进入20世纪80年代以后，随着分子生物学技术快速发展，生物学标志的研究作为一个崭新的领域逐渐引起了国内外预防医学界的共同关注。1986年有学者提出，分子流行病学的核心在于把先进的实验室方法和分析流行病学结合起来，从而探讨环境和/或宿主因素与发病的关系。1993年美国Schulte等首次出版了 Molecular Epidemiology： Principles and Practice专著，书中提出分子流行病学定义：在流行病学研究中应用生物学标志或生物学测量解决疾病相关问题。所述生物学标志包括生物学事件的生化的、分子的、遗传的、免疫学的或生理学的信号，而生物学事件代表致病因子与所致疾病之间连续过程中一个个不可分割的环节。1987年美国国家科学院首先将生物学标志定义为机体及生物材料中生物学事件的标识。1992年Benson和Di Giulio认为生物学标志是在生物个体所测得的生物化学、生理学或病理学反应，而这些生物学反应能给出环境污染物的暴露，或由暴露所引起的亚致死效应资料。1996年第14届国际流行病学学术会议上，Saracci博士提出：狭义上讲分子流行病学是测量作为暴露或效应的生物学标志——信息大分子，即DNA、RNA和蛋白质，广义上讲则包括任何实验的、生化和分子生物学的测量，也包括基于血清中生物学标志（抗原、抗体、代谢物等）的血清流行病学等内容。1998年徐德忠教授综合国内外研究与实践，在我国首版《分子流行病学》中提出“分子流行病学是应用先进的实验技术测量生物学标志，结合流行病学现场研究方法，从分子水平阐明疾病的病因及其相关的致病过程，并提出与评价相应防治措施的科学”。近三十年来，生物学标志对评价环境中有害物质暴露的生态风险和健康风险发挥重要作用，但在应用过程中不同领域生物学标志定义存在差异。因此，2001年由美国国立卫生研究院（National Institutes of Health, NIH）和美国食品药品监督管理局（U.S. Food and Drug Administration, FDA）成立生物学标志定义工作小组（The Biomarkers Definitions Working Group），该工作组给出生物学标志的基本概念为：机体可客观测量和评价的正常生物过程、致病过程或对治疗干预的药理学反应的指标。生物学标志包括分子的、组织学的、放射学的、生理学的特征。生物学标志的研究和应用在不同的领域已广泛开展，并不断发展更新。

综上，分子流行病中的生物学标志可以理解为：可客观测量和评价的机体正常生物过程、致病过程以及暴露或干预效应的生物学指标。值得提出的是分子流行病学是从群体水平探讨生物学标志的，理解生物学标志的概念本质，有三个方面需要考虑：第一，机体正常生物过程的生物学标志是分子流行病学研究中的重要内容，是了解群体健康状态生物学标识和促进健康策略和措施评价的依据；第二，从疾病及相关医学事件来讲，生物学标志是从暴露到生物事件（疾病/健康状态）发生、发展进程中可测量的、能反映结构和/或功能改变的各种细胞的、遗传的、生物化学的、免疫学的或生理学信号相关的分子信息标识。这种生物学标志，在正常情况下可能并不存在，只有在暴露后才出现，或虽然存在，但处于正常水平的表达，可能只有在致病因子暴露后才发生改变（高表达或低表达）；第三，无论预防性干预还是治疗性干预，生物学标志的测量是精准评估措施效果的重要内容，是分子流行病学实现疾病精准预防与控制及健康促进策略和措施的目标的关键所在。

随着生物学技术，尤其是人类基因组计划（human genome project, HGP）的实施和成果应用，生物学标志已更加敏感、系统的显示机体在基因水平的微小变化，人类基因组流行病学（human genome epidemiology, HuGE）随之诞生。1998年Khoury和Dorman将人类基因组流行病学定义为：应用流行病学与基因组信息相结合的研究方法，开展以人群为基础的研究，评价基因组信息（基因或基因变异及其相应编码的产物）对人群健康和疾病的流行病学意义，是遗传流行病学与分子流行病学交叉的前沿领域。HuGE从本质上说，是基于核酸生物学标志（基因组特征）的分子流行病学研究。基因组流行病学不仅可以研究基因组特征与疾病的关系，也有助于基因组的研究成果在临床医学和公共卫生实践中的应用。2004年牛津大学出版社出版的 Human Genome Epidemiology： A Scientific Foundation for Using Genetic Information to Improve Health and Prevent Disease一书系统地阐述了基因组流行病学在疾病防治和健康促进中的重要作用。随着HGP的深入研究，世界各国又启动了人类基因组多态性计划（human genome diversity project, HGDP）、环境基因组计划（environmental genome project, EGP）。近年来，随着基因组学技术的发展和检测平台的建立，用于研究和分析数十万、甚至上百万个单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism, SNP）与疾病关联的研究方法——全基因组关联分析（genome-wide association study, GWAS）在国内外广泛开展，目前全球已有一千多个GWAS研究成果发表，数千个与肿瘤、心血管、糖尿病等疾病有关的遗传易感位点被发现。随后产生的基因组学、蛋白质组学、表观组学、代谢组学以及与全生命周期相关的暴露组学等的研究将更为完美地从宏观和微观水平全面阐释群体疾病与健康问题。

可见，生物学标志的研究已突破学科领域，蓬勃发展，欣欣向荣，成为流行病学的重要支撑点，也为生命科学各领域开辟了新的视野。从某种意义上讲，分子流行病学就是以生物学标志的群体研究为核心的流行病学。随着分子流行病学的发展，人类在揭示疾病自然史、疾病“冰山现象”、疾病流行的内在规律、全生命周期的暴露与健康状态研究等方面将会取得突破性进展，从而为制定精准的疾病预防与控制和健康促进的策略和措施提供科学依据。