毒理芯片(toxchip)技术是在基因组技术和DNA微阵列技术基础上发展起来的分子生物学技术, 它将使科学家在分子水平评价外界有毒物质的毒性状况. 1999年美国国家环境健康科学研究所(NIEHS)成功开发出了毒理芯片技术[1], 该技术对传统毒理学研究具有革命性意义, 它预示了快速高效地确定环境危险物及环境有毒物质DNA效应的时代已经来临, 将为医学、 环境毒理学及生态毒理学等研究开辟新途径. rn(ⅰ) 毒理芯片的工作原理. 美国科学家最先将毒理芯片技术用于研究毒理学[1]. 既然克隆的cDNA微阵列可以测定基因表达, 反过来基因表达就可以作为被测试样品毒性信息的标记物. 为了将DNA微阵列技术用于确定未知化学物质的毒理效应, 首先必须构建模型化合物的毒理效应数据库[2, 3]. 通过分析大量某类化学物质, 可揭示出遭受特定暴露时开放或关闭的基因模式. 由于一类有毒物引起基因表达的变化具有共性-毒性“标记”, 故一旦建立起毒物标记库, 研究人员就可以在同一模型系统下将未知毒物所引起的基因表达与库中的数据相对比, 通过这种对比匹配, 就能获得未知毒物的作用机理. 每种化学物质都有基因指纹, 如果得到所有的基因指纹相同, 就得到了轮廓或识别模式. 有了这一模式, 当对一个新化学物质进行测试时, 通过微阵列芯片测定得到基因表现型轮廓, 就能确定出该化学物质是过氧化物酶增生剂、环境雌激素、细胞毒性物质或者是其他种类的化学物质. 随后基于所得到的大量数据, 可以对该物质进行环境风险评价. rn(ⅱ) 毒理芯片技术与环境基因组计划(EGP).rn美国国家环境健康研究所正在进行的环境基因组计划旨在建立人类与环境有关的基因数据库[4~6]. 该计划的目标是: “理解环境暴露对人类疾病的影响及其作用”. 该计划的目的是确定基因的多态性(基因多态性决定环境疾病易感性的高低), 建立基因多态性数据库, 并且进行致病的基因-环境作用的种群研究. 由于基因多态性的确定, 使得解释某种特定基因编码的蛋白质的结构与功能影响化学物质的最终反应成为可能[7~12]. 基因多态性可确切解释某一亚种群对环境化学物质的易感程度, 这对化学物质的风险评价是很重要的. 由此可见, 环境基因组计划为毒理芯片技术提供理论基础, 是毒理芯片技术发展的前提. rn(ⅲ) 毒理芯片版本. 目前已开发的毒理芯片1.0版本具有人类克隆基因2100种, 这些基因参与基本的细胞生命过程并已被证实对不同种类的毒性损伤有反应. 美国国家环境健康研究所的科学家正在开发2.0版本的毒理芯片, 人体12000种基因将浓集于芯片上. 他们同时在开发其他生物体模型芯片, 如鼠、蛙和酵母, 这些都将被用于毒理学研究. rn