生物标志物与分子流行病学.pdf

掌握生物学标志物的概念 掌握生物学标志物的分类 理解生物学标志物的用途 理解在流行病学研究中使用生物学标志 物应注意的问题 在设计应用生物学标志物的流行病学研 究时能够做到 阅读应用生物学标志物的文献时能够分 析其合理性生物标志物是从生物学介质中可以检测到 的细胞、生物化学或分子改变。生物学介质包括各种体液（如血液、尿 液）、粪便、组织、细胞、头发、呼气 等。暴露测量：精确 研究对象选择：减少错分 机体反应：提前发现 个体易感性：暴露好。健康损害：有助于阐明机 理暴露标志物-内部剂量标志物-生物学有效剂量标志物易感性标志物,效应标志物：机体早期反应与疾病标志内部剂量标志物是在生物材料中测得的暴露物质或暴露 物质的代谢产物。内部剂量标志物举例志物暴露生物学介质Cotinine 铅 4-A*DDE*4-氨基-2,6-二硝基甲苯香烟中的尼古丁环境中的铅TNTDDT体液体液及组织（如头发、指甲、牙齿）体液（血液、尿液）脂肪组织黄曲霉毒素食物中的黄曲毒体液霉素致突变实验化学性致突变物体液与重要的亚细胞靶结构相互作用的暴露 物质剂量即生物学有效剂量。_生物学有效剂量标志物举例_ 标志物 暴露 生物学介质DNA加合物 苯并花 组织、白细胞蛋白质加合物 环氧乙烷，TNT 红细胞可测得的遗传或获得性因素的指示物。易感 性本身不引起疾病，但可影响暴露引发疾病 的概率。易感性标志物举例标志物暴露 疾病a 1抗胰蛋白酶N-乙酰转移酶吸烟 肺气肿芳香胺 膀胱癌芳香烧羟化酶吸烟肺癌因对暴露反应而引起的靶细胞或组织的生物学改变标志物生物学反应标志物举例暴露 生物学介质致突性化学物质断裂姊妹染色单体变换微核点突变次黄噂吟一鸟口票吟磷酸核甘转移酶胸昔激酶癌基因活化原口卜琳升高乙酰胆殓脂酶活性降低致突性化学物质化学致癌物铅有机磷杀虫剂白细胞 白细胞 粘膜细细织细浆 白白组红血疾病标志物是一生物学或生物化学事件的指示物，它预示着疾病的亚临床期或是疾病自身的一种表现某些疾病的亚临床期标志物标志物 疾病血清a胎儿蛋白 肝癌、胃肠疾病、胎儿癌胚胎抗原肿瘤相关抗原 血清谷丙转氨酶神经管缺陷胃肠癌、其它胃肠疾病多种癌症心肌梗塞 暴露物质本身或其体内代谢产物 染色体改变：如染色体畸变、姊妹染色 单体交换、微核等 DNA加合物、蛋白质加合物 各种酶类 基因与癌基因 综合反映多途径暴露 综合反映飘忽不定的暴露 将暴露发生时间同内部剂量联系起来 研究急性暴露与健康结局之间的联系 研究长期暴露与健康结局之间的联系 从混合暴露物中区分出致病性物质 增加对发病机制的认识 估计总的健康危害 估计个体发病危险性 增加对暴露-疾病联系强度估计的精确性 提供发病机理的线索目前研究热点：代谢酶、受体、DNA修复酶基因的多态 性与人群的肿瘤易感性研究。有助于早期发现健康损害 在建立队列时，将亚临床期疾病病人排除 改进对疾病诱导期、潜伏期的估计 确定暴露发生作用的疾病发展阶段 使疾病的分类更为合理 三硝基甲苯(TNT)进入体内途径：呼吸道、消化道、皮肤 暴露剂量因工种、时间而异 传统对暴露的测定方法：环境TNT粉尘 浓度，对经消化道和皮肤吸收难以估计 生物检测：血、尿中TNT代谢物测定：反映近期暴露 TNT从各种途径吸收进入血液以后，部分与 血红蛋白结合，形成TNT-Hb加合物 TNT-Hb加合物与传统的暴露剂量指标、工 种、TNT晶状体白内障有无等相关，表明这 加合物能够真实反映暴露水平 TNT-Hb加合物相对稳定（3个月内）TNT-Hb反映了多途径总的暴露剂量 以往多次流行病学调查表明，食用霉变 食物增加肝癌发生的危险性 食物中的黄曲霉毒素含量因季节、地区、因素习惯不同而不同 对个体黄曲霉毒素的摄入量估计困难 缺乏黄曲霉致病的直接证据队列内病例对照研究：18,000份45-64岁健 康男性尿液标本，随访7年，50人发生肝 癌。尿中黄曲霉毒素阳性发生肝癌的危险度 RR为3,乙肝表面抗原阳性的危险度RR 为7,两者均阳性的危险度为60。可见两 种危险因素的作用间有相乘作用。关联性：所选用的生物学标志物应与所 研究的暴露-疾病关系有关联 真实性：所选用的暴露标志物应能反映 暴露有无及其剂量 可靠性：即可重复性 稳定性：所选用的标志物应相对稳定 个体间变异：不同个体同一组织器官中 标志物的出现频率和量有可能相差很大 组织间变异：同一个体不同组织器官之 间标志物出现的频率和量可能差别较大 测定方法；不同测定方法的灵敏度不同 样本含量：由于测定方法的复杂性或费 用问题，样本含量一般较小，因此统计 把握度较低 横断面研究：应用生物学标志物的流行病学研 究大多具有横断面的特点 病例-对照研究：实质上也为横断面 病例-病例研究：将某种疾病病例按标志物有 无分为两组，比较两组间某些因素的差异 队列内（巢式）病例-对照研究：需要在队列 建立时采取并储存生物标本，如血清 暴露标志物-对暴露的测定更精确-减少暴露错分易感性标志物-可筛检出易感个体-估计个体危险性生物学反应标志物-可发现早期反应-有助于揭示暴露致病机理 有些标志物测定方法复杂、费用昂贵 无法对久远的暴露进行测量 不宜对随时间变动较大的暴露进行测量样本量一般较小，研究的把握度较小 不易控制多个因素的混杂作用 许多标志物的本质尚不完全明了 合理选用生物学标志物会增强流行病学 在探索暴露-疾病之间关系方面的能力 不加选择地使用生物学标志物并不能提 高流行病学研究的质量 传统方式的流行病学调查仍会继续应用分子流行病学定义：利用现代分子生物学原理和技术，从分子乃至基因水平阐明疾病和健康状 态的相关生物标志物（或分子事件）在 人群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。传统流行病学传统流行病学：暴露今。疾病以分布为基础，进行病因推断。1、暴露标志 2、易感标志 3、效应标志1、标志物的筛选：能反映疾病的进程；特异性高、稳定性好；检测方法灵敏、特异、快速方便。2、标本采集与储存：无污染；不变质；标 本档案材料要齐全。3、检测技术要合适。(1)DNA水平：PCR、SSCP、测序(2)RNA 水平：RT-PCR、Northern Blot(3)蛋白质水平：WesternBlot组化(4)功能水平：酶学、机能学4、设计方案的要求：(1)与流行病学研究方法一致。(2)样本种类和样本量的确定。(3)检测指标的选择：要有理论依据;考虑到纵向和横向对比。(4)强调多学科的合作。分子流行病学主要研究方法、选择生物标志物作为测量指标“暴露一易感-效应”三大类要求：(1).特异、稳定(2).标本采集、储存方便(3).检测方法简便、实用、规范(4).灵敏度和特异度高二、标本收集与储存建立与检测技术相适应的生物标本库。要求：（1）.无污染。（2）,每个标本都有标识和病例背景。（3）.储存标本在有效期内结果稳定。三、常用分子生物学及相关技术简介1、DNA:Southern blot;PCR;Sequencing.Enzyme restriction;electrophoresis.2、RNA:Northern blot;Dot blot;RT-PCR.3、Protein:Western blot;Immunohistochemistry.四、资料分析：1、传统流行病学指标。2、遗传学多态性、杂合度等。3、连锁与分离分析。4、易感性与危险度分析。五、质量控制1、仪器设备的计量校正、正确使用。2、实验试剂的批次不变。3、标本采集和储存能确保其生物性状。4、实验方法统一，操作规范。5、设立多重对照：标准、空白、+、-o6、重复试验。六、研究实例1、应用PCR和测序追踪HIV传染源。某地1名牙医（HIV+）与7名HIV感染者（该牙医治疗过的病人）有无传播关系？同时抽查35名与该牙医无关的HIV感染,取外周血分离单核细胞，经PCR、测序；结果：牙医HIV株与5名其治疗过的病人 的HIV同株，其它毒株与牙医株关系较远。2、GSTml基因多态与潮汕地区食管癌易 感性的关系。107例食管癌，111例正常 人，外周血提取DNA,进行PCR扩增。无产物为GSTml case control-68 55+39 56合计 107 111X2=4.34,P=0.0371,OR=1.78(1.01,3.07)研究实例1。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）。测量方法荧光检测竞争ELISA法、DNA加合物3 2P后标记技术。研究设计横断面分析研究暴露组煤焦油作业工人对照组当地城市居民、近郊农民排除年龄、吸烟、其他职业暴露等因素影响比较3组DNA加合物水平。结果分析当地城市居民（19例）与煤焦沥青作业工人（63例）的DNA加合物水平和谱型相似近郊农民（15例）的DNA加合物水平仅为煤焦 油作业工人的1/2或1/3结论环境中芳香族化合物（煤焦油）暴露可导致 体内DN A加合物水平。质量控制每份标本同时在不同实验室检测结果一致性好（r=0.66,p列多态性研究HBV的传播HBV 2551-2650位点核酸序列/血清HBV-DNAELISA法和PCR法类病例对照研究(病例病例研究)96名HBcAg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。结果分析该序列在儿童和父母之间是非随机分配的(P0.00005)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