分子流行病学-上传.ppt

1分子流行病学分子流行病学（MolecularEpidemiology）杨燕萍杨燕萍杨燕萍杨燕萍 Email:Email:2012-11-82012-11-8上海中医药大学研究生课程上海中医药大学研究生课程2人类基因组计划人类基因组计划人类基因组计划人类基因组计划（HumanGenomeProject）人类基因组单体型图计划人类基因组单体型图计划人类基因组单体型图计划人类基因组单体型图计划（HapMapProject）MedicalPractice（医疗实践）（医疗实践）Etiology（病因学）（病因学）Diagnosis（诊断）（诊断）treatment（治疗）（治疗）prevention(预防）预防）Genediscovery&Characterization（基因发现和鉴定）（基因发现和鉴定）SNPs（单核苷酸多态性）（单核苷酸多态性）Haplotypes（单体型）（单体型）分子流行病学？分子流行病学？疾病的疾病的“冰山现象冰山现象”健健康康者者 “海平面海平面”亚临床者亚临床者患者患者健健 康康疾疾 病病主观感觉主观感觉客观指标客观指标健康指标健康指标疾病指标疾病指标模式模式I I暴露因素暴露因素 健康态健康态 潜在疾病态潜在疾病态临界疾病态临界疾病态亚临床态亚临床态临床态临床态 机体易感性因素机体易感性因素模式模式IIII亚健康态亚健康态潜在疾病态潜在疾病态健康态健康态临床态临床态亚临床态亚临床态临界疾病态临界疾病态健康疾病连续带示意图健康疾病连续带示意图5 5内内容容分子流行病学概况分子流行病学概况分子流行病学概况分子流行病学概况2 2分子流行病学研究方法分子流行病学研究方法分子流行病学研究方法分子流行病学研究方法分子流行病学研究内容分子流行病学研究内容分子流行病学研究内容分子流行病学研究内容3 31 1小小小小 结结结结5 5分子流行病学发展和应用分子流行病学发展和应用分子流行病学发展和应用分子流行病学发展和应用4 46分子流行病学概况分子流行病学概况7（一）分子流行病学概念（一）分子流行病学概念（二）分子流行病学产生背景（二）分子流行病学产生背景（一）分子流行病学概念（一）分子流行病学概念分子流行病学是应用分子流行病学是应用先进的技术先进的技术测量测量测量测量人群中人群中人群中人群中疾病疾病疾病疾病/健康健康健康健康状态相关状态相关状态相关状态相关生物标志生物标志生物标志生物标志的的的的分布分布分布分布及其及其及其及其影响因素影响因素影响因素影响因素 医学相关医学相关医学相关医学相关生物群体生物群体生物群体生物群体特征及其特征及其特征及其特征及其与人类疾病与人类疾病与人类疾病与人类疾病/健康健康健康健康的关系的关系的关系的关系从从从从分子分子分子分子或或或或基因基因基因基因水平阐明水平阐明水平阐明水平阐明疾病的病因疾病的病因疾病的病因疾病的病因及其及其及其及其相关的致病相关的致病相关的致病相关的致病过程过程过程过程 制定制定制定制定防治疾病、促进健康的防治疾病、促进健康的防治疾病、促进健康的防治疾病、促进健康的策略策略策略策略与与与与措施措施措施措施8（二）分子流行病学的产生背景（二）分子流行病学的产生背景疾病预防控制中遇到新问题，需要疾病预防控制中遇到新问题，需要有新的解决方法有新的解决方法分子生物学的快速发展分子生物学的快速发展9101.天花天花2.鼠疫鼠疫3.霍乱霍乱4.麻疹麻疹11天花主要天花主要通过空气传染通过空气传染自然感染的器官是自然感染的器官是肺部肺部表现为严重的表现为严重的病毒血症病毒血症及及接连出现的各阶段接连出现的各阶段皮疹皮疹症状为症状为高烧高烧和剧痛，皮疹和剧痛，皮疹最后以最后以脓泡脓泡、脱痂脱痂及瘢痕及瘢痕形成为特征形成为特征天天花花12一、拥有破坏疾病传播的有效手段，其中最理想的是一、拥有破坏疾病传播的有效手段，其中最理想的是廉价廉价有效的疫苗有效的疫苗二、拥有容易使用的二、拥有容易使用的诊断工具诊断工具，这些诊断工具的，这些诊断工具的灵敏度灵敏度和和针对性针对性要足以判断出导致疾病传播的感染程度要足以判断出导致疾病传播的感染程度三、破坏病原体的传播链，感染人类是病原体生命周期的三、破坏病原体的传播链，感染人类是病原体生命周期的关键环节，如果关键环节，如果控制了人类感染控制了人类感染，病原体的传播链也就，病原体的传播链也就破坏了破坏了完全消灭一种传染病必须全部达到三个标准完全消灭一种传染病必须全部达到三个标准13是由是由脊髓灰质炎病毒脊髓灰质炎病毒引起，引起，人是人是唯一宿主唯一宿主病毒通常病毒通常经口鼻传播经口鼻传播，并并感染感染脊脊髓神经，数日间髓神经，数日间可引可引起手脚麻痹起手脚麻痹，以致以致残废残废，严重严重者可致者可致死亡死亡多见于多见于5岁以下儿童岁以下儿童，故又名小，故又名小儿麻痹症儿麻痹症全世界每年约有全世界每年约有10万例麻痹型病万例麻痹型病例发生，死亡例发生，死亡1万例万例脊髓灰质炎脊髓灰质炎脊髓灰质炎病毒脊髓灰质炎病毒脊髓灰质炎病人脊髓灰质炎病人14我国政府承诺到我国政府承诺到2012年实现全国消年实现全国消除麻疹的目标除麻疹的目标由由麻疹病毒麻疹病毒感染引起的急性呼吸道传感染引起的急性呼吸道传染病染病麻疹的传染性极强，人类为唯一的自麻疹的传染性极强，人类为唯一的自然宿主，人群普遍易感然宿主，人群普遍易感麻麻疹疹霍霍乱乱出现时间出现时间18世纪世纪-传播动物传播动物|鸡；最早说鸡；最早说的鸡瘟也就是鸡霍乱的鸡瘟也就是鸡霍乱-死亡率死亡率30%100%图为一护士在处理死于霍图为一护士在处理死于霍乱的儿童乱的儿童 鼠疫（黑死病）鼠疫（黑死病）出现时间公元出现时间公元6世纪世纪-传播动物传播动物|鼠，由鼠的鼠，由鼠的寄生虫跳蚤传播给人寄生虫跳蚤传播给人-死亡率死亡率30%100%图为耶尔森发现鼠疫杆图为耶尔森发现鼠疫杆菌菌 疯牛病疯牛病出现时间出现时间1985年年-传播动物传播动物|牛，人消化牛，人消化道是主要传染途径道是主要传染途径-死亡率死亡率100%疾病预防控制中遇到新问题疾病预防控制中遇到新问题 传染性疾病预防控制传染性疾病预防控制传染性疾病预防控制传染性疾病预防控制“新传染病不断出现，旧传染病死灰复燃新传染病不断出现，旧传染病死灰复燃”病原体变异病原体变异病原体变异病原体变异 抗生素与耐药抗生素与耐药抗生素与耐药抗生素与耐药 新发现传染病新发现传染病新发现传染病新发现传染病 人群易感性人群易感性人群易感性人群易感性遗传和环境不同导致易感性差异，传统流行病学无法遗传和环境不同导致易感性差异，传统流行病学无法遗传和环境不同导致易感性差异，传统流行病学无法遗传和环境不同导致易感性差异，传统流行病学无法有效测量有效测量有效测量有效测量寻找慢性非传染性疾病的病因寻找慢性非传染性疾病的病因寻找慢性非传染性疾病的病因寻找慢性非传染性疾病的病因暴露（危险因素）暴露（危险因素）暴露（危险因素）暴露（危险因素）发病（死亡）关系发病（死亡）关系发病（死亡）关系发病（死亡）关系实验医学病因假设和防治措施的人群检验实验医学病因假设和防治措施的人群检验实验医学病因假设和防治措施的人群检验实验医学病因假设和防治措施的人群检验分子流行病学的产生分子流行病学的产生背景背景疾病预防控制中遇到新疾病预防控制中遇到新问题问题分子生物学的快速发展分子生物学的快速发展 流行性感冒流行性感冒 出现时间：出现时间：1918年年1919年年通过咳嗽和喷嚏传染通过咳嗽和喷嚏传染是一种致命的疾病是一种致命的疾病流行时间流行时间发源地发源地流行病毒流行病毒流行地区流行地区死亡人数死亡人数1918年年-1919年年美国美国/法国法国H1N1三元重组病毒三元重组病毒全球全球4000万万-1亿亿1957年年中国中国H2N2二元重组病毒二元重组病毒全球全球全球全球100万万（美国（美国6.98万）万）1968年年香港香港H3N2二元重组病毒二元重组病毒全球全球美国美国3.38万万2003年年中国中国H5N1高致病性禽流感高致病性禽流感亚洲亚洲病死率病死率61%2009年年北美北美H1N1三元重组病毒三元重组病毒全球全球病死率病死率1.22%流感的启示问题1 1、为什么每一次大流行的流感病毒的类型都不一样？、为什么每一次大流行的流感病毒的类型都不一样？2 2、为什么如此猖狂和恐怖的流感病毒不能像天花病毒一样被、为什么如此猖狂和恐怖的流感病毒不能像天花病毒一样被“消灭消灭”？为什么不能通过接种疫苗进行有效的预防？为什么不能通过接种疫苗进行有效的预防？22血凝素（血凝素（HA）神经氨酸酶神经氨酸酶（NA）流感病毒三维结构的计算机模拟流感病毒三维结构的计算机模拟获得性免疫缺陷综合征（爱滋病）获得性免疫缺陷综合征（爱滋病）人类免疫缺陷病毒人类免疫缺陷病毒(HIV)（一种慢病毒，（一种慢病毒，反转录病毒家族成员之一）感染引起反转录病毒家族成员之一）感染引起传播途径传播途径l注射吸毒占注射吸毒占40.8%l采供血占采供血占23.0l性传播占性传播占9.0%l途径不详者占途径不详者占23.4%人类免疫缺陷病毒人类免疫缺陷病毒(HIV)靶向破坏靶向破坏Th细细胞，尤其是胞，尤其是CD4+T细胞细胞直接杀伤被感染的直接杀伤被感染的CD4+TT细胞细胞加速被感染加速被感染CD4+T细胞发生凋亡细胞发生凋亡CD8细胞毒性淋巴细胞细胞毒性淋巴细胞杀伤被感染杀伤被感染的的CD4+T细胞细胞免疫系统进行性衰竭免疫系统进行性衰竭，导致致命性机会感，导致致命性机会感染、肿瘤发生染、肿瘤发生23 肺结核肺结核在旧中国，结核病在旧中国，结核病肆虐流行，有肆虐流行，有“十十痨九死痨九死”的说法的说法由结核杆菌是通过由结核杆菌是通过肺结核病人打喷嚏肺结核病人打喷嚏或咳嗽等呼吸道途或咳嗽等呼吸道途径传播径传播结核杆菌结核杆菌25非典型性肺炎非典型性肺炎SARS冠状病毒冠状病毒2002年年11月我国广东月我国广东顺德顺德爆发爆发严重的呼吸道传染病严重的呼吸道传染病迅速向香港和我国内地蔓延迅速向香港和我国内地蔓延目前已波及全球目前已波及全球30多个国家和地区多个国家和地区被称为被称为21世纪人类遭受的第一场瘟疫世纪人类遭受的第一场瘟疫目前认为果子狸为本次目前认为果子狸为本次SARS发病的元凶发病的元凶SevereAcuteRespiratorySyndrome(SARS)获得性免疫缺陷综合征（爱滋病）获得性免疫缺陷综合征（爱滋病）1981年年，美国发现了世界第一例艾滋病患者，美国发现了世界第一例艾滋病患者1985年年，中国首次报告艾滋病病例，中国首次报告艾滋病病例为了解开为了解开HIV病毒起源谜团，科学家们共采取病毒起源谜团，科学家们共采取1300多个野生黑猩猩的新鲜粪便样本，通过多个野生黑猩猩的新鲜粪便样本，通过基因型分析，在首个艾滋病例出现基因型分析，在首个艾滋病例出现25年后年后，证实导致艾滋病的证实导致艾滋病的HIV病毒事实上起源于喀麦病毒事实上起源于喀麦隆的隆的黑猩猩黑猩猩27目前全世界有目前全世界有3400万万名艾滋病病毒感染者名艾滋病病毒感染者每年近每年近200万万人因艾滋病死亡人因艾滋病死亡我国卫生部统计数字表明，截至今年我国卫生部统计数字表明，截至今年9月底，累计报告的艾滋病感染者和月底，累计报告的艾滋病感染者和病人为病人为42.9万例，加上未发现、未报告的病例，总数估计可达万例，加上未发现、未报告的病例，总数估计可达78万万例例发现的感染者只是实际发现的感染者只是实际50%“为何会有新的传染病不断出现？为何会有新的传染病不断出现？”28问题29有的人吸烟喝酒却长寿，也有人自幼有的人吸烟喝酒却长寿，也有人自幼就病痛缠身？就病痛缠身？同一种治疗肿瘤的药物对一些人非常同一种治疗肿瘤的药物对一些人非常有效，对另一些人则完全无效？有效，对另一些人则完全无效？30答案是他们基因组中存在差异答案是他们基因组中存在差异这种差异很多表现为单个碱基上的变异，也就是单核苷酸的这种差异很多表现为单个碱基上的变异，也就是单核苷酸的多态性（多态性（Single Nucleotide PolymorphismsSingle Nucleotide Polymorphisms，SNPSNP）31在基因组上单个核苷酸的变异在基因组上单个核苷酸的变异,包括置换、包括置换、颠换、缺失和插入颠换、缺失和插入 SNPSNP在在CGCG序列上出现最为频繁序列上出现最为频繁,而且多是而且多是C C转转换为换为T,T,原因是原因是CGCG中的中的C C常为甲基化的常为甲基化的,自发地脱自发地脱氨后即成为胸腺嘧啶氨后即成为胸腺嘧啶一般而言一般而言,SNP,SNP是指变异频率大于是指变异频率大于1%1%的单核苷的单核苷酸变异。酸变异。SNPSNP成为第三代遗传标志成为第三代遗传标志,人体许多表型差异、人体许多表型差异、对药物或疾病的易感性等等都可能与对药物或疾病的易感性等等都可能与SNPSNP有关有关单核苷酸多态性单核苷酸多态性(Singlenucleotidepolymorphism,SNP)DNA molecule 1 differs from DNA molecule 2 at a single base-pair location(a C/T polymorphism)人类基因组计划人类基因组计划(HGP)(HGP)基因组多态性基因组多态性数据库数据库(SNPs)(SNPs)HumanGenomeProjectBiologyResponseDiseasePreventionCollinsetal.,Nature,2003SNPsSNPS=SingleNucleotidePolymorphisms人类基因组计划人类基因组计划单核苷酸多态与人类个体差异单核苷酸多态与人类个体差异单核苷酸多态与个体疾病易感性差异单核苷酸多态与个体疾病易感性差异CancerCancerExposureExposureCancer-freeCancer-freeCIRby70yrsM:15.9%F:9.5%(Peto,BMJ,2000)Geneticsusceptibility?Screening,prevention研究问题研究问题1:Whyonly20%smokersdeveloplungcancer?SNPs？NSCLCNSCLCNo responseResponseChemotherapySNPs&ChemosensitivitySNPs？研究问题研究问题2:Whysomelungcancerpatientshavenoresponsetochemotherapy?基因检测基因检测-危险度评价危险度评价从科学研究从科学研究临床实践临床实践慢性非传染病慢性非传染病41基因基因-环境交互作用环境交互作用研究环境应答基因的遗传多态性与环境因素暴露研究环境应答基因的遗传多态性与环境因素暴露水平在疾病发生中的交互作用水平在疾病发生中的交互作用分析不同个体的基因多态性对特定环境暴露因素分析不同个体的基因多态性对特定环境暴露因素敏感度的显著差异敏感度的显著差异阐明疾病的病因及可能机制阐明疾病的病因及可能机制42风险预测（发生和预后）风险预测（发生和预后）生物标志物的筛选生物标志物的筛选慢性非传染病的慢性非传染病的早诊早治早诊早治对提高患者对提高患者生存质量生存质量和和降低死亡降低死亡率率具有积极作用具有积极作用某些某些生物标志物生物标志物能在能在临床症状出现前临床症状出现前的相当长时间表现为的相当长时间表现为阳性阳性，是十分有价值的高危人群，是十分有价值的高危人群筛查筛查和和早期诊断早期诊断措施措施还有些生物标志物可还有些生物标志物可预测预测疾病的转归疾病的转归这些生物标志物的筛选对疾病的预防和治疗均有一定的参这些生物标志物的筛选对疾病的预防和治疗均有一定的参考价值考价值43个性化预防个性化预防由于由于遗传背景遗传背景的差异，一些的差异，一些个体个体对对环境环境危险危险或保护因素比较敏感或保护因素比较敏感针对各种针对各种易感人群易感人群分别采用相应的干预措施分别采用相应的干预措施有助于有助于提高提高干预的效果和效益干预的效果和效益开展开展个性化预防个性化预防并进行效果评估是分子流行并进行效果评估是分子流行病学研究的最终目标之一病学研究的最终目标之一4445传统流行病学传统流行病学（宏观、群体）（宏观、群体）ExposureExposure？分子流行病学分子流行病学分子流行病学分子流行病学理论的突破理论的突破理论的突破理论的突破 DNADNA双螺旋结构双螺旋结构双螺旋结构双螺旋结构遗传中心法则遗传中心法则遗传中心法则遗传中心法则遗传密码子遗传密码子遗传密码子遗传密码子RNARNA逆转录逆转录逆转录逆转录限制性内切酶限制性内切酶限制性内切酶限制性内切酶DNADNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶DNADNA连结酶连结酶连结酶连结酶染色体外遗传物质染色体外遗传物质染色体外遗传物质染色体外遗传物质等等等等等等等等技术的创新技术的创新技术的创新技术的创新 基因克隆基因克隆基因克隆基因克隆凝胶电泳技术凝胶电泳技术凝胶电泳技术凝胶电泳技术测序测序测序测序(DNA(DNA、蛋白质）、蛋白质）、蛋白质）、蛋白质）分子杂交分子杂交分子杂交分子杂交色谱技术色谱技术色谱技术色谱技术计算机应用计算机应用计算机应用计算机应用各种组学（代谢、基因、蛋各种组学（代谢、基因、蛋各种组学（代谢、基因、蛋各种组学（代谢、基因、蛋白质白质白质白质)各种芯片（基因、表达谱、各种芯片（基因、表达谱、各种芯片（基因、表达谱、各种芯片（基因、表达谱、液相、非编码液相、非编码液相、非编码液相、非编码RNARNA等等等等等等等等分子生物学的快速发展分子生物学的快速发展分子流行病学的产生分子流行病学的产生背景背景疾病预防控制中遇到新疾病预防控制中遇到新问题问题分子生物学的快速发展分子生物学的快速发展分子流行病学的特征分子流行病学的特征 群体分布群体分布 生物标志生物标志48分子流行病学研究内容分子流行病学研究内容分子流行病学主要研究内容分子流行病学主要研究内容 生物标志生物标志（测量指标）的研究（测量指标）的研究 暴露测量暴露测量及其与疾病的关系及其与疾病的关系 效应测量效应测量及其与疾病的关系及其与疾病的关系 易感性测量易感性测量及其与疾病的关系及其与疾病的关系 疾病防治措施疾病防治措施的研究和效果评价的研究和效果评价生物的生物的生物的生物的生命现象生命现象生命现象生命现象极其复杂，任何极其复杂，任何极其复杂，任何极其复杂，任何生命现象生命现象生命现象生命现象都具有都具有都具有都具有物质基础物质基础物质基础物质基础，所以，所以，所以，所以生物标志的生物标志的生物标志的生物标志的范围范围范围范围非常广泛，包括细胞的、生化的、分子生物学的、非常广泛，包括细胞的、生化的、分子生物学的、非常广泛，包括细胞的、生化的、分子生物学的、非常广泛，包括细胞的、生化的、分子生物学的、免疫学的、遗传的、甚或生理功能的等等免疫学的、遗传的、甚或生理功能的等等免疫学的、遗传的、甚或生理功能的等等免疫学的、遗传的、甚或生理功能的等等目前来说，目前来说，目前来说，目前来说，分子流行病学中分子流行病学中分子流行病学中分子流行病学中应用的应用的应用的应用的生物标志生物标志生物标志生物标志主要是指主要是指主要是指主要是指代表代表代表代表生物生物生物生物结结结结构构构构和和和和功能功能功能功能的的的的可识别可识别可识别可识别的（可检测）的（可检测）的（可检测）的（可检测）大分子物质大分子物质大分子物质大分子物质(DNADNA、RNARNA、蛋白、蛋白、蛋白、蛋白质等），即质等），即质等），即质等），即分子生物标志分子生物标志分子生物标志分子生物标志(molecularbiomarker)(molecularbiomarker)所谓所谓所谓所谓医学相关生物标志医学相关生物标志医学相关生物标志医学相关生物标志(medicine-relatedbiomarker)(medicine-relatedbiomarker)是指与是指与是指与是指与疾病疾病疾病疾病或或或或健康状态健康状态健康状态健康状态相关的生物标志。这些生物标志就构成了流行病学测相关的生物标志。这些生物标志就构成了流行病学测相关的生物标志。这些生物标志就构成了流行病学测相关的生物标志。这些生物标志就构成了流行病学测量的量的量的量的因变量因变量因变量因变量和和和和自变量自变量自变量自变量，它们可以是，它们可以是，它们可以是，它们可以是数值的数值的数值的数值的，也可以是，也可以是，也可以是，也可以是分类的分类的分类的分类的50一、生物标志一、生物标志（biologicalmarkerbiologicalmarker，biomarkerbiomarker）分子流行病学主分子流行病学主要研究内容要研究内容生物标志生物标志 暴露测量暴露测量 效应测量效应测量 易感性测量易感性测量 防治措施和效果防治措施和效果生物标志的特性生物标志的特性51分子特性分子特性 化学结构、组成、物理特性和稳定性等化学结构、组成、物理特性和稳定性等时相特性时相特性 即生物标志在不同即生物标志在不同HDCHDC阶段的表现和意义阶段的表现和意义个体内变异个体内变异 生物标本采集时间、部位等不同造成生物标本采集时间、部位等不同造成个体间变异个体间变异 不同生物个体的检测结果不相同不同生物个体的检测结果不相同群体间变异群体间变异 不同生物群体的检测结果不相同不同生物群体的检测结果不相同储存变异储存变异 生物标志的生物特性、储存条件、储存时间等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都会影响其检测结果52生物标志的分类生物标志的分类暴露生物标志暴露生物标志(exposure biomarker)(exposure biomarker)效应生物标志效应生物标志(effect biomarker(effect biomarker)易感性生物标志易感性生物标志(susceptibility biomarker)(susceptibility biomarker)u与疾病或健康状态有关的暴露因素的生物标志与疾病或健康状态有关的暴露因素的生物标志外暴露标志外暴露标志外暴露标志外暴露标志内暴露标志内暴露标志内暴露标志内暴露标志暴露生物标志暴露生物标志外暴露标志外暴露标志是指暴露因素是指暴露因素进入机体之前进入机体之前的标志和剂量的标志和剂量主要指环境因素暴露，包括主要指环境因素暴露，包括生物性因素生物性因素和和非生物性因素非生物性因素n生物性因素生物性因素生物性病原因子（如病毒、细菌、生物毒素等）的鉴定生物性病原因子（如病毒、细菌、生物毒素等）的鉴定病原生物进化变异规律（进化树）病原生物进化变异规律（进化树）n非生物因素暴露非生物因素暴露吸烟烟雾吸烟烟雾环境化学污染物环境化学污染物54指暴露因素指暴露因素进入机体之后进入机体之后的标志的标志对对生物性病原因子：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加合物加合物等等对对非生物性病原因子：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可以是体内转运分子、代谢产物或与宿主靶体结合物等结合物等对传染性疾病：对传染性疾病：感染状况、抗原抗体检测、病原体基因监测感染状况、抗原抗体检测、病原体基因监测对慢性非传染性疾病对慢性非传染性疾病:内暴露剂量、内暴露剂量、生物效应剂量生物效应剂量55内暴露标志内暴露标志内暴露剂量测定内暴露剂量测定吸烟吸烟-血或尿中的烟草代谢产物可替宁浓度血或尿中的烟草代谢产物可替宁浓度（Cotinine）多环芳烃多环芳烃-尿中的尿中的1-羟基芘水平羟基芘水平饮食暴露饮食暴露-黄曲霉毒素黄曲霉毒素B1(AFB1)和尿中和尿中N-亚硝基化合物（亚硝基化合物（N-nitrosocompounds）的浓度、血液中营养素水平）的浓度、血液中营养素水平工作暴露和环境污染工作暴露和环境污染-血清或脂肪组织中的杀虫剂血清或脂肪组织中的杀虫剂DDT（dichloro-diphenyl-trichloroethane）、多氯联苯）、多氯联苯PCBs（polychlorinatedbiphenyl）、二氧杂芑）、二氧杂芑（Dioxins）环氧化物含量）环氧化物含量吸烟和环境污染吸烟和环境污染-尿中的致突变因子（尿中的致突变因子（mutagenicity）的测定）的测定包括对化学毒物、饮食中的营养素和可能致癌剂以及微生物感染。包括对化学毒物、饮食中的营养素和可能致癌剂以及微生物感染。例如：例如：体内剂量标志体内剂量标志可替咛可替咛（Cotinine）香烟中的尼古丁香烟中的尼古丁体液体液铅铅环境中的铅环境中的铅体液和组织（发、指甲、牙齿）体液和组织（发、指甲、牙齿）二氯二苯二氯乙烯二氯二苯二氯乙烯二氯二苯三氯乙烷二氯二苯三氯乙烷脂肪组织脂肪组织黄曲霉素黄曲霉素食物原料食物原料体液体液生物学标志生物学标志环境暴露物质环境暴露物质生物材料生物材料1-1-羟基芘羟基芘尿液尿液多环芳烃多环芳烃(PAHs)生物生物有效暴露剂量有效暴露剂量测定致癌物的生物有效暴露剂量测定致癌物的生物有效暴露剂量检测与靶组织细胞内检测与靶组织细胞内DNA或蛋白质相互作用的或蛋白质相互作用的致癌物致癌物或或其反应产物其反应产物的含量的含量测定能代表靶器官和组织的生物有效剂量的血液蛋白质测定能代表靶器官和组织的生物有效剂量的血液蛋白质加合物加合物的浓度的浓度指经指经吸收、代谢、转运吸收、代谢、转运最终达到最终达到组织、器官、细胞、亚细胞组织、器官、细胞、亚细胞或或分子分子等等靶部位靶部位或替代性靶部位的或替代性靶部位的污染物量污染物量如致癌物或其活化的产物与如致癌物或其活化的产物与DNADNA或血红蛋白形成的或血红蛋白形成的加合物加合物的含量的含量生物有效剂量直接与产生的生物有效剂量直接与产生的有害效应有害效应相关相关PHIPDNAAdducts（加合物）（加合物）DNAAdductsMeasuredbyP32postlabelingDNAAdductsMeasuredbyImmunohistochemistry效应生物标志效应生物标志指宿主暴露后产生指宿主暴露后产生功能性功能性或或结构性结构性变化的生物标志变化的生物标志分类：分类：早期生物效应标志早期生物效应标志(earlybiologicaleffectmarker,EBEM)结构和功能改变标志结构和功能改变标志(alteredstructureandfunctionmarker,ASFM)病理标志病理标志(pathologicalmarker,PM)临床疾病标志临床疾病标志(clinicaldiseasemarker,CDM)健康状态标志健康状态标志(healthconditionmarker,HCM)效应生物标志效应生物标志传染病传染病 酶学的改变，血液生化（免疫）指标的变化、酶学的改变，血液生化（免疫）指标的变化、病原体基因的整合等病原体基因的整合等慢性非传染性疾病（危险性预测）慢性非传染性疾病（危险性预测）主要是基因毒性标志物，包括癌基因激活、点突主要是基因毒性标志物，包括癌基因激活、点突变和染色体异常等变和染色体异常等 基因表达异常和代谢异常等基因表达异常和代谢异常等 基因突变或染色体畸变基因突变或染色体畸变 等等 效应生物标志效应生物标志染色体染色体诱变化学物诱变化学物畸变畸变白细胞白细胞姊妹染色体单体交换姊妹染色体单体交换白细胞白细胞微核（微核（micronuci）上皮上皮点突变点突变诱变化学物诱变化学物HGPRT*白细胞白细胞胸苷激酶胸苷激酶白细胞白细胞癌基因激活癌基因激活化学致癌原化学致癌原 苯并（苯并（a a）芘）芘 组织组织原嘌呤比例升高原嘌呤比例升高铅铅红细胞红细胞生物学标志生物学标志环境暴露物质环境暴露物质生物材料生物材料乙酰胆碱脂酶降低乙酰胆碱脂酶降低有机磷杀虫剂有机磷杀虫剂血浆血浆易感性标志易感性标志指在暴露因素作用下，宿主对疾病发生、发展易感指在暴露因素作用下，宿主对疾病发生、发展易感程度的生物标志程度的生物标志遗传性疾病遗传性疾病如：遗传性非息肉病性结如：遗传性非息肉病性结直肠癌直肠癌（HNPCC）慢性非传染病慢性非传染病DNA修复通路（肺癌、肠癌）修复通路（肺癌、肠癌）代谢酶系统（膀胱癌）代谢酶系统（膀胱癌）传染病传染病免疫系统（免疫系统（HLA）炎症通路炎症通路62宿主易感性标志（非传染病）宿主易感性标志（非传染病）疾病疾病芳香烃羟化酶芳香烃羟化酶 吸烟吸烟 肺癌肺癌1 1抗胰蛋白酶抗胰蛋白酶 吸烟吸烟肺气肿肺气肿N-N-乙酰基转移酶乙酰基转移酶 芳香胺芳香胺膀胱癌膀胱癌生物学标志生物学标志*暴露暴露传染病传染病慢性丙肝病人中，慢性丙肝病人中，HLA-B44HLA-B44出现频率高达出现频率高达30%30%以上以上对白喉毒素敏感的基因定位在对白喉毒素敏感的基因定位在5 5号染色体长臂号染色体长臂对脊髓灰质炎病毒敏感性基因定位在对脊髓灰质炎病毒敏感性基因定位在1919号染色体长臂号染色体长臂非传染病非传染病具有较好的具有较好的特异性特异性和和稳定性稳定性研究目的研究目的候选生物标志的意义候选生物标志的意义检测方法的检测方法的有效性有效性具有较高的灵敏度，特异度高具有较高的灵敏度，特异度高快速、简便快速、简便 生物标志的筛选生物标志的筛选64常用的生物标志常用的生物标志传染病研究常用的生物标志传染病研究常用的生物标志类别类别生物标志生物标志意义意义病原体核酸病原体核酸病毒和细菌病毒和细菌DNADNA、RNA,RNA,质粒质粒DNADNA、噬菌、噬菌体体DNADNA、转座子、转座子DNADNA，病原体基因多态性，病原体基因多态性等等病原体特征研究，病原体分类、检病原体特征研究，病原体分类、检定，传染源、传播途径确定，耐药定，传染源、传播途径确定，耐药检测及机制研究，人群感染状况等检测及机制研究，人群感染状况等病原体蛋白病原体蛋白病原体特异蛋白（包括酶蛋白）结构、病原体特异蛋白（包括酶蛋白）结构、表达量及功能活性表达量及功能活性同上同上病原体抗原病原体抗原蛋白抗原，多糖抗原，脂类抗原蛋白抗原，多糖抗原，脂类抗原病原体分类、检定，传染源、传播病原体分类、检定，传染源、传播途径确定，人群感染状况等途径确定，人群感染状况等人体血清抗体人体血清抗体血清血清IgGIgG、IgMIgM等等人群感染状况、免疫水平，疫苗接人群感染状况、免疫水平，疫苗接种效果评价等种效果评价等人体基因组人体基因组基因结构、表达、调控，基因多态性基因结构、表达、调控，基因多态性机体易感性机体易感性65类别类别生物标志生物标志意义意义核酸类核酸类基因组、癌基因、抗癌基因、修复基因组、癌基因、抗癌基因、修复基因、酶代谢基因结构、功能及多基因、酶代谢基因结构、功能及多态性，态性，mRNAmRNA；病原体；病原体DNADNA、RNARNA等等疾病诊断及分布，疾病易感性、疾病诊断及分布，疾病易感性、环境危险因素研究，健康状态环境危险因素研究，健康状态评价，人类学研究等评价，人类学研究等蛋白类蛋白类蛋白质结构、表达量及功能活性蛋白质结构、表达量及功能活性疾病诊断及分布，疾病易感性、疾病诊断及分布，疾病易感性、环境危险因素研究，健康状态环境危险因素研究，健康状态评价等评价等酶类酶类酶的结构、表达量及功能活性酶的结构、表达量及功能活性同上同上抗原抗体类抗原抗体类疾病特异抗原、抗体疾病特异抗原、抗体疾病诊断及分布，疾病易感性，疾病诊断及分布，疾病易感性，环境危险因素研究等环境危险因素研究等其他类其他类糖类、脂类、激素类、多胺类、细糖类、脂类、激素类、多胺类、细胞因子类等胞因子类等疾病诊断及分布，病因研究，疾病诊断及分布，病因研究，疾病易感性，健康状态评价疾病易感性，健康状态评价慢性非传染性疾病研究常用的生物标志慢性非传染性疾病研究常用的生物标志66二、暴露测量二、暴露测量检测鉴定生物性病原因子检测鉴定生物性病原因子 流感嗜血杆菌流感嗜血杆菌 研究病原生物进化变异规律研究病原生物进化变异规律 o o157157大肠杆菌大肠杆菌确定传播途径确定传播途径 S.munchen菌感染菌感染 测量非生物性因素暴露测量非生物性因素暴露 吸烟烟雾吸烟烟雾指指环境因素暴露环境因素暴露，分，分为生物性为生物性因素和因素和非生物性非生物性因素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、生物毒素等分子流行病学主分子流行病学主要研究内容要研究内容生物标志生物标志暴露测量暴露测量效应测量效应测量易感性测量易感性测量防治措施和效果防治措施和效果外暴露研究外暴露研究67 内暴露研究内暴露研究传染性疾病传染性疾病 人体感染状况人体感染状况 追踪传染源追踪传染源慢性非传染病慢性非传染病 内暴露水平内暴露水平 生物作用水平生物作用水平68三、效应测量三、效应测量传染病传染病 慢性非传染病慢性非传染病 健康状态健康状态 免疫效应免疫效应病理性效应病理性效应基因表达和代谢异常基因表达和代谢异常 基因突变或染色体畸变基因突变或染色体畸变分子流行病学主分子流行病学主要研究内容要研究内容 生物标志生物标志 暴露测量暴露测量 效应测量效应测量 易感性测量易感性测量 防治措施和效果防治措施和效果69四、易感性测量四、易感性测量遗传性疾病遗传性疾病应应用用分分子子流流行行病病学学方方法法很很快快确确定定了了Huntington病病HD基基因因紧紧密密连连锁锁遗遗传传位位点点D4S10及其及其DNA标志标志慢性非传染病慢性非传染病载脂蛋白载脂蛋白E(apoE)不同基因型在不同基因型在动脉粥样硬化动脉粥样硬化和和冠心病冠心病发病中易感性不同发病中易感性不同参参与与亚亚硝硝胺胺代代谢谢的的细细胞胞色色素素P450（CYPs）基基因因族族中中的的CYP2E1启启动动子子区区RsaI识别的识别的SNP与与食管癌食管癌发病风险增高有关发病风险增高有关传染病传染病不同基因特征的人群对不同基因特征的人群对HIV的易感性差异很大的易感性差异很大慢性丙肝病人中，慢性丙肝病人中，HLA-B44出现频率高达出现频率高达30%以上以上对对白白喉喉毒毒素素敏敏感感的的基基因因定定位位在在5号号染染色色体体长长臂臂，而而对对脊脊髓髓灰灰质质炎炎病病毒毒敏敏感感性基因定位在性基因定位在19号染色体长臂号染色体长臂分子流行病学主分子流行病学主要研究内容要研究内容 生物标志生物标志 暴露测量暴露测量 效应测量效应测量 易感性测量易感性测量 防治措施和效果防治措施和效果70 传染病防治传染病防治 慢性非传染病防治效果控制慢性非传染病防治效果控制五、疾病防治措施的研究和效果评价五、疾病防治措施的研究和效果评价分子流行病学主分子流行病学主要研究内容要研究内容 生物标志生物标志 暴露测量暴露测量 效应测量效应测量 易感性测量易感性测量 防治措施和效果防治措施和效果71 传染病防治传染病防治疫苗预防效果（疫苗预防效果（效力）效力）疫苗的逃逸株疫苗的逃逸株研究疫苗预防效果研究疫苗预防效果与疫苗无应答的关系与疫苗无应答的关系疫苗株引起的感染（疫苗株引起的感染（安全性）安全性）新疫苗的研制新疫苗的研制核酸疫苗核酸疫苗免疫预防制剂的研究免疫预防制剂的研究五、疾病防治措施的研究和效果评价五、疾病防治措施的研究和效果评价分子流行病学主分子流行病学主要研究内容要研究内容 生物标志生物标志 暴露测量暴露测量 效应测量效应测量 易感性测量易感性测量 防治措施和效果防治措施和效果72免疫预防制剂的种类免疫预防制剂的种类73（一）疫苗（一）疫苗 灭活疫苗、减毒活疫苗、组分疫苗（亚单位）、基因工程疫苗、合成疫灭活疫苗、减毒活疫苗、组分疫苗（亚单位）、基因工程疫苗、合成疫苗共五类。苗共五类。（二）血清（二）血清 此类免疫制剂属特异性免疫球蛋白，具有抗体属性，输入机体使之产生此类免疫制剂属特异性免疫球蛋白，具有