例。这种矛盾并非反对投资生物样本库的理由，反而提示需同步推进基础设施建设与本地研究能力提升——二者互为支撑，完善的研究基础设施可为非洲本土创造科研职业机会，降低人才外流动力，逐步构建将生物样本库数据转化为本地相关临床洞察的人才队伍。Vanderpuye等对SSA21个国家30家肿瘤中心的调研显示，分子表征、靶向药物可及性、影像学及遗传风险分层是当前面临的核心挑战：74%的机构可提供免疫组化（ER、PR、HER2）检测，但仅27%会在复发时按要求重复检测；66%的机构可获得曲妥珠单抗，但仅不到20%的患者能负担全年治疗费用，新型HER2抑制剂、CDK4/6抑制剂或PARP抑制剂几乎不可及，这些局限源于基础设施与人力资源不足及患者就诊延迟。生物样本库可通过实现分子表征与遗传风险分层直接填补上述缺口，前提是相关数据由本地治理并可用于人群特异性临床转化。
携带明确基因组改变的癌症患者最受益于分子诊疗策略，常见肿瘤实体因病例数多、研究优先级高而表征更充分，SSA队列中已发现多种具有精准肿瘤学价值的种群特异性基因组模式。例如乳腺癌中BRCA1/2变异谱与欧洲人群存在差异，三阴性乳腺癌占比更高且免疫微环境特征独特；前列腺癌中FOXA1、SPOP等驱动基因突变频率具有种群特异性；卡波西肉瘤相关疱疹病毒（KSHV）驱动的卡波西肉瘤在SSA高发，其分子通路异常具有地域特征；伯基特淋巴瘤中MYC易位模式及EB病毒（EBV）相互作用机制存在种群差异。这些案例表明非洲人群常见癌症的基因组架构具有独特性与临床相关性，尤其考虑到SSA预期寿命延长及非传染性疾病（NCD）负担上升的背景。加强生物样本库能力建设是检测这些分子模式、在本地验证生物标志物并将精准医疗推广至HICs以外的核心路径，需确保精准医疗的可及性不局限于少数研究中心或常见肿瘤类型，罕见癌症也应纳入关注以实现全大陆公平的癌症诊疗。但需注意，表1中涉及的PARP抑制剂、免疫检查点抑制剂、MET抑制剂等治疗策略在SSA仍因成本高昂、基础设施有限及监管审批受限而基本不可及，这提示实现“无国界精准肿瘤学”不仅需要人群特异性基因组表征，还需同步投资治疗可及性。
生物样本库常规收集血液及衍生物、细胞、组织、DNA、RNA、尿液、唾液等其他体液及配套临床与人口学数据，支持更精准的患者分子分型，为生物标志物识别与验证提供基础，进而推动预测性、预防性及靶向治疗策略发展。历史上非洲生物样本库能力滞后于HICs，加剧了非洲人群在生物医学研究中的代表性不足。过去数十年多个重大倡议推动了非洲大陆生物样本库能力建设：早期疟疾基因组流行病学网络（MalariaGEN）专注于传染病监测；人类健康与遗传非洲计划（H3Africa）是迄今为止对非洲基因组基础设施最具变革性的投资，覆盖传染病与非传染性疾病研究，但其位于尼日利亚、乌干达、南非的生物样本库实践中仍以HIV、结核病、疟疾项目为主，肿瘤学研究属于例外；非洲肿瘤研究组（ARGO）是少有的以肿瘤标本为核心的生物样本库，但仅为单一疾病、单一国家的倡议。H3Africa的基因组使命已取得高影响力成果：对400余名非洲个体进行全基因组测序，识别出超过300万个此前未描述的变异，印证了现有基础设施的科学价值及在肿瘤学领域的未开发潜力。非洲生物样本库发展的第二个特征是高度依赖外部驱动：现有主要倡议多由NIH、惠康基金会、欧盟、USAID等域外机构发起或资助，尽管外部资金对建设原本不存在的基础设施至关重要，但也造成了结构性脆弱——H3Africa在投入约1.8亿美元后于2023年结束核心资助，其三个区域生物样本库虽维持运营，部分生物信息学基础设施过渡至AfriGen-D、DS-I Africa等后续平台，但小型研究项目因缺乏持续资金难以完成分析与发表，叠加SSA国内研究投入长期偏低（2014年平均仅将GDP的0.4%用于研发），生物样本库基础设施易受捐赠方优先级变动冲击。第三个特征是私营部门参与的教训：54gene公司2019年成立时旨在建设泛非基因组生物样本库，完成了10万名尼日利亚人（覆盖300个族群）的基因组测序，累计融资4500万美元，但后因业务转向COVID-19诊断、疫情后收入下滑及创始人与投资者的治理纠纷于2023年停止运营，其拟出售10万名尼日利亚人基因组数据的计划最终被尼日利亚联邦法院叫停，凸显了商业生物样本库缺乏伦理保障时的数据主权风险及国家法律框架的重要性。最新成立的BioVana研究公司采用侧重本地能力建设与机构合作的差异化模式，目前仍处于早期阶段，成效有待评估。
非洲生物样本库面临的挑战具有系统性，涵盖基础设施、伦理、资金及人力资源多个维度。基础设施与物流层面，资源有限环境导致存储能力与备份系统差异大，多数站点缺乏长期存储所需的-80℃冰箱容量，依赖临时-30℃设备或外部设施，标本运输需额外出口许可、干冰冷链维护，快递延误易破坏样本完整性；电力供应不稳定是样本保存的核心威胁，部分机构采用太阳能混合逆变电池系统维持-80℃冰箱运行；设备与数字系统互操作性差，多依赖不同项目与捐赠获得的异构老旧仪器，测序能力不足，维护依赖外部工程师，信息技术基础设施薄弱，部分机构仍用基础电子表格管理数据而非专业实验室管理系统，开源软件“猴面包树实验室信息管理系统”（Baobab LIMS）为这一问题提供了标准化解决方案；基因组学产生的大规模数据对计算基础设施要求高，互联网连接有限阻碍了协作、数据交换及远程计算环境使用。伦理、法律与社会问题（ELSI）层面，生物样本库需保障参与者权利与隐私，完善知情同意流程。SSA监管框架发展不均衡：南非、肯尼亚、乌干达、尼日利亚等国已出台专项法案或指南，其他国家仍处于早期或碎片化阶段，材料转移相关规定不完善，样本所有权与出口规则不明确；伦理审查体系多针对单个研究项目设计，对长期存储、二次使用、数据共享等生物样本库特有ELSI缺乏系统审查。数十年的传染病研究与H3Africa项目已积累了丰富的ELSI经验，包括适配本地场景的知情同意、社区参与及样本治理方法，但这一知识尚未充分转化至肿瘤学生物样本库领域。知情同意在农村地区尤为复杂，贫困、识字率有限及地方集体决策传统影响参与意愿；数据保护需结合“乌班图”（Ubuntu，“我因我们而存在”）伦理框架，将隐私视为共享社会责任而非个人资产，南非Tygerberg医院开发的TRUCE模型将乌班图原则转化为八步社区参与框架，涵盖同意流程共创、利益共享及社区标本管理。但社区对研究者的不信任仍普遍存在，担忧样本被滥用、仪式性剥削或无同意商业使用，历史样本出口离岸分析的模式使非洲团队沦为标本采集者而非平等研究者，陷入“依赖陷阱”。人力资源与资金层面，合格人员长期短缺，高训练水平科学家流向HICs寻求稳定职业发展，资深研究人员不足导致基因组学与生物信息学培训缺乏统筹，生物信息学、机器学习及人工智能专业人才极度匮乏；研究多依赖HICs的短期外部资助，生物样本库多为项目特定平台，难以发展为超越资助周期的持久基础设施，国内研发投入极低，私营部门无力弥补公共投入不足，制药企业合作等HICs常见的生物样本库资金来源在SSA基本缺失，导致生物样本库普遍缺乏可持续财务基础，高度依赖捐赠方优先级变动。近期美国国际开发署（USAID）等大型捐赠方退出全球卫生项目引发的 funding 缺口，暴露了援助依赖型卫生系统的脆弱性，也为转向国内融资、提升效率与政治问责提供了契机。借鉴年轻生物样本库的发展经验，多元化 funding 组合与成本回收机制（如服务费）是提升财务独立性与长期可持续性的关键。
SSA生物样本库生态系统的可持续性依赖于本土研究文化的培育，使非洲科学家能够定义研究问题、主导分析并保有数据所有权。首先，以本地优先事项（如人群特异性癌症预防策略、风险分层模型、生物标志物发现）为导向的研究议程，能够产生可直接转化为本地临床获益的科学价值；其次，这种模式可提升非洲本土科研职业吸引力，降低人才外流的结构性动力；第三，本地开展分析不仅符合伦理，也具有经济合理性——尽管进口试剂成本高企与基础设施约束可能抵消部分优势，但长期来看，本土能力提升可改善效率、减少对外部分析流程的依赖。这需要本地利益相关方的公共承诺：非洲政府应将生物样本库与精准肿瘤学列为国内卫生优先事项并加大投入，埃及的“总统女性健康倡议”及开罗大学国家癌症研究所肿瘤生物样本库与国家生物样本库网络的联动模式提供了本地锚定投资的参考，但此类模式在SSA仍属罕见。同时，外部合作需尊重本地研究自主权，避免“直升机研究”；南南合作虽在政策层面被频繁强调，但基础设施碎片化、互操作性有限及监管协调不足仍制约其落地，区域一体化与国际伙伴合作同等重要。马里-德国生物样本库网络为公平合作提供了可行范式：通过长期对等协作，优先开展相互学习、情境化适配及本地生物样本库人员能力建设，而非简单复制外部模型。
本综述受限于叙述性设计，文献检索具有针对性，无法完全排除选择偏倚；针对私营部门生物样本库倡议等新兴快速发展主题，在同行评审证据有限时参考了灰色文献（包括新闻报道）。
在多国转向内顾的背景下，SSA公共卫生正处于挑战与机遇并存的关键节点：传染病负担逐步下降，预期寿命提升，癌症发病率持续攀升。非洲巨大的遗传多样性为研究与精准医疗投资提供了广阔前景，需特别注意的是，遗传多样性不仅存在于非洲与非非洲人群之间，也存在于非洲大陆内部不同人群之间，精准医疗策略必须依托人群特异性数据，避免假设非洲人群遗传均一性。本综述表明，尼日利亚ARGO结直肠癌生物样本库等本土生物样本库已开始助力精准肿瘤学发展。为确保SSA从全球精准肿瘤学的接受者转变为积极参与者，需夯实多项基础要素：清晰的监管框架、支持本地分析的可持续生物医学基础设施、长期 funding 机制、本土专业人才及公平的跨国合作。“无国界精准肿瘤学”能否成为公平的现实，最终取决于非洲政府、国际资助方及研究机构是否愿意优先发展本地研究，摒弃层级化合作模式。
