973计划-空气颗粒物致健康危害的基础研究申请内容（无重复）

973计划
空气颗粒物致健康危害的基础研究
邬堂春 华中科技大学
2011.1至2015.8

好像公卫人里面的 课题申请 相关内容还很少啊，大家加油啊！
申请加个威望啊！

我本以为牛人出现，怎么只有个标题啊

二、预期目标
1.总体目标
根据我国代表性区域PM的特点，阐明我国PM污染特征与健康危害特征的关系以及我国PM暴露人群的易感特征，为我国未来制订颗粒物环境标准提供人群流行病学依据；阐明PM主要组分与机体交互作用在激发和促进PM早期健康损害（如导致肺功能下降、心率变异性降低、遗传损伤等）的作用机制，以及这些机制是否在重大环境相关疾病（哮喘、肺癌和冠心病）发生中起作用，找到早期预防干预的新靶点，提出我国PM健康危险度评价的新模式，为加强群体预防提供科学依据，同时也为研究环境相关疾病的发生机制提供新思路、新视野和新证据。
通过本项目的实施，将提升我国PM致机体健康危害，特别是心肺早期健康危害的基础研究水平，进一步扩大和完善现有相关样本资源及信息数据库，提高我国在PM的早期健康危害和相关重大疾病研究领域的国际学术影响力和竞争力。通过本项目的实施，锻炼和培养高水平的新生科研力量，造就一支具有国际先进和国内领先研究能力的环境医学基础研究队伍。
2.五年预期目标
（1）通过代表性PM污染特征、污染水平与居民疾病发生和死亡的分析，阐明我国PM污染的暴露反应关系和我国PM暴露人群的特征，进而为我国未来制订/修订PM空气质量标准提供基础数据。
（2）通过重点研究空气中PM的主要化学组分与机体的交互作用，阐明它们在PM致机体早期心肺损伤生物学机制，并验证在重大环境相关疾病发生中的作用机制。
（3）筛选并验证3-5个可用于评价PM致机体健康危害的暴露、效应和易感性标志物，建立PM致机体早期健康损害的暴露、效应、易感性生物标志物的检测方法与技术规范；结合在目标人群中的验证结果，提出PM的健康危险度评价新模式，为预防PM致机体早期健康损害提供科学依据和技术手段。
（4）建立和完善研究环境-机体交互作用的高通量技术平台，扩大充实环境相关生物样本资源库和生物信息库。
（5）完成高水平论文200篇以上，其中在国际相关领域排列前10%的学术期刊上发表40-50篇论文；申请专利10项以上。在相关学科领域培养一批高水平的科研人员（包括研究生150名和学术骨干29名），造就一支高水平的环境医学基础研究队伍，通过现场研究，提升合作单位和基层人员的研究能力。

三、研究方案
1.总体学术思路
本项目将以PM的主要组分及其代谢产物（机体外暴露和内暴露）与机体交互作用为核心，围绕心肺早期健康危害和作用机制这一环境与健康领域的关键科学问题，研究我国PM的健康危害特征，揭示PM致机体生物效应特点、早期健康损害机制，验证这些机制在重大环境相关疾病（哮喘、肺癌和冠心病）中的作用；将环境监测、实验室研究与人群研究有机结合，发现有效的PM暴露、效应、易感性生物标志物，为提出我国PM健康危险度评价的新模式和预警体系提供科学依据。

图1 课题研究思路

2.技术途径
        本项目将围绕关键科学问题，实施流行病学研究与实验室研究紧密结合的研究策略，通过环境科学、环境化学、环境医学、流行病学、毒理学、分子遗传学、生物化学、内科学、分析化学、卫生统计学等多学科融合的技术与方法，阐明不同类型PM的生物学毒作用特点和机制。
（1）人群研究与分析方法        包括现况研究、病例对照研究、时间序列和病例交叉研究、固定群组追踪研究和队列研究。各课题根据其研究目的，将重点测定不同的早期健康危害，并控制混杂因素。
①现况研究：在代表性城市，考虑到不同污染类型、不同季节，选择目标人群，结合PM个体监测方法评价人群的PM暴露剂量和特征，通过问卷详细收集研究对象的个人基本情况、生活饮食习惯、居住环境和职业史、疾病史、家族史等信息；通过健康检查获得生物样本和人群健康结局（早期生化反应、早期健康损害和疾病），明确PM暴露导致的哮喘、肺癌和冠心病的人群分布及其影响因素。同时，分析PM引起的早期分子反应，初步阐明这些变化的作用与意义。
②病例-对照研究：以罹患哮喘（1000例）、肺癌（5000例）和冠心病（3000例）的患者为研究病例，同时选择和病例性别、年龄匹配的健康对象为对照。进行个体PM暴露剂量评价，调查饮食习惯、居住环境、职业史、疾病史、家族史等信息，根据研究目的采集血液、痰液或尿液等生物样本，在测定特征性内暴露标志物，同时测定个体炎性和免疫因子、重要蛋白、酶和遗传因子等标志物，筛检和验证影响PM代谢和作用的关键酶和遗传变异。比较病例和对照组人群PM暴露、早期生物效应指标和疾病（哮喘、慢性阻塞性肺疾病、肺癌和冠心病）发生等的差异程度，提出和验证新的生物标志物。同时在人群中发现重要的易感基因，分析遗传变异与个体易感性差异的作用机制。
③时间序列和病例交叉研究：在我国7个代表性城市，开展PM暴露与居民死亡（包括总死亡和分疾病别死亡，以及我国居民主要死因疾病如冠心病和肺癌等）关系的时间序列和病例交叉研究，建立代表性城市的PM健康危害的暴露反应关系，分析是否存在阈浓度及其数值，并阐明我国居民对PM暴露的人群易感特征（年龄、性别、社会经济状况、季节等）。将源解析技术与时间序列/病例交叉设计相结合，确定对我国居民健康危害大的PM污染来源。
④暴露-风险关系图和固定群组研究：在我国代表性城市如天津、上海、广州、武汉和太原，开展源排放表征、PM的时空分布、按粒径的成分分析、来源解析，结合LUR（Land Use Regression, 土地利用回归模型）做出精度高的浓度分布、叠加人口分布做出的浓度分布、叠加人口分布，得到暴露量的分布，进而得到5个城市的PM的暴露-风险关系图。
⑤固定群组追踪研究：开展固定群组的暴露特征研究，包括个体暴露、室内外污染表征和社区环境污染表征。开展基于暴露量和暴露成分的健康风险分析，结合暴露特征，开展人体剂量学的研究，更好描述人体外暴露和内暴露的关系，并开展机体内暴露剂量和早期效应标志物的监测研究，综合评判内暴露效应指标的敏感性和特异性，鉴定和发现PM内暴露单一或/和复合的生物标志物。
⑥队列研究：为增强研究结果的可信度，本项目拟将重要研究成果在已建立的研究队列中验证其在PM暴露致哮喘和冠心病的作用机制。在已经建立人群队列（15万人追踪观察）的两个重点城市进一步完善PM的暴露信息，结合PM监测结果确定队列成员的不同暴露剂量水平，以及个人基本情况、生活饮食习惯、居住环境和职业史等信息，将回顾性和前瞻性研究方法相结合，追踪队列成员5年，通过健康检查和人群生物样本（血液、肺泡灌洗液、痰液和尿液）测定进行人群特征分析，动态观察队列成员PM暴露和早期分子效应指标。建立PM各组分、暴露剂量和哮喘、冠心病发生、早期分子效应以及遗传变异的剂量反应关系，应用生物统计分析模型分析PM暴露和队列成员早期健康损害和哮喘、冠心病发生的病因学关联及其关联程度，验证动物实验和病例对照研究提出的哮喘和冠心病发病的早期效应标志物和遗传易感性因素。
⑦生物统计方法与模型： 基于个体PM暴露剂量，采用SHEDS（stochastic human exposure and dose simulation）软件构建代表性城市居民特征的个体暴露模型。时间序列分析将采用对数线性模型基础上的半参数广义相加模型分析数据；病例交叉研究采用条件logistic回归进行数据分析。采用综合加权回归分析，建立全国水平的空气污染健康危害的暴露反应关系曲线；按照季节、性别、年龄和教育程度等分层分析，比较不同层颗粒物的健康效应，从而鉴别PM健康危害的人群易感特征。通过因子分析的方法，对PM样品的元素浓度数据进行最大方差旋转的因子分析，建立典型元素与因子的相关关系；其他常规分析包括定性资料的单因素2检验（包括基因型在对照人群中的Hardy-Weinberg平衡检验），剂量-效应关系的趋势性2检验；定量资料的t检验、方差分析和协方差分析，单因素和多因素Logistic、Cox回归分析，基因-环境交互作用的相乘效应的Logistic回归模型分析等。多因子多效应的联合分析将采用非参数模拟的思想【包括蒙特卡洛模拟（MC）、多因素降维（MDR）和分类与回归树（CART）等】，分析各因子的主效应及与疾病和其他表型之间可能存在的基因-基因与基因-环境的多重交互作用，考察可能存在的多种交互作用模式并阐明其意义。用Permutation test、Bonferroni和Benjamini and Hochberg等方法校正多重比较的统计学现状性。

（2）用细胞模型与实验动物系统评价PM的毒性和作用机制
①由于PM组分复杂性，决定了PM生物学效应的多样性。因此，该部分研究工作将根据典型城市不同类型PM暴露对人群健康影响研究提供的初步线索，紧扣关键科学问题，进行不同环境条件下不同PM污染类型（PM10、PM2.5 和PM0.1）的系统毒性评价，以阐明毒性作用特征与效应模式。重点研究采集PM样本的基本细胞毒性（氧化应激、炎性反应与免疫应答等）、遗传毒性与致癌性以及心血管发育毒性，表征不同类型PM的毒性作用特征，筛选PM 产生复合毒性效应的主成分。同时，针对PM对呼吸系统和心血管疾病的影响，将用靶细胞（支气管上皮细胞、血管内皮细胞）侧重研究不同粒径PM与其代表性组分在细胞和分子水平产生毒性效应的主要细胞信号通路（如MAPK）的调控机制；用动脉粥样硬化大鼠动物模型和哮喘动物模型探讨PM对疾病发生、发展的影响。通过上述研究，可望发现PM诱发细胞炎性和免疫应答调控机制中的重要分子事件，筛选出能用于相关人群中验证的代表性暴露指标和/或效应指标。本项目研究实施中将细胞实验与动物实验相结合，以毒理学替代法为主要研究手段，以现代生物技术为支撑（如DNA甲基化测定、原位杂交、qRT-PCR、RNAi和ChIP、免疫共沉淀等技术），为相关课题开展PM的早期健康损害和相关疾病的危险性评估提供科学线索，为阐明PM毒作用的分子机制提供科学依据。
②细胞和动物实验结果的人群验证
基于细胞和动物实验中发现的与PM毒性作用相关的代谢、炎性和免疫应答等重要因子，在人群调查中进行关联研究与验证。对与上述疾病相关的基因及其遗传变异，在DNA、RNA和蛋白质水平进行系统的生物学功能研究，以阐明基因型和表型的关系及其作用机制，为这些心肺早期健康危害和环境相关疾病的预防和干预提供靶点。
（3）基因和蛋白质水平的研究方法
本项目将在研究人群的健康、早期损害和疾病的不同阶段进行基因三个方面的研究内容：①基因组变异，包括：单核苷酸多态性、插入、缺失、倒位、拷贝数目变异等；②表观遗传学改变，包括：DNA甲基化；③基因表达的调控，包括mRNA、非编码RNA和小RNA等。应用Northern blot、原位杂交、Real-time PCR、RNAi和ChIP等技术，检测基因在所研究细胞和动物组织中的转录表达、定位、调控及功能；利用深度测序技术发现PM暴露下基因组特征突变谱。蛋白质水平的研究是利用酶联免疫反应、Western blot、SPR技术、免疫共沉淀、双向电泳等方法测定、发掘和鉴定的蛋白质水平和相互作用的关系。
3.创新点与特色
本项目结合我国PM污染特点和中国人群的遗传特征，利用我国环境与健康相关资源（暴露人群、哮喘、肺癌和冠心病病人的生物样本和健康信息），应用流行病学、毒理学、遗传学、分子生物学等学科的新技术，研究我国PM健康危害特征及其作用机制（即关键科学问题），在学术思路、研究设计与方案和技术路线方面有如下的创新点和特色：
学术思路上：紧密结合国家重大需求，围绕我国重要环境污染物，阐明我国PM污染的理化特征，以健康危害大的空气PM为切入点，以PM及其组分与机体交互作用为核心，回答我国PM健康危害特征及其作用机制这一关键科学问题。以早期健康危害（可发展两种完全相反的结局：健康与疾病）为突破口，基于环境与机体交互作用，阐明空气颗粒物致早期健康危害的作用机制，充分体现“预防为主”的卫生工作指导方针，为制订防治对策提供科学依据；在研究PM致早期健康损害和重大环境相关疾病发生的作用机制中紧扣机体（炎性反应、免疫应答、遗传改变）与环境（PM的理化特征）的交互作用的研究主线，为进一步阐明环境健康危害机制提供新思路和新证据。研究设计与方案上既考虑PM暴露的客观特征，又考虑PM主要组分单独在研究机制上的优势与特点；既考虑细胞培养实验、动物实验的新发现到人群研究的验证，又考虑人群研究的新发现在细胞培养和动物实验中进行功能与机制研究；同时运用现况调查、病例对照研究和队列研究设计，特别是一般人群和职业暴露人群队列有机结合，使研究结果更为系统和可信；通过病因学研究，搭建机制研究到人群干预靶点筛选、应用的桥梁。技术路线上针对我国环境污染特点和人群遗传特征，将源解析与人群健康流行病学相结合来阐明PM的健康危害特征；将基因型与表型研究相结合，发现候选基因和研究筛选到的新基因的作用；将利用深度测序技术发现PM暴露下基因组特征突变谱，阐明表型变异与基因型的作用在PM致早期健康损害及其心肺系统重大疾病中的作用，解析相关的生物剂量、效应生物标志物和作用机制，为提高健康危险度评价的科学性提供基础依据。

4.取得重大突破的可行性分析
（1）工作基础优势
课题组参加单位均长期开展环境与健康的相关研究工作，并已具备良好的工作基础和研究条件，如：已建立国内典型城市和地区的PM样本库和环境数据库、肺癌、冠心病、哮喘的病例-对照生物样本库（尿、血清和DNA），及与此相对应的环境暴露信息数据库，并在相关地区建立了基础人群队列和特殊职业人群队列，已有研究信息资源包括：问卷调查内容：①一般情况：人口特征（性别、年龄、民族、宗教、婚姻等）、社会经济学特征（教育程度、家庭住址、职业与工作史等）、主要慢性病患病情况与家族史、卫生服务与用药情况；②健康相关行为与生活方式调查：吸烟、饮酒、体力活动、膳食、精神状态、孕育史等。健康医学检测数据：①体格检查：身高、体重、腰围、体质指数等；②血压（收缩压、舒张压）测定与心、肺听诊；③眼底检查；④心电图等检查；⑤血常规检查：嗜酸性粒细胞计数（EOS）、嗜酸性粒细胞百分比（EOS%）、嗜碱性粒细胞计数（BAS）、嗜碱性粒细胞百分比（BAS%）、单核细胞计数（MNC）、单核细胞百分比（MNC%）、白细胞计数（WBC）、淋巴细胞计数（LYM）、淋巴细胞百分比（LYM%）、中性粒细胞计数（GRA）、中性粒细胞百分比（GRA%）、红细胞计数（RBC）、血红蛋白（Hb）、红细胞比积（Hct）、红细胞平均体积（MCV）、红细胞平均血红蛋白含量（MCH）、红细胞平均血红蛋白浓度（MCHC）、红细胞分布宽度（RDW）、血小板计数（PLT）、平均血小板体积（MPV）、血小板压积（THR）、血小板体积分布宽度（PDW）；⑥尿常规检查：尿酸碱度、亚硝酸盐、葡萄糖、维生素C、白细胞、尿蛋白、胆红素、尿胆原、尿酮体、尿比重、潜血；⑦血清生化分析：肝功能（血清总胆红素、血清直接胆红素、血清间接胆红素、血清丙氨酸氨基转移酶、血清天门冬氨酸氨基转移酶、血清γ-谷氨酰基转移酶测定、血清碱性磷酸酶测定）、肾功能（血清尿素、肌酐、尿酸）、血糖、血脂（血清总胆固醇、血清甘油三酯、血清高密度脂蛋白胆固醇、血清低密度脂蛋白胆固醇）检测；⑧胸片与腹部B超（肝、胆、脾、双肾、前列腺、子宫及附件）；⑨肿瘤与分子生物学标志物：糖类抗原125（CA125）、糖类抗原15-3（CA15-3）、糖类抗原242（CA242）、糖类抗原19-9（CA19-9）、神经元烯醇化酶（NSE）、癌胚抗原（CEA）、甲胎蛋白（AFP）、前列腺抗原（PSA）、游离前列腺抗原（fPSA）、铁蛋白（Ferritin）、生长激素（HGH）、雌激素（β-HCG）。已拥有一支环境医学领域的科学研究队伍，主要骨干在国内外相关领域享有一定的学术声誉。值得一提的是，项目组成员已开展了与本项目相关的初步研究工作，并取得了有科学价值的研究结果（参见第七部分现有工作坚持和条件），由此可见，已具备的良好工作基础足以保证本项目的顺利实施和高水平完成。
此外，基于项目的研究目的与解决关键科学问题的需要，现组建的研究团队吸纳了国内相关领域新的优势单位，如南开大学国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室、中国医学科学院肿瘤研究所从事病因及癌变机制研究的实验室，军事医学科学院分子免疫全军重点实验室与毒理学评价研究中心和中国科学院生物物理所的实验室，增强了研究团队的合力。
（2）研究资源优势
本项目拥有独具中国特色的典型城市和城市PM样本库及相关信息库、与PM相关的环境疾病调查数据库，包括15万暴露人群样本与相关信息库、9000对肺癌病例与对照、5000对冠心病病例与对照、1000对哮喘病例与对照（参见工作基础优势部分）。已建立的人群队列、特殊职业队列、转基因细胞和动物模型为本项目在病因学和机制研究方面的突破提供了先决条件。高通量技术平台等为高水平研究成果提供了硬件保障。
（3）学术力量优势
本项目研究队伍集中了我国劳动与环境卫生学、环境科学、毒理学、遗传学、肿瘤学、内科学（呼吸病和心血管病）、流行病和生物统计学等领域的优势学科和重点实验室；人才队伍中，有国家杰出青年基金获得者3人，长江学者特聘教授3人和讲座教授1人，新世纪百千万人才工程国家级人选4人，教育部新世纪优秀人才支持计划6人等，这在环境与健康研究领域具有较大的优势，还有，课题负责人和学术带头人有良好的学术背景和较丰富的研究经验，并与国外同行保持良好的学术合作关系。从参加单位实验室技术与条件支撑、人才队伍和发表有国际影响力的高水平论文等方面都体现了强-强联合和多学科的协作。项目承担单位拥有：
国家级重点学科
华中科技大学：劳动与环境卫生学、内科学（心血管病、呼吸病）
南开大学：环境科学
南京医科大学：劳动与环境卫生学
复旦大学：流行病与卫生统计学、遗传学
中国医学科学院：肿瘤学
国家、省部重点实验室
复旦大学遗传工程国家重点实验室
分子肿瘤学国家重点实验室
教育部和国家环保部环境与健康重点实验室
南开大学国家环境保护城市空气颗粒物污染防治重点实验室
北京市癌发生及预防分子机理重点实验室
复旦大学人类生物学教育部重点实验室
复旦大学公共卫生安全教育部重点实验室
南京医科大学教育部现代毒理学重点实验室
军事医学科学院分子免疫全军重点实验室
环境污染过程与基准教育部重点实验室
我们深信，通过吸纳优势研究单位和人才形成强-强联合、多学科交叉与融合的高水平研究团队，依托已有的现代高通量生物技术平台，定能在PM导致健康危害的基础研究方面和解答PM的健康危害特征和作用机制的关键科学问题上有重大突破。

一、研究内容
本项目遵循我国人口健康的基础研究导向，以预防为主为指导思想，瞄准国际科学前沿，凝练研究目标，综合运用环境科学、环境医学、流行病学、毒理学、分子遗传学、生物化学、内科学、分析化学、卫生统计学等多学科手段，以对严重危害国民健康的PM为研究对象、以环境与机体交互作用为核心，研究我国PM健康危害特征及其作用机制这一关键科学问题。重点研究PM的生物效应特点、早期健康损害的剂量反应关系和作用机制，以及在哮喘、肺癌和冠心病发生中的作用，为阐明我国人口健康重大理论问题和解决技术问题提供创新性的研究成果。根据国内外研究发展趋势及现有工作基础，主要开展以下研究（详见各课题研究内容）：
（1）选取我国典型城市，评价PM源排放、空气颗粒物污染状况和特征、暴露特征，构建颗粒物个体暴露模型；运用多中心环境流行病学设计，建立典型城市的PM健康危害的暴露反应关系，分析是否存在阈值，阐明我国居民对颗粒物暴露的人群易感特征（年龄、性别、人口、社会经济状况和季节等），估算PM对我国典型城市居民主要疾病（哮喘、肺癌、心血管疾病）发生与死亡的贡献率；将源解析技术与流行病学方法有机结合，确定对我国居民健康危害大的颗粒物污染来源；采用基于固定群组重复测量的追踪设计（panel study），从个体水平探索我国人群暴露于PM的早期效应和易感性标志物，为颗粒物健康风险评估和预防控制措施的制订提供科学依据。
（2）PM的早期健康损害机制是本项目的重点。拟用细胞培养、动物实验和人群调查研究（现况研究、病例对照研究和队列研究等）方法，研究PM与机体交互作用在促发的早期健康效应和危害（如肺功能改变、遗传损伤、心率变异性、炎性因子变化等）中的作用机制，并在重大心肺疾病（哮喘、肺癌和冠心病）中验证其作用。具体包括：
①以细胞、组织及实验动物为模型，研究不同粒径PM的主要毒性作用特征，重点评价其主要化学组分单独与联合暴露毒性效应的基本特征与作用模式，同时将进行较低暴露剂量的较长时限（亚慢性和慢性）实验研究；以呼吸系统与心血管系统为PM主要毒性作用靶点，研究不同类型PM致机体损伤的应答系统及其信号转导通路，筛选关键调控分子；利用动物实验模型，研究PM诱发心血管事件的调控机制。
②选取PM不同暴露水平的代表性人群，进行横断面调查和4年队列随访，阐明不同类型PM导致呼吸系统急慢炎性反应的特点和其在呼吸系损伤中的作用，寻找1-2个PM致呼吸系统早期损伤的新效应和易感标志物。阐明PM与呼吸系统早期免疫与炎性反应因子、遗传变异之间的交互作用，为哮喘等呼吸系统疾病的机制研究提供新思路。建立社区人群PM暴露与呼吸系统炎性反应及哮喘发病的暴露剂量-反应关系，
③通过细胞和大鼠模型，分析不同类型PM高剂量暴露致细胞遗传毒性、恶性转化的能力，筛选PM致DNA遗传损伤过程中的核心基因和早期效应生物标志物，获得PM暴露致靶细胞遗传损伤的特征突变谱；建立职业人群暴露队列，进行随访观察，建立PM暴露遗传损伤的分子量效关系，阐述个体遗传易感性对于DNA修复能力等表型的影响；进行大样本病例-对照研究验证个体遗传变异和表型变异与肺癌的关联性，在不同污染类型所致的肺癌癌组织和癌旁组织样本中验证PM作用的特征突变谱。
④采用实验室研究与流行病学调查相结合的研究方法，研究不同类型PM暴露对人体炎性分子和免疫应答变化特征与规律的影响；以环境与机体交互作用为切入点，研究PM、代谢产物与机体炎性、免疫应答分子、遗传变异（利用全基因组关联研究的成果）在心血管早期损伤（如心率异常、炎性因子表达异常）和冠心病发生中的作用与机制。

下面是电子版 有兴趣的同学可下砸

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