Ορισμός επιδημιολογίας

Transcript

1

2 Ορισμός επιδημιολογίας Επιδημιολογία είναι η μελέτη της κατανομής των παραγόντων που επηρεάζουν τη συχνότητα των νοσημάτων στον άνθρωπο (MacMahon, 1970) Επιδημιολογία είναι η μελέτη της κατανομής των παραγόντων που επηρεάζουν τη συχνότητα των νοσημάτων* στον ανθρώπινο πληθυσμό και η εφαρμογή της στον έλεγχο των υγειονομικών προβλημάτων (Aschengrau and Seage, 2008) * Νόσημα: νόσος, κακώσεις, αναπηρία, θάνατος Δ. Παρασκευής

3 Σκοποί Στόχοι Επιδημιολογίας 1. Μελέτη συχνότητας νοσημάτων 2. Mελέτη κατανομής νοσημάτων 3. Μελέτη αιτιολογίας νοσημάτων 4. Μελέτη φυσικής ιστορίας νοσημάτων 5. Αξιολόγηση θεραπευτικών και προληπτικών μέτρων 6. Αξιολόγηση υπηρεσιών υγείας Δ. Παρασκευής

4 Μοριακή επιδημιολογία (Ι) Η ταυτοποίηση γενετικών παραγόντων (genotyping) που σχετίζονται με νοσήματα Η ταυτοποίηση γενετικών παραγόντων (genotyping) παθογόνων με σκοπό την εκτίμηση της δυναμικής επιδημιών, της παθογένειας, της αντοχής σε φάρμακα και τη διερεύνηση επιδημικών εκρήξεων Δ. Παρασκευής

5 Μοριακή επιδημιολογία (ΙΙ) Ταυτοποίηση γενετικών δεικτών που σχετίζονται με νοσήματα Μελέτη μοριακής φυλογένειας και ταξινόμησης οργανισμών-ειδών Μελέτη επιδημιών από ταχέως εξελισσόμενα παθογόνα Δ. Παρασκευής

6 Παραδείγματα μοριακής επιδημιολογίας Ταυτοποίηση γενετικών παραγόντων που σχετίζονται με νοσήματα: HIV/AIDS Ψωρίαση Ερυθηματώδης λύκος Νόσος Alzheimer Νόσος Parkinson Μεταβολισμός φαρμάκων Δ. Παρασκευής

7 Ορισμός μοριακής επιδημιολογίας Η χρησιμοποίηση βιολογικών δεικτών ή μετρήσεων στην επιδημιολογική έρευνα: Ταυτοποίηση γενετικών δεικτών που σχετίζονται με νοσήματα Μελέτη μοριακής φυλογένειας οργανισμών-ειδών Μελέτη επιδημιών από ταχέως εξελισσόμενα παθογόνα Δ. Παρασκευής

8 Προέλευση ανθρώπου

9 Μετανάστευση σύγχρονου ανθρώπου Δ. Παρασκευής

10 Μετανάστευση σύγχρονου ανθρώπου

11 Ορισμός μοριακής επιδημιολογίας Η χρησιμοποίηση βιολογικών δεικτών ή μετρήσεων στην επιδημιολογική έρευνα: Ταυτοποίηση γενετικών δεικτών που σχετίζονται με νοσήματα Μελέτη μοριακής φυλογένειας οργανισμών-ειδών Μελέτη επιδημιών από ταχέως εξελισσόμενα παθογόνα Δ. Παρασκευής

12 Σκοπός της άσκησης Τα τελευταία χρόνια οι εφαρμογές της μοριακής επιδημιολογίας στη μελέτη επιδημιών είναι πάρα πολλές λόγω: Του μεγάλου όγκου μοριακών δεδομένων (αλληλουχίες DNA) Της υψηλής ταχύτητας των σύγχρονων υπολογιστών Των μεθόδων στατιστικής που αναπτύχθηκαν για αυτό το σκοπό Τα ποσοτικά και ποιοτικά χαρακτηριστικά που εκτιμώνται με μεθόδους μοριακής επιδημιολογίας δεν μπορούν να εκτιμηθούν με άλλο τρόπο Δ. Παρασκευής

13 Μοριακή επιδημιολογία (1) Οι κύριες παραμέτροι για τη μελέτη επιδημιών λοιμογόνων παραγόντων είναι: H επίπτωση, ο επιπολασμός και ο βασικός αριθμός αναπαραγωγής (R 0 ) Για μερικούς παράγοντες (π.χ. HIV, HCV) λόγω της μεγάλης περιόδου επώασης των νοσημάτων που προκαλούν και απουσία τυπικής συμπτωματολογίας στην οξεία φάση, η εκτίμηση των παραπάνω παραμέτρων είναι εξαιρετικά δύσκολη Δ. Παρασκευής

14 Μοριακή επιδημιολογία (2) Επιπλέον χαρακτηριστικά όπως: Χρονική προέλευση Γεωγραφική προέλευση Αριθμός ενεργών λοιμώξεων Ρυθμός επιδημικής αύξησης Τρόπος διασποράς δεν μπορούν να εκτιμηθούν με μεθόδους επιδημιολογικής επιτήρησης Δ. Παρασκευής

15 Φυλογένεια

16 Στοιχεία του φυλογενετικού δένδρου To 1859, ο Κάρολος Δαρβίνος στις σημειώσεις του βιβλίου του Η Προέλευση των Ειδών» συμπεριέλαβε ένα γράφημα με τη μορφή «δένδρου» προκειμένου να αναπαραστήσει την ομαδοποίηση αλλά και την αφάνιση των ειδών στη πορεία του χρόνου Αυτός ο τρόπος βοήθησε να αποκρυσταλλωθούν οι απόψεις του ότι διαφορετικά είδη έχουν κοινούς απογόνους σε διαφορετικά χρονικά σημεία στο παρελθόν Δ. Παρασκευής

17 Φυλογένεια Η λέξη «φυλογένεια» προέρχεται από το φυλή και γενετικός Ο κλάδος της φυλογένειας μελετά την εξελικτική σχέση μεταξύ οργανισμών ή πληθυσμών χρησιμοποιώντας ως δεδομένα το γενετικό υλικό, ή μορφολικά/γλωσσικά δεδομένα Δ. Παρασκευής

18 Στοιχεία του φυλογενετικού δένδρου Προπάππους Παππούς Πατέρας Δ. Παρασκευής

19 DNA - φυλογένεια ACGTATGCGGCAGC ACGAATGCGGCAGC ACGTATGCGCCAGC ACGAATGCTGCAGC ACGTTTGCGCCAGC ACGAATGCTGCAGA ACGAAAGCGGCTGC ACATTTGCGCCAGC ACGAATGCTGGAGC AGGTTTGCGCCAGC Δ. Παρασκευής

20 Εκτίμηση φυλογένειας 1 ACGAATGCTGCAGA 2 ACGAATGCTGGAGC 3 ACGAAAGCGGCTGC 4 AGGTTTGCGCCAGC 5 ACATTTGCGCCAGC time 1 Δ. Παρασκευής

21 Μελέτη επιδημιών Χαρακτηριστικά όπως: Χρονική προέλευση Γεωγραφική προέλευση Αριθμός ενεργών λοιμώξεων Ρυθμός επιδημικής αύξησης Τρόπος διασποράς Ποσοτικοποίση διασποράς μεταξύ περιοχών δεν μπορούν να εκτιμηθούν με μεθόδους επιδημιολογικής επιτήρησης

22 time Εκτίμηση φυλογένειας

23 Παθογόνα

24 Ταχέως εξελισσόμενοι οργανισμοί Το γενετικό υλικό των οργανισμών περιέχει όλη την πληροφορία για τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα των οργανισμών Στη διάρκεια του χρόνου δημιουργούνται «αλλαγές» στη σύσταση (αλληλουχία του DNA) ή τη δομή του γενετικού υλικού Βάση του ρυθμού που συμβαίνουν αυτές οι «αλλαγές» οι οργανισμοί κατανέμονται στους ταχέως ή αργά εξελισσόμενους οργανισμούς Δ. Παρασκευής

25 Ταχέως εξελισσόμενοι οργανισμοί Η εξέλιξη του σύγχρονου ανθρώπου (homo sapiens) υπολογίζεται να έχει συμβεί σε διάστημα περίπου 0,1 Myr. To ποσοστό ομοιότητας στο ανθρώπινο DNA είναι περίπου 99,9% Το γενετικό υλικό των ιών, όπως ο HIV ή ο ιός (Hepatitis C virus, HCV) μεταλλάσσεται με ρυθμό 1% το χρόνο. Αυτό σημαίνει ότι οι παραπάνω οργανισμοί εξελίσσονται περίπου 10 6 φορές πιο γρήγορα από το DNA του ανθρώπου Δ. Παρασκευής

26 Ταχέως εξελισσόμενοι οργανισμοί Οι ιοί αποτελούν ταχέως εξελισσόμενους οργανισμούς Μειονέκτημα: Μη επαρκής ανοσιακή απάντηση από τον οργανισμό. Πλεονέκτημα: Δυνατότητα μελέτης του ιικού πολλαπλασιασμού (εξέλιξης) σε ανθρώπινη κλίμακα (measurably evolving populations) Δ. Παρασκευής

27 Εφαρμογές Ταξινόμηση Μελέτη χαρακτηριστικών των επιδημιών: Χρονική προέλευση Γεωγραφική προέλευση Τρόπος και ρυθμός διασποράς Διερεύνηση προέλευσης της μετάδοσης σε συγκεκριμένα περιστατικά (περιπτώσεις έκθεσης στον ιό από πρόθεση) Δ. Παρασκευής

28 Εκτίμηση φυλογένειας Για την εκτίμηση της φυλογένειας απαιτoύνται: Δεδομένα από ομόλογες γενετικές περιοχές Κατάλληλη δειγματοληψία Στοίχιση γενετικών περιοχών Επεξεργασία στοίχισης Εκτίμηση γενετικών αποστάσεων Εκτίμηση φυλογένειας Δ. Παρασκευής

29 Διερεύνηση του τρόπου διασποράς Δ. Παρασκευής

30 Διερεύνηση τρόπου διασποράς και γεωγραφικής προέλευσης και μιας επιδημίας Ο τρόπος εισαγωγής μιας επιδημίας σε μια γεωγραφική περιοχή, μπορεί να διερευνηθεί συγκρίνοντας το γενετικό υλικό του ιού που έχει απομονωθεί από άτομα σε συγκεκριμένη γεωγραφική περιοχή, με το αντίστοιχο από υποδόχα από διαφορετικές περιοχές Η επιδημία μπορεί να έχει προκληθεί από μια ή περισσότερες πηγές Δ. Παρασκευής

31 Δ. Παρασκευής

32 Επιδημία HIV-1 υπότυπος C Beloukas et al, 2007

33 Μονοφυλετική επιδημία του HIV-1 υπότυπου Α στην Ελλάδα Paraskevis et al, JID 2007

34 Μοριακό ρολόι Worobey CROI 2009

35 Εφαρμογές φυλοδυναμικής Pybus et al, Nature 2009

36

37 Περιγραφή άσκησης

38 Μορφολογία HIV

39

40 Φυλογενετική ανάλυση αλληλουχιών του ιού ΗΙV Χρησιμοποιώντας μεθόδους μοριακής επιδημιολογίας θα: Διερευνήσουμε τη χρονική περίοδο τον τρόπο εισαγωγής και διασποράς της επιδημίας HIV-1 στο Δυτικό κόσμο Αντίστοιχα και για την επιδημία του υπότυπου Α στην Ελλάδα

41 SIV από διαφορετικά είδη Timm an Roggendorf Peeters et al,

42

43

44 Φυλογενετική ανάλυση αλληλουχιών του ιού HIV Για τη μελέτη της επιδημίας του HIV-1 στο Δυτικό κόσμο έγινε φυλογενετική ανάλυση αλληλουχιών HIV-1 υπότυπου Β από ΗΠΑ, Καναδά, Ευρώπη και Αυστραλία, περιοχές της Καραϊβικής (Αϊτή, Τρινιντάτ & Τομπάγκο) και αλληλουχίες υπότυπου D

45 Γονιδίωμα HΙV περιοχή μελέτης

46 Ερωτήματα Ποιά είναι η προέλευση της επιδημίας στο Δυτικό κόσμο (ΗΠΑ/Καναδάς) και με ποιό τρόπο έχει γίνει η διασπορά της επιδημίας; Παρουσιάζει χαρακτηριστικά επιδημίας κοινής πηγής; Με ποιό τρόπο έχει γίνει η διασπορά της επιδημίας στην περιοχή Τρινιντάτ & Τομπάγκο. Ποιά είναι η προέλευση της; Σε ποιό χρονικό διάστημα έγινε η εισαγωγή της επιδημίας στην Αϊτή; Πότε χρονολογείται η προέλευση των υπότυπων B και D;

47 Φυλογενετικό δένδρο Gilbert et al, 2007

48 Δεύτερο Θέμα Μελέτη επιδημίας HIV-1 στην Ελλάδα

49 Νέες διαγνώσεις HIV-1 Αριθμός νέων περιστατικών HIV-1 ανά έτος για το χρονικό διάστημα Σύνολο ΧΕΝ Έτη Πηγή: ΚΕΕΛΠΝΟ

50 Επιπολασμός HIV-οροθετικών ανά ομάδα κινδύνου στην Ελλάδα ΠΟΛΥΜΕΤΑΓ- ΓΙΖΟΜΕΝΟΙ, 3,3% XEN, 4,5% ΜΕΤΑΓΓΙΖΟΜΕΝ ΟΙ 1.5% ΕΤΕΡΟΦ. 29,9% MSM, 60,1%

51

52 Περιγραφή (1) Προκειμένου να μελετηθούν τα χαρακτηριστικά της επιδημίας στην Ελλάδα, πραγματοποιήθηκε μελέτη μοριακής επιδημιολογίας σε 1158 ασθενείς με ημερομηνίες διάγνωσης από το Ο πληθυσμός που μελετήθηκε αντιστοιχεί σε ποσοστό μεγαλύτερο του 15% του συνόλου των HIV-οροθετικών που είχαν ταυτοποιηθεί από την αρχή της επιδημίας μέχρι και το 2005

53 Επιπολασμός των HIV-1 υπότυπων στην Ελλάδα N=1158 C D-H 4% 3% Ανασυνδυασμένοι U 7% Α, 21% Β, 65% Paraskevis et al, 2007

54 Διαχρονικός επιπολασμός των HIV-υπότυπων p <0.001 for trend

55 Χαρακτηριστικά της επιδημίας Α στην Ελλάδα Ελλάδα Αλβανία Α. Αφρική Δ. Αφρική Ευρώπη, ΗΠΑ

56 Ελλάδα Αλβανία Αφρική

57 Ερωτήματα 1) Με ποιό τρόπο έχει γίνει η διασπορά της επιδημίας; 2) Πως εξηγείτε αυτά τα χαρακτηριστιστικά της διασποράς του υπότυπου Α; 3) Μπορούμε να εκτιμήσουμε τη γεωγραφική προέλευση της επιδημίας του υπότυπου Α στην Ελλάδα; 4) Πώς έγινε η διασπορά της επιδημίας του υπότυπου Α στην Αλβανία και ποιά είναι η προέλευση της; 5) Η διασπορά της επιδημίας του υπότυπου Α στην Ελλάδα έχει γίνει με παρόμοιο τρόπο όπως στην Αφρική;

58 Συμπεράσματα Η μοριακή επιδημιολογία αποτελεί ένα σύγχρονο κλάδο της επιδημιολογίας Η μοριακή επιδημιολογία βρίσκει εφαρμογές στη μελέτη πολλών νοσημάτων Με μεθόδους μοριακής επιδημιολογίας μπορούν να ταξινομηθούν και εκτιμηθούν χαρακτηριστικά επιδημίας που προκαλούνται από παθογόνα και δεν μπορούν να εκτιμηθούν με άλλο τρόπο.