分子流行病学第十四章疾病预防策略与措施

分子流行病学

MolecularEpidemiology第16章郑州大学公共卫生学院本章要点概念研讨内容研讨方法开展与运用前景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剧烈需求和分子生物学实际和技术获得的宏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，易感性差别很大；传统流行病学无法有效丈量。实验医学实验医学的病因假设和防治措施的人群检验。(二)分子生物学的快速开展实际的突破如：DNA双螺旋构造，遗传中心法那么，遗传密码子，RNA逆转录，断裂基因，支配子模型，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，计算机运用。二分子流行病学的产生与开展概念的演化定义分子流行病学的开展(一)概念的演化国外：1972年提出“流感分子流行病学〞的名词。1977年英国的定义：分子流行病学是运用精细技术进展生物资料的流行病学研讨。1986年定义：分子流行病学的中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运用生物标志或生物学丈量。1996年定义：分子流行病学狭义上讲是丈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：分子生物学实际和技术运用于流行病学的边缘学科，主要是经过对呵斥某一疾病流行的病原体，在基因程度上分析其特征，从而更准确地处理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，从分子乃至基因程度上研讨医学事件在人群和环境生物群众的分布及其决议要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/安康的关系和影响要素，并研讨防治疾病、促进安康的战略与措施的科学。生物标志〔biologicalmarker，biomarker，简称M〕指能代表生物构造和功能的可识别物质。分子事件〔molecularevent〕或分子生物标志〔molecularbiomarker〕主要指代表生物构造和功能的生物大分子特征。如DNA、RNA、蛋白质等。将分子生物学实际和方法运用于流行病学研讨的学问。(上世纪80年代〕阐明疾病和安康形状相关生物标志(或分子事件)在人群和生物群体中的分布及其影响要素,并研讨防治疾病、促进安康的战略和措施的科学。〔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/安康的关系和影响要素，并研讨防治疾病、促进安康的战略与措施的科学。〔第五版〕血清流行病学运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〕的出现和分布进展研讨。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讨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(humangenomeepidemiology,HuGE)的概念，定义：运用流行病学与基因组信息相结合的研讨方法，开展以人群为根底的研讨，评价基因组信息〔基因或基因变异及其相应编码的产物〕对人群安康和疾病的流行病学意义。(三)分子流行病学的开展研讨内容更加丰富传染病、慢性非传染病、安康形状。研讨手段越来越多主要是分子生物学方法和技术。运用范围不断扩展流行病学、预防医学、根底医学、生物学、遗传学、环境科学和人类学等。

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)____________________________________________________↓↓↓↓↓安康疾病延续带：安康态←→亚安康态←→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-----------------------------易感标志与程度(SM&SL)

暴露----------------------暴露(E)与剂量(ED)↓结局----------安康态(HC)←···机体···→临床态(CD)(安康疾病延续带)三与传统流行病学的关系传统流行病学分子流行病学第二节研讨内容生物标志〔丈量目的〕的研讨暴露丈量及其与疾病的关系效应丈量及其与疾病的关系易感性丈量及其与疾病的关系疾病防治效果评价生物标志暴露标志与疾病或安康形状有关的暴露要素的生物标志，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构造性变化的生物标志，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。生物标志暴露丈量效应丈量易感性丈量防治效果评价外暴露标志是指暴露要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要素进入机体之后的标志对生物性病缘由子，可以是生物病缘由子本身、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缘由子,可以是体内转运分子、代谢产物或与宿主靶体结合物等生物标志的挑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、简便生物标志特性分子特性化学构造、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、部位等不同呵斥个体间变异不同生物个体的检测结果不一样群体间变异不同生物群体的检测结果不一样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适用性研讨样本普通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，留意区分流行病学的灵敏度和实验室丈量中所谓的敏感性的不同生物标志检测方法暴露丈量外暴露研讨指环境要素暴露，分为生物性要素和非生物性要素。作为分子流行病学丈量的生物标志普通是生物性病缘由子，如病原生物、生物毒素等。生物标志暴露丈量效应丈量易感性丈量防治效果评价生物性病缘由子检测鉴定流感嗜血杆菌病原生物进化变异规律研讨O157大肠杆菌确定传播途径S.munchen菌感染非生物性要素的暴露丈量吸烟烟雾内暴露研讨传染性疾病感染情况传染源追踪慢性非传染性疾病内暴露程度生物作用程度效应丈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安康形状生物标志暴露丈量效应丈量易感性丈量防治效果评价易感性丈量遗传性疾病Huntington病运用分子流行病学方法很快确定了HD基因严密连锁遗传位点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别。生物标志暴露丈量效应丈量易感性丈量防治效果评价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讨慢性非传染病防治效果控制生物标志暴露丈量效应丈量易感性丈量防治效果评价第三节研讨方法丈量目的标本采集现场调查研讨方法实验室检测技术研讨设计资料分析丈量目的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、适用，而且操作规范，便于与同类研讨结果比较检测方法灵敏度和特异度高丈量目的暴露目的最好能代表接触剂量或生物作用剂量易感性目的普通选择抗体程度作为传染病易感性目的，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。效应目的普通以最早期生物效应标志作为探求暴露要素的致病作用或干涉措施的短期效果评价目的，如抗体产生、代谢异常、基因表达异常等选择构造和功能改动作为确定暴露的致病作用和早期诊断、早期预防的目的临床诊断标志作为干涉措施长期效果评价或预后的目的标本采集生物标本普通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，并能坚持它们的生物活性以供研讨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。生物标本采集和储存分子流行病学研讨胜利的关键要求在采集和储存过程中不能遭到“污染〞储存的生物标本在任何时候进展检测都可以获得一致的结果一切的生物标本都应有详细的背景资料和鉴别标识现场调查研讨方法普通需求的样本量相对较小不宜作大规模现场调查研讨分子流行病学在横断面研讨中多是小样本抽样调查，在分析性研讨中多为病例对照研讨、队列与病例对照结合的巢式病例对照研讨、病例-病例研讨等，在实验性研讨也多采用小样本随机对照实验。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实验(ELISA)、荧光免疫实验(FIA)等；色谱技术如高效液相色谱技术(HPLC)等研讨设计研讨目的充分思索创新性、适用性、可行性丈量目的生物标志能否特异、稳定，标本采集能否方便，能否有灵敏而特异的检测方法丈量方法简便、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讨结果，并根据选择的丈量目的和丈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，特别注重实验室的质量控制本卷须知预实验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、克隆群基因型(genotype)：具有一样遗传构造的一类生物体。克隆(clone)：广义许多生物特征〔表型或基因型〕一样的生物体，虽然分别来源、地域、时间能够不同，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衍群体，称为一个克隆。克隆群(clonecluster)：遗传关系非常严密的多个生物克隆，可以划分为一个克隆群。实例一研讨标题波兰某工业区环境中芳香族化合物暴露人群的DNA加合物研讨丈量目的DNA加合物/淋巴细胞DNA〔介质〕丈量方法采集血液淋巴细胞，运用荧光检测竞争ELISA法和DNA加合物32P后标志技术。研讨设计采用横断面分析研讨；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、其他职业暴露等要素的影响；比较3组DNA加合物程度。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加合物程度类似，而近郊农民〔15例〕的DNA加合物程度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加合物程度升高。质量控制每份标本都同时在2个不同实验室进展检测。结果具有很好的一致性(r=0.66,p<0.01)。实例二研讨标题运用HBV-DNA序列多态性研讨HBV的传播丈量标志第2551-2650位点核酸序列/血清HBV-DNA〔介质〕丈量方法ELISA法和PCR法研讨设计类病例对照研讨：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%的序列差别的解释。排除了PCR错配能够。实例三研讨目的运用PCR测序追踪HIV传染源丈量目的HIV/外周血单核细胞〔介质〕丈量方法PCR和核酸测序研讨设计横断面调查：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。第四节运用前景传染病预防控制慢性非传染病预防控制安康形状研讨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、传染源的断定、传播途径复杂化、疫苗免疫效果下降等，大多需求运用分子流行病学来处理。病原体研讨人群感染和传染源研讨