第4章 預(yù)防腫瘤學(xué)常用研究方法
預(yù)防腫瘤學(xué)是現(xiàn)代預(yù)防醫(yī)學(xué)的重要分支學(xué)科,因此其研究方法也離不開預(yù)防醫(yī)學(xué)的常用方法和技術(shù)。然而,腫瘤是由多因素作用、多基因參與和多階段發(fā)展的一類慢性非傳染病,其病因和發(fā)病機制極為復(fù)雜,被公認是當(dāng)代醫(yī)學(xué)科學(xué)研究最困難和最具挑戰(zhàn)的領(lǐng)域之一,涉及多學(xué)科的理論和知識,需要多學(xué)科研究人員的共同參與,使用不同學(xué)科的方法和技術(shù)來進行探討,其中包括:流行病學(xué)調(diào)查研究方法;社會醫(yī)學(xué)調(diào)查和衛(wèi)生統(tǒng)計學(xué)分析方法;循證醫(yī)學(xué)和循證公共衛(wèi)生研究方法;系統(tǒng)生物學(xué)研究方法;疾病風(fēng)險評估方法以及分子流行病學(xué)和分子遺傳學(xué)研究方法等。
一、流行病學(xué)調(diào)查研究方法
現(xiàn)代流行病學(xué)是采用衛(wèi)生統(tǒng)計學(xué)的原理和方法,將流行病學(xué)方法應(yīng)用到預(yù)防醫(yī)學(xué)中,著重研究疾病的分布、病因,以及人群的健康狀態(tài),從而制定疾病的防治策略,達到促進健康和預(yù)防疾病的目的。流行病學(xué)調(diào)查研究方法是預(yù)防腫瘤學(xué)最重要和最常用的研究方法,主要用于掌握和預(yù)測腫瘤負擔(dān)的人群分布規(guī)律和變動趨勢,探討和驗證造成腫瘤發(fā)生和流行的各種可改變危險因素和潛在社會決定因素,對研究和開發(fā)既有科學(xué)根據(jù)又切實可行的腫瘤三級預(yù)防策略和措施,制定和執(zhí)行以證據(jù)為基礎(chǔ)的腫瘤綜合預(yù)防和控制行動計劃和實施方案,考核和評估腫瘤綜合預(yù)防和控制的質(zhì)量和效果,以及開展腫瘤循證防控策略和措施的系統(tǒng)評價和薈萃分析,為常見癌癥防控策略和措施提供現(xiàn)有最佳科學(xué)證據(jù)也有重要作用。流行病學(xué)調(diào)查研究方法歸納起來可分為觀察分析法,實驗驗證法和理論歸納法三大部分。
(一)觀察分析法
觀察分析法指通過全面、系統(tǒng)和客觀的調(diào)查和研究,對腫瘤在人群中發(fā)生、發(fā)展和分布特點進行系統(tǒng)和全面的分析、比較、歸納、判斷和推理,揭示腫瘤在人群中的分布規(guī)律和變動趨勢,探索和驗證其與各種可改變生物、行為、環(huán)境危險因素和潛在社會決定因素的因果關(guān)系,以及考核防治干預(yù)措施的效果都有重要作用。觀察分析法又可分為描述性流行病學(xué)調(diào)查研究和分析性流行病學(xué)調(diào)查研究。
1.描述性流行病學(xué)調(diào)查研究(descriptive epidemiological investigation)
包括歷史資料的收集和分析、居民死因回顧調(diào)查、腫瘤現(xiàn)患調(diào)查或篩檢、腫瘤發(fā)病登記報告、人口死因統(tǒng)計、危險因素和醫(yī)療服務(wù)情況監(jiān)測、現(xiàn)況調(diào)查、生態(tài)學(xué)調(diào)查、最終結(jié)局隨訪研究,其主要任務(wù)是描述腫瘤按時間、地域和不同人群特征(如年齡、性別、種族、民族、職業(yè)等)的分布特點,也能為病因研究提供線索和產(chǎn)生假說,開展篩檢和早期發(fā)現(xiàn)、早期診斷和早期治療等二級預(yù)防,以及評價和考核腫瘤防控行動計劃執(zhí)行的質(zhì)量和效果。篩檢是流行病學(xué)調(diào)查研究中常用的方法之一,從種類上屬于現(xiàn)況調(diào)查,目的在于早診早治和降低死亡率,是醫(yī)療衛(wèi)生機構(gòu)和研究人員運用快速檢驗方法主動地自人群中發(fā)現(xiàn)無癥狀病人的措施。普查是指在特定時間特定范圍內(nèi)人群的全面檢查,最終結(jié)果是確定人群中患病和未病者。
2.分析性流行病學(xué)調(diào)查研究(analytical epidemiological investigation)
包括病例對照研究和隊列研究。病例對照研究比較患某種腫瘤患者與未患該腫瘤的對照者,暴露于可能危險因素的百分比差異,分析這些因素與腫瘤的聯(lián)系及聯(lián)系強度。可用于:①廣泛探索腫瘤的可疑危險因素,用于病因研究的初步調(diào)查;②深入檢驗?zāi)硞€或某幾個病因假說,用于病因研究的深入探索;③提供進一步病因研究線索。隊列研究將特定人群分為暴露與非暴露,或不同暴露水平的亞組,追蹤觀察一定時間,比較兩組或各組的發(fā)病率或死亡率,以檢驗該因素與發(fā)病有無因果聯(lián)系及聯(lián)系強度。主要用于:①檢驗病因假說;②評價預(yù)防效果;③描述疾病自然史;④疾病預(yù)后研究。
(二)實驗驗證法
實驗性研究(experimental study)指將研究人群隨機分為實驗組與對照組,研究者向?qū)嶒灲M人群施加某種干預(yù)措施,而不給對照組人群該干預(yù)措施或給予安慰劑,隨訪并比較兩組人群的結(jié)局,從而判斷該措施效果的一種實驗方法。實驗性研究屬于前瞻性研究,隨機分組,具有均衡可比的對照組,有干預(yù)措施,包括臨床試驗、現(xiàn)場試驗和社區(qū)試驗。①臨床試驗(診療試驗):用實驗流行病學(xué)的方法,研究某新藥或新診療方法對病人療效的實驗稱臨床試驗。臨床試驗(clinical trial):是按實驗設(shè)計,運用隨機分配的原則將試驗對象(患者)分為試驗組和對照組,給前者某種治療措施,不給后者這種措施或給以安慰劑,經(jīng)過一段時間后評價該措施產(chǎn)生的效應(yīng),目的是進行病因研究和評價臨床治療、診斷和預(yù)后措施的效果。這里的實驗法是指在嚴格的科研條件下設(shè)計和實施研究計劃,觀察和評價產(chǎn)生的效應(yīng);②現(xiàn)場試驗(預(yù)防試驗、干預(yù)試驗):是以尚未患病的人作為研究對象,以個體為單位隨機分為兩組,一組接受預(yù)防措施而另一組則不接受,追蹤觀察比較兩組的結(jié)局;③社區(qū)試驗:是以尚未患病的人作為研究對象,以社區(qū)人群為單位隨機分為兩組,一組接受預(yù)防措施而另一組則不接受,追蹤觀察比較兩組的結(jié)局。
(三)理論歸納法
該法是以數(shù)學(xué)模型為工具,描述和研究疾病及其決定因素在人群中分布的動力學(xué)模式,深入地探討疾病流行的內(nèi)在規(guī)律,以便預(yù)測疾病流行的趨勢,提出預(yù)防和控制疾病流行的策略和措施,并評價其執(zhí)行效果的一種流行病學(xué)研究方法。使用理論歸納法必須掌握有關(guān)的流行病學(xué)知識和原理,收集充足、可靠的流行病學(xué)觀察資料,對所研究的疾病現(xiàn)象有一個較為全面的理解,而且必須掌握必要的數(shù)學(xué)知識和計算機軟件技術(shù),具有一定的軟件編程和數(shù)學(xué)建模技能。最早在癌癥研究領(lǐng)域使用數(shù)學(xué)模型的是Armitage和Doll 1957年提出的腫瘤形成隨機模型。目前,流行病學(xué)數(shù)學(xué)模型主要用于流行趨勢的預(yù)測,定量研究流行過程中各種因素的作用,設(shè)計和評價疾病控制的方案。例如,蓋爾模型(Gail model),是根據(jù)研究對象的年齡、種族、月經(jīng)開始年齡、首次活產(chǎn)年齡、近親患乳腺癌數(shù)、乳腺活檢數(shù)和乳腺活檢是否發(fā)現(xiàn)非典型增生等來預(yù)估乳腺癌風(fēng)險,可以幫助臨床醫(yī)生評估采取預(yù)防性化療或手術(shù)的必要性,并指導(dǎo)受試者的日常生活,達到降低患乳腺癌風(fēng)險的目的。
二、社會調(diào)查研究和衛(wèi)生統(tǒng)計學(xué)分析方法
與其他慢性非傳染病相同,腫瘤及其危險因素的發(fā)生、發(fā)展和分布,不但和環(huán)境因素、生物遺傳因素密切相關(guān),而且和人群的行為生活方式以及醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)等社會決定因素也有聯(lián)系,必須特別注重使用社會行為醫(yī)學(xué)的研究方法進行研究探討。社會調(diào)查研究是預(yù)防腫瘤學(xué)常用的一種調(diào)查研究方法,也是科學(xué)制定腫瘤防控政策和合理開展腫瘤的社會衛(wèi)生服務(wù)的前提,通常用于個體和群體健康情況的評價,健康危險因素評價,生活質(zhì)量評價和社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)評價。社會調(diào)查研究方法可分為定量研究和定性研究兩大類。定量研究采用概率抽樣方法選擇研究對象,并使用統(tǒng)計分析方法得出對總體的推斷結(jié)果,通常用于測量事物發(fā)生的數(shù)量變化和影響范圍,目的是獲得事物的數(shù)量指標,包括觀察法、訪談法、自填問卷法、文獻法、醫(yī)學(xué)檢查和理化分析、專題小組討論和案例研究等。定性研究采用非概率抽樣法抽取研究對象,對研究人群的特殊情況進行研究,其結(jié)果一般不能外推,可用于輔助定量研究設(shè)計和提出研究假說,協(xié)助分析和解釋定量研究結(jié)果,與定量研究共同進行比較演繹和歸納,以便深入地揭示事物的現(xiàn)況和相關(guān)事物的內(nèi)在本質(zhì)和規(guī)律,進行快速評估,為其他研究提供信息。實際工作中,定量研究常與定性研究交互使用,共同揭示社會衛(wèi)生狀況和相關(guān)事物的內(nèi)在聯(lián)系和本質(zhì)。實際使用時,必須充分利用疾病數(shù)據(jù)庫的海量疾病相關(guān)數(shù)據(jù),采用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、生物信息技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),對數(shù)據(jù)進行深度挖掘利用,以識別疾病相關(guān)危險因素,進行健康風(fēng)險評估、疾病早期干預(yù)和預(yù)測預(yù)警。衛(wèi)生統(tǒng)計學(xué)是統(tǒng)計學(xué)與醫(yī)學(xué),特別是預(yù)防醫(yī)學(xué)相結(jié)合的一門應(yīng)用學(xué)科,其原理和方法有助于正確地進行醫(yī)學(xué)研究設(shè)計,合理地選擇統(tǒng)計方法,恰當(dāng)?shù)亟忉屟芯拷Y(jié)果,科學(xué)地揭示大量數(shù)據(jù)中所蘊藏的內(nèi)在規(guī)律。因此預(yù)防腫瘤學(xué)必須學(xué)習(xí)和使用衛(wèi)生統(tǒng)計學(xué)來進行研究設(shè)計、資料收集、資料整理和資料分析,目的在于從統(tǒng)計數(shù)據(jù)中挖掘提取有用信息,取得可靠的調(diào)查研究結(jié)論。
三、循證醫(yī)學(xué)和循證公共衛(wèi)生研究方法
循證醫(yī)學(xué)(evidence based medicine,EBM)是一種努力尋找和運用目前所能獲得的最佳科學(xué)證據(jù)來指導(dǎo)臨床和預(yù)防實踐的方法學(xué),已成為最近20年來快速發(fā)展起來的一門醫(yī)學(xué)新興學(xué)科,其核心是證據(jù),即醫(yī)療衛(wèi)生人員在臨床診療和疾病預(yù)防實踐中,要以現(xiàn)有最佳科學(xué)研究證據(jù)為基礎(chǔ)來確定診療、預(yù)防和公共衛(wèi)生決策。最新的科學(xué)研究證據(jù)來源于經(jīng)過嚴格評價的臨床流行病學(xué)研究或基于臨床流行病學(xué)的原理和方法所做的系統(tǒng)綜述。而循證公共衛(wèi)生是在進行包括健康維護、疾病預(yù)防和健康促進在內(nèi)的社區(qū)和人群保健決策時,要審慎、公正、明智地運用當(dāng)前可得到的最佳證據(jù)。循證公共衛(wèi)生與循證醫(yī)學(xué)之間有一定差別:①公共衛(wèi)生決策與臨床醫(yī)學(xué)實踐所采用的證據(jù)類型有所區(qū)別;②臨床證據(jù)的數(shù)量要遠遠多于公共衛(wèi)生實踐;③臨床干預(yù)至產(chǎn)生效果的時間較短,而公共衛(wèi)生干預(yù)至產(chǎn)生效果的時間較長;④醫(yī)療專業(yè)培訓(xùn)較為正規(guī),執(zhí)業(yè)需要較為嚴格的資質(zhì)證書;而公共衛(wèi)生專業(yè)培訓(xùn)的學(xué)科較多,公共衛(wèi)生專業(yè)人員的執(zhí)業(yè)資質(zhì)沒有醫(yī)療執(zhí)業(yè)人員那么嚴格,也為高效地進行復(fù)雜的決策過程帶來一定的限制;⑤循證公共衛(wèi)生的決策是由小組集體做出的,而循證醫(yī)學(xué)的決策往往是由單個醫(yī)生做出的。另外,循證醫(yī)學(xué)的對象是個人的治療及其效果,而循證公共衛(wèi)生的對象是公共衛(wèi)生干預(yù)項目或措施的制定、執(zhí)行,目的在于改善人群的健康狀況。要篩選最佳證據(jù),就必須使用循證醫(yī)學(xué)和循證公共衛(wèi)生的方法檢索、收集和評價有關(guān)的科學(xué)研究結(jié)果,系統(tǒng)評估研究是否具有科學(xué)嚴密的設(shè)計,是否運用了科學(xué)的臨床流行病學(xué)的方法,是否控制了有關(guān)偏倚和混雜因素,以及是否具有重要的臨床和社區(qū)預(yù)防服務(wù)意義。循證醫(yī)學(xué)和循證公共衛(wèi)生決策中最常用的證據(jù)總結(jié)和證據(jù)評價方法,其基本過程包括:①構(gòu)建需要回答的問題;②系統(tǒng)檢索證據(jù);③評價證據(jù)質(zhì)量并篩選高質(zhì)量證據(jù);④對研究證據(jù)進行綜合分析或定量評價,如薈萃分析;⑤評估證據(jù)適用背景,進行決策;⑥考核干預(yù)效果。
所謂循證衛(wèi)生決策,是指根據(jù)“證據(jù)(evidence)”來制定醫(yī)療衛(wèi)生政策和法規(guī)。衛(wèi)生決策可分為兩類,一類是關(guān)于群體的宏觀決策,包括衛(wèi)生政策和法規(guī),循證公共衛(wèi)生與衛(wèi)生管理;另一類是針對個體(人)的微觀決策,如臨床決策,治療方案的制定和循證臨床實踐。循證決策包含三個環(huán)節(jié),首先是生產(chǎn)證據(jù),其次是總結(jié)和傳播證據(jù),第三是利用證據(jù)進行決策。實施循證決策可以提高決策者收集、評估和利用證據(jù)的能力;營造一個有利于循證決策的文化和環(huán)境,在實踐中可以根據(jù)新出現(xiàn)的現(xiàn)象和“證據(jù)”,修訂現(xiàn)行的衛(wèi)生政策,使衛(wèi)生改革與發(fā)展走上良性、可持續(xù)發(fā)展的道路。傳統(tǒng)的衛(wèi)生決策很多是主觀臆斷決策,而非循證決策。至少有三個要素影響循證衛(wèi)生決策的效果:一是要有研究證據(jù),二是要有可利用的衛(wèi)生資源,三是政策的價值取向。
循證公共衛(wèi)生的研究通常分為三個階段進行。第一是證據(jù)生產(chǎn)及其質(zhì)量評價分類階段。2001年5月英國牛津循證醫(yī)學(xué)中心提出了證據(jù)的分級和推薦標準,共分為治療、預(yù)防、病因、危害、預(yù)后、診斷和經(jīng)濟學(xué)分析七個方面。第二是證據(jù)的總結(jié)和傳播階段。證據(jù)作為解決問題的知識產(chǎn)品,應(yīng)該為人類所共享,接受公眾的監(jiān)督,保證需要者能及時獲取,并利用證據(jù)解決實際問題。不是每個人都有能力和時間生產(chǎn)、收集、評價和分析證據(jù)。特別是,由于醫(yī)學(xué)研究和醫(yī)學(xué)文獻日益增多,普通醫(yī)療衛(wèi)生工作者往往無法親自總結(jié)和分析這些浩如煙海的科學(xué)文獻和相關(guān)證據(jù),因此證據(jù)的總結(jié)和傳播便更為重要和迫切,必須有專門的機構(gòu)提供及時和優(yōu)質(zhì)的循證信息服務(wù)。Haynes在2001年建議將循證信息服務(wù)分為五級(5S模型):最基層一級為原始研究,次基層一級為系統(tǒng)評價(如Cochrane系統(tǒng)評價),然后第三級是概述(如循證醫(yī)學(xué)期刊上對原始研究和綜述的簡要描述),第四級為循證教科書總結(jié),最高一級是計算機決策支持系統(tǒng)。查找科學(xué)證據(jù)進行決策可首先從“5S”模型的最上一層“計算機決策支持系統(tǒng)”開始,即必須將所有有關(guān)研究證據(jù)與電子病歷整合起來,構(gòu)成最新的循證指南,保證決策的準確性和時效性。如果沒有計算機決策支持系統(tǒng)則需要在下一層循證教科書“總結(jié)”中查找證據(jù)。此層面的資源有:《臨床證據(jù)》(Clinical Evidence,http:/ /clinicalevidence. bmj. com)、美國內(nèi)科醫(yī)師協(xié)會下屬的醫(yī)師信息和教育資源(PIER,http:/ /pier. acponline. org)等。如果還不能解決問題,則需要查閱下一層數(shù)據(jù)庫“概述”,如美國內(nèi)科醫(yī)師協(xié)會雜志俱樂部(ACP Journal Club,http:/ /www. acpjc. org),循證醫(yī)學(xué)期刊( Evidence- Based Medicine,http:/ /ebm. bmj. com)與牛津大學(xué)的Bandolier(http:/ /www. jr2oxacuk/bandolier)等。如果問題還未解決,則需要查閱“綜述”,如Cochrane圖書館(http:/ /www. thecochranelibrary. com)數(shù)據(jù)庫。其中,循證預(yù)防腫瘤學(xué)最重要的網(wǎng)址是美國國立癌癥研究所(NCI)、美國疾病預(yù)防和控制中心(CDC)和美國抗癌協(xié)會(ACS)共同開發(fā)的癌癥控制計劃、連接、行動和循證工具網(wǎng)絡(luò)(http:/ /cancercontrolplanet. gov)以及美國衛(wèi)生保健研究和質(zhì)量管理局(AHRQ)支持組建的美國預(yù)防服務(wù)特別工作組和社區(qū)預(yù)防服務(wù)特別工作組網(wǎng)站(http:/ /uspreventiveservicestaskforce. org和http:/ /thecommunityguide. org)。如果通過以上途徑都沒有找到滿意的支持證據(jù),則需要通過美國國立醫(yī)學(xué)圖書館(PubMed)、荷蘭醫(yī)學(xué)文摘(EMBase)、中國生物醫(yī)學(xué)文摘數(shù)據(jù)庫(CBMDisc)等數(shù)據(jù)庫查找原始研究。第三是基于證據(jù)進行決策階段。研究證據(jù)是科學(xué)決策的重要依據(jù)和手段,但證據(jù)本身并不等于決策。決策,尤其是公共衛(wèi)生決策是一個復(fù)雜過程,往往受證據(jù)本身、決策環(huán)境、資源、決策者(技能、經(jīng)驗和偏好)和用戶的價值取向等多因素影響。
四、系統(tǒng)生物學(xué)研究方法
近代生物學(xué)研究主要是以分子生物學(xué)和細胞生物學(xué)研究為主。研究方法皆采用典型的還原論方法。到目前為止,還原論的研究已經(jīng)取得了大量的成就,在細胞甚至在分子水平對生物體都有了很詳盡的了解,但對生物體整體的行為卻很難給出系統(tǒng)、圓滿的解釋。生物科學(xué)還停留在實驗科學(xué)的階段,沒有形成一套完整的理論來描述生物體如何在整體上實現(xiàn)其功能行為。盡管對一個復(fù)雜的生物系統(tǒng)來說,研究基因和蛋白質(zhì)是非常重要的,而且它將是我們系統(tǒng)生物學(xué)的基礎(chǔ),但是僅僅這些尚不能充分揭示一個生物系統(tǒng)的全部信息。這種研究結(jié)果只限于解釋生物系統(tǒng)的微觀或局部現(xiàn)象,并不能解釋系統(tǒng)整體整合功能的來源,不能充分揭示一個生物系統(tǒng)的信息,且忽略了系統(tǒng)中各個層面的交互、支持、整合等作用,限制了生物學(xué)研究的發(fā)展。系統(tǒng)生物學(xué)是研究一個生物系統(tǒng)中所有組成成分(基因、mRNA、蛋白質(zhì)等)的構(gòu)成,以及在特定條件下這些組分間的相互關(guān)系,并通過計算生物學(xué)建立一個數(shù)學(xué)模型來定量描述和預(yù)測生物功能、表型和行為的學(xué)科。以往的實驗生物學(xué)僅關(guān)心基因和蛋白質(zhì)的個案,而系統(tǒng)生物學(xué)則要研究所有的基因、所有的蛋白質(zhì)、組分間的所有相互關(guān)系。即利用系統(tǒng)的方法,綜合分析觀察實驗的數(shù)據(jù),并通過建立一定的數(shù)學(xué)模型,利用其對真實生物系統(tǒng)進行預(yù)測來驗證模型的有效性,從而揭示出生物體系所蘊涵的奧秘,因此,系統(tǒng)生物學(xué)是以整體性研究為特征的科學(xué),是生物學(xué)領(lǐng)域革命性的方法論,正在成為生物學(xué)研究方法的主流。
目前,國際上根據(jù)所使用研究工具的不同,系統(tǒng)生物學(xué)的研究方法可分為兩類:一類是實驗性方法,一類是數(shù)學(xué)建模方法。實驗性方法主要是通過進行控制性的反復(fù)實驗來理解系統(tǒng)。首先明確要研究的系統(tǒng)以及所關(guān)注的系統(tǒng)現(xiàn)象或功能,鑒別系統(tǒng)中的所有主要元素,如DNA、mRNA、蛋白質(zhì)等,并收集所有可用的實驗數(shù)據(jù),建立一個描述性的初級模型(比如圖形的),用以解釋系統(tǒng)是如何通過這些元素及它們之間的相互作用實現(xiàn)自身功能的。其次在控制其他條件不變的情況下,干擾系統(tǒng)中的某個元素,由此得到這種干擾情況下系統(tǒng)各個層次水平的一些數(shù)據(jù),同時收集系統(tǒng)狀態(tài)隨時間變化的數(shù)據(jù),整合這些數(shù)據(jù)并與初級模型進行比較,對模型與實際之間的不符之處通過提出各種假設(shè)來進行解釋,同時修正模型。再設(shè)計不同的干擾,重復(fù)上面的步驟,直到實驗數(shù)據(jù)與模型相一致為止。
數(shù)學(xué)建模方法是根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)在機制對系統(tǒng)建立動力學(xué)模型,來定量描述系統(tǒng)各元素之間的相互作用,進而預(yù)測系統(tǒng)的動態(tài)演化結(jié)果。首先選定要研究的系統(tǒng),確定描述系統(tǒng)狀態(tài)的主要變量,以及系統(tǒng)內(nèi)部和外部環(huán)境中所有影響這些變量的重要因素。然后深入分析這些因素與狀態(tài)變量之間的因果關(guān)系,以及變量之間的相互作用方式,建立狀態(tài)變量的動態(tài)演化模型。再利用數(shù)學(xué)工具對模型進行求解或者定性定量分析,充分挖掘數(shù)學(xué)模型所反映系統(tǒng)的動態(tài)演化性質(zhì),給出可能的演化結(jié)果,從而對系統(tǒng)行為進行預(yù)測。系統(tǒng)生物學(xué)的實驗方法和技術(shù)由各種組學(xué)研究組成,其中包括基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)和表觀遺傳學(xué)等,這些高通量的組學(xué)實驗構(gòu)成了系統(tǒng)生物學(xué)的技術(shù)平臺,為建立模型提供所需的數(shù)據(jù),并辨識出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),為生物系統(tǒng)的闡明和定量預(yù)測奠定強而有力的基礎(chǔ)。計算生物學(xué)包括數(shù)據(jù)開采和模擬分析。數(shù)據(jù)開采是從各實驗平臺產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)和信息中,抽取隱含其內(nèi)的規(guī)律并形成假說。模擬分析是用計算機驗證所形成的假說,并對擬進行的體內(nèi)、體外生物學(xué)實驗進行預(yù)測,最終形成可用于各種生物學(xué)研究和預(yù)測的虛擬系統(tǒng)。系統(tǒng)生物學(xué)最重要的研究手段是干涉(perturbation)。系統(tǒng)生物學(xué)的發(fā)展正是由于對生物系統(tǒng)的干擾手段不斷進步促成的。干涉主要分為從上到下(top-down)或從下到上(bottom-up)兩種。從上到下,即由外及里,主要指在系統(tǒng)內(nèi)添加新的元素,觀察系統(tǒng)變化,例如,在系統(tǒng)中增加一個新的分子以阻斷某一反應(yīng)通路。而從下到上,即由內(nèi)到外,主要是改變系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的某些特征,從而改變整個系統(tǒng),如利用基因敲除,改變在信號傳導(dǎo)通路中起重要作用的蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)錄和翻譯水平。使用系統(tǒng)生物學(xué)方法研究疾病過程中各種因素間的相互作用和調(diào)控關(guān)系對新的診斷、治療和預(yù)防措施的發(fā)展,使醫(yī)學(xué)更具預(yù)測性、預(yù)防性和個體化都有極為重要的意義,可大大促進基因工程藥物研究、藥物靶標、免疫靶標、基因治療靶標的發(fā)現(xiàn),以及疾病診斷技術(shù)、生物醫(yī)藥支撐產(chǎn)品的研制。
五、健康風(fēng)險評估方法
健康風(fēng)險評估(health risk appraisal,HRA)是一種方法或工具,用于描述和評估某一個體未來發(fā)生某種特定疾病,或因為某種特定疾病導(dǎo)致死亡的可能性。這種分析過程目的在于估計特定時間發(fā)生的可能性,而不在于做出明確的診斷。健康風(fēng)險評估包括一般健康風(fēng)險評估,疾病風(fēng)險評估,環(huán)境與生態(tài)風(fēng)險評估,生活方式/行為評估以及生命質(zhì)量評估。通過對個人和人群健康狀況或未來患病風(fēng)險的量化評估,篩查出個人或人群的主要健康問題及危險因素,并對危險因素所致健康危險的程度與干預(yù)重點和成效進行優(yōu)先排序,為個人或人群的干預(yù)方案提供信息基礎(chǔ),也為健康追蹤和干預(yù)效果評價(包括經(jīng)濟評價)提供比較的基礎(chǔ)。健康風(fēng)險評估是對個人的健康狀況及未來患病/死亡危險性的量化評估,包括健康狀態(tài)、未來患病/死亡危險、量化評估三個方面內(nèi)容。健康是一種包括軀體健康、心理健康和社會適應(yīng)能力良好三個層次的狀態(tài),而不僅僅是沒有疾病或身體虛弱。從絕對健康到絕對死亡,個體要經(jīng)歷低危險狀態(tài)、中危險狀態(tài)、高危險狀態(tài)及疾病的產(chǎn)生、出現(xiàn)不同的預(yù)后等多個階段,且各個階段是動態(tài)連續(xù)、逐漸演變的。在被診斷為疾病之前,進行有針對性的預(yù)防干預(yù)有可能成功消除、攔截、阻斷、延緩、甚至逆轉(zhuǎn)疾病的發(fā)生和發(fā)展進程,從而實現(xiàn)維護健康和預(yù)防疾病的目的。例如,可以通過健康風(fēng)險分析和評估的方法確定冠心病、腦卒中、癌癥、糖尿病等慢性非傳染病的高危人群,通過有效的干預(yù)手段控制健康危險因素,減低發(fā)病風(fēng)險,可以在這些疾病發(fā)展的早期、尚未發(fā)展成為不可逆轉(zhuǎn)之前阻止或延緩疾病的進程。健康風(fēng)險評估主要根據(jù)循證醫(yī)學(xué)、流行病學(xué)和生物統(tǒng)計學(xué)等的原理和技術(shù),預(yù)測未來一定時期內(nèi)具有一定特征的人群的病死率或患病率,通常使用患病危險性、健康年齡、健康分值等結(jié)果指標來量化評估。健康風(fēng)險評估的基本方式包括問卷、危險度估算和評估報告,且大都實現(xiàn)了計算機化。健康風(fēng)險評估的目的在于:幫助個體綜合認識健康危險因素,鼓勵和幫助人們改正不健康的行為,制定個體化的健康干預(yù)措施,評價干預(yù)措施的有效性以及將健康管理人群進行分類,提高干預(yù)的針對性和有效性,達到資源的最大利用和健康的最大效果。健康風(fēng)險評估最常用的方法是多因素模型法,它建立在多因素數(shù)理分析基礎(chǔ)上,即采用統(tǒng)計學(xué)概率理論的方法得出患病危險性與危險因素之間的關(guān)聯(lián)模型,能同時包括多種危險因素,常用的有生存分析法、壽命表分析法,薈萃分析(meta analysis)、合成分析法(synthesis analysis)、多元回歸分析(例如logistic回歸和Cox回歸,等)。
六、分子和遺傳流行病學(xué)研究方法
分子流行病學(xué)和遺傳流行病學(xué)是兩門新興的現(xiàn)代流行病學(xué)分支學(xué)科,旨在分子水平上研究和探討人類當(dāng)代常見慢性非傳染病的環(huán)境和遺傳病因及其相互作用的規(guī)律。它們所使用的獨特研究方法也是當(dāng)代預(yù)防醫(yī)學(xué),特別是預(yù)防腫瘤學(xué)不可或缺的重要手段。近年來,核酸、蛋白質(zhì)等大分子研究的不斷深入,使生命科學(xué)進入“分子時代”,新興和交叉學(xué)科不斷產(chǎn)生,除了系統(tǒng)生物學(xué)一系列組學(xué),如基因組學(xué)、蛋白組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、代謝組學(xué)、表觀遺傳學(xué)和生物信息學(xué)等外,分子流行病學(xué)和遺傳流行病學(xué)所使用的方法也成為探討疾病病因和開發(fā)防控途徑常用的研究方法。分子流行病學(xué)是研究人群中疾病或健康狀態(tài)相關(guān)生物標志的分布及其影響因素、醫(yī)學(xué)相關(guān)生物群體特征及其與人類疾病或健康的關(guān)系,制定防治疾病、促進健康的策略和措施的科學(xué)。分子流行病學(xué)不僅可以闡明暴露-發(fā)病連續(xù)帶進程中不同階段的暴露-效應(yīng)關(guān)系(即因果關(guān)聯(lián)),也可研究暴露-發(fā)病連續(xù)帶不同階段機體易感性的具體特征和意義,揭示傳統(tǒng)流行病學(xué)提到的“黑箱理論”的秘密,以闡明疾病發(fā)生、發(fā)展過程及其規(guī)律。甚至進一步使用各種生物標志:暴露標志、易感性標志和效應(yīng)標志研究人群中疾病/健康的影響因素、防治策略和措施,并準確評價其效果。除了傳統(tǒng)流行病學(xué)常用的描述性研究、分析性研究方法(病例對照研究,病例病例研究,隊列研究,巢式病例對照研究)和實驗研究外,分子流行病學(xué)還使用許多實驗室檢測技術(shù)來進行疾病遺傳易感性和發(fā)病機制的探索研究,其中包括:核酸技術(shù)(核酸凝膠電泳、聚合酶鏈反應(yīng)、核酸雜交、核酸測序),蛋白質(zhì)技術(shù),酶學(xué)技術(shù),生物芯片技術(shù),以及免疫學(xué)技術(shù)(酶聯(lián)免疫吸附試驗ELISA、熒光免疫試驗FIA、放射免疫試驗RIA、免疫細胞化學(xué)檢測ICC),色譜技術(shù)(高效液相色譜技術(shù)HPLC、液相蛋白色譜技術(shù)FPLC、變性高效液相色譜DHPLC和毛細管電泳技術(shù)CE),納米技術(shù)等實驗室技術(shù),大大促進了個體和群體健康和疾病風(fēng)險評估及預(yù)防控制策略和措施的進展。遺傳流行病學(xué)是研究親屬中疾病的病因、分布和控制,以及研究人群中疾病遺傳原因的一門科學(xué),隨著醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、流行病學(xué)研究方法和計算機技術(shù)的發(fā)展,遺傳流行病學(xué)得到了飛速發(fā)展,逐步成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)科學(xué)的一個重要分支。目前,遺傳流行病學(xué)的研究重點是確定那些和特定疾病或健康狀態(tài)相關(guān)的基因,研究它們在人群中的變異以及它們和其他因素發(fā)生相互作用的機制。遺傳流行病學(xué)的主要方法包括:家族聚集性研究(病例對照研究、雙生子研究和養(yǎng)子研究)、分離分析(系譜圖-系譜分析-分離分析segregation analysis)、連鎖分析(linkage analysis,包括參數(shù)和非參數(shù)連鎖分析)、關(guān)聯(lián)分析(association analysis)等研究和分析技術(shù)。
恐懼魔王
穿越之蟲族主宰在異界
權(quán)力巔峰李翰林
子不語
想說愛你不容易
玄醫(yī)梟后
名門閨秀
戰(zhàn)神七小姐
劍道第一仙大結(jié)局
醫(yī)家女
預(yù)防腫瘤學(xué)的研究方法正在逐步引起世界各國學(xué)者的密切關(guān)注。嚴酷的事實告訴人們,如果把抗擊癌癥的重點放在癌癥的診斷治療方面,無論投入多少金錢,目前也只能收到事倍功半的結(jié)果;只有不斷開創(chuàng)新的研究方法和技術(shù),把防癌戰(zhàn)線前移,以防為主及“治未病”,力求早診早治,才能收到事半功倍的效果。
(黎鈞耀 趙平)