分子流行病学课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,分子流行病学南京医科大学公共卫生学院流行病学课件,分子流行病学南京医科大学公共卫生学院流行病学课件分子流行病学南京医科大学公共卫生学院流行病学课件,分子流行病学南京医科大学公共卫生学院流行病学课件分子流行病学,第一节,概述,第二节,分子流行病学的研究内容,第三节,分子流行病学的研究方法,第一节 概述 第二节 分子流行病学,分子流行病学产生的背景,疾病防治使流行病学遇到了一些新的挑战,传染病防治,发现病原体耐药性,病原生物的多样性和多变性,慢性非传染病,暴露对疾病的微观生物学效应的研究,其他方面（如疾病易感性）,分子流行病学产生的背景 疾病防治使流行病学遇到了一些新的挑战,分子生物学理论和技术的飞速发展,1953 - Discovery of DNA double helix (Crick & Watson),1960s - DNA transcription mechanism,1972 - Recombinant DNA technology,1985 - PCR,（,Kary Mullis),1990s - Human genome project,分子生物学理论和技术的飞速发展,分子流行病学的发展历程,国外：,1972,年,-,提出“流感分子流行病学”,1993,年：美国,Schulte,出版了世界上第一本分子流行病学专著,分子流行病学,-,原理和实践,（,Molecular Epidemiology: Principles and Practice,）。,1996,年国际流行病学学术会议：狭义分子流行病学是测量作为暴露或效应的生物标志,信息大分子：,DNA,、,RNA,和蛋白质。从广义上包括任何实验的、生化的测量。,分子流行病学的发展历程 国外：,国内：,1985,年开始,将分子生物学研究中一些技术应用于流行病中疾病诊断以及追踪传染源的调查研究。,1990,年后在流行病学教材中正式列入分子流行病学一章。,从,1992,年第,4,期起,中华流行病学杂志,连续,7,期发表文章，介绍分子流行病学的产生、定义、研究内容、研究手段及其应用。,国内：,Numbers of Papers with Subject Words “Molecular Epidemiology” on Medline,2006,more than 1000 on PubMed!,Numbers of Papers with Subject,分子流行病学定义,分子流行病学是应用先进的,实验技术,测量,生物学标志,，结合流行病学现场研究方法，从,分子水平,阐明疾病的,病因,及其相关的,致病过程,，并提出与评价相应,防制措施,的科学。,（徐德忠，,1998,年）,分子流行病学是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,，并研究防制疾病、促进健康的,策略与措施的科学,。,（段广才，,1999,年）,分子流行病学定义分子流行病学是应用先进的实验技术测量生物学标,几个要点：,分子流行病学是流行病学的一个分支,分子流行病学的主要研究内容是各种生物标志物,分子流行病学还研究暴露因子引起疾病的相关过程，,测定各种生物标志，并提出针对性预防措施,几个要点：,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,与分子生物学的区别,研究对象不同（人群）,研究内容、方法不同,宏观与微观相结合！,特点与传统流行病学不同,传统流行病学和分子流行病学,？,分子流行病学,Exposure,Cancer,传统流行病学,传统流行病学和分子流行病学？分子流行病学ExposureCa,“,冰山,”,现象,“冰山” 现象,传统流行病学,暴露,疾病,？,前瞻性研究,回顾性研究,分子流行病学,传统流行病学与分子流行病学的关系（,EDC,模型）,（,Schulte,1993,）,暴露,疾病,传统流行病学暴露疾病 ？ 前瞻性研究回顾性研,分子流行病学现况,研究内容更加丰富,研究手段越来越多,应用范围不断扩大,分子流行病学现况研究内容更加丰富,研究内容,生物标志探讨,暴露测量,效应测量,易感性测量,研究内容生物标志探讨,生物标志的概念,广义的生物标志物,(biological markers , biomarkers),是指生物材料中与有害因素接触有关的机体的各种变化,包括生理、生化、免疫、细胞和遗传等方面的改变。,分子生物标志物,(molecular biomarkers),直接反映外来理化因素与细胞靶分子,特别是生物大分子如核酸和蛋白质的相互作用及其后果,因而具有较高的敏感性。,生物标志,生物标志的概念生物标志,生物标志物的种类,暴露标志（,exposure marker, M,E,）与疾病或健康状态有关的暴露因素的生物标志，称为暴露标志。,外暴露标志,:,暴露因素进入机体之前的标志和剂量，如病毒、细菌、吸烟烟雾等。,内暴露标志：暴露因素进入机体之后的标志。,生物标志物的种类 暴露标志（exposure mar,1.,体内剂量标志（,ID,）：外源性物质于暴露后在体内可测量到的剂量标志，表示被人体吸收的外源性物质（性质未改变的或其代谢产物）的数量。,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,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,1.体内剂量标志（ID）：外源性物质于暴露后在体内可测量到,2.,生物有效剂量标志（,BED,）：能表示已与靶组织细胞内,DNA,或蛋白质相互作用的外源性物质或其反应产物的含量。它是反映靶细胞分子内接触剂量的生物标志物,主要包括,蛋白质加合物,(Protein adduct),、,DNA,加合物,(DNA adduct),、,DNA,蛋白交联物,(DNA-protein crosslink , DPC),。,2.生物有效剂量标志（BED）：能表示已与靶组织细胞内,生物有效剂量标志,DNA,加合物,苯并（,a,）芘、亚硝胺,白细胞,生物学标志,环境暴露物质,生物材料,蛋白质加合物,（血红蛋白）,环氧乙烯,红细胞,生物有效剂量标志DNA加合物 苯并（a）芘、亚硝胺,效应标志（,effect marker, M,EF,）,机体暴露后产生功能性或结构性的生物标志，称为效应标志。,疾病标志（,M,D,）,健康状态标志（,M,H,）,生物学反应标志（,BR,）,:,反映了由于结合到靶细胞的外源性物质的持续作用，进一步引起细胞与组织的生物学或生化学的变化。这些变化主要发生在细胞特定部位，尤其在基因的某些特定序列；这些变化可引起机体某些不可逆转的生物学效应。,效应标志（effect marker, MEF）机体,亚临床（早期）疾病的生物学标志,血清甲胎蛋白,肝癌、肠道疾病、胎儿神经管缺失,癌胚抗原,胃肠道癌、其它胃肠道疾病,肿瘤特异性抗原,各种癌症,生物学标志,疾病,血清谷草转氨酶,心肌梗塞,亚临床（早期）疾病的生物学标志血清甲胎蛋白肝癌、肠道疾病、,生物学反应标志,生物学标志,环境暴露物质,生物材料,染色体,诱变化学物,畸变,白细胞,姊妹染色体单体交换,白细胞,微核,（,micronuci,）,上皮,癌基因激活,化学致癌原,苯并（,a,）芘,组织,原嘌呤比例升高,铅,红细胞,乙酰胆碱脂酶降低,有机磷杀虫剂,血浆,生物学反应标志生物学标志环境暴露物质生物材料染色体诱变化学物,MUTAGEN SENSITIVITY ASSAY,MUTAGEN SENSITIVITY ASSAY,易感性标志（,susceptibility markers, M,S,）,个体对疾病发生、发展易感程度的生物标志。,易感性主要与宿主的遗传特征,以及生长发育、营养、免疫、机体活动状态等有关。不同疾病的不同阶段，都有可能具有不同的易感性标志。,易感性影响着其它生物学标志在机体内的水平；不同个体的易感性不同，与之相关的其它生物学标志的水平也可以不同。,易感性标志（susceptibility marke,1,抗胰蛋白酶,吸烟,肺气肿,N-,乙酰基转移酶,芳香胺,膀胱癌,易感性标志,暴露,疾病,芳香烃羟化酶,吸烟,肺癌,宿主易感性标志,易感基因标志物：,人类基因组多态性 遗传易感性标志,1抗胰蛋白酶 吸烟肺气肿N-乙酰基转移酶,99.9% of one individual DNA sequences will be identical to that of another person. Of the 0.1% difference, over 80% will be single nucleotide polymorphisms (SNPs).,Genetic Variations,SNPs,Deletions,Insertions,Microsatellite,Minisatellite,99.9% of one individual DNA se,Genetic Diversity,10 million SNPs,(,遗传多样性,),Genetic Diversity10 million SN,What is a SNP?,基因多态性,A mutation in the DNA sequence with a frequency of 1%,What is a SNP? 基因多态性A mutation,Why are SNPs Important?,Why are SNPs Important?,生物标志的选定,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和特异度,检测方法快速、简便,生物标志特性,分子特性 个体间变异,时相特性 群体间变异,个体内变异 储存变异,检测方法实用性和可信性,检测方法的有效性,生物标志的选定 生物标志的筛选,暴露测量,外暴露研究,1.,生物性病原因子检测鉴定,2.,研究病原生物进化变异规律,3.,确定传播途径,4.,非生物性因素的暴露测量,内暴露研究,1.,传染性疾病,感染状况,传染源追踪,2.,慢性非传染性疾病,内暴露水平,生物作用水平,暴露测量外暴露研究,暴露标志的局限性,标志的测量必须先寻找合适的生物材料；,大多数标志物如血红蛋白加合物和血浆可的宁水平只能反映目前的暴露水平；,暴露标志物测量的费用通常要高于调查表,暴露标志的局限性标志的测量必须先寻找合适的生物材料；,效应测量,传染病,免疫效应,病理性效应,慢性非传染性疾病,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,效应测量传染病,易感性测量,遗传性疾病,慢性非传染性疾病,传染病：血清学生物标志、基因标志,易感性测量遗传性疾病,分子流行病学的应用,1,、疾病病因的探讨,遗传因素起重要作用的疾病往往与基因有关，这不言而喻；而很多与环境因素有关的疾病，也常常需从基因方面去研究，因为环境因素可以通过宿主的基因突变或异常表达引起疾病。,慢性非传染性疾病,肝癌,黄曲霉毒素 （体内外检测）,传染病, AIDS,、,SARS,（分子生物学技术）,分子流行病学的应用1、疾病病因的探讨,2,、疾病分布规律以及危险因素致病机理的研究,分子流行病学不仅研究环境与宿主体内的致病因子，而且着重研究这些致病的危险因素，特别是化学物质与生物活性物质从暴露开始至疾病发生全过程的各个环节。,慢性非传染性疾病鉴定各种恶性肿瘤的危险因素,并根据个体暴露与遗传等易感因素的相互作用,确定危险度,筛选对特定致癌因子敏感的个体和亚群。,传染病如确定风疹病毒（,RV,）和巨细胞病毒（,CMV,）等在人群中母婴传播的危害程度有多大，诱发畸形或死产、流产的危险度如何等。,2、疾病分布规律以及危险因素致病机理的研究,3,、,疾病易感性的测定,在相同的致病因素作用下，只有一部分人发生某种疾病。这是因为人群对致病因子的反应存在个体差异，只有一部分人对其易感。,慢性非传染性疾病,肿瘤的遗传易感性在暴露到疾病发生的每一步都起作用，包括人群中较常见、低危险度的遗传多态性和高外显率、人群中罕见的抑癌基因突变。,传染病,测定机体内是否存在某种特异性保护（中和）抗体的方法了解其对某种传染病是否具有易感性或免疫力 。,3 、疾病易感性的测定,4,、传染病流行规律的研究,（,1,）传播范围的确定,（,2,）传播途径的判定,分子进化诊断（,molecular evolutionary diagnosis,），判断,HCV,在配偶之间的传播。（,HCV-RNA,的基因型别，毒株的分株时间（,divergence time,）,（,3,）传染源的追索,美国,19901991,年报道佛罗里达一个口腔诊所有,1,名患有艾滋病的牙医，被他看过病的患者中有,7,名后来感染了,HIV,，然而经过分子流行病学研究发现，其中,5,名患者的,HIV,与牙医的,HIV,有共同的氨基酸特异模式（,signature pattern,），而且序列的差异率, 60,336,47.3,344,48.5,性别,0.7207,男性,520,73.2,513,72.3,女性,190,26.8,197,27.8,吸烟情况,0.0001,非吸烟者,231,32.5,370,52.1,吸烟者,479,67.5,340,47.9,XRCC1,T-77C,0.0003,T,等位基因,1198,84.4,1264,89.0,C,等位基因,222,15.6,156,11.0,XRCC1,C194T,0.8389,C,等位基因,981,69.1,986,69.4,T,等位基因,439,30.9,434,30.6,XRCC1,G399A,0.4488,G,等位基因,1040,73.2,1022,72.0,A,等位基因,380,26.8,398,28.0,1,双侧,2,检验；,2,包括,大细胞癌、混合细胞癌以及未分化癌,。,1、研究对象的一般特征变量 病例 (n=710例) 对,2,、,XRCC1,多态性位点的各基因型在病例组和对照组中的分布,基因型,病例,(n=710),对照,(n =710),OR (95%CI),校正,OR (95%CI),1,No.,%,No.,%,T-77C,TT,500,70.4,558,78.6,1.00,1.00,CT,198,27.9,148,20.9,1.49 (1.17-1.91),1.51(1.17-1.94),CC,12,1.7,4,0.6,3.35 (1.07-10.45),2.98 (0.93-9.59),CT/CC,210,29.6,152,21.4,1.54 (1.21-1.96),1.55 (1.21-1.98),C194T(Arg194Trp),CC,335,47.2,339,47.8,1.00,1.00,CT,311,43.8,308,43.4,1.02 (0.82-1.27),1.01 (0.81-1.26),TT,64,9.0,63,8.9,1.03 (0.70-1.50),1.11 (0.75-1.63),CT/TT,375,52.8,371,52.3,1.02 (0.83-1.26),1.03 (0.83-1.27),G399A(Arg399Gln),GG,378,53.2,370,52.1,1.00,1.00,AG,284,40.0,282,39.7,0.99 (0.79-1.23),0.98 (0.78-1.23),AA,48,6.8,58,8.2,0.81 (0.54-1.22),0.83 (0.54-1.25),AG/AA,332,46.8,340,47.9,0.96 (0.78-1.18),0.95 (0.77-1.18),1,校正因素为性别、年龄和吸烟情况。,2、XRCC1多态性位点的各基因型在病例组和对照组中的分布,分子流行病学目前面临的问题,1,、,和传统流行病学一样，容易受到干扰或混杂因素的影响，可能产生误导的结果 。,从课题设计直至资料分析沿用了分析流行病学的基本研究方法,多暴露因子尚无可靠的生物标志物，难以通过实验室检测来估计它们的暴露剂量,许多慢性病的发生发展是一个漫长的过程,分子流行病学目前面临的问题1、和传统流行病学一样，容易受到干,2,、和任何类型的生物监测和筛查一样，都具有潜在的社会伤害。,作为常规的筛查和诊断尚不成熟,2、和任何类型的生物监测和筛查一样，都具有潜在的社会伤害。,3,、常见基因多态性与疾病的相关性研究结果不太一致，有的甚至相反。,研究设计、方法标准化和数据处理不够合理,不同研究样本人群种族构成和地理环境条件,的不同,研究样本量较小，影响统计学把握度,基因的外显率低,3、常见基因多态性与疾病的相关性研究结果不太一致，有的甚至相,谢谢,谢谢,