致突变试验
Ames实验解析
化学毒物致突变作用的后果
观察化学毒物致突变作用的基本方法
------致突变试验
遗传学终点(genetic endpoint)： 在致突变试验中观察到的现象所反映的各种 事件的统称。
一、观察项目的选择
1.观察效应终点的类型：
(1)DNA完整性改变
(2)DNA重排或交换 (3)DNA碱基序列改变（基因突变） (4)染色体完整性改变（染色体畸变） (5)染色体分离改变（非整倍体和多倍体）
❑非整倍体(aneuploid)
❑多倍体(polyloid)
❑非整倍体(aneuploid)
含义：指细胞丢失或增加一条或几条染色体。 类型：缺体(2n-2)、单体(2n-1)、 三体(2n+1)、四体(2n+2) 后果：染色体数目的改变会导致基因平衡的失调，可能 影响细胞的生存或造成形态及功能上的异常。
❖致突变物(mutagen)：凡能引起生物体遗传物质 发生改变的化学物质或任何环境因子，又称诱变 剂。 ❖遗传毒物(genotoxic agent)：由于致突变物能损 伤遗传物质，因此致突变物又称为遗传毒物。
化学毒物致突变的类型
染色体改变
基因突变
碱 基 置 换
移 码 突 变
染 色 体 结 构 畸 变
突变依其发生的方式分为：
1.自发突变 (spontaneous mutation) 2. 诱发突变 (induced mutation)
➢自发突变 (spontaneous mutation)
❖概念：是由于普遍存在的未知因素作用 下，在自然条件下发生的突变。 ❖特点：发生过程长、频率很低，与物种 进化有关。
例如： 21-三体综合征(Down氏综合征、先天愚型）
❑多倍体(polyloid)
致突变试验综合分析及评价(毒理学教研室20150507)
第六部分： 19. 以上四种实验方法注意事项有哪些？ 20. 结合以上四个实验结果，对 96%二氯吡啶酸原药的致突变性进行综合评 价。 21. 如仅小鼠骨髓嗜多染红细胞微核试验结果为阳性，其余试验结果均为阴性 时，应进一步如何设计试验方案？
讨论方式：①各实验室分成六小组（各实验室组长安排分组） ，每小组同学针对 下述 6 个问题进行讨论，并负责制作其中一个部分的 PPT（独立完成，不重复） 。 ②课堂上从各实验室抽签确定相应组别进行相关内容的 PPT 汇报， 其他同学针对 汇报内容进行提问、 补充和讨论。③课后请学习委员收齐所有小组同学 PPT 交教 研室。 上课时间：5 月 12 日，下周三，4602 教室
表 3 96%二氯吡啶酸原药在 CHL 细胞染色体畸变分析结果 组别 阴性对照 溶剂对照 （DMSO） S9 对照 95%二氯吡 啶酸原药 S9 剂量 （µg/ml） 0 0 0 1250 2500 5000 + + + + + 观 察 细 染色体异 胞 数 常细胞数 （个） （个） 200 11 200 200 200 200 200 200 200 200 200 16 10 17 16 18 15 19 14 16 畸变类型 g 6 8 0 10 6 10 5 9 5 5 b 11 13 10 16 15 15 5 19 11 16 t 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 r 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 m 0 3 0 1 2 3 10 0 3 0 畸变细 其 胞 率 它 （%） 0 5.5 1 0 0 0 0 0 0 0 0 8 5 8.5 8 9 7.5 9.5 7 8
致突变试验综合分析及评价
某单位欲对农药—— 96% 二氯吡啶酸原药，进行致突变试验综合分析及评 价，见相关资料。 现请根据所学知识，查阅资料和文献，思考并讨论以下问题。
遗传毒性试验-动物中心
致突变试验：根据受试物的化学结构、理化性质及对遗传物质作用终点（基因突变和染色体畸变）的不同。
要求新药必须做下列三项试验。
（１）微生物回复突变试验菌株：组氨酸缺陷型鼠伤寒沙门氏菌（Ｓｔｙｐｈｉｍｕｒｉｕｍ）四株（ＴＡ９７、ＴＡ９８、ＴＡ１００、ＴＡ１０２），亦可采用大肠杆菌（Ｅ．Ｃｏｌｉ）ＷＰ２若干株（大肠杆菌试验）。
剂量：决定受试物最高剂量的标准是细菌毒性和溶解度。
一般最大剂量可达５ｍｇ／皿。
受试物至少应有五种不同剂量否则应说明选定剂量的理由。
代谢活化：应用诱导剂处理后的哺乳动物肝脏微粒体酶（Ｓ９）进行体外代谢活化试验，即在加Ｓ９混合物和不加Ｓ９混合物平行的条件下测试。
对照组：用溶媒作阴性对照，用已知突变原作阳性对照。
结果判定：受试物的回复突变菌落数的增加与剂量相关并有统计学意义，或至少某一测试点呈现可重复的并有统计学意义的阳性反应时记为阳性。
（２）哺乳动物培养细胞染色体畸变试验细胞：哺乳动物原代或传代培养细胞。
剂量：至少应用三种不同剂量，高剂量以５０％细胞生长抑制浓度为基准，否则应说明选定剂量的理由。
标本制作时间：药物与细胞接触后应有适当时间最好包括整个细胞周期，通常在药物处理后２４和４８小时制作染色体标本。
代谢活化：应用适当的代谢活化法。
对照组：用溶媒作阴性对照，已知突变原作阳性对照。
镜检：每种浓度至少观察１００个中期分裂相细胞的染色体结构的异常及多倍体的出现率。
结果判定：受试物诱发的染色体畸变的出现率较阴性对照有统计学意义的增加，并有剂量反应关系时记为阳性，同时标明异常细胞出现的频度和种类。
（３）体内试验一般选用微核试验，但作用于生殖系统的药物进行显性致死试验等。
ａ．啮齿类动物微核试验动物：一般用小鼠，每组１０只性成熟动物（雌雄各半）或至少６只性成熟雄性动物。
给药剂量及途径：至少采用三种剂量，最高剂量从１／２ＬＤ５０为基准，腹腔和／或口服一次给药，必要时可连续给药。
否则应说明选定剂量的理由。
致突变试验的概念
致突变试验的概念一、前言突变试验是指通过对生物体进行基因突变的方法，来研究基因功能及其与表型之间的关系。
这种试验方法具有广泛的应用价值，可以用于遗传学、生物学、医学等多个领域的研究。
二、突变试验的分类根据突变产生的方式，突变试验可以分为两类：自发性突变和诱导性突变。
自发性突变是指在自然环境下产生的随机基因突变，而诱导性突变则是通过外部因素刻意引起的基因改变。
三、诱导性突变方法1. 化学诱导法：使用化学物质来引起基因改变。
常用化学物质包括亚硝酸盐、甲醇等。
2. 物理诱导法：使用辐射或高温等物理因素来引起基因改变。
常用辐射包括X射线、紫外线等。
3. 高能粒子诱导法：使用高能离子束来引起基因改变。
这种方法具有高效率和可控性等优点。
四、常用的突变试验模型1. 细菌：细菌易于培养和操作，且其基因组较小，适合进行基因突变研究。
2. 酵母菌：酵母菌是一种单细胞真核生物，其基因组大小适中，能够进行大规模的突变筛选。
3. 昆虫：昆虫具有较长的代谢周期和复杂的生命周期，适合进行基因功能研究。
4. 小鼠：小鼠是哺乳动物中常用的实验动物，其基因组与人类相似度高，能够进行基因功能研究。
五、突变试验在医学研究中的应用1. 突变诱导癌症模型：通过诱导癌细胞基因突变来建立癌症模型，从而深入了解癌症的发生机制和治疗方法。
2. 基因治疗：将特定基因导入人体细胞中，以改善某些遗传性疾病或肿瘤等。
3. 药物筛选：通过突变试验筛选出对某种药物敏感或耐药的细胞系或动物模型，为药物开发提供参考。
六、结语突变试验作为一种基础性的实验方法，具有重要的研究价值和应用前景。
在未来的研究中，我们可以进一步探索其潜力，为人类健康和生命科学领域的发展做出更大的贡献。
致突变作用实验方法
v 5. 标本制作时间: 分别在药物与细胞接触后 24和48小时收获细胞制作标本，代谢活化组在 24小时收获细胞制作标本。 v 6. 对照: 设空白对照、溶剂对照、阳性对照 和S9对照。 v 7. 镜检: 每种浓度至少观察100个中期分裂相 细胞的染色体结构，在油镜下分别记录结构畸 变及多倍体的出现率。
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七. SOS显色试验(SOS chromotest)
由法国巴斯德研究所 Quillardet 等于1982 年首先提出的一种遗传毒性检测方法, 通过直 接监测细胞 DNA 受损后的 SOS 修复反应来检 测化合物的生物遗传毒性。 DNA 分子在受到 外因引起大范围损伤、其复制又受到抑制的 情 况 下 ， 会 导 致 一 种 容 易 发 生 错 误 的 修 复。 所有这些在遗传毒物处理后大肠杆菌中出现 的一系列反应统称为SOS应答。
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v 早期死亡的胚胎逐步吸收，既看不到胎鼠外 观，也分不清胚胎和胎盘，仅在子宫内膜上 隆起如一小瘤，故有人称它为胎膜瘤；如已 完全被吸收，则可称为吸收点，即为最早的 早期死胎。 （3）晚期死亡胚胎：胚胎完整成形，并有明 显胎盘，但色泽灰暗，无光泽，无自然运动， 机械刺激后亦无运动反应。
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v 结果观察: 以给药组雄鼠为单位，交配后 1~8周分别统计下列指标。 （1）平均受孕数（％）＝受孕母鼠总数/同 笼母鼠总数×100％ （2）平均着床数＝总着床数（早死、迟死、 活胎数）/ 受孕母鼠总数 （3）平均活胎数＝活胎总数/受孕母鼠总数 （4）平均死胎数＝死胎总数/受孕母鼠总数
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v 结果判定
（1）受试物所诱发的染色体畸变数的增加与剂量相 关，CHL系统判定如下： 畸变率<5％ 阴性（－） 畸变率>5％ 可疑（±） 畸变率>10％ 阳性（＋） 畸变率>20％ 阳性（＋＋） 畸变率>50％ 阳性（＋＋＋） （2）某一测试点呈现可重复的并有统计学意义地增 加：符合上述一条即可判为阳性。
致突变试验的概念
致突变试验的概念引言突变试验是一种重要的实验方法，用于研究有机生物体遗传物质的突变现象。
通过此类试验，我们能够更好地了解突变的发生原理、频率和遗传效应等。
本文将全面、详细、完整且深入地探讨突变试验的概念及其重要性。
什么是突变试验突变试验是一种人工诱发或检测自然发生突变的实验方法。
通过这种方法，我们可以观察到一种或多种突变体形成的频率以及其对有机生物体的遗传特性造成的影响。
突变试验有助于研究突变与遗传的关系，并在诸多领域中有着广泛的应用。
突变试验的重要性突变试验在科学研究中具有重要作用：1. 突变频率研究通过突变试验，我们能够确定特定条件下突变发生的频率。
这对于评估化学物质、辐射等因素对基因组的影响至关重要。
突变频率研究有助于评估环境中的潜在危害物质，为人类健康和环境保护提供科学依据。
2. 突变机理研究突变试验可以帮助我们探索突变机理。
无论是通过人工诱发突变还是检测自然突变，我们都能够分析突变的形成原因和过程，从而更好地理解基因组的稳定性和突变的遗传效应。
3. 新物种培育突变试验也被广泛应用于农业和畜牧业领域。
通过诱发或筛选出特定突变体，我们可以培育出具备重要经济价值的新品种。
比如在小麦育种中，突变试验为生产高产量、耐逆性强的种子提供了有效的方法。
4. 肿瘤治疗研究突变试验在肿瘤治疗研究中发挥着关键作用。
通过检测肿瘤细胞的突变特征，我们可以选择最有效的治疗方案。
突变试验为个体化治疗提供了基础，有助于提高肿瘤治疗的准确性和疗效。
突变试验的类型突变试验可以分为几类，每一类都有其特定的目的和应用：1. 诱变试验诱变试验是通过外界因素的诱导来诱发一定范围内的突变。
例如，使用化学物质或辐射来处理基因组样本，观察突变频率和类型的变化。
诱变试验常用于评估新药物、新材料等的遗传毒性以及评估环境中的突变危险性。
2. 随机突变试验随机突变试验是在自然条件下观察和检测突变。
通过对大量有机生物样本的遗传物质进行分析，我们可以获取突变的频率和类型信息。
体内致突变试验——Pig-a基因突变试验概况和进展
Pig-a基因突变试验——研究与应用进展李岩，霍娇，张立实四川大学华西公共卫生学院，四川省食品安全监测与风险评估重点实验室327098360@遗传毒性评估是化学品和药品安全性评价的重要组成部分，现有致突变试验虽已很多，但仍不能完全满足毒理学安全性评价和风险评估的要求。
近几年来，一项新的体内致突变试验——Pig-a基因突变试验受到广泛关注，该试验的检测终点为基因突变，且能够利用流式细胞术对人体突变细胞频率实现高通量检测。
Pig-a基因位于人类X染色体，编码N-乙酰氨基葡萄糖转移酶复合物，参与糖基磷脂酰肌醇（GPI）连接蛋白的早期合成。
当Pig-a基因发生突变时，细胞不能正常合成GPI连接蛋白，致使造血干细胞最终分化的血细胞（包括红细胞等）表型缺失。
Hall等学者收集患者外周血，用荧光标记的单抗与细胞GPI连接蛋白反应，使用流式细胞术（FCM)）检测未被荧光标记的突变细胞，根据表型缺失细胞的比例来诊断阵发性睡眠性血红蛋白尿症（PNH）。
鉴于对PNH中Pig-a基因的研究以及FCM对Pig-a基因表型缺失的成功检测，不少学者期望使用Pig-a基因作为体细胞突变实验的报告基因。
目前已建立两种方法测定Pig-a基因突变率：流式细胞术或有限稀释法。
流式细胞术方法利用梯度离心液等方式富集目标细胞，利用荧光标记的抗体与目标细胞孵育，标记目标细胞，以及至少标记一种GPI连接蛋白标志物。
之后利用散射光区分血小板、白细胞和红细胞，核酸染色还可用于区分正染红细胞和网织红细胞。
另一种检测方法为有限稀释法。
淋巴细胞能够将前气单胞菌溶素转变为气单胞菌溶素，气单胞菌溶素能够与正常细胞GPI连接蛋白结合，导致细胞膜完整性受损以致细胞死亡。
而Pig-a基因发生突变的细胞GPI连接蛋白缺失，因此得以存活。
该方法利用ProAER作为选择物质，使发生突变T淋巴细胞在96孔板内克隆性生长，而未突变的细胞死亡。
Pig-a基因突变试验能够利用少量样本相对迅速地得到较为精确的结果，并节省实验室工作量。
第五章___环境毒理学常用实验方法2
可根据以下公式计算出剂量分组： i=(lgLD90-lgLD10)／(n-1) 或：i=(lgLD100-lgLD0)／(n-1)
式中i为组距(相邻的两个剂量组对数剂量之差)； n为设计的剂量组数。
3．正式试验;
一般来说、根据试验设计所选用的LD50计算方法来确定组数。例如几率单位法、寇氏法一 般设6～10个剂量组；霍恩法固定设4个剂量组。求得i值后．以最低剂量组(LD0或LD10)的 对数剂量加上一个i值，即是第二个剂量组的对数剂量，依此类推直至最高剂量组，查各 自的反对数即得出各组剂量的真实值。
1
2
3
4
5
6
LgLD0
LgLD0+i LgLD0+2i LgLD0+3i LgLD0+4i
•••
（五）试验周期与毒效应观察
1.中，应同时观察体重的变化。体重可以反 映动物中毒后的整体变化。体重改变的原因很多，若化学毒物刺激或损伤 消化道可出现试验动物饮食减少甚至拒食，表现为体重减轻。若化学毒物 引起腹泻，将影响食物吸收和利用，体重也会减轻。如果化学毒物影响水 的摄取或肾功能急性损伤，也可能在体重上反映出来。所以，对存活动物 尤其是对低于LD50剂量组的存活动物．应在观察期14天内称量其体重的变 化．以便了解受试物引起毒效应的持续时间。
短期试验：多采用7cm以下的青、草、鲢、鳙
较长试验：3cm以下的金鱼
6）甲壳动物实验 水蚤是常用的淡水水质监测的甲壳动物 一般选择同龄、同性、同一母体的幼体作试验蚤
第二节 蓄积毒性试验
基本概念
蓄积毒性试验方法及其评价
一、基本概念
化学毒物进入机体后，经过生物转化以代谢产物或化学物原型排出体外。但 是，当化学毒物反复多次给动物染毒，化学毒物进入机体的速度(或总量)超过代 谢转化的速度和排泄的速度(或总量)时，化学毒物或其代谢产物就有可能在机体 内逐渐增加并贮留，这种现象称为化学毒物的蓄积作用(accumulation)。
药物致突变试验评价实验流程
药物致突变试验评价实验流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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致突变作用及检测方法解析
2018/12/12
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2、染色体畸变
指染色体的结构或数目的改变，是遗传物质 大的改变，一般可用光学显微镜检查。
染色单体型畸变：畸变涉及复制染色体中两条中的一条。 染色体型畸变：畸变涉及复制染色体中的两条。
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（1）染色体结构异常类型
•断裂：产生无着丝点片断
•缺失：染色体上丢失了一个片段 •倒位：一个染色体片段被颠倒了 臂间倒位：包括着丝点 臂内倒位：不包括着丝点
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五、常用致突变实验方法
1、观察项目的选择
2、常用的致突变实验
3、致突变实验中的一些问题
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一、观察项目的选择
1、观察效应终点的类型 •基因突变实验
•染色体畸变实验
•DNA损伤实验 遗传终点（genetic endpoint）： 试验观察到的现象所反映的各种事件。
宿主原因。
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一、DNA损伤的修复
1、光修复
2、“适应性”反应
3、切除修复
4、双链断裂修复
5、交联修复
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1、光修复
它通过酶切下DNA上嘧啶二聚体， 将毗连的嘧啶接回原结构上，依赖光裂 合酶，是一种依赖光的过程，主要针对 紫外线损伤产生的胸腺嘧啶二聚体的修 复机制。广泛存在于原核生物和真核生 物体内。
3、生物的染色体组成或细胞质发生变化而产生。
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突变(mutation)：遗传结构本身的变化及
其引起的变异称为突变。
突变是遗传物质的一种可遗传的变异。 自发突变 诱发突变
1、培育和选择新种或良种。 2、引起人类健康危害。
致突变作用及其试验方法与评价
③环状染色体（ring chromosome） 染色体两臂各发生一次断裂，其带有着丝粒 的节段的两断端连接形成一个环时，称为环 状染色体。
④倒位（inversion） 当某一染色体发生两次 断裂后，其中间节段倒 转180再重接，称为 倒
二、突变类型
遗传毒理学家主要关注两类遗传学损伤： 基因突变
染色体畸变
端粒
着丝粒
姊 妹 染 色 单 体
端粒
染色体畸变 染色体的结构及数目改变。
组 蛋 白
基因突变 一个或几个DNA碱基对的改变。
碱基对
双 螺 旋
这些损伤多因DNA受损所致，也可能因DNA
以外的靶组织受损所致。
基因突变、染色体畸变及染色体数目变化的本
无误 修复
染色体分 离异常
重组事件 SCE 有丝分裂性交换
染色体结 构异常
基因 突变
细胞 死亡
非整倍体 多倍体
常用的致突变试验
1、细菌回复突变试验 （Ames试验） 2、哺乳动物细胞基因突变 试验 3、果蝇伴性隐性致死试验 4、染色体畸变分析 7、显性致死试验 8、小鼠可遗传易位试验
9、细菌DNA修复试验
4、细胞周期、有丝分裂与减数分裂
细胞周期指细胞一次分裂结束，并开始生长，到下一次分裂
终了所经历的过程。
G0 ：DNA合成前期； G1 ：DNA合成期；
S：完成DNA复制；
G2：为有丝分裂做准备；
M：有丝分裂期
有丝分裂过程
有丝分裂指细胞核分 裂的过程，一个细胞 由此生成两个子细胞，
ames实验名词解释
ames实验名词解释
Ames实验全称为艾姆斯氏试验（Ames Test），是一种检测化学物质的致突变效果的试验方法。
它是由美国加州大学伯克利分校的细菌学家布鲁斯·艾姆斯（Bruce Ames）于1971年所创立。
Ames实验的原理是将受试物或其可代谢产物与细菌培养基混合，观察细菌是否出现回复突变。
如果受试物具有致突变性，会导致细菌基因突变率增加，从而使得回复突变菌落数增加。
该实验主要用于检测化学物质的致突变效果，判断其是否具有潜在的致癌性。
与动物实验相比，Ames实验具有快速、经济、灵敏度高等优点，因此在毒理学和癌症研究中被广泛应用。
艾姆斯试验法
❖ Salmonellatyphimurium(鼠伤寒沙门氏菌的组 氨酸缺陷型(hisˉ)菌株在基本培养基[-]的平板 上不能生长，如发生回复突变则能生长。含 可疑“三致”物例如黄曲霉毒素、二甲氨基 偶氮苯(奶油黄)或“反应停”的试样，加入鼠 肝匀浆，保温一段时间后，吸入滤纸片中， 然后将滤纸片放置于上述平板中央 。
Ames试验（Amesห้องสมุดไป่ตู้test)
❖ Ames试验全称污染物致突变性检测。 ❖ 一种利用细菌营养缺陷型的回复突变来检测
环境或食品中是否存在化学致癌剂的简便方 法。
Ames试验原理
❖ 用遗传学方法培植一种不能自行制造组氨酸的鼠伤 寒沙门氏菌的变异体，这种菌株在无组氨酸的培养 基中不能生长。如果将这种菌株与化学致癌物一起 培养，则可使其DNA（脱氧核糖核酸）再次突变， 恢复到能制造组氨酸的原型（野生型），即在无组 氨酸的培养基中也能生长。利用这一特征性变化来 测试化学物质有无致突变作用，也即致癌性，并根 据生长的菌落数目还可以判定其致癌性的强弱。
❖ 经培养后，出现三种情况：如在平板上无大 量菌落产生，说明试样中不含诱变剂；如在 纸片周围有一抑制圈，其外才是大量菌落， 说明试样中某诱变剂的浓度很高；如在纸片 周围即长大量菌落，说明诱变剂的浓度合适。
❖ 艾姆斯试验是较受重视的快速初筛化学致癌 物的试验方法。艾姆斯试验是快速地鉴别化 学品、新农药和新食品添加剂的致癌性，作 为致癌物质的筛选法而被广泛应用,可以检测 许多物质的致癌性。
6-4 化学致突变物的检测
第四节化学致突变物的检测一、致突变试验(一) 基因突变试验1.鼠伤寒沙门氏菌回复突变试验又称Ames试验，检测受试物诱发鼠伤寒沙门氏菌组氨酸营养缺陷型突变株(his-)回复突变成野生型(his+)的能力。
试验菌株都有组氨酸突变(his-)，不能自行合成组氨酸，在不含组氨酸的最低营养平皿上不能生长，回复突变成野生型后能自行合成组氨酸，可在最低营养平皿上生长成可见菌落。
计数最低营养平皿上的回变菌落数来判定受试物是否有致突变性。
标准试验菌株有四种：TA97和TA98检测移码突变、TA100检测硷基置换突变、TA102对醛、过氧化物及DNA交联剂较敏感。
这四个试验菌株除了含有his-突变，还有一些附加突变，以提高敏感性。
试验方法有点试验(预试验)和掺入试验(标准试验)两种。
在掺入试验中，受试物最高剂量为5mg/皿或出现毒性及沉降的剂量，至少有五个剂量点，并有阴性(溶剂)对照和阳性对照。
将受试物、试验菌株培养物和S9混合液加到顶层培养基中，混匀后铺在最低营养平皿上，37℃培养48小时，计数可见菌落数。
判断阳性结果的标准是，如每皿回变菌落数为阴性对照的每皿回变菌落数的两倍以上，并有剂量－反应关系，即认为此受试物为鼠伤寒沙门氏菌的致突变物。
S9混合液是用多氯联苯诱导的大鼠肝匀浆9000Xg上清液(S9)加上NADP及葡萄糖－6－磷酸等辅助因子，作为代谢活化系统。
如不加S9混合液得到阳性结果，说明受试物是直接致突变物；加S9混合液才得到阳性结果，说明该受试物是间接致突变物。
只要在一种试验菌株得到阳性结果，即认为受试物是致突变物；仅当四种试验菌株均得到阴性结果，才认为受试物是非致突变物。
2.哺乳动物细胞基因突变试验哺乳动物体外培养细胞的基因正向突变试验常用的测试系统有小鼠淋巴瘤L5178Y细胞，中国仓鼠肺V79细胞和卵巢CHO细胞的三个基因位点的突变，即次黄嘌呤磷酸核糖转移酶(HGPRT)、胸苷激酶(TK)及Na+／K+ATP酶(OUA)位点。
特殊毒性实验
哺乳动物 长期致癌试验
长期致癌试验常规选用大鼠和 小鼠，刚离乳的实验动物。设 三个试验组。以最大耐受剂量 （MTD）为高剂量。原则上试验 期限要求长期或终生，一般小 鼠 1.5 年，大鼠 2 年。观察有无 肿瘤出现、肿瘤出现时间及死 亡时间。
(三) 特殊毒性试验
第二节：致癌试验
动物 选择 剂量 分组 途径 期限 结果 分析
大鼠全 胚培养
器官 培养
胚胎细胞 微团培养
水螅 培养
(三) 特殊毒性试验
三段生殖毒性试验
Ⅰ段 Ⅱ段 Ⅲ段
一般生殖毒性试验
致畸试验
围生期毒性试验
（出生后发育）
（生育力和早期胚胎发育） （胚体-胎体）
参考资源
(三) 特殊毒性试验
小鼠骨髓细胞微核试验
Break or loss
(三) 特殊毒性试验
小鼠骨髓细胞微核试验
(三) 特殊毒性试验
单细胞凝胶电泳试验（彗星试验）
(三) 特殊毒性试验
单细胞凝胶电泳试验（彗星试验）
(三) 特殊毒性试验
第二节：致癌试验
哺乳动物细胞 体外恶性转化试验
体外细胞转化试验是检测受试 物对体外培养的哺乳动物细胞 转化的遗传毒理试验。是将动 物细胞在体外培养的环境下， 将细胞暴露于致癌物，高度模 拟致癌物在体内致癌的作用进 行致癌物检测的一种技术，可 以有效的体外筛查致癌物质的 致癌活性。
传统实验 体外筛选试验 三段生殖毒性试验
(三) 特殊毒性试验
传统实验
动物 选择 剂量 分组 动物 交配 胎仔 检查
结果 评定
大 鼠 家 兔
3剂量组 每组受孕 雌性动物 15-20只
1:1或1:2 大鼠第6天 给受试物 持续到第 15天
致突变试验
嗜多染红细胞及其微核实例
试验流程图
吸入洁净 空气
吸入SO2 染毒
断颈处死取股骨
取骨髓细胞制涂片
涂片固定染色
镜检：嗜多染红细胞，计数微核率
试验结果分析
12 10
¢ Ë Ê ¨ £ Î º  £ ‰©
细胞屏障 化学物 接触 DNA损伤
无误修复
未修复 修复错误
正常细胞
DNA DNA完 基因 染色体 染色体 整性改变 交换重排 突变 结构异常 数目异常
遗传学终点
常见致突变试验反映的遗传学终点
试 验 DNA完整 性改变 DNA交换 或重排 基因 突变
染色体 结构 异常 染色体 数目 异常
微核
细菌回复突变 姐妹染色单体交换 细菌DNA修复
结果1
¢ Ë Ê ¨ £ Î º  £ ‰©
12 10 8 6 4 2 0
结果2
8 6 4 2 0 Ô é ¶ Õ × þ õ ¯ ò ¾ ¾ é ¶ Ñ » Á È ¶ ×
Ô é ¶ Õ ×
þ õ ¯ ò ¾ ¾ é ¶ Ñ » Á È ¶ ×
结论
结果1 染毒组微核率高于对照组：SO2具有致突变性。
二、重要的致突变试验
（一）微核试验
（二）姐妹染色单体交换试验
（三）细菌回复突变试验 （四）细菌DNA修复试验
（一） 微核试验 （Micronuclei test）
以染色体结构异常和数目异常为遗传学终点， 考察化学物对遗传物质的损伤效应。 ★ 试验原理
★
试验设计
微核试验原理图
小鼠骨髓嗜多染红细胞微核试验
Ames实验
化学毒物致突变作用的后果
观察化学毒物致突变作用的基本方法
------致突变试验
遗传学终点(genetic endpoint)： 在致突变试验中观察到的现象所反映的各种 事件的统称。
一、观察项目的选择
1.观察效应终点的类型：
(1)DNA完整性改变
(2)DNA重排或交换 (3)DNA碱基序列改变（基因突变） (4)染色体完整性改变（染色体畸变） (5)染色体分离改变（非整倍体和多倍体）
❑非整倍体(aneuploid)
❑多倍体(polyloid)
❑非整倍体(aneuploid)
含义：指细胞丢失或增加一条或几条染色体。 类型：缺体(2n-2)、单体(2n-1)、 三体(2n+1)、四体(2n+2) 后果：染色体数目的改变会导致基因平衡的失调，可能 影响细胞的生存或造成形态及功能上的异常。
❑断裂作用：染色体断裂的发生或过程。
❖染色体型畸变是指遗传物质大的改变--大损伤， 一般可在光学显微镜下细胞学检查发现染色体断 裂及由断裂所致的各种重排。
染色体畸变
染色体畸变类型：
失断 片
微 小 体
无 着 丝 点 环 (minute body) (fragment) (deletion) 断 裂 (break) 裂 隙 (gap) 和 缺外源化学物致突变用遗传(genetic)：
1.是指生物物种通过各种繁殖方式来保证世代间生命延续的过程。 2.遗传是保持生物种族特性稳定的根本，该能力源自遗传物质DNA的特性；
3.遗传的稳定是相对的。
金丝猴的后代仍然是金丝猴
牛的后代仍然是牛
• 变异(variation)：
• 是指生物亲、子代间，或子代个体之间的差异。 • 变异引起生物多态性，使生物得以发展和进化。
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及
细胞屏障
化学物 接触
DNA损伤
无误修复 正常细胞
பைடு நூலகம்
未修复 修复错误
DNA完 DNA 基因 染色体 染色体 整性改变 交换重排 突变 结构异常 数目异常
遗传学终点
常见致突变试验反映的遗传学终点
试验
微核
DNA完整 性改变
DNA交换 或重排
基因 突变
染色体 结构 异常
1*
细菌回复突变
1*
姐妹染色单体交换
二、重要的致突变试验
（一）微核试验 （二）姐妹染色单体交换试验 （三）细菌回复突变试验 （四）细菌DNA修复试验
（一） 微核试验 （Micronuclei test）
以染色体结构异常和数目异常为遗传学终点，考 察化学物对遗传物质的损伤效应。
★ 试验原理 ★ 试验设计
微核试验原理图
小鼠骨髓嗜多染红细胞微核试验
● 主要知识点：
1. 遗传学终点及以此为基础的试验配套； 2. 致突变试验的原理。
● 知识点的应用：
在掌握试验原理的基础上设计试验进行环 境化学物致突变性的检测。
环境污染物致突变作用及其评价
化学致突变物的检测
教学目的与要求
1. 如何进行致突变试验的选择？ 2. 怎样进行化学致突变物检测？
一、遗传学终点和试验配套
1. 遗传学终点 （Genetic end point）
试验观察到的现象所反映的事件。
突
遗 传 学 终 点 的 关 系
变 发 生 过 程 中 的 事 件
2*
1*
细菌DNA修复
1*
1* 表示主要反映的终点，2* 表示次要反映的终点
染色体 数目 异常
2*
2. 试验配套
配套原则： 遗传学终点齐全
配套方案: ● 微核试验 （染色体结构异常和数目异常） ● 姐妹染色单体交换试验 （DNA交换或重排） ● 细菌回复突变试验 （基因突变）
● 细菌DNA修复试验（DNA完整性改变）
8
6
4
2
0
对照组
二氧化硫染毒组
结果2
12
10
8
6
4
2
0
对照组
二氧化硫染毒组
结论
结果1 染毒组微核率高于对照组：SO2具有致突变性。 结果2 染毒组微核率与对照组无差别：用其他试验进一步验证。
（二） 姐妹染色单体交换试验
(Sister chromatid exchange test)
以DNA交换或重排为检测终点，考察化学物对遗传 物质的损伤效应。
★ 试验原理 ★ 试验设计
正常 细胞
污染物
作用后 5-溴脱氧尿嘧啶（Brdu）参入DNA互补 链造成的姐妹染色单体差示染色原理
小鼠骨髓细胞姐妹染色单体交换试验
试验设计与微核试验类似，不同点主要在于：
1. 小鼠染毒处理后要接触5-溴脱氧尿嘧啶(Brdu); 2. 试验结果中，比较染毒前后染色单体交换位点发生的 比率来进行致突变性的评价。
★ 试验方法的确立
★ 实际案例分析 利用小鼠骨髓嗜多染红细胞微核试验检测大气污
染物SO2的致突变性。
嗜多染红细胞及其微核实例
试验流程图
吸入洁净 空气
吸入SO2 染毒
断颈处死取股骨 取骨髓细胞制涂片
涂片固定染色 镜检：嗜多染红细胞，计数微核率
微核率（? ） 微核率（? ）
试验结果分析
结果1
12
10