环境污染威胁人体健康与生物多样性，有毒污染物的筛查与风险评估是保护人民群众生命健康和生态安全的基础。有毒化学物质在复杂生命体系中的致毒机制不清、大量的化学物质缺乏毒性数据是当前化学品风险评估与管理的主要瓶颈问题。基因组学具有全基因组覆盖、通量高、支持大数据分析等优势，为开发创新性的污染物毒性测试与筛查方法提供了历史性机遇。本书系统地介绍了近年来南京大学生态毒理与健康风险研究团队在化学物质毒理基因组学测试理论与方法方面的研究成果。本书分为10章，分别从毒理基因组学基础理论、基于组学的高通量测试方法、毒理基因组学化学物质筛选与评估等方面进行系统介绍。
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目录
丛书序
前言
第1章 绪论 1
1.1 化学物质危害性评估与毒性测试 1
1.1.1 化学物质危害性评估需求 1
1.1.2 化学物质毒性测试需求 2
1.1.3 机制毒理学与新技术方法 3
1.2 毒理基因组学的发展 4
1.2.1 毒理基因组学概念 4
1.2.2 毒理基因组学研究方法 5
1.3 基于毒理基因组学的化学物质毒性筛查与风险评估 7
1.3.1 方法学研究 8
1.3.2 分子靶标与受干扰生物学通路识别 10
1.3.3 多生物层次的系统毒理学评估 11
1.3.4 针对个体易感性的精准毒理学研究 13
1.3.5 环境复合污染的毒性鉴别研究 15
1.4 展望 17
参考文献 17
第2章 高通量转录组测试的方法学研究 20
2.1 剂量依赖RHT/RZT方法构建 20
2.1.1 基因集设计 20
2.1.2 计算机模拟验证 24
2.1.3 建立基于RNA-Ampliseq测试 32
2.1.4 建立剂量依赖转录组通路分析方法 33
2.2 案例1：基于剂量依赖RHT方法评估三氯生 35
2.3 案例2：基于剂量依赖RZT方法评估双酚A 42
2.4 案例3：基于剂量依赖RZT方法评估复合污染物 47
2.5 小结 56
参考文献 56
第3章 基于受干扰生物学通路的化学物质分类方法 58
3.1 传统化学物质分类方法 58
3.2 基于剂量依赖转录组的化学物质分类方法 59
3.3 案例1：基于RHT对遗传毒性模式化学品分类 60
3.3.1 遗传毒性模式化学品的剂量依赖图谱 62
3.3.2 基于三种通路分析方法的分类效果 67
3.3.3 “POD+GSEA”整合型的化学品分类方法 71
3.3.4 基于ToxPi权重赋值的“POD+GSEA”化学品分类 71
3.4 案例2：应用RZT对高环境风险化学物质分类 73
3.4.1 斑马鱼胚胎毒性 75
3.4.2 浓度依赖斑马鱼简化转录组 77
3.4.3 响应性分析 79
3.4.4 敏感性分析 79
3.4.5 区分不同致毒机制 80
3.5 小结 82
参考文献 83
第4章 短链氯化石蜡生物毒性的跨物种比较 84
4.1 短链氯化石蜡的毒性研究现状 84
4.2 暴露试验设置 86
4.3 短链氯化石蜡对人类细胞的毒性评估 87
4.3.1 细胞毒性 87
4.3.2 人类细胞转录组图谱 88
4.4 短链氯化石蜡对斑马鱼胚胎的毒性评估 89
4.4.1 差异表达基因定量结果 89
4.4.2 生物学通路定量结果 91
4.4.3 聚类分析结果 95
4.5 跨物种毒理基因组学评估 99
4.5.1 生物学通路比较 99
4.5.2 AOP网络图谱比较 101
参考文献 104
第5章 双酚A替代化学品的毒理基因组学评估方法 105
5.1 双酚A及其替代品毒性研究现状 105
5.2 双酚A及其替代品的分类 107
5.2.1 基于化学结构描述符的分类 107
5.2.2 基于胚胎毒性的分类 109
5.2.3 基于剂量依赖转录组数据的分类 112
5.3 转录组学与表型毒性的关联分析 119
5.3.1 斑马鱼胚胎致死毒性与转录组数据的关系 119
5.3.2 敏感毒性终点（运动行为）与转录组数据的关系 120
5.4 筛选毒性效应相关的化学结构特征描述符 122
参考文献 126
第6章 化学物质混合物的毒理基因组学评估 127
6.1 复合效应预测与评价方法 127
6.2 化学物质混合物的生物效应评估 129
6.2.1 典型作用模式化学物质的混合物 129
6.2.2 剂量依赖转录组的响应基因 130
6.2.3 剂量依赖转录组的通路分析 132
6.2.4 复合效应预测 134
6.2.5 剂量依赖转录组测试与体外测试的比较 137
参考文献 139
第7章 环境样品的毒理基因组学评估 140
7.1 环境样品污染和评估现状 140
7.2 基于组学的环境样品分层评估方法 141
7.3 基于组学的有害物质诊断方法 142
7.4 案例1：不同水处理工艺处理成效的生物学评估 144
7.4.1 环境样品基本信息 144
7.4.2 剂量依赖转录组测试结果 145
7.4.3 转录组学与体外生物测试及化学分析结果比较 150
7.5 案例2：某工业园区污水中关键致毒物质的识别 161
7.5.1 样品信息及分析流程 161
7.5.2 基于通路分析的高活性馏分筛查 163
7.5.3 关键致毒通路筛选 166
7.5.4 关键致毒结构识别 167
参考文献 172
第8章 CRISPR功能基因组学方法开发及应用 174
8.1 CRISPR功能基因组学 174
8.2 CRISPR功能基因组学在化学品毒性机制研究中的应用 176
8.3 案例1：三氯生关键致毒通路筛选 179
8.3.1 CRISPR-Cas9全基因组敲除细胞系方法构建 179
8.3.2 三氯生暴露的功能基因组筛选 181
8.3.3 统计分析方法 182
8.3.4 功能基因组筛选结果 182
8.3.5 功能基因组图谱与其他图谱比较 186
8.4 案例2：甲醛的呼吸暴露的易感性识别 187
8.4.1 甲醛的CRISPR筛选和AOP网络分析 188
8.4.2 甲醛CRISPR筛选的基因图谱分析 189
8.4.3 HTR4介导甲醛的呼吸毒性 190
8.4.4 HTR4介导的甲醛毒性机制 193
8.4.5 HTR4的遗传变异与COPD患病率 196
8.4.6 小结 197
8.5 功能基因组学研究展望 197
参考文献 199
第9章 有害结局路径在化学物质毒性预测中的发展及应用 201
9.1 有害结局路径（AOP）框架概述 201
9.2 AOP在化学物质预测毒理学中的地位 202
9.3 定性AOP与定量AOP 208
9.3.1 基于定性AOP的化学物质毒性评估方法 209
9.3.2 基于定量AOP的化学物质毒性评估方法 214
9.4 案例1：基于定性AOP的毒性评估 217
9.4.1 典型环境化学物质的选取 217
9.4.2 典型环境化学物质的生物测试结果及毒性分布 221
9.4.3 典型化学物质的毒性预测结果分析与评价 222
9.5 案例2：基于定量AOP的毒性评估 226
9.5.1 DLCs的生态危害与风险评估 226
9.5.2 基于AHR的定量AOP研究进展 228
9.5.3 基于AHR-qAOP的DLCs生态风险研究展望 238
参考文献 240
第10章 有害结局路径在水体复合污染毒害物质鉴别中的应用 242
10.1 水体复合污染研究现状 242
10.2 水体复合污染的生物效应监测和关键毒害物质鉴定方法 244
10.2.1 基于生物急性毒性测试的方法—毒性鉴别评估法（TIE） 244
10.2.2 基于体外测试的监测与鉴别方法 245
10.3 有害结局路径对水体复合污染监测和毒害污染物鉴别的意义 249
10.3.1 有害结局路径 249
10.3.2 有害结局路径在水环境评价上的应用 249
参考文献 253
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