综述:毒理学风险评估的革命:新方法策略(NAMs)与精准毒理学的整合进展

【字体: 时间:2025年09月03日 来源:Archives of Toxicology 6.9

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  这篇综述系统阐述了新方法策略(NAMs)如何通过器官芯片(OoC)、多组学技术和计算毒理学(含QSAR模型与机器学习)突破传统动物实验局限,推动精准毒理学发展,同时指出模型复杂性不足、AI可解释性等瓶颈,展望了概率风险评估和暴露组学等未来方向。

  

传统范式的局限与NAMs的崛起

传统毒理学依赖动物实验和简单体外模型,存在周期长、成本高、跨物种预测性差等缺陷。新方法策略(New Approach Methodologies, NAMs)通过人类生物学特异性模型,正重塑风险评估体系。

器官芯片:生理模拟的革命

器官芯片(Organ-on-a-Chip, OoC)技术通过微流体装置模拟肝、肾等器官的生理微环境,首次实现多器官互作研究。例如肺芯片可再现气-血屏障的机械应变,较传统单层细胞模型对纳米颗粒毒性的预测准确度提升60%。

多组学驱动的机制解析

整合基因组学、蛋白质组学和代谢组学数据,揭示了双酚A通过PPARγ/CEBPα通路干扰脂肪分化的新机制。代谢组分析发现丙烯酰胺暴露标志物N7-Gua加合物,为低剂量效应评估提供敏感指标。

计算毒理学的智能突破

基于深度学习的定量构效关系(QSAR)模型可处理105量级化合物库,欧盟ETC项目验证其预测内分泌干扰物的AUC达0.89。但"黑箱"算法仍需发展SHAP等可解释性工具。

现存挑战与未来路径

当前NAMs面临四大瓶颈:1)肠芯片缺乏肠道菌群共培养系统;2)化学混合物协同效应量化困难;3)长时程低剂量暴露模拟不足;4)OECD测试指南更新滞后。新兴的AI暴露组学通过分析百万级暴露数据,有望建立个性化风险评估框架。

精准毒理学的实现路径

构建开放数据库(如US EPA's CompTox)和开发3D生物打印血管化组织,将推动从"一刀切"评估向人群亚组分层发展。欧盟PARC计划正建立NAMs验证路线图,加速监管转化。

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