建立耗费动物少、试验周期较短、预测性好、方法简便的安全性评价体系是毒理学研究的重要方向。本研究目的在于构建基因改造的人上皮细胞模型并应用于致癌物诱导细胞恶性转化活性的筛查以及化学致癌表观遗传机制的研究。利用逆转录病毒载体介导的基因转导方法,在永生化的人上皮细胞株(16HBE,HEK,L02)中稳定表达癌基因H-Ras或c-Myc,同时构建DNA修复基因(ERCC1,ERCC2,MLH1,ATM)功能缺失的细胞株。上述细胞与对照组细胞比较,除了H-Ras或c-Myc高表达细胞株的生长速度加快外,其它细胞生物学特性如细胞形态学、细胞染色体畸变率、锚着独立性生长特性和裸鼠皮下成瘤能力等方面都没有发生改变。选择直接致癌物反式二氢二醇环氧苯并芘(BPDE)、硫酸镍对所上述细胞株进行诱导转化试验,选用半数致死浓度的1/3作为最高染毒浓度,间隔两倍共设置三个浓度组进行染毒。每次染毒时间为24小时,每隔一周染毒一次,重复染毒4次。首次染毒后的第5周,进行锚着独立性生长特性(软琼脂试验)检测,每3周重复1次,将能在软琼脂中形成克隆的处理组细胞接种于裸鼠皮下,验证恶性转化效能。结果发现经BPDE染毒的16HBER和16HBEM细胞分别在第5周和第11周在软琼脂中形成克隆,细胞接种裸鼠皮下时形成肿瘤;同样地经硫酸镍染毒的16HBER和16HBEM细胞分别于第8周和第14周获得恶性转化的表型。转化活性存在剂量-反应关系和时间-效应关系,染毒次数的增加能显著缩短转化间期。对照组细胞(16HBEV),BPDE染毒第20周才获得恶性转化,比16HBER和16HBEM细胞分别慢15周和9周。恶性转化细胞生长速度增快,但是形态学和染色体畸变率无明显改变。环境中大多数化学致癌物都是间接致癌物,进入人体后需要经过代谢酶活化后才具有致癌性。为了提高体外人体细胞代谢活化的效能,我们以人支气管上皮细胞16HBE以及环境致癌物苯并芘(BaP)作为靶细胞和代表性毒物,以毒物诱导细胞转化作为观察终点,建立了以下三个体外活化系统,研究各系统或模式的代谢活化效应。①经典的大鼠肝微粒体S9活化系统;②低剂量诱导模式:采用5μM的苯并芘(B(a)P孵育48h;③16HBE细胞中高表达BaP的代谢关键酶CYP1A1。用不同浓度(5μM,101M,201M)BaP对上述三个系统或模式处理的细胞进行染毒,每周一次,共四次。所有细胞在首次染毒后第五周进行锚着独立性生长特性(软琼脂试验)检测,每3周重复1次,结果发现:高表达人CYP1A1的细胞株16HBERA在首次染毒后的第五周就观察到明显的克隆形成,且呈剂量-效应关系;低剂量诱导模式在第八周才出现明显的克隆,而S9活化系统处理的细胞组在第11周才出现克隆生长。此外BaP诱导高表达人CYP1A1的细胞株恶性转化的作用与BaP的终致癌物反式二氢二醇环氧苯并芘(BPDE)的诱导细胞转化的活性是一致的。本研究结果表明:癌基因高表达人永生化细胞株可以大大缩短细胞转化试验的间期,为化学物致癌活性的筛查提供了一个敏感的、高效的、更接近人体的研究系统,具有实用价值。致癌物活化代谢的关键酶高表达细胞或低剂量诱导模式作为体外代谢活化系统具有潜在的应用价值,优化条件后可作为环境化学物致癌活性的筛查系统。上述细胞模型也为致癌机制研究和肿瘤的化学干预研究拓展了一个新的空间。