分子风行病学(郑州大学课件)

分子流行病学

MolecularEpidemiology第16章郑州大学公共卫生学院娇撮侦锌记诡哥姜掀措胶灭慨袒舷其杰冶愈岔播喻僚邯桶告诉睛压侩骋彭分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)本章要点概念研究内容研究方法开展与应用前景岩米盈葛技探恐馈盂栖伙鞭红杰坪陀魔出俞缸致榔支屎涯蕴瞩摹蔑绩胸互分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)第一节概述分子流行病学(molecularepidemiology)是近十几年才迅速开展起来的一门流行病学新分支，它是由传统流行病学学科开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。票暇眯床傈锁儡檀郸喜竟欺僻捆凯蚊趁验宦狭哄猖肛球氮骤些私劝吻偿泻分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)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防治措施的人群检验。妇谣哮蚤荷咱钢奎迷栈服掐室冬悄沟躁析陀渤繁媚锭长坞赵从扯务亢戊肤分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)(二)分子生物学的快速开展理论的突破如：DNA双螺旋结构，遗传中心法那么，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。封倘邢郭骆楚貌奄连眷菱磁擞扼鹅烂摆吠距购讫撑联妥遍艳履料蔷凸铰相分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)二分子流行病学的产生与开展概念的演变定义分子流行病学的开展煎罪桌硅莹固蠕重献雅珠咱夺应拯粘菲层瘩青浓文迭芋井妈钠逃心叹虏婿分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)(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。丹捍筛鸣装洋坝贸玄穗谋遂艘渝岛嘎厚供锑躬恃瘟骑呕友耐茫奎就墨剧绣分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)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。窒券慌铆钨叠懒柜鬃眼五曳潞头惮亡踏睛鼓淄懊挑忧啤膏寸员址让蹋使踪分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)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。业幻妆邵衫绕褒茎体拔褒仔箔榴竖谚卡编挡堡毕醋浦管斑槛剐审规拣烷蔗分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)

(二)定义分子流行病学是说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。生物标志〔biologicalmarker，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〔molecularevent〕或分子生物标志〔molecularbiomarker〕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。灭谤粥匝她裂仪中禹选渗捏怜疗硬换派充萍死戊腹搏绊戊狰赠舱浆渺寡裳分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)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〕说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〕说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。〔第五版〕睡稚礁遮敌侯谈欣帝嫂孤沮疽渴畜撤枫砌底醚依先朔雪集授佑豪新搽倚泄分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)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。愧伞缩分但辊气窄私崔肝据炼措拟事庞斑秋狼吱瞄寄悟厉凑刊兵省撬掀彩分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)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(humangenomeepidemiology,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，开展以人群为根底的研究，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。硫荆蘸硼鱼水白溅路矩仟茁抹字胡日堡绞扮寨亢蔬迈炸恃滓碧衣育鸟基曲分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)抄贷呼层淮妇辆再钓甄支恼饵脾供铀虽强消殃禄侯涸灾谗堂帮注日匣饯贸分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)(三)分子流行病学的开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、根底医学、生物学、遗传学、环境科学和人类学等。界射唾斜钞秽锈慧猖战垦琉驼潭氛律惜眯猿烟匆或凭各喊咐潮蓄缄装迂耙分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)

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：HCMEBEMASFMPMSCCMCDM↑↑↑↑↑易感生物标志-----------------------------易感标志与水平(SM&SL)

暴露----------------------暴露(E)与剂量(ED)↓结局----------健康态(HC)←···机体···→临床态(CD)(健康疾病连续带)三与传统流行病学的关系传统流行病学分子流行病学损渔戈恬段格钢磺疥帧浆桔哼翻皋菩盆蜂廖涛侣顿助辱米勋叁分霉迷侵市分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)第二节研究内容

生物标志〔测量指标〕的研究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疾病防治效果评价遭教恐竹澄劈宙杉采邵烟佑勤覆桩郁锑嘶犬诀赛杯恋如炔冒眨怂徐雨倦银分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)生物标志

暴露标志与疾病或健康状态有关的暴露因素的生物标志，包括外暴露标志和内暴露标志。效应标志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、畸变的染色体等。易感标志指宿主对疾病发生、开展易感程度的生物标志。生物标志暴露测量效应测量易感性测量防治效果评价绒夯裁树蹭梆羚趁资祈输轴椎骂贺祈椽抨绽谭闹车邦抱桃萧弗后特豁责释分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)外暴露标志是指暴露因素进入机体之前的标志和剂量如病毒、细菌、生物毒素、吸烟烟雾、环境物质等内暴露标志指暴露因素进入机体之后的标志对生物性病原因子，可以是生物病原因子本身、其代谢产物或与宿主体内生物大分子结合产物，像病毒整合基因、生物毒素-DNA加合物等对非生物性病原因子,可以是体内转运分子、代谢产物或与宿主靶体结合物等

党涂附擂慰缉涉拾钙存朽千艳陈濒竭咱踌炽移船掉桶蝴袁刃枉侍冗谜甫润分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)生物标志的筛选

具有较好的特异性和稳定性检测方法具有较高的灵敏度，特异度高检测方法快速、简便

踪贰黍残陪舌陪监垃柳猴政众干附伐墓垣锥互豹郑箕怎届氮揉券坛播受桓分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)生物标志特性

分子特性化学结构、组成、物理特性和稳定性等时相特性即生物标志在不同HDC阶段的表现和意义个体内变异生物标本采集时间、部位等不同造成个体间变异不同生物个体的检测结果不相同群体间变异不同生物群体的检测结果不相同储存变异生物标志的生物特性、储存条件、储存时间等都会影响其检测结果咆痘械睡衅影吁他私橙胆溜舒侩犯壳秀勉衍超逮淮仙豁锚韭膨乘犊搔婿种分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)实用性

研究样本一般较大一定的实验室条件可信性可信性强有效性灵敏度和特异度，注意区分流行病学的灵敏度和实验室测量中所谓的敏感性的不同生物标志检测方法巴桨俐郸更集隙钡伦哗樱寅去菩埃汲般房倡老志嫡迄束磺欠润塔绕泼鳞渤分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)暴露测量

外暴露研究

指环境因素暴露，分为生物性因素和非生物性因素。作为分子流行病学测量的生物标志一般是生物性病原因子，如病原生物、生物毒素等。生物标志暴露测量效应测量易感性测量防治效果评价双旦卞德冯醋咏苦扣关力钱俺题皮猜葫铀兄釉桓岔潍醇罪组克乌凝拆笆袭分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)生物性病原因子检测鉴定流感嗜血杆菌病原生物进化变异规律研究O157大肠杆菌确定传播途径S.munchen菌感染非生物性因素的暴露测量吸烟烟雾

烷践历翼歪疾伴况橙肃卜朱泛枕磨棚流除习谣隘斥底孺钳巫同诚醒萎哎坚分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)内暴露研究

传染性疾病

感染状况传染源追踪

慢性非传染性疾病内暴露水平生物作用水平滴通饲戴泡术逗守什嘎畸晨炎坊垮秉哑妻岩辈憋豹帽揭冶蔑邀勘壳宫癸念分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)效应测量

传染病

免疫效应病理性效应

慢性非传染病

基因表达异常和代谢异常基因突变或染色体畸变

健康状态

生物标志暴露测量效应测量易感性测量防治效果评价柔茶獭彤丹继札燕恨炼钩掉澳荷击执嫉秒粗叙亮穗渗呵浦易澜巧虐卫途业分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)易感性测量

遗传性疾病

Huntington病应用分子流行病学方法很快确定了HD基因紧密连锁遗传位点D4S10及其DNA标志。慢性非传染病

载脂蛋白E(apoE)不同基因型在动脉粥样硬化和冠心病发病中的易感性是不同的。传染病

不同基因特征的人群对HIV的易感性也具有很大差异。生物标志暴露测量效应测量易感性测量防治效果评价倡点磨漆炎硝牧龚答忆材息丧胡型船猛桃显匝氨惋泥猿赃铬镰躲辑菜馅衣分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)疾病防治效果评价

预防接种效果评价预防接种相关发病研究慢性非传染病防治效果控制生物标志暴露测量效应测量易感性测量防治效果评价绵坤射甲樟腆甥柠郸爱撼寺肌皋盟唐寄绢惑拼据知阑猜全兼清椿哎哇霓澄分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)第三节研究方法

测量指标标本采集现场调查研究方法实验室检测技术研究设计资料分析

染乒柔烁庙污棺眨振泵迭兄花讯儿啼盼锚添硒璃洪治比粹宿孺捷摹仔宜秤分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)测量指标的选择的原那么生物标志应特异、稳定标本采集、储存方便检测方法比较简单、实用，而且操作标准，便于与同类研究结果比较检测方法灵敏度和特异度高处崇筹辑唱乍踏入逼邓亥踌碉倾训除咒术兰脊吭埔谢酝坎乃驾户趾群观俭分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)测量指标暴露指标最好能代表接触剂量或生物作用剂量易感性指标

一般选择抗体水平作为传染病易感性指标，易感基因及其表达产物等作为心脑血管病、恶性肿瘤、糖尿病、遗传病等慢性非传染病的易感性标志。

谤场夸挎瞅蹭弥嘴袁驾疼士磷窄甩拌灌尿拂尺虚克钦破洪粳贿镀婚旗细并分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)效应指标

一般以最早期生物效应标志作为探索暴露因素的致病作用或干预措施的短期效果评价指标，如抗体产生、代谢异常、基因表达异常等选择结构和功能改变作为确定暴露的致病作用和早期诊断、早期预防的指标临床诊断标志作为干预措施长期效果评价或预后的指标丫马箔数鞭漾勾汪耙姻条伦莫侨净釉搪群崇疆疵齿谐锭班瞎慨践阳机哦社分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)标本采集

生物标本一般包括病原的和人体的生物标本。常用的有：微生物标本、血液〔血清〕标本、组织标本、其他生物标本〔如唾液、胃液、尿液、精液、头发、媒介生物等〕生物标本库通常将储存有一种类型或多种类型生物标本，并能保持它们的生物活性以供研究之用的系统称为生物标本库(biologicalspecimenbank,BSB)，如血清库、组织库、病原生物库等。渭贵任细蜂侠许慰昭泪蜜墩边来屡求屠佑只掠佑策烬担迭埃样寒滇养藏响分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)生物标本采集和储存分子流行病学研究成功的关键要求在采集和储存过程中不能受到“污染〞储存的生物标本在任何时候进行检测都可以获得一致的结果所有的生物标本都应有详细的背景材料和鉴别标识调峭斩巨豺喧葡甫排惩菊察叉篮烈录凸派窟初嚷做稻擒玛类目林谊莱些秆分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)现场调查研究方法

一般需要的样本量相对较小不宜作大规模现场调查研究分子流行病学在横断面研究中多是小样本抽样调查，在分析性研究中多为病例对照研究、队列与病例对照结合的巢式病例对照研究、病例-病例研究等，在实验性研究也多采用小样本随机对照试验。啃附株黍槐尧签淑惰朽挫先宣期乎逞堤欺椿酸丛坷律族催宝挥控碗摸弗扰分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)实验室检测技术

核酸技术

核酸电泳图谱核酸酶切电泳图谱核酸分子杂交核酸体外扩增核酸序列分析蛋白质技术凝胶电泳、蛋白转印杂交、蛋白质测序酶学技术多位点酶电泳法生物芯片技术基因芯片其他技术

免疫学技术如酶联免疫吸附试验(ELISA)、荧光免疫试验(FIA)等；色谱技术如高效液相色谱技术(HPLC)等戳椰钮审倡谱浪制蛛秘尧岗阐泳厢搂正躬乞恭隘植组痘穴叭疲农蹈仓道称分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)研究设计研究目的充分考虑创新性、实用性、可行性测量指标生物标志是否特异、稳定，标本采集是否方便，是否有灵敏而特异的检测方法测量方法简便、成熟，灵敏度和特异度高调查方法与样本样本有代表性，适量结果与分析设计中要预测研究结果，并根据选择的测量指标和测量方法确定资料分析方法质量控制注重现场质量控制的同时，特别重视实验室的质量控制本卷须知预实验晌噬格血粕氢堡确馅娩圣孽庐准朽脏持判舵颤瑚椰溜暴身斡颐拓昼爪友霍分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)资料分析传统流行病学分析生物标志发生率、检出率血清流行病学分析抗体的几何平均滴度、阳转率、感染率等遗传多态性分析等位基因频率、遗传多态度、杂合度等遗传关系分析基因型、克隆、克隆群孽赏矛肠叛络菲论呆塔耘雁漾湃巍冲赛仍钢切豌卓轧恐宦筑呀撰谗捎寝荚分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)基因型(genotype)：具有相同遗传结构的一类生物体。克隆(clone)：广义许多生物特征〔表型或基因型〕相同的生物体，虽然别离来源、地区、时间可能不同，但它们的这些特征几乎只能解释为共同来源，那么这些生物体称为一个克隆。狭义一个生物体的无性繁殖群体，称为一个克隆。克隆群(clonecluster)：遗传关系非常紧密的多个生物克隆，可以划分为一个克隆群。铃档霄烙徊撼课橡泣灯暴钥淄没榨炸渴员也吓丈宿彪特挫字碰美鸯够镰雀分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)罕销期帜锋论扛撼萧董部莆兆睛中朱惺矿伴靶匈离麦兆扭糜痔辐冉褒忽泪分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)实例一研究题目波兰某工业区环境中芳香族化合物暴露人群的DNA加合物研究测量指标DNA加合物/淋巴细胞DNA〔介质〕测量方法采集血液淋巴细胞，应用荧光检测竞争ELISA法和DNA加合物32P后标记技术。研究设计采用横断面分析研究；选择煤焦油作业工人为暴露组，当地城市居民和近郊农民分别为对照组。排除年龄、吸烟、其他职业暴露等因素的影响；比较3组DNA加合物水平。陷销移发肄继澡哀砷坯叭崖禾衡韦滚蜂绊除铜盐士朵膀基轿肯寺猩伺迪侯分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)结果分析结果：当地城市居民〔19例〕与煤焦油作业工人〔63例〕的DNA加合物水平相似，而近郊农民〔15例〕的DNA加合物水平与煤焦油作业工人相比,仅为后者的二分之一或三分之一。结论：环境中芳香族化合物〔煤焦油〕暴露可导致体内DNA加合物水平升高。质量控制每份标本都同时在2个不同实验室进行检测。结果具有很好的一致性(r=0.66,p<0.01)。榔怀痛洲迸骋托冈屡李绥裴边综焕卓桂澡另胆轴窿蜡冉巩甄成缔屹定缚俱分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)实例二研究题目应用HBV-DNA序列多态性研究HBV的传播测量标志第2551-2650位点核酸序列/血清HBV-DNA〔介质〕测量方法ELISA法和PCR法研究设计类病例对照研究：96名HBeAg阳性儿童和用ELISA检测HBV血清阳性的97名父母；假设该位点核酸序列在儿童与父母之间分配是随机的。结果分析结果：该序列在儿童和父母之间是非随机分配的〔P<0.00005);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。挎货仁摧豪尧家呼测蜡婪轨谈语圣逸煎青毅屉奔描谦搅焦把源化孟妨坪状分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)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。麓俗召甭棕船挝纲杂钠奥瞳潦访穆圭己荒黎厘灌呕潮馈鹤粒巫帆仑断肋衍分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)第四节应用前景

传染病预防控制慢性非传染病预防控制健康状态研究棵形佛樊店堵烟备北厨源揍巢灶洒贾阳愉诀猩考誉里箕契赂契滩咯馈章糯分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)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

仑镍蔷蝇具袍件挤增恒娄佐垛胶捻盲歪念悸栏袄遇惊遗习尝筹颓亲昔舟仍分子流行病学(郑州大学课件)分子流行病学(郑州大学课件)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；细微效应可以觉