埃姆斯试验

埃姆斯试验是一种广泛使用的方法，它使用细菌来测试给定的化学物质是否会导致测试生物体的 DNA 发生突变。 更正式地说，它是一种评估化合物致突变潜力的生物测定法。阳性测试表明该化学物质具有致突变性，因此可能是致癌物，因为癌症通常与突变有关。

该测试可作为一种快速方便的测定方法来评估化合物的致癌潜力，因为对小鼠和大鼠的标准致癌物测定非常耗时且成本高昂。 然而，假阳性和假阴性是已知的。

1970 年代初期，布鲁斯·埃姆斯 (Bruce Ames) 及其在加州大学伯克利分校的团队在一系列论文中描述了该程序。

埃姆斯试验使用鼠伤寒沙门氏菌的几种菌株，这些菌株在参与组氨酸合成的基因中携带突变。 这些菌株是营养缺陷型突变体，即它们需要组氨酸来生长，但不能产生组氨酸。

该方法测试了被测物质产生突变的能力，这些突变导致细胞恢复到原养状态，从而使细胞可以在不含组氨酸的培养基上生长。

测试菌株专门用于检测合成组氨酸所需基因的移码（例如菌株 TA-1537 和 TA-1538）或点突变（例如菌株 TA-1531），从而可以识别通过不同机制起作用的诱变剂。

一些化合物非常特异，仅在一两个菌株中引起逆转。 测试菌株还携带负责脂多糖合成的基因突变，使细菌的细胞壁更具渗透性，并在切除修复系统中使测试更加敏感。

哺乳动物等较大的生物体具有新陈代谢过程，可能会将一种被认为不具有致突变性的化学物质转变为一种具有致突变性的化学物质，或者将一种被认为具有致突变性的化学物质转变为一种不具有致突变性的化学物质。

因此，为了更有效地测试化合物对较大生物体的致突变性，可以添加大鼠肝酶，以尝试复制代谢过程对艾姆斯试验中被测化合物的影响。可选择添加大鼠肝提取物以模拟新陈代谢的影响，因为某些化合物（例如苯并 [a] 芘）本身不会致突变，但它们的代谢产物会致突变。

细菌散布在含有少量组氨酸的琼脂平板上。生长培养基中的这种少量组氨酸允许细菌在初始时间生长并有机会发生突变。当组氨酸耗尽时，只有发生突变以获得产生自身组氨酸能力的细菌才能存活。物质的致突变性与观察到的菌落数成正比。

通过埃姆斯试验确定的诱变剂也可能是致癌物，艾姆斯的早期研究表明，90% 的已知致癌物都可以通过该试验确定。 然而，后来的研究表明，50-70% 的已知致癌物已被鉴定出来。

该测试用于确定许多以前在商业产品中用作潜在致癌物的化合物。例子包括磷酸三（2,3-二溴丙基）酯，它在儿童睡衣等塑料和纺织品中用作阻燃剂，以及在 1960 年代和 70 年代在食品中用作抗菌添加剂的呋喃基呋酰胺。

呋喃基呋喃其实之前就已经通过了动物试验，但在埃姆斯试验中鉴定后更剧烈的试验表明它具有致癌性。

埃姆斯试验的一个有趣结果是，使用不同浓度的化学物质的剂量反应曲线几乎总是线性的，这表明诱变没有阈值浓度。

因此，它表明，与辐射一样，化学诱变剂或致癌物可能没有安全阈值。 然而，一些人提出，由于 DNA 修复等保护机制，生物体可以耐受低水平的诱变剂，因此某些化学诱变剂可能存在阈值。