流行病學第十六章分子流行病學

分子流行病學MolecularEpidemiology第十六章1第一節(jié)概述第二節(jié)研究內(nèi)容第三節(jié)研究方法第四節(jié)發(fā)展與應用前景目錄2第一節(jié)概述

產(chǎn)生與發(fā)展歷程分子流行病學定義與傳統(tǒng)流行病學關(guān)系3一、產(chǎn)生與發(fā)展歷程產(chǎn)生背景疾病防治中新問題①傳染性疾病病原體變異與疾病預防控制抗生素與耐藥新發(fā)現(xiàn)傳染病

第一節(jié)概述4②慢性非傳染病多病因、多階段、多基因、長潛隱期暴露——發(fā)病（死亡）關(guān)系③人群易感性遺傳和環(huán)境不同導致易感性差異傳統(tǒng)流行病學無法有效測量④實驗醫(yī)學病因假設(shè)和防治措施的人群檢驗第一節(jié)概述5

分子生物學的發(fā)展①理論突破

DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)、遺傳中心法則、RNA逆轉(zhuǎn)錄等②技術(shù)創(chuàng)新凝膠電泳技術(shù)、分子雜交、基因克隆等第一節(jié)概述6

發(fā)展歷程概念演變

國外

1972年，提出“流感分子流行病學”

1977年，提出應用精細技術(shù)進行生物材料流行第一節(jié)概述病學研究7

1986年，核心是運用實驗室方法和分析流行病學，查明環(huán)境和宿主病因

1993年，提出流行病學中應用生物標志或生物學測量的功能定義

1996年，測量作為暴露和效應的生物標志即信息大分子如DNA、RNA和蛋白質(zhì)第一節(jié)概述8國內(nèi)

1988年，從基因水平分析病原體特征，解決傳染源和傳播途徑等流行病學問題

1992年，從分子至基因水平上研究醫(yī)學事件分布及其決定因素和調(diào)控手段的學科第一節(jié)概述9血清流行病學(seroepidemiology)

應用血清學方法對血清中各種成分（包括抗原、抗體、生化物質(zhì)等）的分布情況進行研究，以闡明疾病及健康狀態(tài)在人群中的分布及其影響因素，并在采取預防措施后應用血清學方法來考核其效果?；谘逯猩飿酥?，可列入分子流行病學的范疇。

第一節(jié)概述10

人類基因組流行病學

（humangenomeepidemiology,HuGE）將流行病學與基因組學相結(jié)合，研究人群中基因組信息與疾病和健康狀態(tài)的關(guān)系?；诤怂嵘飿酥镜姆肿恿餍胁W。第一節(jié)概述11

分子流行病學現(xiàn)狀①研究內(nèi)容更加豐富②研究手段越來越多③應用范圍不斷擴大第一節(jié)概述12二、分子流行病學定義研究人群中疾病/健康狀態(tài)相關(guān)生物標志的分布及其影響因素、醫(yī)學相關(guān)生物群體特征及其與人類疾病/健康的關(guān)系，制定防治疾病、促進健康的策略與措施的科學第一節(jié)概述13

定義注釋解決疾病或健康狀態(tài)生物標志分布等流行病學分支學科研究對象人群、醫(yī)學相關(guān)生物群體等

第一節(jié)概述14

研究內(nèi)容

疾病和健康狀態(tài)相關(guān)生物標志的分布規(guī)律，生物標志與疾病和健康關(guān)系，以及其影響生物標志分布的因素醫(yī)學相關(guān)生物的群體特征、與人類疾病和健康的關(guān)系制定和評價防治疾病、促進健康的策略和措施特征生物標志和群體分布第一節(jié)概述15

三、與傳統(tǒng)流行病學關(guān)系健康者

“海平面”

圖16-1疾病的“冰山現(xiàn)象”亞臨床者患者第一節(jié)概述16

健康

疾病主觀感覺客觀指標健康指標疾病指標

模式I

暴露因素┏━━━━┳━━━━━╋━━━━━┳━━━━┓

健康態(tài)←→潛在疾病態(tài)←→臨界疾病態(tài)←→亞臨床態(tài)←→臨床態(tài)

┗━━━━┻━━━━━╋━━━━━┻━━━━┛

機體易感性因素模式II圖16-2健康－疾病連續(xù)帶示意圖第一節(jié)概述亞健康態(tài)←→潛在疾病態(tài)←→健康態(tài)←→臨床態(tài)亞臨床態(tài)←→臨界疾病態(tài)←→17A暴露█████

疾病

┗━━━━┳━━━━┛

易感性分子流行病學B暴露內(nèi)暴露早期生物學效應結(jié)構(gòu)和功能變異臨床疾病┗━━━┻━━━┳━━━┻━━━━━━━┛

易感性

暴露內(nèi)暴露早期生物學效應續(xù)發(fā)生物學效應健康狀態(tài)

┗━━━┻━━━┳━━━┻━━━━━━━┛易感性

圖16-3傳統(tǒng)流行病學與分子流行病學的關(guān)系傳統(tǒng)流行病學第一節(jié)概述18

第二節(jié)研究內(nèi)容生物標志暴露測量效應測量易感性測量疾病防治效果評價19一、生物標志種類暴露生物標志(exposurebiomarker)

定義

與疾病/健康狀態(tài)有關(guān)的暴露因素的生物標志①外暴露標志(externalexposuremarker,EEM)②內(nèi)暴露標志(internalexposuremarker,IEM)③生物作用標志(biologicallyactivemarker,BAM)第二節(jié)研究內(nèi)容20

效應生物標志(effectbiomarker)

定義

指宿主暴露后產(chǎn)生功能或結(jié)構(gòu)性改變的生物標志

早期生物效應標志(earlybiologicaleffectmarker,EBEM)

結(jié)構(gòu)和功能改變標志

(alteredstructureandfunctionmarker,ASFM)

病理標志(pathologicalmarker,PM)

臨床疾病標志(clinicaldiseasemarker,CDM)

健康狀態(tài)標志(healthconditionmarker,HCM)第二節(jié)研究內(nèi)容21

易感性生物標志(susceptibilitybiomarker)

定義指在暴露因素作用下，宿主對疾病發(fā)生、發(fā)展易感程度的生物標志

易感性與宿主的遺傳特征、生長發(fā)育、營養(yǎng)等有關(guān)。宿主在不同疾病階段，可以具有不同的易感性標志。第二節(jié)研究內(nèi)容22

生物標志選定生物標志的篩選①研究目的②候選生物標志特征的意義③檢測方法的有效性第二節(jié)研究內(nèi)容23

生物標志特性①分子特性②時相特性③個體內(nèi)變異④個體間變異⑤群體間變異⑥儲存變異

第二節(jié)研究內(nèi)容24檢測方法

①實用性②可信性③有效性靈敏度、特異度第二節(jié)研究內(nèi)容25常用的生物標志傳染病生物標志

表16-1傳染病研究常用的生物標志類別生物標志意義病原體核酸病毒和細菌DNA、RNA,質(zhì)粒DNA、噬菌體DNA、轉(zhuǎn)座子DNA，病原體基因多態(tài)性等病原體特征研究，病原體分類、檢定，傳染源、傳播途徑確定，耐藥檢測及機制研究，人群感染狀況等病原體蛋白病原體特異蛋白（包括酶蛋白）結(jié)構(gòu)、表達量及功能活性同上病原體抗原蛋白抗原，多糖抗原，脂類抗原病原體分類、檢定，傳染源、傳播途徑確定，人群感染狀況等人體血清抗體血清IgG、IgM等人群感染狀況、免疫水平，疫苗接種效果評價等人體基因組基因結(jié)構(gòu)、表達、調(diào)控，基因多態(tài)性機體易感性第二節(jié)研究內(nèi)容26慢性非傳染病的生物標志

表16-2慢性非傳染性疾病常用的生物標志類別生物標志意義核酸類基因組、癌基因、抗癌基因、修復基因、酶代謝基因結(jié)構(gòu)、功能及多態(tài)性，mRNA；病原體DNA、RNA等疾病診斷及分布，疾病易感性、環(huán)境危險因素研究，健康狀態(tài)評價，人類學研究等蛋白類蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、表達量及功能活性疾病診斷及分布，疾病易感性、環(huán)境危險因素研究，健康狀態(tài)評價等酶類酶的結(jié)構(gòu)、表達量及功能活性同上抗原抗體類疾病特異抗原、抗體疾病診斷及分布，疾病易感性，環(huán)境危險因素研究等其他類糖類、脂類、激素類、多胺類、細胞因子類等疾病診斷及分布，病因研究，疾病易感性，健康狀態(tài)評價第二節(jié)研究內(nèi)容27二、暴露測量外暴露研究第二節(jié)研究內(nèi)容檢測鑒定生物性病原因子流感嗜血桿菌研究病原生物進化變異規(guī)律o157大腸桿菌確定傳播途徑S.munchen菌感染測量非生物性因素暴露吸煙煙霧28

內(nèi)暴露研究傳染性疾病①人體感染狀況②追蹤傳染源慢性非傳染?、賰?nèi)暴露水平②生物作用水平第二節(jié)研究內(nèi)容29三、效應測量第二節(jié)研究內(nèi)容傳染病

慢性非傳染病

健康狀態(tài)

免疫效應病理性效應基因表達和代謝異?；蛲蛔兓蛉旧w畸變30第二節(jié)研究內(nèi)容四、易感性測量遺傳性疾病

Huntington病應用分子流行病學方法很快確定了HD基因緊密連鎖遺傳位點D4S10及其DNA標志慢性非傳染病

載脂蛋白E(apoE)不同基因型在動脈粥樣硬化和冠心病發(fā)病中易感性不同傳染病

不同基因特征的人群對HIV的易感性差異很大31傳染病預防接種效果評價預防接種相關(guān)疾病研究慢性非傳染病第二節(jié)研究內(nèi)容五、疾病防治效果評價潛隱期長多影響因素32

第三節(jié)研究方法測量指標與標本采集現(xiàn)場調(diào)查研究方法實驗室檢測技術(shù)研究設(shè)計33

一、測量指標與標本采集

測量指標的選擇生物標本選擇的一般原則測量指標：暴露指標、效應指標、易感性指標標本采集

生物標本庫(biologicalspecimenbank,BSB)第三節(jié)研究方法34描述性研究病例對照研究病例病例研究隊列研究巢式病例對照研究實驗性研究第三節(jié)研究方法二、現(xiàn)場調(diào)查研究方法35三、實驗室檢測技術(shù)核酸技術(shù)核酸凝膠電泳瓊脂糖凝膠電泳(agarosegelelectrophoresis)

脈沖電泳(pulsedfieldgelelectrophoresis,PFGE)聚合酶鏈反應(polymerasechainreaction,PCR)核酸雜交(nuclearacidhybridization)核酸測序(DNAsequencing)第三節(jié)研究方法36

蛋白質(zhì)技術(shù)

凝膠電泳、蛋白轉(zhuǎn)印雜交酶學技術(shù)

免疫組化、多位點酶電泳技術(shù)生物芯片技術(shù)

基因芯片其他檢測技術(shù)實驗中的質(zhì)量控制第三節(jié)研究方法37四、研究設(shè)計設(shè)計研究目的和路線第三節(jié)研究方法38表16-3生物標志的研究路線及意義研究路線研究生物標志研究目的和意義1EEMIEM外暴露與內(nèi)暴露的關(guān)系，確定暴露標志的有效性2EEMBAM外暴露對生物作用標志的影響，確定暴露標志的有效性3EEMEBEM外暴露對早期生物效應的影響，確定暴露的生物效應4EEMASFM外暴露對結(jié)構(gòu)和功能改變的影響，探討暴露的致病性5EEMPM外暴露對病理標志的影響，探討暴露的致病性6EEMCDM外暴露對臨床疾病標志的影響，探討暴露的致病性7EEMHCM外暴露對健康狀態(tài)的影響，探討暴露的健康效應8IEMBAM內(nèi)暴露與生物作用標志的關(guān)系，確定內(nèi)暴露標志的有效性9IEMEBEM內(nèi)暴露對早期生物效應的影響，確定內(nèi)暴露標志的有效性10IEMASFM內(nèi)暴露對結(jié)構(gòu)和功能改變的影響，探討暴露的致病性…IEM…余類推，似研究路線5、6、7…BAMEBEM生物作用標志與早期生物效應的關(guān)系，探討暴露效應真實性…BAMASFM生物作用標志與結(jié)構(gòu)和功能變異的關(guān)系…BAM…余類推，似研究路線5、6、7…EBEMASFM確定早期生物效應的致病意義…EBEM…余類推，似研究路線5、6、7…ASFMPM探討ASFM的病理意義及早期診斷價值…ASFM…余類推，似研究路線6、7…Mexp+MsusEBEM,ASFM,PM,CDM,HCM探討不同暴露和易感性因素與效應結(jié)局的關(guān)系第三節(jié)研究方法39

設(shè)計要點

①研究目的創(chuàng)新性、實用性、可行性

②測量指標

結(jié)局指標、暴露指標、易感性指標③測量方法

用成熟的方法④調(diào)查方法與樣本樣本有代表性，適量⑤結(jié)果與分析⑥質(zhì)量控制⑦注意事項第三節(jié)研究方法40常見偏倚選擇偏倚樣本選擇偏倚、標本采集偏倚信息偏倚檢測偏倚、標本儲存偏倚混雜偏倚第三節(jié)研究方法41研究實例1研究題目波蘭某工業(yè)區(qū)環(huán)境中芳香族化合物暴露人群的DNA加合物研究測量指標

DNA加合物/淋巴細胞DNA（介質(zhì)）測量方法

熒光檢測競爭ELISA法、DNA加合物32P后標記技術(shù)研究設(shè)計橫斷面分析研究

暴露組煤焦油作業(yè)工人

對照組當?shù)爻鞘芯用?、近郊農(nóng)民排除年齡、吸煙、其他職業(yè)暴露等因素影響比較3組DNA加合物水平第三節(jié)研究方法42結(jié)果分析

當?shù)爻鞘芯用瘢?9例）與煤焦瀝青作業(yè)工人（63例）的DNA加合物水平和譜型相似近郊農(nóng)民（15例）的DNA加合物水平僅為煤焦油作業(yè)工人的1/2或1/3

結(jié)論

環(huán)境中芳香族化合物（煤焦油）暴露可導致體內(nèi)DNA加合物水