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1、环境基因组计划(EGP)对预防 医学发展的影响 巴 月,吴逸明 3 ,王国领 3 3 (郑州大学公共卫生学院 劳动卫生与环境卫生学教研室,河南 郑州450052) 摘要:1998年美国正式启动环境基因组计划,该计划旨在探讨环境-基因的交互作用,寻找对环境因素损伤的易感 基因及环境反应基因的多态性在疾病病因和发病过程中的作用,因而该计划的实施将对预防医学的发展产生重要 的影响。 关键词:环境基因组计划;预防医学;影响 中图分类号:Q78 ;R11 文献标识码:A 文章编号:1002 - 0772(2003)02 - 0001 - 04 The Effect of EGP on Preventiv
2、e Medicine BA Yue, WU Yi-ming 3 , WANG Guo-ling 3 3 ( College of Public Health , Zhengzhou University , Zhengzhou450052, China) Abstract :America formally started the Environmental Genome Project in 1998. The purpose of this project is to discuss the interaction between gene and environment , and th
3、en to find out the role of susceptible gene and the polymorphism of environmental response gene in the process of the formation of disease. Thus ,it will produce the important effect on the preventive medicine. Key words :EGP;preventive medicine;effect 在1990年美国首先启动人类基因组计划 (Hu 2 man Genome Project ,
4、HGP)之后,环境基因组计划 (Environmental Genome Project ,EGP)也于1997由 美国国家环境卫生科学研究所(National Institute of Environmental Health Sciences ,NIEHS)首先提出并 于1998年斥资6 000万美元正式启动。我国也于 2000年开始环境基因组计划的研究。环境基因组 计划的主要目标是推进有重要功能意义的环境应答 基因的多态性的研究,确定它们引起环境暴露致病 危险性差异的遗传因素,并以开展和推动环境-基 因相互作用对疾病发生影响的人群流行病学研究为 最终目的;因此该计划的实施将对预防医学的发
5、展 产生重大的影响。 1 环境基因组计划(EGP)简介 1. 1EGP的确立及其目标 人类健康受多种因素的影响,如环境暴露、 遗传 易感性、 社会条件等。飞速发展的分子遗传学使人 们逐渐认识到对环境暴露的易感性在不同个体中存 在遗传背景的差异。某些基因对环境因素的作用会 产生特定的反应,称为环境应答基因(environmental response gene)。环境基因组即指基因组中环境应 答基因的总和。随着环境相关基因研究工作的开 展,目前国际上已开始形成环境基因组学。1997 年,美国国家环境卫生科学研究所在美国国立卫生 研究院(National Institute of Health ,
6、NIH)内召开了 环境基因组计划研讨会,提出环境基因组计划,拟在 美国部分人群中探寻环境相关疾病的遗传基因序列 的多样性。1998年正式投资专项基金进行该项研 究,预计头6年先投入6千万美元以启动该计划。 NIH的人类基因组研究所及癌症研究所、 美国能源 部及其他联邦机构也参与了这项巨大的工程。 EGP项目的目标和内容不同于HGP ,HGP侧 1医学与哲学2003年2月第24卷第2期总第261期 重于疾病基因的研究,而EGP侧重于疾病的预 防1。但EGP很大程度上要依赖HGP发展起来的 技术以进行基因序列的分析,同时二者的研究成果 可相互补充;而且EGP将对后基因组计划基因功能 的研究提供有益
7、的信息。 EGP着重于研究环境与人类疾病的关系。它 有两个主要的目标: 推进有重要功能意义的环境 应答基因的多态性的研究,确定个体在相同环境暴 露下产生不同疾病危险性的差异; 通过改进基因 分析方法,优化研究设计,建立样品资源库等,推进 基因-环境相互作用对疾病发生影响的流行病学研 究。 1. 2EGP拟研究的环境相关疾病和候选基因 EGP拟研究的与环境相关的疾病和缺陷有7 类。包括癌症(肺癌、 膀胱癌、 乳腺癌及前列腺癌)、 呼吸系统疾病(哮喘、 纤维囊性肿)、 退行性神经系统 疾病(早老性痴呆、 帕金森综合征、 肌萎缩内侧硬化 症)、 发育障碍(智力低下、 多动症)、 先天缺陷(口面 裂)
8、、 生殖功能缺陷(不育、 子宫肌瘤、 子宫内膜异位、 青春期早熟)、 自身免疫疾病(全身性红斑狼疮、 多发 性硬化)等。 尽管HGP已鉴定出人类约有3. 5万个基因, EGP在众多环境相关基因中确定了10类候选基因 拟进行多态性研究,包括:DNA修复基因、 外源化合 物代谢及解毒基因、 代谢基因、 信号传导基因、 受体 基因、 介导免疫和感染反应的介质基因、 参与氧化过 程的基因、 介导营养因素的基因、 细胞循环控制基 因、 细胞内药物敏感基因。其候选基因中大约有 100个左右的代谢及解毒基因,大约有50个DNA 修复基因及50个毒物受体基因。此外,EGP还对 新的未知环境易感基因的发现与鉴定
9、感兴趣。 2 预防医学的发展历程和发展趋势 预防医学是在人类生活和生产实践中逐渐形成 并成为医学的重要分支之一。它的发展大致经历了 以个体-群体-社会为对象的三个阶段。 个体预防阶段也称经验预防阶段,是预防医学 的形成时期,由于这个时期受到社会生产发展水平 的限制,预防措施多偏重于以个人为对象。 群体预防阶段也称实验预防医学阶段;在17世 纪工业革命后,自然科学的发展推动了临床医学的 发展,也为预防医学的发展提供了理论基础和实验 手段;同时,由于生产的进一步社会化,城市人口大 量增加,造成职业病、 传染病剧增,促进了预防医学 思想的转变,人们在与天花、 霍乱、 鼠疫等烈性传染 病的斗争中,逐渐
10、认识到群体预防的重要性,从而形 成了从个体摄生防病向社会性预防的转变,这也被 称为医学史上著名的第一次革命。 社会预防阶段也称社会及人类预防阶段。进入 20世纪下半叶以来,由于工业迅速发展,人类疾病 谱发生了明显的变化,由传染病为主转变为以心脑 血管疾病、 恶性肿瘤、 糖尿病及医源性疾病等为主, 美国教授恩格尔提出的生物-心理-社会医学模 式,取代了传统的生物医学模式,也形成了第二次卫 生革命。人们对健康的认识也从单纯的 “无病就是 健康” 转变为现在的 “健全的身心状态和社会适应能 力” 。 随着健康观和病因观的转变,人们认识到威胁 人类健康的因素不仅来自人体内部结构和功能的改 变,更重要的
11、是来自人们自身行为、 生活方式的改变 和生活环境、 生产环境的污染。因此,预防医学也必 须从实验室扩大到社会实践、 从单纯的生理预防扩 大到社会心理预防,而且预防的范畴也大大扩大。 在此基础上提出的社区卫生及 “大卫生观”,又被称 之为第三次卫生革命。 从预防医学的发展进程来看,预防医学研究的 理论与实践体系始终与社会的进步、 医学的发展紧 密相关,随着分子生物学技术的应用、 计算机信息技 术的发展,预防医学将朝着微观与宏观并重,分化与 综合相结合,以防病与保健为基本任务,以提高生命 质量和人口素质为最终目标的方向发展。 3EGP对预防医学发展产生的影响 3. 1EGP对人类疾病的预防、 人口
12、素质的提高将 起到巨大的推动作用 人类疾病多是环境因素与遗传因素共同作用的 结果,但二者是如何相互作用的,人们对此知之甚 少2。虽然外源化合物暴露的危险度评价有一整 套相对健全的评价体系,但这些评价是以一般人群 的平均暴露资料和实验数据为基础,未考虑个体的 实际耐受力以及个体基因多态性对暴露危险度的影 响。因此,只有掌握了易感环境应答基因的特点、 意 义及分布,才能对暴露性进行准确分析;通过研究遗 传易感性对环境因素的反应差异,更加精确地识别 导致疾病的环境因素和暴露的危险度,对有效预防 疾病,提高公众健康有着直接的促进作用3。有人 也称之为医学史上的又一次飞跃。 从表面看,EGP所研究的关于
13、环境暴露的人群 易感性问题,似乎又把疾病的预防从群体预防转向 个体预防。但依据辩证唯物主义观点,此个体非彼 个体,在医学发展的螺旋式上升过程中,这种个体预 防的意义已与早期个体摄生预防的意义完全不同, 2Medicine and Philosophy ,February 2003 ,Vol. 24 ,No. 2 ,Total No. 261 这种个体预防是建立在全社会人口素质提高的基础 之上,是以群体预防为基础、 以群体预防与个体预防 相结合为宗旨、 以 “健康为人人,人人为健康” 为目 的、 以提高全人类健康水平为最终目标的。通过 EGP筛选易感个体,采取有力的医学和行为干预措 施,制定有效
14、的预防方案,能更好地保护易感亚群。 以接触煤焦沥青作业为例:煤焦沥青中含有包括苯 并芘在内的多种致癌物,这些物质进入体内后需经 过复杂的代谢,在多种代谢酶的作用下或被解毒排 出体外,或被激活产生有害作用;而体内许多代谢酶 可发生广泛的功能变异,通常具有遗传多态性;因 此,如果某个体缺乏毒物代谢解毒酶(如GST)或代 谢活化酶(如CYP450)过表达,则该个体对暴露于 此类毒物有较高的易感性,由此能精确地鉴定出其 暴露的真实危险度;通过筛选出这些易感个体,使其 尽可能脱离接触此类毒物的职业环境(如焦炉作业、 沥青作业 ) , 使易感个体得到照顾。当然,人体是一 个复杂的系统,由于存在复杂的多基因
15、的交互作用, 仅仅分析个体的基因多态性并不意味着就完全可以 预测该个体对暴露的危险性,我们同时还要考虑到 到年龄、 性别、 暴露史、 营养状态及其它基因多态性 等因素的影响。 3. 2EGP促进预防医学研究宏观与微观的有机结 合 长期以来,预防医学多以宏观流行病学研究为 主。随着现代医学的发展,分子生物学和遗传工程 技术的成就为预防医学研究注入了新的活力4,常 用的基因技术如DNA重组、 基因克隆技术、 核酸杂 交技术等已广泛应用于预防医学实践中。EGP目 标的完成需要宏观研究与微观技术相结合。其主要 包括三个阶段;第一阶段:选择进行序列分析的靶基 因,采用高通量的生物芯片技术快速进行序列分析
16、, 从而建立关于基因多态性的数据库。第二阶段:利 用基因产物活性分析、 表达差异分析、 三维结构分析 等方法进行功能分析,鉴定基因多态功能上的意义。 第三阶段:实施以人群为基础的流行病学研究,探索 基因-环境的相互作用过程及其在疾病发展中的作 用。从EGP的实施过程不难看出,一方面,易感人 群的发现依赖于宏观的大规模的人群流行病学调查 研究,为疾病的防治研究提供重要的线索;另一方 面,易感基因的确定、 功能分析又依赖于大量的微观 研究技术。因此,EGP的实施,将进一步促进预防 医学研究方法上微观与宏观并重,推动预防医学的 全面发展。 3. 3EGP可能产生的负面影响 3. 3. 1EGP引起的
17、伦理问题 人体的遗传基因隐私性决定了基因研究的特殊 伦理性1。早在HGP开始之初,人们就提出了遗 传筛选的负面效应问题,因为遗传信息作为一种特 殊的私人信息,不仅可以预测个体将来的健康状况, 而且也可反映其父母、 同胞以及子女的遗传状况,由 此可能引发婚姻、 家庭、 升学、 就业等一系列的问题。 与HGP一样,EGP同样带来相应的伦理问题,如携 带疾病易感基因的个体的隐私能否得到保护?由于 携带疾病易感基因特别是携带恶性肿瘤、 生殖障碍 等易感基因而导致个人升学、 就业、 婚姻、 保险等社 会活动发生困难,甚至因此造成整个家庭、 家族受到 牵连而得到不公证待遇,出现所谓的 “基因歧视” 现 象
18、等等。因此,有学者认为对那些目前尚无特效治 疗的疾病不宜进行筛选。 3. 3. 2EGP可能对环境治理和保护产生消极作用 众所周知,除遗传因素外,人类健康还受到环 境、 生活方式、 医疗保健体系等多种因素影响。由于 除遗传因素外的其它因素是完全可以人为控制的, 因此,从预防医学的观点出发,疾病的预防应首先考 虑治理环境;而EGP有关基因-环境交互作用的研 究,似乎使人们更注重遗传因素的影响而忽视环境 因素。既然疾病存在易感性问题,那么,是否我们及 时修复或更换损伤或易感的基因,就可避免环境有 害物质的侵犯?也就是说治理环境和修复易感个体 的基因哪个更重要?或者是在目前基因治疗尚未成 功的情况下
19、,干脆就剥夺易感个体在特定环境中工 作和生活的权利?所有这些都是我们不得不考虑 的,毕竟分子水平的基因研究并不是万能的,它也不 可能脱离宏观的研究而成为预防疾病、 提高人群健 康的灵丹妙药。 总之,人体是一个复杂的开放性系统,在复杂多 变的自然和社会环境中,健康受到多层次的影 响5。尽管人类还有很多疾病的病因尚未弄清,但 普遍认为人类健康或疾病状态是由遗传因素与环境 因素共同作用的结果,因此,立足于预防医学的观 点,单单依靠传统的宏观研究或分子水平的基因研 究都不能满足当前 “大卫生观” 的要求。我们要依据 我国国情,不仅重视遗传因素的影响,更应当重视可 以预防的非遗传因素的影响,做到微观与宏
20、观并重, 特别在对职业和环境有关疾病基因-环境交互作用 进行探索的同时,更应该重视环境的治理和保护以 及职业环境中的各种有害因素的严格控制和管理, 保证EGP的研究更具有社会性。EGP的启动和实 施,将有利于我们掌握环境诱导疾病的分子和遗传 3医学与哲学2003年2月第24卷第2期总第261期 新世纪预防医学发展方向的浅议 熊光练,欧阳宁惠,周 妮,王 慧 (华中科技大学同济医学院 流行病与卫生统计学系,湖北 武汉430030) 摘要:现代预防医学所面临的主要研究内容从传统的传染性疾病向以社会、 环境等因素所导致的疾病转移,不仅需 要研究人类的生物属性,而且在人类的社会属性以及各种因素对人群健
21、康的影响、 消除和控制这些方面有更为广 泛的研究任务,并且需要从预防的理念、 技术加以拓展。 关键词:预防医学;研究内容;发展方向 中图分类号:R19 文献标识码:A 文章编号:1002 - 0772(2003)02 - 0004 - 04 Evolutive Orientation of Preventive Medicine in New Century XIONG Guang-lian , OU YANG Ninghui , ZHOU Ni , WANG Hui ( Department of Epidemiology and Statistics of Tongji Medical C
22、ollege, Huazhong University of Science and Technolo2 gy , Wuhan430030, China) Abstract :The primary research content of modern preventive medicine is transforming from concentrating on convention2 al , infectious diseases to those originated from and affected by social , environmental factors. This
23、tendency prompts re2 searchers not only put attention to the natural propertiesof human being , but also emphasize the affectionsof social condi2 tions and other various factors. Furthermore , the study of preventive medicine will be more comprehensive in controlling and removing all those risk fact
24、ors and this will contribute to the development of conceptions and technology of prevention in new century. Key Words :preventive medicine;research content ;evolutive orientation 现代医学模式已从单纯的生物医学模式向生物 心理 社会医学模式转变,作为医学的一个重要 分支 预防医学,其内涵也发生重要转变。现代 预防医学从单纯治疗扩大到多因素的综合性预防。 预防医学研究领域的范围日益扩大,研究手段的大 力提高,预防医学的社
25、会效益日益显露。现代预防 医学作为人类保护健康的手段,不仅要研究人类的 生物属性,而且在人类的社会属性以及各种因素对 人群健康的影响、 消除和控制这些方面有更多的任 务。 1 预防医学的现状 预防医学面临的问题是:传染病和寄生虫病的 机制,最终使人类环境相关疾病的 “基因预防” 成为 可能。因此,环境基因组研究的开展必将推动分子 毒理学、 分子流行病学等学科乃至整个预防医学的 发展。 (3 吴逸明:导师,3 3 王国领为本文的指导老师) 参考文献: 1 陆荣柱,陈自强.环境基因组计划的若干伦理学研究J .工业 卫生与职业病,2001 ,27(1) :1 - 3. 2 蒋义国.环境基因组.分子毒
26、理学基础 M.武汉:湖北科学技 术出版社,2001. 324 - 331. 3LOFFREDO C A ,SILBERGELD E K,PARASCANDOLA M. The environmental Genome Project :suggestion and concernsJ . Environ Health Perspect ,1998 ,106(8) :368 - 369. 4 陈宁庆,顾景范.论预防医学的发展趋势J .解放军预防医学 杂志,1995 ,13(5) :333 - 336. 5 张理科.预防医学的现状和发展趋势J .医学研究,2001 ,19 (12) :38 - 40. 作者简介:巴月(1963 - ) ,女,郑州大学公共卫生学院讲师,郑州大学 病理与病理生理专业在读博士研究生。 收稿日期:2002 - 09 - 23 (责任编辑:赵明杰) 4Medicine and Philosophy ,February 2003 ,Vol. 24 ,No. 2 ,Total No. 261