分子流行病学(郑州大学课件)

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1、分子流行病学 Molecular Epidemiology第16章郑州大学公共卫生学院本章要点 概念 研究内容 研究方法 发展与应用前景第一节 概 述分子流行病学(molecular epidemiology)是近十几年才迅速发展起来的一门流行病学新分支，它是由传统流行病学学科发展的强烈需求和分子生物学理论和技术取得的巨大成就相结合的产物。一 产生的背景(一)疾病预防控制中的需求 传染性疾病 耐药性质粒；病原体变异；新发现传染病。 慢性非传染病 多病因、多阶段、多基因、长潜隐期。 人群易感性 生物个体间的遗传和环境不同，易感性差异很大；传统流行病学无法有效测量。 实验医学 实验医学的病因假设和

2、防治措施的人群检验。(二)分子生物学的快速发展 理论的突破 如：DNA双螺旋结构，遗传中心法则，遗传密码子，RNA逆转录，断裂基因，操纵子模型，限制性内切酶，DNA聚合酶，DNA连结酶，染色体外遗传物质等。 技术的创新 凝胶电泳技术，核酸体外扩增，DNA测序，蛋白质测序，分子杂交，基因克隆，色谱技术，计算机应用。二 分子流行病学的产生与发展 概念的演变 定义 分子流行病学的发展(一)概念的演变国外： 1972年提出“流感分子流行病学”的名词。 1977年英国的定义：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。 1986年定义：分子流行病学的核心在于把先进的实验室方法和分析流行病学结合

3、起来，从而查明环境和宿主病因。 1993年定义：分子流行病学是在流行病学中应用生物标志或生物学测量。 1996年定义：分子流行病学狭义上讲是测量作为暴露和效应的生物标志信息大分子：DNA、RNA和蛋白质。国内： 1988年：分子生物学理论和技术应用于流行病学的边缘学科，主要是通过对造成某一疾病流行的病原体，在基因水平上分析其特征，从而更准确地解决传染源和传播途径等有关流行病学问题。 1992年：利用分子生物学原理和技术，从分子乃至基因水平上研究医学事件在人群和环境生物群众的分布及其决定因素和调控手段的学科。(二)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

4、系和影响因素，并研究防治疾病、促进健康的策略与措施的科学。 生物标志（biological marker，biomarker，简称M） 指能代表生物结构和功能的可识别物质。分子事件（molecular event）或分子生物标志（molecular biomarker）主要指代表生物结构和功能的生物大分子特征。如DNA、RNA、蛋白质等。 将分子生物学理论和方法应用于流行病学研究的学问。(上世纪80年代） 阐明疾病和健康状态相关生物标志(或分子事件)在人群和生物群体中的分布及其影响因素,并研究防治疾病、促进健康的策略和措施的科学。（第四版） 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

5、/健康的关系和影响因素，并研究防治疾病、促进健康的策略与措施的科学。（第五版）血清流行病学 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、生化物质、营养成分及遗传因子等）的出现和分布进行研究。 1950年Paul等首先提出“血清流行病学” 。 1960年WHO建立了三个血清参考库，分别设在美国耶鲁大学、原捷克斯洛伐克布拉格流行病学和微生物学研究所和南非约翰内斯堡医学中心。 人类基因组流行病学 1998年由Khoury和Dorman提出人类基因组流行病学(human genome epidemiology, HuGE)的概念，定义：应用流行病学与基因组信息相结合的研究方法，开展以人群

6、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。(三)分子流行病学的发展 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 主要是分子生物学方法和技术。 应用范围不断扩大 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。暴露生物标志- 外暴露标志(EEM)与剂量(EED)内暴露标志(IEM)与剂量(IED)生物作用标志(BAM)与剂量(BAD)_ 健康疾病连续带：健康态亚健康态潜在疾病态临界疾病态亚临床态临床态 效应生物标志： HCM EBEM ASFM PM SCCM CDM 易感生物标志-易感标志与水平(

7、SM 结论：HBV具有家庭内传播。 质量控制 关于家庭成员之间1%的序列差异的解释。排除了PCR错配可能。 实例三 研究目的 应用PCR测序追踪HIV传染源 测量指标 HIV/外周血单核细胞（介质） 测量方法 PCR和核酸测序 研究设计 横断面调查：1名牙科医生（HIV携带者，可疑传染源），7名HIV感染者（都曾接受该牙医的治疗）；35名当地与牙医无关的HIV感染者。比较这些HIV毒株之间的关系。 结果分析 牙医的HIV株与其曾治疗的5名病人的HIV株具有克隆关系，而与其他毒株遗传关系较远。结论：牙医是其曾治疗的5名病人的HIV的传染源。第四节 应用前景 传染病预防控制 慢性非传染病预防控制

8、健康状态研究 传染病预防控制病原体耐药、新病原体的出现、病原体变异、发病谱的变化、传染源的判定、传播途径复杂化、疫苗免疫效果下降等，大多需要应用分子流行病学来解决。 病原体研究 人群感染和传染源研究 传播途径研究 人群易感性研究 疫苗及免疫预防制剂的研究 防治对策和措施研究及其效果评价 慢性非传染病预防控制 暴露测量更加科学、准确；如将暴露测量分为外暴露、内暴露、生物作用剂量等； 细微效应可以察觉，可以测定健康疾病连续带不同阶段的效应指标； 易感性研究深入到基因和分子水平； 防治措施效果评价更加有效。 健康状态研究 以生物标志为基础的健康状态分布及其影响因素研究正在受到人们的重视； 由于健康相

9、关生物标志的精确测量，使健康促进从模糊走向科学； 随着分子流行病学对不同生物标志分布及其影响因素研究的深入，人们对健康和疾病的发生、发展过程将有更加深入、细致的了解。 小小 结结分子流行病学产生的原因？ （流行病学)实践的需求是学科发展的根本动力。分子流行病学怎样产生？ 学科分化、交叉和融合产生新的学科或学科分支。 分子生物学提供了条件。分子流行病学是什么? 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、促进健康的策略与措施的科学。分子流行病学做什么？ 暴露测量及其与疾病的关系 效应测量及其与疾病的关系 易感性测量及其与疾病的关系 生物标志（测量指标）的研究分子流行病学怎么做？ 研究目的 测量指标选定 测量方法选定：分子生物学技术 研究设计：流行病学调查研究方法 资料处理分析及质量控制展 望分子流行病学是一门新兴的边缘学科，尚有很多不成熟的地方，但已显示出了强大的生命力。随着先进的生物标志检测技术、计算机技术、信息技术和统计学方法等的不断引入，分子流行病学将把流行病学提高到一个崭新阶段。