分子流行病学

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• 生化和分子生物学的飞速发展,从分子和基因水 平提出了很多发病机制和病因假说 2. 分子生物学的发展
分子生物学理论的发展 分子生物学技术的日新月异
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(二) 分子流行病学的发展历程
1. 分子流行病学概念的演变
1972年 美国学者首次应用了“流感分子流行病学” 1977年 英国学者认为分子流行病学是应用精细 技术进行生物材料的流行病学研究. EB病毒核酸 序列分析 1980年以后, 分子流行病学被应用到多种疾病, 传染病、非传染病、肿瘤、心脑血管病 1993年 美国首次出版了分子流行病学专著: 《分子流行病学—原理和实践》
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早期生物效应包括体细胞的改变 如:染色体畸变(aberrations) 小片段缺失(small deletion or less of heterozygosity) 点突变(point mutation)
体细胞基因突变的形式和特征的研究可提示 特异性突变点与特异性环境暴露的关系,因 此特异性的基因突变有可能作为特异性环境 暴露的指征。
志。 如HLA-DQB1-non-Asp-57和 DQA1-Arg52基因携带者为I型糖尿病的易感基因。
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(一)暴露标志

生物性外暴露标志
环 境
主要有细菌、病毒、寄生虫和毒素等


非生物性外暴露标志
主要有空气、水、土壤、农药、电离 辐射等理化因子。
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测量暴露标志的指标
1、内暴露剂量
内暴露标志的剂量是指被宿主吸收的外源性暴露物质 的量,这是外源性物质进入人体的可靠依据。
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2. 癌基因和抑癌基因
癌基因(oncogen) 原癌基因(proto-oncogenes) 抑癌基因( Tumor Suppressor Genes) 对癌基因和抑癌基因的研究可加深我们对肿瘤生物学 和致癌过程的认识。 肿瘤癌基因(如Ras基因)和抑制基因(如P53基因)的 点突变可能是不同类型的肿瘤及特异性环境暴露的指 征。
1. 疾病防治中的新问题的出现
• 传染病防治出现许多新课题, 主要表现在: 病原生物的多样性和多变性, 如流感病毒、
HIV等 抗生素广泛应用,各种耐药性病原体不断
出现 • 慢性病防治遇到挑战
多病因、多基因、多阶段
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• 人群易感性的差异,遗传变异造成不同个体或不 同群体之间对传染病和非传染病的易感性差别甚大
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2、生物有效暴露剂量
测定致癌物的生物有效暴露剂量,即检测 与靶组织细胞内DNA或蛋白质相互作用的 致癌物或其反应产物的含量,或测定能代 表靶器官和组织的生物有效剂量的血液蛋 白质加合物的浓度。
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(二)效应标志
1、早期生物效应(early biological response): 反映疾病谱中多阶段致癌的结果。由 于结合到靶组织上的外源性物质的持续作 用,引起组织细胞的生物改变,从而产生 疾病前期的生物标志。
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我国分子流行病学的发展
80年代初开始进行分子流行病学研究 90年代中期以后,分子流行病学研究迅速发展。 1997年第四届中华流行病学学会首次设立分子流行 病学学组 1998年召开了全国第一次分子流行病学学术会议 2004年全国第二次分子流行病学会议 (长春) 2007年全国第六次流行病学大会(桂林)- 肿瘤分子 流行病学高层论坛
9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000
0
2008
2009
2010 2011 年份
2012
2008-2013年“molecular epidemiology”文章数 量
( PubMed)
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学习内容
第一节 概述 分子流行病学定义 分子流行病学的产生与发展 分子流行病学特点 分子流行病学主要研究内容
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• 工作暴露和环境污染 血清或脂肪组织中的杀虫剂DDT(dichloro-
diphenyl-trichloroethane)、多氯联苯PCBs (polychlorinated biphenyl)、二氧杂芑 (Dioxins)环氧化物含量
• 吸烟和环境污染 – 尿中的致突变因子(mutagenicity)的测定。
在进行研究设计时,要充分考虑暴露物在体内的半 衰期。
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内暴露剂量包括对化学毒物、饮食中的营 养素和可能致癌剂以及微生物感染的测定。 例如:
• 吸烟 - 血或尿中的烟草代谢产物可丁宁浓度 • 多环芳烃 - 尿中的1- 羟基芘水平 • 饮食暴露- 黄曲霉毒素B1(AFB1)和尿中N-亚硝基
化合物( N - nitroso compounds)的浓度、血 液中营养素水平
56.1
198.0
戒烟1~10年者
35.5
77.6
戒烟超过10年者
8.3
60.5
从表中数据你能发现哪些吸烟和肺癌病因关系的证据? 请解释 每日吸烟一盒以上者,为什么戒烟不满1年者肺癌死亡率高于未 戒烟者?
(Hammond EC and Horn D , JAMA 1958 )
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流行病学的发展与分支(1)
A.暴露-疾病有较强的统计学关联 B.暴露-疾病分类资料存在相关 C.暴露-疾病排除偏倚后的关联 D.暴露-疾病有时间先后的无偏关联 E.暴露-疾病有时间先后的直接关联
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观察对象肺癌死亡情况
年龄标化死亡率(1/10万)
每日吸烟<1盒 在1952年还未戒烟 57.6
>=1盒 157.1
戒烟未满1年者
9
流行病学的发展与分支(3)
与其它技术结合形成新的分支
* 分子流行病学 * 遗传流行病学 * 地理流行病学 * 景观流行病学 * 空间流行病学 * 表观遗传流行病学 * Lay流行病学 * 生命历程流行病学(Life Course Epidemiology)
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流行病学的发展与分支(4)
• 与预防医学相结合 环境流行病学 职业流行病学 营养流行病学 健康流行病学 管理流行病学 社会流行病学 伤害流行病学
遗传流行病学和分子流行病学交叉的前沿 领域。
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肿瘤分子流行病学
把分子生物学和流行病学结合起来,通 过研究肿瘤生物标志,探索肿瘤的病因 及其预防策略。
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传统流行病学和分子流行病学
暴露
传统流行病学
(宏观、群体)

分子流行病学
疾病
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二.分子流行病学的产生与发展历程
(一) 分子流行病学产生的背景
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清流行病学:
是应用血清学方法,对血清中各种成分(包括抗 原、抗体、代谢产物、遗传因子等)的出现和分 布进行研究,以阐明疾病及健康状态在人群中的 分布及其影响因素,并制定预防及考核预防措施 效果的科学。
血清中的各种成分(抗原、抗体、代谢 产物、遗传因子)---- 生物标志
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人类基因组流行病学的概念
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2. 效应标志(effective marker): 指宿主暴露后产生功能性或结构性变化的生物标志,
如突变的基因、畸变的染色体、特异蛋白质等。 包括疾病标志(disease markers,Mdis)和健康状 态标志(health marker,Mhlth)
3. 易感性标志(susceptibility marker): 宿主对疾病发生、发展的易感程度的生物学标
人类基因组流行病学(Human genome epidemilology,HuGE)的概念是1998年由 Khoury 和 Dorman 提出的,定义为:应用流 行病学和基因组信息相结合的研究方法,开展 以人群为基础的研究,评价基因组信息(基因 或基因变异及其相应编码的产物)对人群健康 和疾病的流行病学意义。
内剂量的测定( internal dose meters)已被广泛地 应用于测定人体对外源性致癌物和有毒物的暴露水平。
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高敏感度的分析方法和免疫测定使对不同细胞、组 织和体液中的低浓度的化学致癌物及其代谢产物的 测定成为可能。
内暴露剂量生物标志可反映机体在吸收、代谢的生 物转运过程中的个体差异,并可定量地显示体内组 织和器官的实际暴露水平和分布。
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2. 分子流行病学研究现状
• 研究内容更加丰富 传染病、慢性非传染病、健康状态
• 研究手段越来越多
最初的检测手段主要是质粒图谱、核酸分子杂交、抗 原抗体技术;现在,蛋白质组技术、基因芯片技术、 全基因组关联研究(Genome Wide Association Studies, GWAS)
• 应用范围不断扩大
11级预防医学专业
《流行病学》 Epidemiology
1
1.某地开展一次乳腺癌抽样调查,可以得到下 列哪个指标:
A. 乳腺癌罹患率 B. 乳腺癌发病率 C. 乳腺癌续发率 D. 乳腺癌患病率 E. 乳腺癌引入率
2
2.反应确诊疾病死亡概率的指标是: A. 死亡率 B. 死亡专率 C. 超额死亡率 D. 标化死亡率 E. 病死率
┗━━━━┻━━━━━╋━━━━━┻━━━━┛
机体易感性因素
模式II
主观感觉 客观指标
健康
疾病
健康指标 疾病指标
图16-1 健康-疾病连续带示意图
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A 传统流行病学
B 分子流行病学
暴露
█████
疾病
┗━━━━┳━━━━┛
易感性
暴露内暴露早期生物学效应结构和功能变异临床疾病 ┗━━━┻━━━┳━━━┻━━━━━━━┛ 易感性
生物标志(biological markers,biomarkers, BM)是指能代表生物结构和功能的可识别(即 可检测)的物质特征。
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分子流行病学是在流行病学研究中应用生 物标志(或生物学测定),检测人群样本 的生物化学和分子变化,评价个体暴露水 平和剂量、疾病早期或癌前期对暴露的效 应以及个体对致癌物的易感性差异,分析 环境暴露因素与宿主易感性(包括先天遗 传和后天获得性)的交互作用。 是流行病学的一门新的分支学科。
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四.分子流行病学的主要研究内容
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第 二节 生物标志
一. 生物标志( biomarkers ):
暴露 疾病过程中可测量的、能反映功能或结构变化 的细胞、亚细胞、分子水平的物质。
二. 生物标志的种类
1. 暴露标志(exposure marker): 与疾病或健康状态有关的暴露因素的生物标志。 外暴露标志:病毒、细菌、环境物质等 内暴露标志:病毒整合基因、生物毒素- DNA加 合物等
流行病学、预防医学、基础医学、生物学、遗 传学、环境科学和人类学等
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三. 分子流行病学的特点
与传统流行病学不同 研究的水平不同 所解决的问题不同
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模式I
暴露因素
┏━━━━┳━━━━━╋━━━━━┳━━━━┓
健健康康态态←←→→亚健康态←→ 潜潜在在疾疾病病态态←→←→临临界界疾疾病态病←态→←→亚亚临临床床态态←←→→临临床床态态
3
3.在检验某因素与某疾病的因果联系时,下 列哪种观察法最有效
A.现况调查 B.生态学研究 C.病例报告 D.前瞻性队列研究 E.实验性研究
4
4.欲了解人群发病率中归因于暴露部分的大 小时,常用的指标是:
A.相对危险度 B.归因危险度 C.归因危险度百分比 D.人群归因危险度 E.比值比
5
5.因果关联是指
研究方法的深化 *描述流行病学 *分析流行病学 *实验流行病学 *移民流行病学 *理论流行病学 *现场流行病学
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流行病学的发展与分支(2)
与医学学科的结合 临床流行病学 药物流行病学 药物遗传流行病学 肿瘤流行病学 心脑血管病流行病学 传染病流行病学 慢性病流行病学
暴露内暴露早期生物学效应续发生物学效应健康状态 ┗━━━┻━━━┳━━━┻━━━━━━━┛ 易感性
图16-2 传统流行病学与分子流行病学的关系
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与分子生物学的区别
研究对象不同(人群) 研究内容和方向不同(强调与宏观暴露的关系) 研究方法不同(流行病学思维和方法)
环境因素---个体易感性---基因-环境交互作用
第二节 生物标志物 定义 种类:暴露标志物、效应标志物、易感性标志物
第三节 分子流行病学主要研究方法 研究设计与分析 生物标志物的选择与测定
第四节 分子流行病学的应用 第五节 分子流行病学的发展趋势
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第一节 概述
一. 分子流行病学的定义:
分子流行病学是阐明人群和医学相关生物群 体中生物标志的分布及其与疾病/健康的关 系和影响因素,并研究防治疾病、促进健康 的策略和措施的科学。
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流行病学 — 是现代医学的重要基础学科; — 是公共卫生的“诊断学”; — 是预防医学的主导学科; — 是方法学,也是应用学科。
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研究问题: 研究叶酸还原载体基因RFC1 G80A多态性与 胃癌易感性的关系?
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第十六章
分子流行病学 Molecular Epidemiology
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