生物学生物标志物与危险度评定
生物标志物的筛选和鉴定
生物标志物的筛选和鉴定近年来，随着生物技术和医学技术的不断发展，人们对于生物标志物的研究越来越深入。
生物标志物是指血清、组织、细胞等生物体内特异性物质，在某些疾病状态下出现变化，具有指示生理病理状态、分别诊断疾病、评估疾病预后、指导治疗方案等意义。
因此，生物标志物在临床诊断中得到了广泛应用。
但是，如何筛选和鉴定合适的生物标志物仍然是广大研究者探索的问题之一。
一、筛选生物标志物筛选生物标志物是指在疾病的发生和发展过程中，对某些生物体内物质的变化进行观察和研究，以确定其是否与疾病相关。
筛选生物标志物要结合实际临床应用的需要，因此，应该满足以下条件：1. 相关性：生物标志物与特定疾病状态或临床后果有关。
2. 特异性：生物标志物仅在特定疾病或疾病组的患者中出现或生物标志物的变化范围不重叠。
3. 稳定性：生物标志物应该在不同时间和不同试验条件下呈现一致的表现。
4. 可检测性：生物标志物应该以敏感和准确的方法检测到。
5. 临床应用价值：生物标志物应该具有临床应用和预测价值。
在筛选生物标志物时，需要使用生物信息学技术、代谢组学技术、蛋白质组学技术等现代化技术实现高通量、全面、系统的筛选。
二、鉴定生物标志物鉴定生物标志物是指在已经筛选出来的生物标志物中，对其进行验证和鉴定。
鉴定生物标志物需要进行生物学特性、化学特性、物理学特性等方面的分析和检测，以确保生物标志物的稳定性和可靠性。
1. 生物学特性：包括生物标志物对疾病发生和发展的影响，其在患者中的分布、变化和代谢，以及与其他生物标志物的相关性等。
2. 化学特性：包括生物标志物的结构、分子量、化学性质等，以确保其特异性和稳定性。
3. 物理学特性：包括生物标志物的电化学特性、光学特性、热力学特性等，以确定其检测方法和检测灵敏度。
4. 临床应用价值：包括生物标志物在诊断、风险评估、治疗监测等方面的应用价值，以确定其临床应用前景。
在鉴定生物标志物时，需要进行验证和再现性研究，以确保其可靠性和稳定性。
生物标志物在环境污染评估中的应用
生物标志物在环境污染评估中的应用随着社会的发展和经济的增长，环境污染问题日益严重，给人类和生物带来了巨大的危害。
环境污染的种类繁多，包括水、空气和土壤等多个方面。
而要对这些污染进行准确评估，传统的监测手段往往昂贵且耗时，很难实现对环境多样性和生态系统复杂性的全面监测。
然而，生物标志物（biomarkers）作为一种新的评估工具，正逐渐受到广泛关注并应用于环境污染评估中。
生物标志物是指在生物体内或体外受到污染或其他环境变化后，能够作为衡量生物体健康状况和环境风险的指标。
它可以是分子、细胞、组织或整个生物个体的某种生理、生化或行为的特征。
生物标志物的选择应具备以下特点：特异性、敏感性、可重复性、可测量性和可证实性。
首先，生物标志物在环境污染评估中的应用主要集中在水体污染方面。
水是人类生活和生物生存的基本需求，然而水源的污染程度一直是个令人关注的话题。
生物标志物的应用可以帮助我们了解水质受到的污染程度、污染源和其对生物体的影响。
例如，水中的激素残留物和重金属元素可以通过测量鱼类或水生生物中的生物标志物来评估水体质量。
这些生物标志物的变化可以帮助我们了解水体内的污染源以及是否对生物个体的繁殖和生长产生了负面影响。
其次，生物标志物还在土壤污染评估中发挥重要作用。
土壤是农业生产和生态系统的重要组成部分，然而，土壤的污染问题严重影响着作物生长和生态系统的健康。
生物标志物的应用可以帮助我们快速、准确地评估土壤中的有害物质含量以及其对土壤生态功能的影响。
例如，通过测量土壤中微生物群落的多样性和活性代谢物的变化，可以判断土壤是否受到了污染物的影响，进而采取相应的治理措施。
此外，生物标志物还可以应用于空气污染评估。
空气污染对人们的生活和健康造成了严重影响，但是常规的空气污染监测手段往往需要高昂的费用和复杂的设备。
生物标志物的应用可以提供一种更加便捷和经济的空气污染评估方法。
例如，通过测量城市中居民的呼吸系统和皮肤表面的生物标志物，可以判断空气污染对人体的潜在影响，以及不同污染源之间的差异。
疾病生物标志物的筛选与鉴定
疾病生物标志物的筛选与鉴定近年来，随着生命科学技术的不断发展，疾病生物标志物的筛选和鉴定越来越受到关注。
生物标志物是指在生物学上可测量的物质或过程，可指示疾病状态、生理或病理过程的存在或进展。
研究表明，各种疾病都会引起体内某些生物标志物的变化，可以通过检测这些生物标志物来确定疾病的程度、类型和预后等信息。
因此，寻找和鉴定生物标志物已成为疾病诊断和治疗的重要手段。
一、生物标志物的种类生物标志物包括分子生物标志物、细胞生物标志物、基因生物标志物、影像生物标志物等。
其中，分子生物标志物是疾病生物标志物研究的主要方向。
分子生物标志物包括蛋白质、核酸、代谢产物等。
蛋白质生物标志物是目前最多应用的生物标志物之一，具有操作简单、稳定、高灵敏度等优点。
目前已发现的蛋白质生物标志物包括白蛋白、谷氨酰胺转肽酶、C-反应蛋白等，它们在癌症、心血管疾病、感染性疾病等多种疾病的诊断和治疗中发挥了重要的作用。
二、生物标志物的筛选方法生物标志物的筛选是一个复杂的系统工程，需要从分子、细胞、组织、器官、系统多个层面进行研究。
一般来说，筛选生物标志物的方法包括生物信息学分析、高通量技术、系统生物学等多种手段。
1. 生物信息学分析：生物信息学分析是一种通过对大规模生物信息数据进行分析来识别潜在生物标志物的方法。
生物信息学分析主要包括差异表达分析、通路分析和功能注释等。
差异表达分析是指比较不同样本组织或细胞中的基因、蛋白质、代谢产物等分子表达水平的差异。
通路分析是指通过对差异表达基因进行分类和注释，进而确定影响生物标志物变化的通路和生物学过程。
功能注释是指将差异表达基因注释为已知生物学功能或疾病相关性的基因。
2. 高通量技术：高通量技术是指以DNA芯片、蛋白芯片、RNA测序等高通量技术为基础进行大规模分子生物学研究的方法。
高通量技术具有操作简便、高通量的特点，可同时检测成千上万个生物分子，从而快速找到具有生物标志物特征的分子。
3. 系统生物学：系统生物学是一种综合性和系统性的生物学研究方法，主要包括建模、仿真和实验验证等多个阶段。
最新生物安全实验室病原微生物实验活动危险度评估精品课件
第十三页，共31页。
病原微生物危害评估(pínɡ ɡū)的 要素
3）自然传播途经。
4）病原微生物在环境(huánjìng)中的稳定性。
5）病原微生物的宿主。
6）从动物研究和实验室感染报告或临床报告中得到 的信
息。
7）当地是否能进行有效的预防和治疗
2、拟从事实验活动的危险分析：
4.2.3血清学检测：血清未灭活前，检测麻疹 病毒抗体，需在BSL-2实验室内进行；血清
第二十二页，共31页。
麻疹病毒危害评估(pínɡ ɡū)报告
4.3 拟从事实验活动的危险性分析(fēnxī) 及相应的预防措施
4.3.1 标本采集
4.3.1.1 咽拭子：采集时近距离接触患者， 可能通过空气、飞沫传播而引起感染， 操作者必须加强个人防护（工作服、口 罩、帽子、一次性乳胶手套等）。
B类：其它危害程度二类病原菌的样本和 第十一页，共31页。
有关细菌、放线菌、衣原体、支原体、立克次氏体、螺旋体、真菌 (zhēnjūn)的说明
三、其它说明：
1、一般情况下对现场和临床的未知样本检测应 在二级以上生物安防
护级别的实验室进行，但此项工作仅限于对样本中 病原菌的初步分离鉴
定，一旦病原菌初步明确，应按病原菌的危害类别 将转移至相应级别的
有关细菌放线菌衣原体支原体立克次氏体螺旋体真菌zhnjn的说明1一般情况下对现场和临床的未知样本检测应在二级以上生物安防护级别的实验室进行但此项工作仅限于对样本中病原菌的初步分离鉴定一旦病原菌初步明确应按病原菌的危害类别将转移至相应级别的2霍乱属甲类传染病霍乱弧菌流行株按第二类管理其菌株或活菌培养物运输包装分类属a类
1、生物安全实验室正式启用前 2、收集的资料(zīliào)表明所从事的病原微 生物
毒理学基础各章知识点及简答题
毒理学基础各章知识点及简答题名词解释绪论1、毒理学（toxicology）：毒理学的传统定义是研究外源化学物对生物体损害作用的学科。
2、现代毒理学：它已发展为所有外源因素对生物系统的损害作用，生物学机制，安全性评价与危险性分析的学科。
3、替代法（alternatives）：又称“3R”法，即优化试验方法和技术，减少受试动物数量和痛苦，取代整体动物实验的方法。
一．毒理学基本概念1、易感生物学标志（biomarker of susceptibility）：是关于个体对外源化学物的生物易感性的指标，即反应机体先天具有或后天获得的对暴露外源物质产生反应能力的指标。
2、外源化学物（xenobiotic）：是在人类生活的外界环境中存在可能与机体接触并进入机体在体内呈现一定生物学作用的化学物质，又称为“外源生物活性物质”。
3、生物学标志（biomarker）：是指外源化学物通过生物学屏障进入组织或体液后，对该外源化合物或其生物学后果的测定指标，可分为暴露标志、效应标志、易感性标志。
4、暴露生物学标志（biomarker of exposure）：是测定组织、体液或排泄物中吸收的外源化学物、其代谢物或与内源性物质的反应产物，作为吸收剂量或靶剂量的指标，提供关于暴露于外源化学物的信息。
5、效应生物学标志（biomarker of effect）：机体中可测出的生化、生理、行为或其他改变的指标，包括反映早期的生物效应、结构和（或）功能改变、及疾病的三类标志物，提示与不同靶剂量的外源化学物或其代谢物有关联的对健康有害效应的信息。
6、阈值（threshold）：为一种物质使机体开始发生效应的剂量或浓度，即低于阈值时效应不发生，而达到阈值时效应将发生。
7、致死剂量或浓度：指在急性毒性试验中外源化学物引起受实验动物死亡的剂量或浓度，通常按照引起动物不同死亡率所需剂量来表示。
8、生物有效剂量（biologically effictive dose）/ 靶剂量（target dose）：是指送达剂量中到达毒作用部位的部分。
生物标志物的检测方法及应用
生物标志物的检测方法及应用随着生物医学科学的发展，人们对疾病的认识越来越深刻，对于疾病的预防与诊治也变得越来越细致。
生物标志物是指生物体内的某种化学物质，可用于诊断疾病、监测治疗、评估患者复发和预后等方面。
生物标志物的检测方法也多种多样，如何选择最合适的检测方法，对于准确地使用生物标志物具有关键性意义。
一、生物标志物的分类生物标志物可按其检测原理来分类：（1）基于分子生物学方法，如PCR、RT-PCR、蛋白质组学等；（2）基于免疫学方法，如ELISA、荧光免疫法、放射免疫法等；（3）基于物理化学方法，如电化学法、质谱法、光学传感器等。
生物标志物还可按其生物特性分类：（1）生化标志物，包括血清蛋白、血清酶、神经肽等；（2）细胞标志物，包括肿瘤标志物等；（3）遗传标志物，包括染色体变异、基因突变等。
二、生物标志物的检测方法1.基于分子生物学方法PCR是最常见的一种基于分子生物学的生物标志物检测方法，可以快速高效地检测多种病原体。
PCR法适用于检测DNA、RNA等生物大分子，通常是将生物样本经过简单的提取处理，将其所需的核酸分离出来，再进行PCR扩增。
PCR方法的优势在于可以快速、敏感、特异地检测生物标志物，并且可以在样本中快速筛选出病原体。
不过PCR有一定的局限性，其较大的问题在于对于某些生物体内的标志物不易检测或不适用，比如RNA标志物就需要依靠转录酶反应（RT-PCR）进行扩增检测。
同时PCR需要许多精细、复杂的试剂和设备，具有一定成本，而且还容易出现阳性假阳性等问题，可能会影响检测结果的准确性。
蛋白质组学是一种通过质谱技术鉴定生物物种样本中蛋白质的方法，蛋白质组学可以检测到某些特定的蛋白质标志物，能够提供更全面的疾病信息，但其检测方法有较高的成本、复杂性和技术门槛。
2.基于免疫学方法免疫检测法就是利用抗体与抗原间的免疫偶联反应来检测生物标志物的方法。
免疫学方法通常是将所需的抗体与标准生物标志物做免疫反应，通过抗体与生物标志物的特异性结合从而完成标志物的检测。
生物标志物与危险度评定
对于流行病学家而言，有效性包括测试的阳性预测值和人群 归因危险度百分比，人群使用的可行性，现场条件下方法的 稳定性，影响该效应的混杂因素或效应修饰因子。
只有经过了有效性评价的生物标志物方可用于危险度 评价。
发展一个生物标志物的大体步骤
Selection of type: risk factor vs. disease surrogate （危险因素vs.疾病的替代物）
Validity of relation to disease（与疾病相关的有效性）
Field methods（现场方法） Dose-response（剂量反应）
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环境接触和人体效应研究并重
以基因－环境交互作用模式研究环境因素致病是基因组时 代的预防医学研究的特色之一。应当同时重视环境与基因 在疾病发生（或者健康危害）过程中的作用，片面强调遗 传因素或环境因素的观点都是缺乏科学基础的。
应该认识到基因不可能解决所有问题，要对基因多态性研 究的局限性有足够认识，基因不可能回答所有问题。
Hemizygous gene:半合子基因
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易感性生物标志物 Biomarker of Susceptibility
指能使个体易于受化学、物理等有害因素影响的一些改变, 是由于其先天遗传性或后天获得性缺陷而反映出其反应能 力的一类标志物,其特点是在暴露前就已经存在。
人群对环境有害因素有不同的易感性,个体对环境因素所致 疾病的易感性受遗传因素和非遗传因素影响,后者如年龄、 疾病状况、营养等,多数情况下指遗传易感性。
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易感性生物标志物
现阶段，增加对个体易感性差异的研究，可以减 低小样本向大样本外推时的不确定因素。
危险化学品的生物监测与健康评价
危险化学品的生物监测与健康评价随着工业化的发展和化学品的广泛应用，危险化学品的生物监测与健康评价变得尤为重要。
本文将从生物监测和健康评价两个方面来探讨这一问题。
一、危险化学品的生物监测危险化学品的生物监测是通过对人体、动物或环境进行监测，以评估暴露于危险化学品中的个体或群体的暴露程度和健康风险水平。
常见的生物监测方法包括生物标志物的分析、血液、尿液和脂肪组织的化学物质测定等。
1. 生物标志物的分析生物标志物是在机体内与外源性化学物质接触后产生的物质或变化，可反映个体或群体受到的化学物质暴露水平。
例如，尿液中的代谢产物、血液中的酶活性等都可以用来作为危险化学品暴露的生物标志物来进行监测。
2. 化学物质的测定通过对生物样本中的化学物质进行测定，可以准确评估个体或群体的暴露程度。
血液和尿液是常见的生物监测样本，通过测定其中的危险化学品浓度，可以了解个体的暴露水平和潜在的健康风险。
二、危险化学品的健康评价危险化学品的健康评价是指对暴露于危险化学品的个体或群体进行健康效应的评估。
通过健康评价，可以确定危险化学品对人体健康的潜在风险，并制定相应的控制措施。
1. 急性毒性评估急性毒性评估旨在评估短期接触危险化学品对人体的毒性作用。
常用的评估方法包括LD50实验、急性毒性试验等。
通过这些方法，可以确定危险化学品是否具有急性毒性，以及确定其毒性等级。
2. 慢性毒性评估慢性毒性评估用于评估长期接触危险化学品对人体健康的影响。
常见的评估指标包括致癌性、致畸性、致突变性等。
通过动物实验和流行病学调查等方法，可以确定危险化学品对人体慢性健康影响的可能性和程度。
3. 生态毒性评估生态毒性评估用于评估危险化学品对环境和生物多样性的影响。
通过对水体、土壤、植物和动物等进行监测和实验，可以确定危险化学品对生态系统的潜在风险。
三、危险化学品的监管与管理为了保护人类和环境的健康，危险化学品的监管与管理至关重要。
政府部门应该加强对危险化学品的监管，制定相应的法规和标准，并建立健全的执法机制。
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暴露生物标志物 Biomarkers of exposure
暴露生物标志物指机体内可测量的外源性物质、 代谢产物、外源性物质或其代谢产物与靶分子或 靶细胞相互作用的产物。
暴露生物标志物与内剂量（internal dose）生物指 标本质上意义相同，后者更强调其与重要器官或 组织有害作用（adverse effects）间的关系。
提纲
一、生物标志物 二、危险度评价 三、生物标志物在危险度评价中的作用 四、生物标志物的有效性及评价 五、问题与展望
生物标志物
Biomarker
反映生物体系与环境因子(化学的、物理的或 生物学的) 相互作用所引起的任何可测定的改 变,包括生化、生理、免疫和遗传等多方面的 改变,这些改变可发生在整体、器官、细胞、 亚细胞和分子水平上。
反应几率
可接受危险度 （10-6）
致癌物
超线性
线性
次线性
实际安全剂量
剂量
非致癌物
毒代动力学和毒效动力学 种属间和个体间差异
危险度评定中的不确定因素 Uncertainty
从动物到人 从高剂量到低剂量 从小样本到大样本
三、生物标志物在危险度 评价中的作用
生物标志物可以降低危险度评价过 程中的不确定因素，主要是围绕剂 量—反应（效应）关系评价进行。
种属间或种属内，个体间相同效应生物标志物改变所需要接触剂量的 差异，可以用来估算种属间和种属内毒代动力学差异带来的不确定因 素的水平，从而降低种属间外推时，毒代动力学差异导致的不确定因 素。
可以降低高剂量向低剂量外推导致的不确定因素 通过导致早期效应的机制可以推断低剂量时剂量—反应（效应）关 系曲线的形状 直接研究一般人群暴露水平下（低暴露）的剂量—反应（效应）关 系曲线
Modifiers（修正）
（敏感性和特异性）Sensitivity & specificity （人群差异）Population variation
二、危险度评价
危险度评价
Risk Assessment
在人群水平上，定性和定量地评估危害因素 导致人类不良健康效应的可能性。主要由四 部分组成： 1.危害鉴定 2.剂量-反应关系评价 3.接触评定 4.危险度描述
生物标志物的分类
暴露生物标志物 Biomarkers of Exposure
效应生物标志物 Biomarkers of Effects
易感性生物标志物 Biomarkers of Susceptibility
Stages linking exposure to chemicals with clinical disease.
指机体内可测量的生化、生理、行为 或其它改变，这些改变可引起确定omarkers of early biological effects from exposure to mutagenic agents in human populations 接触致突变物人群早期生物效应标志物举例
Hemizygous gene:半合子基因
易感性生物标志物 Biomarker of Susceptibility
指能使个体易于受化学、物理等有害因素影响的一些改变, 是由于其先天遗传性或后天获得性缺陷而反映出其反应能 力的一类标志物,其特点是在暴露前就已经存在。
人群对环境有害因素有不同的易感性,个体对环境因素所致 疾病的易感性受遗传因素和非遗传因素影响,后者如年龄、 疾病状况、营养等,多数情况下指遗传易感性。
发展一个生物标志物的大体步骤
Selection of type: risk factor vs. disease surrogate （危险因素vs.疾病的替代物）
Validity of relation to disease（与疾病相关的有效性）
Field methods（现场方法） Dose-response（剂量反应）
基因多态性常作为易感性生物标志物,机体DNA 修复能力 和代谢酶基因是影响机体易感性的重要因素。
易感性差异的影响因素
理想的生物标志物的特征
与机制紧密相关 敏感性和特异性 标准化的方法 便于现场使用
方法难度 非创伤性 高通量分析 费用适当
Steps to Develop Biomarker
暴露生物标志物的类别
根据生物半衰期分为四种主要类型：
1. Very short: phenol for benzene exposure 2. Short: 2,5-hexanedione（2,5-己二酮 ）for hexane
（正己烷) exposure 3. Long: heavy metals such as lead, mercury and
暴露生物标志物
降低外暴露评价导致的不确定因素 减少了种属间外推时毒代动力学差异导致的
不确定因素 测定与反应（效应）终点直接相关的暴露生
物标志物的水平，提高接触评价的特异性。
效应生物标志物
效应生物标志物可在导致发病、死亡、肿瘤发生、体重减轻和组织病 理学改变低的暴露下发生改变，可提高危险度评价的敏感性。
cadmium in blood or adducts to DNA and haemoglobin for electrophilic compounds or metabolites 4. Very long: heavy metals in bone.
效应生物标志物 Biomarkers of Effects
Relation of events and biomarker classification (Albertini, 2001)
Chromosome aberrations：染色体损伤；Micronuclei:微核； Aneuploidy：非整倍体；Sister chromatid exchange:姊妹染色单体交换 Somatic mutation: 体细胞突变；Mutation spectra: 突变谱
易感性生物标志物
现阶段，增加对个体易感性差异的研究，可以减 低小样本向大样本外推时的不确定因素。