암의 원인에 관한 역학조사 연구는 일반적으로 두 종류로 나눌 수 있습니다. 이미 암에 걸린 사람들이 과거에 노출되었던 것을 평가하는 후향적 연구와 사람들 중 누가 앞으로 암에 걸리는지 추적해가는 전향적 연구가 있습니다. 후향적 연구는 의사들에게 친숙한 자연스러운 검진의 연장, 즉 환자의 병력을 참고하는 것입니다. 사실, 흡연이 폐암을 유발한다는 첫 의견은 한 의사로부터 제기되었습니다. 이 의사는 폐암 환자들에게 과거의 경험을 물어본 결과, 거의 모두 흡연자였다는 사실을 발견해냈던 것입니다. 이런 전향성 연구의 '증거'는 일화처럼 들릴지 모르나 암에 걸린 사람들의 자료와 이와 비교 가능한 암에 걸리지 않은 사람들의 자료를 비교하는 데 사용됩니다. 이러한 접근은 암을 가진 개개인이 그에 대응하는 암에 걸리지 않은 사람들과 비교되므로, 종종 중례-대조 방법이라 불립니다.
이와는 대조적으로, 전향적 연구(또는 cohort study라 함)는 암이 발달하기 전의 사라들을 선택하여, 누가 미래에 질병을 발달시키는지 따라가며 살펴보는 것입니다. 이 초기 그룹은 무작위적인 집단이거나, 암유발추정물질에 다르게 노출된 사람들의 집단일 수 있습니다. 암과 같은 심각한 질병이 과거 활동에 대한 정보의 수집과 신뢰성에 영향을 미칠 수 있으므로, 전향적 연구는 후향적 연구에 비해 회상 오류가 적다는 한 가지 장점을 갖습니다. ㄴ향적 연구의 주요 장애물은 큰 샘플 크기를 요구한다는 것입니다. 그렇지 않으면, 정해진 기간 안에 미래에 전형적으로 나타나는 개별적 그룹이 충분한 수의 암의 사례를 확보하지 못합니다.
역학자료에서 인간관계를 추론하지 위해서는 몇 가지 조건들이 충족되어야만 합니다.
역학조사 연구는 인체 암의 가장 중요한 유형 중 몇몇의 발견에 중심적인 역할을 했습니다. 주목할 만한 예는 이후 짧게 논의할 주제이기도 한, 흡연이 폐암의 초기 요인으로 규명되었다는 점입니다. 역학적 접근의 주요 장점은, 사람의 실제 삶에 그 배경을 두고 있어 인체 암에 대응하는 물질을 확인하기 쉽다는 것입니다. 그러나 역학적 접근을 이용하여 도출된 연관성은 인과관계를 반영할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있습니다. 성냥 운반과 폐암 발달의 관계를 되돌아봅시다. 두 사건이 밀접하게 연관되어 있음에도 불구하고, 이 연결고리는 성냥이 사람들의 폐암을 발달시킨다는 것을 의미하지는 않습니다. 그들이 그저 관련되어 있기 때문에, 사람들은 두 사건이 인과관계라고 잘못 결론내릴 수 있습니다. 이러한 이유로 인한 오차를 인과설정의 오류라 정의합니다.
과학자들은 역학적 연구가 밝혀낸 어떤 물질이 실제로 암을 유발하는지를 어떻게 판단할까? 절대적인 증거를 증명하기보다 역학은 지속적으로 원인이 되는 증거를 제공하는 학문으로 이해되어야 합니다. 전후의 증거로 원인관계가 모여, 가설을 증명하거나 설사 그에 반하는 연구가 이루어진다 하더라도 증거를 분석함에 있어, 많은 종류의 중요한 기준이 활용됩니다.
첫 번째로, 통계적 유의성이 밝혀져야 하고, 혼란과 오류의 일반적인 원인이 규명되고 제기되어야 합니다. 다음으로 증거는 용량-반응 관계가 존재함을 보여줌으로써 보다 강화될 수 있습니다. 즉, 암유발의 위험도가 조사중인 위험 요인의 노출 정도에 따라 직접적으로 증가함을 보여주는 것입니다. 용량-반응 관계는 인과관계의 강력한(그러나 절대적이지는 않은)증거로 간주되는데, 이는 혼란요소와 오류는 일반적으로 특정 약물의 노출량이 늘어날수록 암발생률을 지속적으로 증가시키는 자료를 제시하기 어렵기 때문입니다.
게다가, 용량-반응 관계의 요건에서 인과관계가 유력하다는 증거를 결론내기 전에 몇몇 다른 기준이 만족되어야 합니다. 한 가지 중요한 기준은, 문제의 물질에 대한 노출이 암이 걸린 시기보다 과거인지에 관한 것입니다. 이런 요건의 증거가 당연히 수반되어야 함에도 불구하고, 항상 잘 맞아떨이지지는 않습니다. 예를 들어 정신적인 요소와 암의 연관관계에 관한 초기 연구가 암환자들이 다른 사람들보다 더 우울하고 불안해한다는 것을 밝혀냈습니다. 초기에는 이런 관찰이 정신적인 스트레스가 암을 유발한다는 것으로 해석되었으나, 이 자료의 좀더 직접적인 해설은 완전히 반대였습니다. 우울과 불안은 사람이 암을 가진 것을 자각함으로 인한 것이었고, 바탕원인이기보다는 병이 일어난 이후에 생성된 것이었습니다.
역학조사의 신뢰도에 영향을 주는 다른 요소는 관찰된 효과의 정도입니다. 한 집단에서 특정 약물의 노출로 암발생률의 증가가 크게 나타날수록, 관찰된 결과가 혼란요소나 오류 때문일 가능성인 더욱 적을 것입니다. 예를 들어 역학조사에서 흡연자의 폐암 발생률이 2,500%(25배) 이상으로 증가했다면, 그 인과관계의 확실한 증거로 제시할 수 있습니다. 이처럼 큰 효과는 상대적으로 드문 것임에도 불구하고, 대체로 역학조사에서 증거에 신뢰도를 부여하기 위해서는, 암유발의심물질이 적어도 암발생률을 2배 정도 증가시키는 것을 필요로 합니다. 암유발물질이 확실하지만 암발생률을 소폭 상승시켰을 경우에도 인체 건강에 유의적인 영향을 줄 수 있지만, 이런 작은 효과는 역학적 접근으로 신뢰성 있는 경향성을 찾아내기 힘듭니다.
결국 특정 요소와 암 발생 증가의 상관성이 다른 연구자들에 의해 다른 집단을 대상으로 다르게 고안된 연구에서도 반복적으로 관찰된다면, 인과관계의 증거가 강하게 뒷받침될 것이비다. 그리고 이러한 논의는 훗날 어떻게 특정 물질이 암을 유발하는지를 설명할 수 있는 생물학적 메커니즘이 알려지면, 더 보충될 수 있을 것입니다. 본문에서 살펴본 다양한 기준들이 모두 만족된 강력하 사례가 있다면, 역학자료를 바탕으로 한 인과관계를 결론내릴 수 있을 것입니다. 그러나 일반적인 사례에서는 인과관계의 최선의 논거는 역학자료뿐 아니라, 다음으로 논의할 제목이기도 한 실험실 연구에서 비롯한 추가적 증거들을 모두 포함하고 있습니다.