引入毒理组学作为食品毒理学的重要研究工具

毒理组学研究方法敏感性和特异性明显，有助于探讨化学物的毒性作用机制。同时，毒理基因组学不仅可对多个样品同时进行检测，而且可同时展现成千上万基因的整体表达模式及基因间的网络调控模式，其高通量和并行性的优势是传统毒理学研究方法无法比拟的。在食品毒理学中的具体应用将体现在以下几个方面：

第一，评价剂量-效应关系。人体对食品中可能存在的有害因素的暴露通常是低剂量、长时间的，这种暴露条件下的毒性特征，常与动物实验在急性或亚急性暴露条件下表现出的完全不同。传统毒理学试验往往使用较大剂量进行试验研究，然后使用外推方法判定其低剂量水平的作用效应，以减少对阳性反应的漏筛。由于基因表达的变化常常是早期、敏感的分子事件，可能出现在毒性效应未发生或发生之前，因此基因组分析更有可能提供低剂量暴露的分子信息，如反映亚病理状态的基因、蛋白改变。毒理基因组学可直接检测食品中有害因素低剂量作用下引起的基因改变，更真实地反映人类暴露状况。基因组技术的应用将加快低剂量暴露的毒理研究，提高对剂量效应关系评价的准确性，从而可避免高剂量向低剂量外推时产生的不确定性，并可为确定毒性作用的阈剂量提供重要依据。

第二，将毒性作用从动物外推到人。传统食品安全性评价的毒理学试验最终要将动物实验结果外推到人，由于不同种属间毒代动力学和毒效学之间的差异，确定外推安全系数一直是毒理学界的一大难题。毒理基因组学通过动物和人类特定组织毒性相关基因矩阵表达谱的比较结果，初步评估毒性结果的外推，可提高外推到安全水平的把握度。即种属间毒性相关基因表达谱（Fingerprints）越接近，外推的把握性越高。此外，采用高通量的DNA微阵列技术，可以从大量甚至全部基因分子中筛选出适当的“桥式生物标志物”，用于比较化学物毒性作用的种属间差异，从而将动物实验结果外推到人。此外，比较不同物种间基因表达谱的相似程度，还有助于寻找与人类反应最接近的实验动物，使毒理学研究更接近人类实际情况。

第三，探讨毒性作用机制，预测可能的毒性作用并确定靶器官和生物标志物。毒理基因组学通过比较不同化学物暴露后基因表达谱的异同，找出在不同剂量和时间点都表达的共同基因谱，从而建立毒理学基因表达数据库，并可对毒作用方式进行分类。蛋白质组学和代谢组学技术应用于毒性作用机制的研究，其基本原理是外源因素的毒性作用影响细胞的结构功能，改变蛋白表达，影响代谢途径中内源性代谢物的稳态，并通过直接或间接效应改变细胞体液成分。代谢组学通过分析与毒性作用的靶位和作用机制密切相关的生物体中的代谢产物谱随时间的变化，可以确定毒性作用的靶器官和组织、毒性作用的过程和生物标志物，从而进行毒理作用机制研究或评价化合物毒性。

第四，鉴别区分复杂暴露因素的联合毒性效应。目前大多数毒性测试只针对单一化合物，混合物安全性评价的资料非常匮乏。毒理组技术在解释混合物效应中显示出了较好的优势，在已知单一化合物毒性的前提下，将各种单一化合物和混合物的表达图谱进行比较，就有可能评价化合物的相加、协同、拮抗等效应是否存在。