腫瘤流行病學(xué)研究面臨的新機(jī)遇與挑戰(zhàn)

李艷鈴

摘要：腫瘤流行病學(xué)自20世紀(jì)至今取得了舉世矚目的成績，最顯著的轉(zhuǎn)化成果是確定了某些職業(yè)暴露與腫瘤的因果關(guān)系，例如石棉暴露與間皮瘤、苯暴露與白血病、煤焦作業(yè)與肺癌等，由于病因明確，通過采取有效的阻斷措施，取得了顯著的預(yù)防效果。

關(guān)鍵詞：腫瘤流行病學(xué);研究;機(jī)遇;挑戰(zhàn)

引言：隨著人類基因組計(jì)劃的完成和現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對惡性腫瘤等復(fù)雜疾病的認(rèn)識也逐漸深入，對基因、環(huán)境及兩者的交互作用與腫瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)系有了更深入地了解。與此同時(shí)，基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等新技術(shù)的迅速發(fā)展和新方法的不斷涌現(xiàn)，為腫瘤流行病學(xué)在腫瘤病因及預(yù)防研究中的作用提供了新機(jī)遇和可拓展的空間。

1.流行病學(xué)的概述

傳統(tǒng)流行病學(xué)的經(jīng)典研究方法如病例一對照研究、隊(duì)列研究在腫瘤病因?qū)W研究中起到了重要作用，但這些研究仍屬于觀察性研究，制約了其在更深層次的應(yīng)用，如基因變異和疾病之間的關(guān)聯(lián)性研究。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，分子流行病學(xué)應(yīng)運(yùn)而生，其在明確群體水平上危險(xiǎn)因素的暴露與腫瘤發(fā)生結(jié)局之間的關(guān)系上顯現(xiàn)出獨(dú)特的作用，對于揭示腫瘤發(fā)生多階段過程中的生物學(xué)機(jī)制及腫瘤的早期預(yù)警和干預(yù)意義重大。目前，分子流行病學(xué)在腫瘤研究中的應(yīng)用已經(jīng)從對單個(gè)基因的研究逐步轉(zhuǎn)變到基因間的聯(lián)合作用分析，從通路分析發(fā)展到全基因組水平的關(guān)聯(lián)研究。例如全基因組關(guān)聯(lián)分析 （genome-wide association study， GWAS ），可以在全基因組水平上同時(shí)研究幾萬到幾十萬甚至幾百萬個(gè)遺傳變異并加以分析，尋找與疾病相關(guān)的易感基因。環(huán)境基因組計(jì)劃（environmental genome project，EGP），通過建立基因多態(tài)性數(shù)據(jù)庫，實(shí)施以人群為基礎(chǔ)的流行病學(xué)研究，探索基因.環(huán)境交互作用在疾病發(fā)生過程中的作用。

由于腫瘤的發(fā)生是一系列環(huán)境因素與基因共同作用的結(jié)果，發(fā)生腫瘤的概率取決于暴露危險(xiǎn)因素的劑量、時(shí)間效應(yīng)以及不同個(gè)體的遺傳易感性等諸多因素。因此，在腫瘤發(fā)生不同階段確定環(huán)境與遺傳因素的作用，確定間接和直接因果關(guān)系、排除混雜因素，最終實(shí)現(xiàn)有針對性地預(yù)防成為腫瘤流行病學(xué)長期而艱巨的任務(wù)?，F(xiàn)代高通量分子生物學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)為腫瘤流行病學(xué)的發(fā)展帶來了新機(jī)遇和巨大挑戰(zhàn)。通過各種組學(xué)技術(shù)，將基因變異、基因表達(dá)、蛋白質(zhì)功能等多方面的信息在不同層面上加以整合，并與流行病學(xué)前瞻性研究設(shè)計(jì)相結(jié)合，將更加全面和深入地認(rèn)識暴露與結(jié)局之間關(guān)系，為腫瘤等復(fù)雜疾病病因的研究提供新的思路和方法。然而，基于各種組學(xué)的研究設(shè)計(jì)將會產(chǎn)生海量的信息數(shù)據(jù)，這就要求流行病學(xué)要不斷吸收其他學(xué)科的先進(jìn)理論與方法，將流行病學(xué)和系統(tǒng)生物信息學(xué)等新技術(shù)方法進(jìn)行有效整合和創(chuàng)新。

目前，分子流行病學(xué)研究中面臨的最大挑戰(zhàn)是如何在海量數(shù)據(jù)中挖掘出與疾病相關(guān)的有效信息。以腫瘤為例，面對大量報(bào)道的腫瘤遺傳易感基因，人們開始思考，基于目前對各種腫瘤的認(rèn)識以及對易感基因的了解是否可以通過易感基因來預(yù)測腫瘤高危個(gè)體，答案顯然不能。因?yàn)槟[瘤的病因并不能單純歸咎于基因的改變，流行病學(xué)證據(jù)表明，腫瘤的發(fā)生是基因與環(huán)境交互作用的結(jié)果。因此，如何正確分析和評價(jià)基因與環(huán)境的交互作用在腫瘤病因?qū)W的作用就顯得至關(guān)重要。我們可以的看到在王甜等作者層發(fā)表的關(guān)于“miR-146a和miR-196a2前體區(qū)遺傳多態(tài)性與焦?fàn)t工人遺傳損傷的關(guān)聯(lián)性研究”文章中，作者對特殊職業(yè)暴露群體焦?fàn)t工人遺傳易感性進(jìn)行了研究，客觀評價(jià)了基因-環(huán)境的交互作用。此外，張志等關(guān)于“環(huán)氧化酶2遺傳變異與吸煙交互作用影響肺癌易感性”文章中，作者對環(huán)氧化酶2啟動子區(qū)遺傳變異與吸煙的交互作用對肺癌發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)的影響進(jìn)行了分析，再次證明了基因與環(huán)境交互作用與肺癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)密切相關(guān)。

2.主要的發(fā)展特點(diǎn)和趨勢

2.1大樣本

腫瘤雖然發(fā)病率較低，從社區(qū)獲得的樣本數(shù)較少，但是通過醫(yī)院病例的積累，也可以獲得較大的樣本。近年來，用于關(guān)聯(lián)分析的樣本量不斷增加，從數(shù)百對擴(kuò)大到上千對，甚至于數(shù)千對。大樣本的需求不僅可避免小樣本的誤差，使得分析結(jié)果更加可信，更在于能夠準(zhǔn)確地分層，研究基因單倍型及其組合、基因與基因，基因與環(huán)境的相互作用，獲得特定基因變異的致病可能性的無偏差估計(jì)。因此，大量不同種群人口內(nèi)的縱向調(diào)查，廣泛的臨床信息的收集和持續(xù)的隨訪，不管是對腫瘤抑或是常見疾病的研究都具有很高的價(jià)值。

2.2多中心合作

腫瘤大樣本的獲得除了需要研究單位醫(yī)院長期積累以外，還需要多中心合作才能獲得，從而更客觀地評價(jià)腫瘤標(biāo)記物預(yù)測腫瘤危險(xiǎn)性的能力;另外一方面，多中心合作亦利于比較不同人群、不同環(huán)境之間的差異。時(shí)下，國際上的公共群體基因組計(jì)劃（Public Population Projects in Genomics， P3G）就是多中心合作典范。其通過共享所有生物樣本庫（biobanks），技術(shù)設(shè)備和研究獲得的數(shù)據(jù)資料，為流行病學(xué)的研究者們提供一個(gè)公開、透明得有利的國際合作環(huán)境，形成一個(gè)國際性的基因組學(xué)研究團(tuán)隊(duì)，促進(jìn)國內(nèi)外學(xué)術(shù)的交流，提高分析基因與環(huán)境互作關(guān)系的統(tǒng)計(jì)效力。目前，國際上在乳腺癌、肺癌、前列腺癌、膠質(zhì)瘤等腫瘤的研究方面均采取多中心合作的策略獲取數(shù)以千對的大樣本。

2.3從單個(gè)SNP 位點(diǎn)到一個(gè)基因多個(gè)位點(diǎn)

過去由于SNP基因分型方法的限制，基因分型往往從單基因、單位點(diǎn)著手，只能分型RFLP多態(tài)位點(diǎn)。腫瘤屬多基因疾病，是由多因素、多基因的共同作用而形成的，應(yīng)該全面分析每個(gè)候選基因的多態(tài)位點(diǎn)。隨著SNP基因分型方法的發(fā)展，任意基因多態(tài)分型已經(jīng)成為可能，因而多位點(diǎn)、多基因的基因分析已經(jīng)成為發(fā)展趨勢之一，尤其是隨著國際HapMap計(jì)劃的實(shí)施，可在單倍型中選擇標(biāo)簽SNPs（taggingSNPs）來捕獲標(biāo)簽相鄰區(qū)域的遺傳多態(tài)性。這種方法工作量小且更為有效，便于迅速設(shè)計(jì)和，找到目的信息。

2.4從單基因到整個(gè) 基因整條通路，到全基因組覆蓋

多基因病的相關(guān)基因研究策略之一是從候選基因著手，選擇候選基因應(yīng)考慮疾病發(fā)生的分子生物學(xué)機(jī)制，選擇候選基因必須在生物學(xué)機(jī)制上找到科學(xué)依據(jù);其次，要充分意識到腫瘤的復(fù)雜性和多基因特性，需要從基因網(wǎng)絡(luò)和腫瘤形成和轉(zhuǎn)移的生物學(xué)通路上來展開研究。目前備受研究者們關(guān)注的與環(huán)境應(yīng)答有關(guān)的通路，主要包括調(diào)控有毒物質(zhì)分布和代謝的受體基因、代謝基因、抗氧化基因、葉酸代謝基因，DNA損傷修復(fù)基因，細(xì)胞周期、凋亡調(diào)控基因和細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)基因等，此外還涉及到腫瘤發(fā)生發(fā)展中的各種通路和網(wǎng)絡(luò)，如腫瘤免疫、炎癥反應(yīng)、血管生成和腫瘤轉(zhuǎn)移等。腫瘤是體細(xì)胞遺傳病，腫瘤細(xì)胞的異常表達(dá)基因也是候選基因，如腫瘤的LOH，CGH、基因突變、基因甲基化等導(dǎo)致基因表達(dá)，異常的相關(guān)基因。

2.5基因環(huán)境因素的相互作用

目前，環(huán)境致癌因素與腫瘤易感基因交互作用的研究，已成為最為活躍的前沿研究領(lǐng)域之一。腫瘤的發(fā)生、發(fā)展主要是由于基因與環(huán)境的交互作用。個(gè)體遺傳多態(tài)性的作用是復(fù)雜的。除少數(shù)例外，它們的效應(yīng)常受到基因間相互作用、環(huán)境暴露、健康與營養(yǎng)狀態(tài)及其他宿主因素的影響。這就需要研究：（1）基因-環(huán)境的相互作用，包括物理、化學(xué)和生物性的環(huán)境暴露，如煙草、環(huán)境污染與多環(huán)芳烴（PAHs）與肺癌相關(guān)的研究，暴露于電、磁場后誘發(fā)的兒童白血病和腦惡性瘤的相關(guān)研究，藻類毒素與肝癌，HPV與子宮頸癌，Hp與胃癌的相關(guān)性研究。（2）基因-營 養(yǎng)之間的交互作用，如高水果蔬菜、大蒜、維生素C的攝入與減少胃癌發(fā)生的研究，適量硒的補(bǔ)充與減少胃癌、食管癌、肝癌、大腸癌和乳腺癌發(fā)生的研究，葉酸和蛋氨酸與降低大腸癌發(fā)病危險(xiǎn)性的作用（DNA甲基化）的研究，谷類食物降低結(jié)腸和直腸癌發(fā)病的危險(xiǎn)的研究，植物脂肪攝入與結(jié)腸癌相關(guān)的研究等。

2.6從分子生物學(xué)到基因組流行病學(xué)，從相關(guān)性研究到功能研究

現(xiàn)今在分子流行病學(xué)研究中，主要開展基因的多態(tài)性與腫瘤遺傳易感性的相關(guān)性研究（associationstudy）。研究獲得的陽性結(jié)果源于統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，還需要進(jìn)行分子生物功能研究，闡明其根本機(jī)制。雖然，目前SNP的功能基因組學(xué)的研究還處于起步階段，但科學(xué)家們都意識到了這些并在加強(qiáng)，很多流行病學(xué)已經(jīng)與分子生物學(xué)研究相互結(jié)合起來。

人類基因組流行病學(xué)的興起，應(yīng)用流行病學(xué)與基因組信息相結(jié)合的研究方法，開展以人群為基礎(chǔ)的研究，評價(jià)基因組信息對人群健康和疾病的流行病學(xué)意義，是流行病學(xué)與分子流行病學(xué)交叉的前沿領(lǐng)域。該項(xiàng)目同時(shí)公開的人類基因組流行病學(xué)工作網(wǎng)，也為腫瘤分子流行病學(xué)研究提供最新的人類基因組流行病學(xué)信息，其中有關(guān)腫瘤的相關(guān)基因多態(tài)性的系統(tǒng)綜述等，為腫瘤分子流行病學(xué)研究提供了很多有關(guān)研究的最新進(jìn)展?？梢源_信，隨著檢測技術(shù)的不斷進(jìn)步，功能基因組研究和人類基因組流行病學(xué)工作網(wǎng)的深入發(fā)展，腫瘤分子流行病學(xué)一定會在探討人類腫瘤的病因、發(fā)病機(jī)制和預(yù)防措施方面作出重要貢獻(xiàn)。

結(jié)語

總之，現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展為腫瘤流行病學(xué)研究帶來了機(jī)遇，同時(shí)，各種組學(xué)研究設(shè)計(jì)為腫瘤流行病學(xué)研究提出了更高的要求。腫瘤流行病學(xué)應(yīng)與系統(tǒng)生物學(xué)等多種學(xué)科相結(jié)合，在統(tǒng)計(jì)分析方法等方面有所創(chuàng)新，為腫瘤病因?qū)W研究作出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳萬青，孫可欣，鄭榮壽，等.2014年中國分地區(qū)惡性腫瘤發(fā)病和死亡分析[J].中國腫瘤，2018，27（1）：1-14.

[2]孔梓任，王裕，馬文斌，等.癌癥篩查在中國的開展前景[J].中國醫(yī)藥導(dǎo)報(bào)，2018，15（9）：167-171.

[3]趙美萍，陳清鋒，羅小敏等.寧波市奉化區(qū)100例乙型肝炎原發(fā)性肝癌臨床流行病學(xué)調(diào)查[J].現(xiàn)代實(shí)用醫(yī)學(xué)，2018，30（03）：348-349.