遗传毒性试验：核心检测项目详解
一、 遗传毒性概述
遗传毒性指化学或物理因素直接或间接破坏遗传物质（DNA）的结构与功能，导致基因突变、染色体断裂或数目改变等损伤的能力。这类损伤若未被有效修复，可能通过体细胞传递引发癌症，或通过生殖细胞传递引发后代遗传性疾病。因此，在药物研发、化学品风险评估、医疗器械评价、食品添加剂及农药登记等多个领域，遗传毒性试验是评估物质安全性的核心环节。
二、 核心遗传毒性检测项目
遗传毒性评估采用一系列互补的体外和体内试验，形成组合策略，以覆盖不同类型的遗传损伤终点。核心检测项目主要包括以下三大类：
1. 基因突变试验
- 检测目标： 评估受试物引起DNA碱基序列发生永久性、可遗传改变的能力。
- 核心试验：
- 细菌回复突变试验： 通常称为Ames试验（鼠伤寒沙门氏菌和/或大肠杆菌回复突变试验）。利用一组特异的营养缺陷型菌株（如TA98, TA100, TA1535, TA1537, TA102等），检测受试物能否诱导细菌发生回复突变，使其在不含所需营养物的培养基上生长。是检测基因点突变（碱基置换、移码突变）的金标准和首选筛选试验。
- 哺乳动物细胞基因突变试验： 常用哺乳动物细胞系（如中国仓鼠卵巢细胞CHO、中国仓鼠肺细胞V79或人淋巴母细胞TK6）和特定基因位点（如Hprt、Tk、Xprt）。通过检测目标基因位点发生突变导致耐药性（如6-硫代鸟嘌呤、三氟胸苷）的表型来评估突变频率。可检出碱基置换、移码突变及较大缺失等。
2. 染色体畸变试验
- 检测目标： 评估受试物引起显微镜下可见的染色体结构损伤（断裂、缺失、易位、环状染色体等）或数目异常（整倍体、非整倍体）的能力。
- 核心试验：
- 体外哺乳动物细胞染色体畸变试验： 常用中国仓鼠卵巢细胞CHO或人外周血淋巴细胞。细胞在含或不含代谢活化系统条件下暴露于受试物后，经秋水仙素（或类似物）阻滞在中期分裂相，制片染色，显微镜下直接观察中期细胞染色体数目和结构异常情况。
- 哺乳动物体内骨髓细胞微核试验： 啮齿类动物（常用小鼠或大鼠）经口或注射途径给予受试物后，采集骨髓细胞制片染色。微核是染色体断片或因纺锤体损伤导致整条染色体滞后形成的独立核小体。通过计数含微核的嗜多染红细胞比例，评估受试物引起的染色体断裂或丢失效应。
- 哺乳动物体内染色体畸变试验： （通常在骨髓或睾丸细胞中进行）基本原理与体外试验类似，但在整体动物模型中进行，直接获取体内暴露后的中期分裂相细胞进行染色体分析，提供体内暴露条件下染色体损伤的直接证据。
3. DNA损伤试验
- 检测目标： 评估受试物直接或间接造成DNA链断裂、加合物形成、交联或干扰/修复过程的能力。这类损伤可能导致后续的突变、染色体畸变或细胞死亡。
- 核心试验：
- 体外哺乳动物细胞DNA损伤试验： 包括多种方法：
- 彗星试验（单细胞凝胶电泳试验）： 将单个细胞包埋在琼脂糖凝胶中，裂解后在高pH或中性条件下进行电泳。受损DNA（含有断裂）会迁移出核区形成“彗星尾”，通过荧光染色和图像分析定量DNA损伤程度。灵敏度高，可检测单链、双链断裂及碱不稳定位点。
- 碱性洗脱： 检测DNA链断裂的频率。
- 姐妹染色单体交换试验： 细胞在含5-溴脱氧尿苷（BrdU）的培养液中经历两个细胞周期，制备染色体标本并进行特殊染色后，可在显微镜下观察到姐妹染色单体之间发生互换的频率。可作为DNA损伤和修复的敏感指标。
- 体内DNA损伤试验：
- 体内彗星试验： 在整体啮齿类动物（常用肝、胃、骨髓、睾丸等靶器官组织）中进行彗星试验，评价受试物在特定器官内诱导的DNA原初损伤。
- 肝脏UDS试验： 检测受试物是否诱导非程序性DNA合成（UDS），反映DNA损伤后的切除修复活性。
- 体外哺乳动物细胞DNA损伤试验： 包括多种方法：
三、 试验组合策略与监管要求
考虑到单一试验无法覆盖所有遗传损伤机制，国际监管机构（如ICH、OECD、FDA、EMA）普遍要求采用标准三项组合试验作为初始筛选：
- 一项基因突变试验： 通常为细菌回复突变试验（Ames试验）。
- 一项染色体损伤体外试验： 通常为体外哺乳动物细胞染色体畸变试验或体外微核试验。
- 一项染色体损伤体内试验： 通常为啮齿动物体内骨髓微核试验或啮齿动物体内染色体畸变试验。
此组合旨在最大程度地识别潜在的遗传毒性物质。根据受试物的性质、用途、暴露途径以及初始试验结果，可能需要补充其他试验（如体内彗星试验、进一步体内基因突变试验如转基因啮齿动物体内突变试验、生殖细胞试验等）进行更深入的风险评估。
四、 总结
遗传毒性试验体系通过严谨设计的体外和体内方法，系统评估物质诱发基因突变、染色体畸变或DNA损伤的能力。核心检测项目清晰聚焦于三大终点：基因突变（Ames试验、哺乳动物细胞基因突变试验）、染色体畸变（体外染色体畸变试验、体内微核试验）和DNA损伤（彗星试验等）。标准化的三项组合策略是识别潜在遗传毒性风险的基础，其结果对于评估物质的致癌潜力和可遗传风险至关重要，为化学品、药品、食品等领域的开发和使用决策提供关键的科学和安全依据。准确理解和运用这些核心检测项目，是保障人类健康和环境安全的重要环节。