1、,分子流行病學(xué),Molecular Epidemiology,第十六章,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(yīng)用前景,目 錄,第一節(jié) 概 述,產(chǎn)生與發(fā)展歷程 分子流行病學(xué)定義 與傳統(tǒng)流行病學(xué)關(guān)系,一、產(chǎn)生與發(fā)展歷程 產(chǎn)生背景 疾病防治中新問題 傳染性疾病 病原體變異與疾病預(yù)防控制 抗生素與耐藥 新發(fā)現(xiàn)傳染病,第一節(jié) 概 述,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 人群易感性 遺傳和環(huán)境不同導(dǎo)致易感性差異 傳統(tǒng)流行病學(xué)無法有效測量 實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)病因假設(shè)和防治措施的人群檢驗(yàn),第一節(jié) 概 述,分子生物學(xué)的發(fā)展 理論突破 DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)、遺傳中

2、心法則、RNA逆轉(zhuǎn)錄等 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,發(fā)展歷程 概念演變 國外 1972年，提出“流感分子流行病學(xué)” 1977年，提出應(yīng)用精細(xì)技術(shù)進(jìn)行生物材料流行,第一節(jié) 概 述,病學(xué)研究,1986年，核心是運(yùn)用實(shí)驗(yàn)室方法和分析流行病學(xué)，查明環(huán)境和宿主病因 1993年，提出流行病學(xué)中應(yīng)用生物標(biāo)志或生物學(xué)測量的功能定義 1996年，測量作為暴露和效應(yīng)的生物標(biāo)志即信息大分子如DNA、RNA和蛋白質(zhì),第一節(jié) 概 述,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(xué)問題 1992年，從分子至基因水平上研究醫(yī)學(xué)事件分布及其決定因素和調(diào)控手段的學(xué)科

3、,第一節(jié) 概 述,血清流行病學(xué)(seroepidemiology) 應(yīng)用血清學(xué)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(jìn)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(yù)防措施后應(yīng)用血清學(xué)方法來考核其效果。 基于血清中生物標(biāo)志，可列入分子流行病學(xué)的范疇。,第一節(jié) 概 述,人類基因組流行病學(xué) （human genome epidemiology, HuGE） 將流行病學(xué)與基因組學(xué)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。 基于核酸生物標(biāo)志的分子流行病學(xué)。,第一節(jié) 概 述,分子流行病學(xué)現(xiàn)狀 研究內(nèi)容更加豐富 研究手段越來越多 應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,第一節(jié)

4、概 述,二、分子流行病學(xué)定義 研究人群中疾病/健康狀態(tài)相關(guān)生物標(biāo)志的分布及其影響因素、醫(yī)學(xué)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(jìn)健康的策略與措施的科學(xué),第一節(jié) 概 述,定義注釋 解決疾病或健康狀態(tài)生物標(biāo)志分布等 流行病學(xué)分支學(xué)科 研究對象 人群、醫(yī)學(xué)相關(guān)生物群體等,第一節(jié) 概 述,研究內(nèi)容 疾病和健康狀態(tài)相關(guān)生物標(biāo)志的分布規(guī)律，生物標(biāo)志與疾病和健康關(guān)系，以及其影響生物標(biāo)志分布的因素 醫(yī)學(xué)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(jià)防治疾病、促進(jìn)健康的策略和措施 特征 生物標(biāo)志和群體分布,第一節(jié) 概 述,三、與傳統(tǒng)流行病學(xué)關(guān)系,健 康 者,“海平面”,圖16-1

5、 疾病的“冰山現(xiàn)象”,亞臨床者,患者,第一節(jié) 概 述,健 康 疾 病,主觀感覺,客觀指標(biāo),健康指標(biāo),疾病指標(biāo),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(jī)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),A 暴露 疾病 易感性,分子流行病學(xué),B 暴露內(nèi)暴露早期生物學(xué)效應(yīng)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(xué)效應(yīng)續(xù)發(fā)生物學(xué)效應(yīng)健康狀態(tài) 易感性 圖16-3 傳統(tǒng)流行病學(xué)與分子流行病學(xué)的關(guān)系,傳統(tǒng)流行病學(xué),第一節(jié) 概 述,第二節(jié) 研究內(nèi)容,生物標(biāo)志 暴露測量 效應(yīng)測量 易感性測量 疾

6、病防治效果評價(jià),一、生物標(biāo)志 種類 暴露生物標(biāo)志(exposure biomarker) 定義與疾病/健康狀態(tài)有關(guān)的暴露因素的生物標(biāo)志 外暴露標(biāo)志(external exposure marker , EEM ) 內(nèi)暴露標(biāo)志(internal exposure marker , IEM) 生物作用標(biāo)志(biologically active marker, BAM),第二節(jié) 研究內(nèi)容,效應(yīng)生物標(biāo)志(effect biomarker) 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(biāo)志 早期生物效應(yīng)標(biāo)志(early biological effect marker, EBEM) 結(jié)構(gòu)和功能改變標(biāo)志

7、(altered structure and function marker, ASFM) 病理標(biāo)志(pathological marker, PM) 臨床疾病標(biāo)志(clinical disease marker, CDM) 健康狀態(tài)標(biāo)志(health condition marker, HCM),第二節(jié) 研究內(nèi)容,易感性生物標(biāo)志(susceptibility biomarker) 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(biāo)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(biāo)志。,第二節(jié) 研究內(nèi)容,生物標(biāo)志選定 生物標(biāo)志的篩選 研究

8、目的 候選生物標(biāo)志特征的意義 檢測方法的有效性,第二節(jié) 研究內(nèi)容,生物標(biāo)志特性 分子特性 時(shí)相特性 個(gè)體內(nèi)變異 個(gè)體間變異 群體間變異 儲(chǔ)存變異,第二節(jié) 研究內(nèi)容,檢測方法 實(shí)用性 可信性 有效性 靈敏度、特異度,第二節(jié) 研究內(nèi)容,常用的生物標(biāo)志 傳染病生物標(biāo)志,表16-1 傳染病研究常用的生物標(biāo)志,第二節(jié) 研究內(nèi)容,慢性非傳染病的生物標(biāo)志,表16-2 慢性非傳染性疾病常用的生物標(biāo)志,第二節(jié) 研究內(nèi)容,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(jìn)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

9、霧,內(nèi)暴露研究 傳染性疾病 人體感染狀況 追蹤傳染源 慢性非傳染病 內(nèi)暴露水平 生物作用水平,第二節(jié) 研究內(nèi)容,三、效應(yīng)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(yīng) 病理性效應(yīng),基因表達(dá)和代謝異常 基因突變或染色體畸變,第二節(jié) 研究內(nèi)容,四、易感性測量,遺傳性疾病 Huntington病應(yīng)用分子流行病學(xué)方法很快確定了HD基因緊密連鎖遺傳位點(diǎn)D4S10及其DNA標(biāo)志 慢性非傳染病 載脂蛋白E(apoE)不同基因型在動(dòng)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,傳染病 預(yù)防接種效果評價(jià) 預(yù)防接種相關(guān)疾病研究 慢性非傳染病,第二節(jié) 研究

10、內(nèi)容,五、疾病防治效果評價(jià),潛隱期長 多影響因素,第三節(jié) 研究方法,測量指標(biāo)與標(biāo)本采集 現(xiàn)場調(diào)查研究方法 實(shí)驗(yàn)室檢測技術(shù) 研究設(shè)計(jì),一、測量指標(biāo)與標(biāo)本采集 測量指標(biāo)的選擇 生物標(biāo)本選擇的一般原則 測量指標(biāo)：暴露指標(biāo)、效應(yīng)指標(biāo)、易感性指標(biāo) 標(biāo)本采集 生物標(biāo)本庫(biological specimen bank , BSB),第三節(jié) 研究方法,描述性研究 病例對照研究 病例病例研究 隊(duì)列研究 巢式病例對照研究 實(shí)驗(yàn)性研究,第三節(jié) 研究方法,二、現(xiàn)場調(diào)查研究方法,三、實(shí)驗(yàn)室檢測技術(shù) 核酸技術(shù) 核酸凝膠電泳 瓊脂糖凝膠電泳(agarose gel electrophoresis) 脈沖電泳(pulse

11、d field gel electrophoresis, PFGE) 聚合酶鏈反應(yīng)(polymerase chain reaction, PCR) 核酸雜交(nuclear acid hybridization) 核酸測序(DNA sequencing),第三節(jié) 研究方法,蛋白質(zhì)技術(shù) 凝膠電泳 、蛋白轉(zhuǎn)印雜交 酶學(xué)技術(shù) 免疫組化、多位點(diǎn)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(shí)驗(yàn)中的質(zhì)量控制,第三節(jié) 研究方法,四、研究設(shè)計(jì),設(shè)計(jì) 研究目的和路線,第三節(jié) 研究方法,表16-3 生物標(biāo)志的研究路線及意義,第三節(jié) 研究方法,設(shè)計(jì)要點(diǎn) 研究目的 創(chuàng)新性、實(shí)用性、可行性 測量指標(biāo) 結(jié)局指標(biāo)、暴

12、露指標(biāo)、易感性指標(biāo) 測量方法 用成熟的方法 調(diào)查方法與樣本 樣本有代表性，適量 結(jié)果與分析 質(zhì)量控制 注意事項(xiàng),第三節(jié) 研究方法,常見偏倚 選擇偏倚 樣本選擇偏倚、標(biāo)本采集偏倚 信息偏倚 檢測偏倚、標(biāo)本儲(chǔ)存偏倚 混雜偏倚,第三節(jié) 研究方法,研究實(shí)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(biāo) DNA加合物/淋巴細(xì)胞DNA（介質(zhì)） 測量方法 熒光檢測競爭ELISA法、DNA加合物32P后標(biāo)記技術(shù) 研究設(shè)計(jì) 橫斷面分析研究 暴露組 煤焦油作業(yè)工人 對照組 當(dāng)?shù)爻鞘芯用瘛⒔嫁r(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

13、,結(jié)果分析 當(dāng)?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(dǎo)致體內(nèi)DNA加合物水平 質(zhì)量控制 每份標(biāo)本同時(shí)在不同實(shí)驗(yàn)室檢測 結(jié)果一致性好(r=0.66, p0.01),第三節(jié) 研究方法,研究實(shí)例 2 研究題目 應(yīng)用HBV-DNA序列多態(tài)性研究HBV的傳播 測量標(biāo)志 HBV 2551-2650位點(diǎn)核酸序列/血清HBV-DNA 測量方法 ELISA法和PCR法 研究設(shè)計(jì) 類病例對照研究（病例病例研究） 96名HBeAg陽性兒童和用ELISA檢測HBV血清陽性的97名父母 假設(shè)該位點(diǎn)核酸序列在兒童與父母之間分配是隨機(jī)的 結(jié)果分析 該序列在兒童和父母之間是非隨機(jī)分配的（P0.00005) 結(jié)論 HBV具有家庭內(nèi)傳播 質(zhì)量控制 關(guān)于家庭成員之間1%的序列差異的解釋 排除了PCR錯(cuò)配可能,第三節(jié) 研究方法,第四節(jié) 發(fā)展與應(yīng)用前景,第四節(jié) 發(fā)展與應(yīng)用前景,傳染病預(yù)防控制 慢性非傳染病預(yù)防控制 健康狀態(tài)研究,一、傳染病預(yù)防控制,第四節(jié) 發(fā)展與應(yīng)用前景,病原體研究 人群感染和