分子流行病学应用.ppt

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1、分子流行病学应用分子流行病学应用实习实习1616流行病学教研室流行病学教研室实习要点实习要点单元单元1 分子流行病学的发展历史分子流行病学的发展历史单元单元2 分子流行病学常用检测方法分子流行病学常用检测方法单元单元3 课题讨论课题讨论实习要点实习要点单元单元1 分子流行病学的发展历史分子流行病学的发展历史单元单元2 分子流行病学常用检测方法分子流行病学常用检测方法单元单元3 课题讨论课题讨论一、分子流行病学产生的背景一、分子流行病学产生的背景 分子流行病学分子流行病学(molecular epidemiology)是近十几年才迅速发展起来的是近十几年才迅速发展起来的一门流行病学新分支，它是由

2、传统流行病学学一门流行病学新分支，它是由传统流行病学学科发展的强烈需求和分子生物学理论和技术取科发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。得的巨大成就相结合的产物。分子生物学理论和技术的飞速发展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 mechanism1972-Recombinant DNA technology1985-PCR(Kary Mullis)1990s-Human Genome Project2000s-Human Haplot

3、ype Project 6(一一)疾病预防控制中的需求疾病预防控制中的需求传染性疾病传染性疾病 耐药性质粒；病原体变异；新发现传染病。耐药性质粒；病原体变异；新发现传染病。慢性非传染病慢性非传染病 多病因、多阶段、多基因、长潜隐期。多病因、多阶段、多基因、长潜隐期。人群易感性人群易感性 生物个体间的遗传和环境不同，易感性差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。异很大；传统流行病学无法有效测量。实验医学实验医学 实验医学的病因假设和防治措施的人群检验。实验医学的病因假设和防治措施的人群检验。(二二)分子生物学的快速发展分子生物学的快速发展理论的突破理论的突破 如：

4、如：DNA双螺旋结构，遗传中心法双螺旋结构，遗传中心法则，遗传密码子，则，遗传密码子，RNA逆转录，断裂基因，操纵逆转录，断裂基因，操纵子模型，限制性内切酶，子模型，限制性内切酶，DNA聚合酶，聚合酶，DNA连连结酶，染色体外遗传物质等。结酶，染色体外遗传物质等。技术的创新技术的创新 凝胶电泳技术，核酸体外扩增，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，测序，蛋白质测序，分子杂交，基因克隆，色谱技术，计算机应用。色谱技术，计算机应用。人类基因组计划人类基因组计划1990年启动，年启动，2003年发表完整的基因序列图年发表完整的基因序列图9二二 分子流行病学的产生与

5、发展分子流行病学的产生与发展概念的演变定义分子流行病学的发展(一一)概念的演变概念的演变 国外：国外：1972年年-提出提出“流感分子流行病学流感分子流行病学”1993年年：美美国国Schulte出出版版了了世世界界上上第第一一本本分分子子流流行行病病学学专专著著分分子子流流行行病病学学-原原理理和和实实践践(Molecular Epidemiology:Principles and Practice)。1996年国际流行病学学术会议：年国际流行病学学术会议：狭义分子流行病学是狭义分子流行病学是测量作为暴露或效应的生物标志测量作为暴露或效应的生物标志信息大分子：信息大分子：DNA、RNA和蛋白

6、质。从和蛋白质。从广义上广义上包括任何实验的、生包括任何实验的、生化的测量。化的测量。11 分子流行病学是流行病学的一个分支分子流行病学是流行病学的一个分支(分子生物学？分子生物学？群体遗传学？群体遗传学？)分子流行病学的主要研究内容是各种生物标志物及相分子流行病学的主要研究内容是各种生物标志物及相关过程关过程分子流行病学的研究方法是随着分子生物学的进展不分子流行病学的研究方法是随着分子生物学的进展不断更新的断更新的几个要点：几个要点：15 与传统流行病学不同与传统流行病学不同 与分子生物学不同与分子生物学不同 与与群体遗传学群体遗传学不同不同 宏观与微观相结合的人群研究！宏观与微观相结合的人

7、群研究！16特点特点暴露暴露疾病疾病？前瞻性研究前瞻性研究回顾性研究回顾性研究传统流行病学与分子流行病学的关系（传统流行病学与分子流行病学的关系（EDC模型）模型）（Schulte,1993）暴露暴露疾病疾病17A 暴露暴露 疾病疾病 易感性易感性分子流行病学分子流行病学B 暴露暴露内暴露内暴露早期生物学效应早期生物学效应结构和功能变异结构和功能变异临床疾病临床疾病 易感性易感性 暴露暴露内暴露内暴露早期生物学效应早期生物学效应续发生物学效应续发生物学效应健康状态健康状态 易感性易感性传统流行病学传统流行病学三、常用的实验室检测技术三、常用的实验室检测技术核酸技术（核酸技术（DNA&RNA）核

8、酸体外扩增核酸体外扩增（PCR）核酸电泳图谱核酸电泳图谱 核酸酶切电泳图谱核酸酶切电泳图谱 （RFLP）核酸分子杂交核酸分子杂交 有原位杂交、斑点有原位杂交、斑点杂交、转印杂交（包括杂交、转印杂交（包括Southern blot检测检测DNA和和Northern blot检测检测RNA）等。）等。核酸序列分析核酸序列分析蛋白质技术蛋白质技术 蛋白质分离鉴定技术主要有：电蛋白质分离鉴定技术主要有：电泳、凝胶电泳、蛋白质转印杂交泳、凝胶电泳、蛋白质转印杂交（Western blot）、色谱分析、蛋白）、色谱分析、蛋白质测序等。质测序等。酶学技术酶学技术 包括定性和定量检测，要求一定包括定性和定量检

9、测，要求一定的条件。的条件。多位点酶电泳（多位点酶电泳（multilocus enzyme electrophoresis,MEE）法。）法。其它技术其它技术 免疫学技术：酶联免疫吸附试验免疫学技术：酶联免疫吸附试验（ELISA）、荧光免疫试验（）、荧光免疫试验（FIA）、）、放射免疫试验（放射免疫试验（RIA）、免疫细胞）、免疫细胞化学检测（化学检测（ICC）等；）等；色谱技术：高效液相色谱技术色谱技术：高效液相色谱技术HPLC）、液相蛋白色谱技术）、液相蛋白色谱技术（FPLC）等。）等。19Automated Liquid HandlerSpectroPREPTMNanoliter Dis

10、penserSpectroJETTMMALDI-TOF Mass SpectrometerSpectroREADERTMAutomated AnalysisSpectroTYPERTMMiniaturized BiochipSpectroCHIPTMMassARRAYMassARRAYMassARRAYIntegrated ComponentsIntegrated ComponentsIntegrated Components21实验室中的质量控制实验室中的质量控制1一般实验质量控制一般实验质量控制 (1)(1)标本采集和储存标本采集和储存 (2)(2)试剂和材料试剂和材料 (3)(3)仪器仪

11、器 (4)(4)实验方法实验方法 (5)(5)操作规范操作规范2设立多重对照设立多重对照 为保证检测质量，可以设立多种对照，而且可以采取为保证检测质量，可以设立多种对照，而且可以采取“盲法盲法”。(1)(1)标准对照标准对照 (2)(2)空白对照空白对照 (3)(3)重复对照重复对照3重复试验重复试验 (1)(1)实验室内重复试验实验室内重复试验 (2)(2)实验室间重复试验实验室间重复试验22研究实例研究实例 1 1研研究究题题目目 波波兰兰某某工工业业区区环环境境中中芳芳香香族族化化合合物物暴暴露露人人群群的的DNADNA加加合合物物研研究究测量指标测量指标 DNADNA加合物加合物/淋巴

12、细胞淋巴细胞DNADNA（介质）介质）测量方法测量方法 荧光检测竞争荧光检测竞争ELISA法、法、DNADNA加合物加合物32P32P后标记技术后标记技术研究设计研究设计 横断面分析研究横断面分析研究 暴露组暴露组 煤焦油作业工人煤焦油作业工人 对照组对照组 当地城市居民、近郊农民当地城市居民、近郊农民 排除年龄、吸烟、其他职业暴露等因素影响排除年龄、吸烟、其他职业暴露等因素影响 比较比较3 3组组DNADNA加合物水平加合物水平结果分析结果分析 当当地地城城市市居居民民（1919例例）与与煤煤焦焦沥沥青青作作业业工工人人（6363例）的例）的DNADNA加合物水平和谱型相似加合物水平和谱型相

13、似 近近郊郊农农民民（1515例例）的的DNADNA加加合合物物水水平平仅仅为为煤煤焦焦油作业工人的油作业工人的1/21/2或或1/31/3 结论结论 环环境境中中芳芳香香族族化化合合物物（煤煤焦焦油油）暴暴露露可可导导致致体内体内DNADNA加合物水平加合物水平质量控制质量控制 每份标本同时在不同实验室检测每份标本同时在不同实验室检测 结果一致性好结果一致性好(r=0.66,=0.66,p0.01)0.01)研究实例研究实例 2 2研究题目研究题目 应用应用HBV-DNA序列多态性研究序列多态性研究HBV的传播的传播测量标志测量标志 HBV 2551-2650HBV 2551-2650位点核

14、酸序列位点核酸序列/血清血清HBV-DNA HBV-DNA 测量方法测量方法 ELISA法和法和PCRPCR法法 研究设计研究设计 类病例对照研究（病例病例研究）类病例对照研究（病例病例研究）9696名名HBeAg阳性儿童和用阳性儿童和用ELISAELISA检测检测HBVHBV血清阳性的血清阳性的9797名父母名父母 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分析 该序列在儿童和父母之间是非随机分配的（该序列在儿童和父母之间是非随机分配的（P0.00005)P0.00005)结论结论 HBVHBV具有家庭内传播具有家庭内传播质量控制

15、质量控制 关于家庭成员之间关于家庭成员之间1%1%的序列差异的解释的序列差异的解释 排除了排除了PCRPCR错配可能错配可能研究实例研究实例 3研究目的研究目的 应用PCR测序追踪HIV传染源 测量指标测量指标 HIV/外周血单核细胞（介质）测量方法测量方法 PCR和核酸测序 研究设计研究设计 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

16、传染源。四、四、应用前景应用前景 传染病预防控制传染病预防控制 慢性非传染病预防控制慢性非传染病预防控制 健康状态研究健康状态研究 传染病预防控制传染病预防控制 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。病原体研究病原体研究人群感染和传染源研究人群感染和传染源研究 传播途径研究传播途径研究人群易感性研究人群易感性研究疫苗及免疫预防制剂的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防治对策和措施研究及其效果评价 慢性非传染病预防控制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

17、分为暴露测量更加科学、准确；如将暴露测量分为外暴露、内暴露、生物作用剂量等；外暴露、内暴露、生物作用剂量等；细微效应可以察觉，可以测定健康疾病连续带细微效应可以察觉，可以测定健康疾病连续带不同阶段的效应指标；不同阶段的效应指标；易感性研究深入到基因和分子水平；易感性研究深入到基因和分子水平；防治措施效果评价更加有效。防治措施效果评价更加有效。健康状态研究健康状态研究 以以生生物物标标志志为为基基础础的的健健康康状状态态分分布布及及其其影影响响因因素素研究正在受到人们的重视；研究正在受到人们的重视；由于健康相关生物标志的精确测量，使健康促进由于健康相关生物标志的精确测量，使健康促进从模糊走向科学

18、；从模糊走向科学；随着分子流行病学对不同生物标志分布及其影响随着分子流行病学对不同生物标志分布及其影响因素研究的深入，人们对健康和疾病的发生、发因素研究的深入，人们对健康和疾病的发生、发展过程将有更加深入、细致的了解。展过程将有更加深入、细致的了解。展展 望望 分子流行病学是一门新兴的边缘学科，尚有分子流行病学是一门新兴的边缘学科，尚有很多不成熟的地方，但已显示出了强大的生命力。很多不成熟的地方，但已显示出了强大的生命力。随着先进的生物标志检测技术、计算机技术、信随着先进的生物标志检测技术、计算机技术、信息技术和统计学方法等的不断引入，分子流行病息技术和统计学方法等的不断引入，分子流行病学将把流行病学提高到一个崭新阶段。学将把流行病学提高到一个崭新阶段。谢谢！