分子流行病學分子流行病學第1頁EPIDEMOLOGY起源于希臘詞EPI（在……之中、之上）DEMO（人群）OLOGY（學問、學科）直譯為“研究在人群中發生（事情）學科。分子流行病學第2頁龐迪亞克汽車與香草冰激凌故事美國通用汽車企業龐迪亞克廠收到一封投訴信：

尊敬總裁先生，您好。

這是我第二次給您寫信。我并不埋怨您不給我回信，因為我信中投訴讓人以為我可能有點“神經”。但這確實是事實：

我們家有個習慣，就是天天晚飯后大家都喜歡吃冰激淋。而且，喜歡飯后全家人投票決定吃什么類型冰激淋。然后，我開車去超市買。

分子流行病學第3頁最近我買了貴廠龐迪亞克新車。從此，我每次去買冰激淋就會發生一件怪事：我每次買香草素冰激淋，車就發動不了，買其它任何種類冰激淋都沒有問題，車照常發動。我想告訴您我不是沒事找事和您開玩笑，這是真。我想請教您：龐迪亞克轎車里有什么東西造成買香草素冰激淋車就發動不了，買其它任何種類冰激淋都沒有問題？莫非龐迪亞克轎車對香草素冰激淋“過敏”？

分子流行病學第4頁

龐迪亞克廠廠長很自然懷疑這封信是不是一個正常人寫。但他還是派了一個工程師去了解情況。工程師很驚奇地發覺寫信人是一個很有教養成功人士，住在一個豪華小區。他于是晚飯后跟車主人一起去買冰激淋。恰好，那天晚上是買香草素冰激淋。自然，車發動不起來。工程師又去了三個晚上。第一晚，買巧克力冰激淋。車順利發動。第二晚，買草莓冰激淋。車順利發動。第三晚，又買香草素冰激淋。車又發動不了了。

莫非他轎車真對香草素冰激淋“過敏”？！

分子流行病學第5頁工程師是個很理性人。他不相信轎車會對香草素冰激淋“過敏”。

怎么辦？

他決定每晚都跟車觀察，直到處理問題。同時,他開始統計全部觀察過程：天天時間，汽油型號，往返所需時間，等等。

在搜集了幾天資料后，他發覺一個規律：買香草素冰激淋時間要比買其它短。

為何？

超市商品擺放：香草素冰激淋放在前面。

現在問題是為何停車時間短就難發動而不是香草素冰激淋問題了。

工程師很快就有答案了：霧化裝置需要足夠時間冷卻才能重新發動。

分子流行病學第6頁這個故事告訴我們：

親眼看到不一定是正確。不過經過科學武裝頭腦卻能夠發覺隱藏在現象背后本質。Observationguidedbyscientificthinkingarestillthebestsafeguardagainstbaloneyandsuperstition.科學思維指導觀察至今依然是抵抗亂說八道和迷信最好確保。分子流行病學第7頁什么是科學思維？

在人類健康和疾病問題上：許多時候我們碰到是和上述故事相同；人類疾病現在也不是單原因了，但能夠通過系統調查找出病因或健康危險原因；流行病學能夠為我們提供系統調查思緒和方法。什么思緒？什么方法？分子流行病學第8頁流行病學發展歷史分子流行病學第9頁

分子流行病學

（MolecularEpidemiology）分子流行病學是近十幾年才快速發展起來一門流行病學新分支，它是由傳統流行病學學科發展強烈需求和分子生物學理論和技術取得巨大成就相結合產物。分子流行病學第10頁產生背景(一)疾病預防控制中需求傳染性疾病耐藥性質粒；病原體變異；新發覺傳染病。慢性非傳染病多病因、多階段、多基因、長潛隱期。人群易感性生物個體間遺傳和環境不一樣，易感性差異很大；傳統流行病學無法有效測量。分子流行病學第11頁產生背景(二)分子生物學快速發展

理論突破如：DNA雙螺旋結構，遺傳中心法則，遺傳密碼子，RNA逆轉錄，斷裂基因，操縱子模型，限制性內切酶，DNA聚合酶，DNA連結酶，染色體外遺傳物質等。技術創新凝膠電泳技術，核酸體外擴增，DNA測序，蛋白質測序，分子雜交，基因克隆，色譜技術，計算機應用。分子流行病學第12頁

發展歷程概念演變

國外

1972年，提出“流感分子流行病學”

1977年，提出應用精細技術進行生物材料流行病學研究分子流行病學第13頁

1986年，關鍵是利用試驗室方法和分析流行病學，查明環境和宿主病因

1993年，提出流行病學中應用生物標志或生物學測量功效定義

1996年，測量作為暴露和效應生物標志即信息大分子如DNA、RNA和蛋白質分子流行病學第14頁國內

1988年，從基因水平分析病原體特征，處理傳染源和傳輸路徑等流行病學問題

1992年，從分子至基因水平上研究醫學事件分布及其決定原因和調控伎倆學科分子流行病學第15頁血清流行病學(seroepidemiology)

應用血清學方法對血清中各種成份（包含抗原、抗體、生化物質等）分布情況進行研究，以說明疾病及健康狀態在人群中分布及其影響原因，并在采取預防辦法后應用血清學方法來考評其效果。基于血清中生物標志，可列入分子流行病學范圍。

分子流行病學第16頁

人類基因組流行病學

（humangenomeepidemiology,HuGE）將流行病學與基因組學相結合，研究人群中基因組信息與疾病和健康狀態關系。基于核酸生物標志分子流行病學。分子流行病學第17頁分子流行病學現實狀況研究內容愈加豐富傳染病、慢性非傳染病、健康狀態。研究伎倆越來越多主要是分子生物學方法和技術。應用范圍不停擴大流行病學、預防醫學、基礎醫學、生物學、遺傳學、環境科學和人類學等。分子流行病學第18頁NumbersofPaperswithSubjectWords“MolecularEpidemiology”onMedline136638810733510分子流行病學第19頁定義分子流行病學是研究人群中疾病/健康狀態相關生物標志分布及其影響原因、醫學相關生物群體特征及其與人類疾病/健康關系，制訂防治疾病、促進健康策略與辦法科學分子流行病學第20頁定義注釋處理疾病或健康狀態生物標志分布等流行病學分支學科研究對象人群、醫學相關生物群體等

分子流行病學第21頁

三、與傳統流行病學關系健康者

“海平面”

疾病“冰山現象”亞臨床者患者分子流行病學第22頁

健康

疾病主觀感覺客觀指標健康指標疾病指標

模式I

暴露原因┏━━━━┳━━━━━╋━━━━━┳━━━━┓

健康態←→潛在疾病態←→臨界疾病態←→亞臨床態←→臨床態

┗━━━━┻━━━━━╋━━━━━┻━━━━┛

機體易感性原因模式II健康－疾病連續帶示意圖亞健康態←→潛在疾病態←→健康態←→臨床態亞臨床態←→臨界疾病態←→分子流行病學第23頁傳統流行病學暴露疾病分子流行病學暴露內劑量生物有效劑量早期生物效應結構功效改變臨床疾病疾病預后暴露標志疾病標志易感標志分子流行病學第24頁分子流行病學主要研究內容

疾病病因探討及病因致病機制研究疾病易感性測定疾病防治辦法研究疾病治療效果和預后評價分子流行病學第25頁疾病病因探討及病因致病機制研究傳染病病因及流行規律探討

已知傳染病病原體及流行特點新發覺傳染病病原體及流行特點非傳染病病因及病因致病機制研究

心血管病研究腫瘤研究分子流行病學第26頁傳染病預防控制

病原體耐藥、新病原體出現、病原體變異、發病譜改變、傳染源判定、傳輸路徑復雜化、疫苗免疫效果下降等，大多需要應用分子流行病學來處理。病原體研究疫苗及免疫預防制劑研究防治對策和辦法研究及其效果評價分子流行病學第27頁慢性非傳染病預防控制

暴露測量愈加科學、準確；如將暴露測量分為外暴露、內暴露、生物作用劑量等；易感性研究深入到基因和分子水平；防治辦法效果評價愈加有效。分子流行病學第28頁健康狀態研究

以生物標志為基礎健康狀態分布及其影響原因研究正在受到人們重視；因為健康相關生物標志準確測量，使健康促進從含糊走向科學；伴隨分子流行病學對不一樣生物標志分布及其影響原因研究深入，人們對健康和疾病發生、發展過程將有愈加深入、細致了解。

分子流行病學第29頁生物標志指能代表生物結構和功效可識別物質。分子事件（molecularevent）或分子生物標志（molecularbiomarker）主要指代表生物結構和功效生物大分子特征。如DNA、RNA、蛋白質等。分子流行病學第30頁生物標志物種類暴露標志與疾病或健康狀態相關暴露原因生物標志，包含外暴露標志和內暴露標志。效應標志指宿主暴露后產生功效性或結構性改變生物標志，如突變基因、畸變染色體等。易感標志指宿主對疾病發生、發展易感程度生物標志。分子流行病學第31頁外環境暴露生物性外暴露標志非生物性外暴露標志主要有細菌、病毒、寄生蟲和毒素等主要有空氣、水、土壤、農藥、電離輻射等理化因子。

一、暴露標志分子流行病學第32頁內暴露劑量內暴露標志劑量是指被宿主吸收外源性暴露物質量，這是外源性物質進入人體可靠依據。內劑量測定（internaldosemeters）已被廣泛地應用于測定人體對外源性致癌物和有毒物暴露珠平。分子流行病學第33頁高敏感度分析方法和免疫測定使對不一樣細胞、組織和體液中低濃度化學致癌物及其代謝產物測定成為可能。內暴露劑量生物標志可反應機體在吸收、代謝生物轉運過程中個體差異，并可定量地顯示體內組織和器官實際暴露珠平和分布。在進行研究設計時，要充分考慮暴露物在體內半衰期。分子流行病學第34頁內暴露劑量包含對化學毒物、飲食中營養素和可能致癌劑以及微生物感染測定。比如：吸煙-血或尿中煙草代謝產物可丁寧濃度多環芳烴-尿中1-羥基芘水平飲食暴露-黃曲霉毒素B1(AFB1)和尿中N-亞硝基化合物（N-nitrosocompounds）濃度、血液中營養素水平工作暴露和環境污染

-血清或脂肪組織中殺蟲劑DDT（dichloro-diphenyl-trichloroethane）、多氯聯苯PCBs（polychlorinatedbiphenyl）、二氧雜芑（Dioxins）環氧化物含量吸煙和環境污染

-尿中致突變因子（mutagenicity）測定。分子流行病學第35頁

二、效應標志1、早期生物效應（earlybiologicalresponse）：反應疾病譜中多階段致癌結果。因為結合到靶組織上外源性物質連續作用，引發組織細胞生物改變，從而產生疾病前期生物標志。分子流行病學第36頁早期生物效應包含體細胞改變如：染色體畸變（aberrations）

小片段缺失（smalldeletionorlessofheterozygosity）

點突變（pointmutation）體細胞基因突變形式和特征研究可提醒特異性突變點與特異性環境暴露關系，所以特異性基因突變有可能作為特異性環境暴露指征。分子流行病學第37頁2.癌基因和抑癌基因癌基因（oncogen）原癌基因（proto-oncogenes）抑癌基因(TumorSuppressorGenes)對癌基因和抑癌基因研究可加深我們對腫瘤生物學和致癌過程認識。腫瘤癌基因（如Ras基因）和抑制基因(如P53基因)點突變可能是不一樣類型腫瘤及特異性環境暴露指征。

分子流行病學第38頁分子流行病學第39頁Macmahon致癌假設：環境原因可能經過基因突變機制來影響腫瘤發生，而遺傳原因在環境原因對腫瘤作用中可能起修飾作用。分子流行病學第40頁一些促癌劑、體外生物、自然和人工合成雌、雄激素主要是經過引發基因表示和細胞生長、死亡、分化紊亂造成癌。對這些物質生物效應測定方法正在研究之中。機體組織結構或功效改變引發疾病亞臨床階段和疾病發生過程中效應標志和對進行篩檢、診療、治療和預后判斷有主要價值疾病標志（Markersofdisease）都是當前醫學研究熱點。

分子流行病學第41頁

三、易感性標志

易感性標志是指能夠直接增加腫瘤危險性或者經過修飾環境原因暴露來增加腫瘤危險性遺傳多態性（polymorphism）基因及其基因產物，是機體在暴露前就已存在遺傳性或取得性可測量指標。即使這一類基因能夠增加發病風險，是決定從暴露到發病整個進程主要原因，但并非全部攜帶突變或多態性基因人都會發生癌癥。分子流行病學第42頁

高危險易感基因高危險基因含有高度外顯性，即有突變基因人其患腫瘤危險很高，但這類基因人群頻率很低，環境暴露和這類基因產生交互作用可能性比較小，所以人群歸因危險度低。對高危險基因突變檢測可用來評定個體發生腫瘤危險性，有利于采取有針對性預防辦法，也可用于遺傳咨詢。分子流行病學第43頁大腸癌與家族性腺癌息肉病（FAP)

FAP:我國發病率為1.5/10萬20歲出現結直腸息肉40歲以上腺瘤癌變癌變率≈100%FAP與APC親密相關分子流行病學第44頁

低危險易感基因

低危險性易感基因普通都含有基因多態性，致癌危險性較小，主要經過與環境原因協同作用使癌癥危險性增高，相對危險度普通小于2，外顯率較低，但人群基因多態頻率較高，普通大于2%，故人群歸因危險性較高。分子流行病學第45頁

高危險易感基因和低危險易感基因比較高危險易感基因低危險易感基因外顯性高低相對危險度高低歸因危險度高低人群歸因危險度低高基因頻率≤1%＞1%~90%研究類型聯接（Linkage）聯絡（Association）環境影響小非常主要分子流行病學第46頁

代謝酶基因這類基因在人群中含有不一樣基因型，有些基因型可經過影響代謝過程，經過活化或解毒來增加或降低對致癌物暴露效應。因為代謝酶基因多態在人群中頻率相對較高，而且一些腫瘤危險原因（比如吸煙）在人群中也普遍存在，所以代謝酶基因-環境交互作用對人群歸因危險性影響較大。分子流行病學第47頁

I相代謝酶生物轉化I相反應主要包含氧化（oxidation）、還原(reduction)和水解（hydrolysis）。經過I相反應，使化學毒物分子暴露、增加其功效基團或增高其水溶性，成為適合于II相反應底物。其代表如細胞色素P-450酶系，又稱為單加氧酶(monooxygenase),屬I相代謝酶，是一組能夠代謝活化致癌物和細胞毒素代謝酶。分子流行病學第48頁

II相代謝酶

經過II相反應，大部分化學毒物生成易于從機體內排泄水溶性結合產物。其代表如谷胱甘肽硫轉移酶系GST），是體內主要解毒酶系，它可直接與親電子化合物反應，增加其水溶性而有利于排出體外，從而到達解毒目標。分子流行病學第49頁個體間代謝酶尤其是II相酶活性差異可反應機體對腫瘤易感性差異。分子流行病學第50頁Figure.GSTM1andGSTT1genotypingfrombuccalcellDNA.Case5isnullfortheGSTT1genotype.Case2isnullfortheGSTM1genotypeGSTT1GSTM1beta-globin

Case1Case2Case3Case4Case5分子流行病學第51頁生物標志篩選

含有很好特異性和穩定性檢測方法含有較高靈敏度，特異度高檢測方法快速、簡便分子流行病學第52頁生物標志物特征分子特征化學結構、組成、物理特征和穩定性等時相特征即生物標志在不一樣HDC階段表現和意義個體內變異生物標本采集時間、部位等不一樣造成個體間變異不一樣生物個體檢測結果不相同群體間變異不一樣生物群體檢測結果不相同儲存變異生物標志生物特征、儲存條件、儲存時間等都會影響其檢測結果分子流行病學第53頁生物標志檢測方法實用性研究樣本普通較大一定試驗室條件可信性可信性強有效性靈敏度和特異度，注意區分流行病學靈敏度