![現代毒理學[對人體產生危害和毒作用機制的科學]](/img/6/680/nBnauM3X1ITN0ITN2QzNzYTN1UTM1QDN5MjM5ADMwAjMwUzL0czL1MzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLyE2LvoDc0RHa.jpg "現代毒理學[對人體產生危害和毒作用機制的科學]")
發展史
人類為了生存和繁衍，在與外界各種有毒物質作鬥爭的過程中，不斷地發現毒物、認識毒物，直到研究毒物為人類所用，大約經歷了了五千年的漫長歷史，到20世紀發展形成了現代毒理學。由此可見，現代毒理學整個發展過程即是人類起源和文明史的發展過程。
古人對毒物和中毒過程的認識
在原始社會人們以採集、狩獵、捕撈等生產方式為生，獲取食物的過程中，常誤食有毒的動植物而引起中毒。我國古書籍《淮南子》的《修務訓》篇中載有“神農嘗百草之滋味，一日而遇七十毒”。經過長期實踐，古人通過對許多動植物、礦物的外形和顏色、味道等學會辨認毒物和非毒物，用文字加以記載。《周禮·天宮》稱膽礬、丹砂、雄黃、紫石和磁石為“五毒”。
古人還把毒物作為他們狩獵、戰爭和謀殺的工具，如公元前4世紀古羅馬把毒物作為殺人工具，直到公元前82年，Sulla頒布法律，禁止用毒物為殺人工具。有關毒物的各種辭彙，正是在古人實踐過程中，逐漸創造和衍生出來的。如英文“toxic”這個詞原來自希臘文“toxon”詞意是弓箭，並由此派生出“toxicology”(毒理學)，此期間在古埃及和西方的書籍中部有對毒物和中毒的記載。
在和疾病作鬥爭中，人們逐步積累了利用天然產物治療疾病的經驗。我國古代第一部藥物學《神農本草經》收載植物藥252種、動物藥67種、礦物藥46種，總計365種，分為上、中、下三品。古人認為：上品“多服、久服不傷人”；中品“無毒、有毒斟酌為宜”；下品“多毒，不可久服”。說明古人已認識到藥物具有毒副作用，並且知道毒副作用與服藥療程及
劑量的關係。隋朝巢元方著《諸病源候論》對病因學有獨特的見解。
宋代宋慈著《洗免集錄》提到因服毒(自殺或他殺)致死，較早地提出了如何進行毒物鑑定的方法，他被認為是法醫學的鼻祖。
明朝李時珍修《本草綱目》，歷時20年，三易其稿而成書，是對我國及國際影響較大的巨著。
近代毒理學的萌發和發展
1．萌發
代毒理學的研究始於16世紀，其背景是西歐開始進人資本主義時代，隨著科學技術的進步，生產力得到突飛猛進的發展，一批從事科學研究的學者經過長期的科學實踐，已認識到應擺脫只憑經驗和直觀來認識事物，要通過實驗觀察事物的規律性和本質。最值得介紹的是一位瑞士科學家Paracelsus(1493~1541)最先奠定毒理學的實驗基礎，開始萌發了近代毒理學的幼芽，擺脫了直觀和經驗研究的模式，嘗試用實驗研究、分析對比和邏輯推理的方法來觀察事物的本質和規律，取得前所未有的成就。Paracelsus也是一名著名的醫學家。他有一句名言“What is there that is poison? All substances are poisons, there is none which is not a poison .The right dose differentiates a poison and a remedy.”譯成中文就是“所有的物質都是毒物，沒有一樣沒有毒，只有正確的劑量才能使藥物不成為毒物”。明確指出，化學物質的劑量和它的毒性關係，是毒理學的中心問題。在此期間他與其他學者共同研究職業性鉛中毒、汞中毒、煤煙和煙垢的毒性危害等，並提出了職業毒理學、法醫毒理學和環境毒理學的早期概念，為近代毒理學的起源奠定了基礎。
2．發展
19世紀毒理學作為一門獨立的學科是西班牙籍學者Orfila(1787~1853)首先提出的。19世紀初正是歐洲工業革命的初期，許多工人在工廠、礦山從事繁重的手工業生產，勞動環境惡劣又缺乏防護，曾出現過多次嚴重急性中毒事件，如陶瓷工人發生鉛中毒，多數採礦工人發生汞中毒、磷中毒，礦工多數息有矽肺，甲醛中毒也屢見不鮮，為了適應當時的需要，許多學者圍繞各種職業接觸的化學物質開展大量實驗研究工作，使實驗毒理學獲得迅速發展。Magendie(1783~1855)、Orfila(1787~1853)、Lewin(1854~1929)等先後進行了一系列實驗毒理學研究，為藥理學、實驗治療學和職業毒理學奠定了基礎，其中Orfila做出巨大的貢獻，他曾在法國用幾千條狗做實驗，多次反覆地觀察到有毒物質與生物機體發生毒效應之間存在著“劑量-效應(反應)關係”，並建立了生物的組織和體液中鑑定毒物的化學分析方法，為法醫學和犯罪學開闢了用屍檢材料和化學分析方法作為中毒的法律證據，促進了法醫學和犯罪學的發展。1815 Orfila出版了第一本毒理學專著“Traite de loxicoloie（法語）”，並提出毒理學是一門獨立的學科。同期還有很多學者進行實驗研究，如著名的法國生理學家Claude Bernard(1813~1878)研究一氧化碳和箭毒的毒性作用及性質，直到19世紀末德國科學家出版了許多有關實驗方法及描述多種毒物的專著，促進了近代毒理學的成熟。19世紀末到20世紀初近代毒理學成為一門獨立的學科。
現代毒理學的形成及其特點
20世紀是毒理學大發展的時期，也是生命科學倔起和迅速發展的時代。可以說現代毒理學的發展和生命科學的發展是同步進行的，生命科學的新理論、新技術又推動了現代毒理學的迅速發展。
1953年DNA雙螺旋結構的發現，揭開了生命的奧秘。遺傳密碼的破譯，遺傳信息傳遞中心法則的確立，重組DNA技術的建立等，推動著分子生物學的概念和技術全面滲透到生命科學的各個領域，同時也滲透到了現代毒理學中，所以在凹世紀四年代後，現代毒理學的分支學科如雨後春筍，蓬勃地發展起來。我國現已成立專業委員會的現代毒理學分支學科有30餘個，學術交流十分活躍，分子毒理學、遺傳毒理學在建立和套用分子終點的新方法後，對預測致癌性化學物質開闢了新的前景。
現代毒理學的形成和發展是在近代毒理學的基礎上，又經過百餘年的發展完善當今的邊緣性和套用性很強的現代毒理學。具有以下幾個特點：
1．20世紀印年代後發展形成多學科交叉的特點
(1)按學科領域分類 工業毒理學、環境毒理學、食品毒理學、軍事毒理學、藥物毒理學、臨床毒理學、法醫毒理學、分析毒理學、獸醫毒理學、飼料毒理學、管理毒理學、昆蟲毒理學、動物毒理學、植物毒理學、放射毒理學、毒理學史毒理學。
(2)按靶器官分類 肝臟毒理學、腎臟毒理學、肺臟毒理學、血液毒理學、眼毒理學、神經與精神毒理學、行為毒理學、免疫毒理學、生殖發育毒理學、皮膚毒理學c
(3)按機制研究分類 生化毒理學、分子毒理學、膜毒理學、細胞毒理學、遺傳毒理學、受體毒理學、量子毒理學。
(4)按化學物質分類 金屬毒理學、農藥毒理學、有機溶劑毒理學、高分子化合物毒理學、材料毒理學。
以上眾多的毒理學的分支學科，既在毒理學的領域之內形成交叉，又與生命學科領域的相關學科交叉，使毒理學研究的範圍擴大。可以預計將來還要出現新的分支學科。
2．學術隊伍不斷壯大，國際間學術交流頻繁
美國是世界上第一個成立毒理學會的國家(1960)，又是第一份專業性雜誌“Toxicnlogy and pharmacoiogy”發行的國家(1958)，這是現代毒理學發展史上的一個里程碑，它不僅標誌著現代毒理學的成熟，而且也促進了毒理學的飛躍發展。此後，國際毒理學會及各國毒理學會陸續成立，學術會議及國際間聯繫頻繁。論文逐年增多，世界各國平均每年召開毒理學學術會議10次以上，創辦的專業性雜誌超過70種，每年出版的學術專著20。25種，大型國際毒理學會議1977~2001年共開過9屆會議，已出版了9本論文集。自從1907年化學文摘問世以來，至1991年初共收集有關毒物的毒性及毒理學文摘量67959篇，其中1991年只一年就收集丁12584篇，是20世紀韌10年累計(1907~1916)276篇的46倍。第一屆美國毒理學學會只有會員20人，經過40年的發展，現今已有會員4000餘人。國際毒理學聯盟（IUTOX）自1977年成立至今已有25年的歷史，當時只有國家和地區毒理學會成員13個，現今已增加到43個，擁有來自37個國家及地區的毒理學家2000餘名做為IUTOX的主要成員：
繼美國成立毒理學會1960年之後，英國、法國、義大利、加拿大、歐共體、日本、波蘭、俄羅斯等先後成立了毒理學會。我國毒理學會是在20世紀80年代正值衛生毒理學大發展時期應運而生的。此時已經形成初具規模的毒理學專業處隊伍，有會員100餘名，多數分布在預防醫學科研單位，當時稱為“中華預防醫學會衛生毒理專業委員會”。1993年12月9日中國大毒理學會正式成立，同期陸續成立了16個二級專業委員會，發展會員300餘名。截止2001年9月註冊會員已有1100餘名，現有二級專業委員會及地方毒理學會30餘個。1997年中國毒理學會已加入國際毒理學聯盟及亞洲毒理學會。1995年旅居美國的華人毒理學家為報效祖國，成立了中國旅美毒理學家協會，積極開展與國內毒理學界聯繫，進行學術交流，在國內舉辦過“現代毒理學及其套用講習班”，並出版了《現代毒理學及其套用》生命科學專著。
德國已建立了對毒理學工作者畢業後教育模式，是教育界與毒理學界相結合的產物，提供了涵蓋毒理學全部學科範疇的最好教育，受教育者可得到毒理學各分支學科的系統理論培訓，並獲得德國實驗與臨床藥理學和毒理學協會(DGPT)頒發的“毒理學專家”證書。德國的這一舉措受到世界各國毒理學界的重視。2001年在第9屆國際毒理學聯盟大會上，各國專家同意成立毒理學家國際認定機構。考慮到未來國際間的合作，國家應為新一代毒理學家的教育和認定確立標準。我國已經跨入世界貿易組織(WTO)的門檻，毒理學界國際間合作與學術交流極為頻繁，結合本國國情，擬訂適合中國實施的認定程式，為培養一批高素質的毒理學家作出貢獻。
3．研究機構不斷地完善，研究的項目更加前沿
各國政府、大學和企業建立了各種毒理學研究機構，如美國較著名的國家或軍方從事毒理學研究機構有國家腫瘤研究所，美國毒理學規劃組織由7個國家級研究單位組成，其中國家環境與健康科學研究所為組成單位，負責審批每年由國家撥款、資助或契約方式資助的課題，1980年立題9900個，資助金額達4億美元，到1992年每年增加到8億美元.1998年美國毒理學會及美國國立環境衛生科學研究所(NBEHS)計畫完成一項重大課題“環境基因組研究”，國家投資6000萬美元，研究的目的是尋找對化學損傷易感的基因。他們計畫從各主要民族中選出1000人，就每個人基因組中的200個以上關錠基因進行測序，然後詳細研究這加多個基因各自的功能，並對受檢人群進行健康調查，研究這些關鍵基因與受檢人群中各種高發疾病間的關係。這項工作十分艱巨複雜，耗資驚人，可是一旦成功，將會攻克人類各種難以治癒的疾病，實現人類世代夢寐以求的夙願。
世界上著名的大型企業，如英國帝國化學公司、美國杜邦公司、道氏公司等都設立毒理學研究所或研究室。每年投資巨額資金，進行毒理學研究及危險度評價，僅美國就有這種獨立的研究單位數百家，估計全世界可達到上幹家，他們具備優良的科學設備及集中一大批高素質的科技人才，對毒理學的發展起著巨大的作用。
4．“毒理基因組學”的發展引導現代毒理學跨人新時代
在20世紀中，由於人類社會的發展和社會競爭及人類生活的需要，人們對大自然採取了過度的開採利用，工業發展迅速，導致大量有害因素(物理、化學、生物)釋放到人類生存環境中，危害到人類健康。環境因子與機體互動作用的生物學效應及其機制已越來越受到人們普遍的關注。毒理學界迎來了新的挑戰，即研究機體對環境中有害因子易感性機制和對其進行鑑定及評價，特別是對個體遺傳易感性差異進行準確判斷，是當前毒理學研究的主要任務之一。由於毒理學所研究的對象與人類生存環境、生產活動、生活方式關係極為密切，所以，毒理學在生命科學中的特有作用將在21世紀的人類社會生活和健康事業中得到充分展示，生命科學領域快速發展起來的高新技術，以人類基因計畫(HGP)的實施以及所取得的巨大成功，又給毒理學發展注入了新的動力。
21世紀的毒理學發展進人了一個嶄新的階段，著名的毒理學家Terhard Zhinden在1992年第6屆國際毒理學大會上指出，實驗毒理學研究劃分為3個時代：①發現時代：從上個世紀延續到21世紀初，其發展高峰期是20世紀80年代；②生物機制探索時代：開始於20世紀40年代，發展高峰期在20世紀90年代，並將在21世紀繼續延伸下去；③個體表達時代：開始於20世紀80年代，21世紀初進人發展高峰時期。個體表達的主要內涵是強調受環境因子暴露個體的遺傳背景的重要性。這個時代的毒理學家將鑑定出大量的特徵性遺傳表達標誌，並揭示出決定暴露個體毒性反應的影響因素。通過一系列高科技手段來實現，人們更為關注環境因子與機體互動作用在毒理學反應和人類環境暴露相關疾病(如腫瘤)中的重要性。毒理學家Kenneth olden博士在2001年澳大利亞里斯本舉行的第9屆國際毒理學大會上，他做了一個精闢的論述“遺傳裝彈藥、環境扣板極”。人類基因組計畫的順利實施，引出了毒理基因組學，從而賦予了毒理學新的發展機遇，使毒理學家更能面對21世紀的挑戰．迎來毒理學發展的新時代。
研究內容
20世紀後半葉，隨著經濟和科學技術的迅速發展，使醫學衛生科學由過去簡單的生物-醫學模式，擴展到生物-心理-社會-醫學模式。因此，現代毒理學研究領域大大擴展，並與現代醫學、衛生學，特別是與預防醫學、環境科學的相互結合、相互滲透，形成了現代毒理學研究體系。其主要研究內容概括如下：
外源性化學物質的分類
外源性化學物質是在人類生活的外界環境中存在，通過與機體接觸進人機體，在體內產生一定生物學作用的一類化學物質，又稱“外源性活性物質”。早期人類接觸的外源性毒物，主要是動物和植物中的天然毒素，20世紀40年代後出現大量人工合成的化學物質。依據毒物的來源可分為兩大類。I類：天然毒物，包括動植物和微生物毒素，如毒蘑素、蛇毒、河豚魚毒素、細菌毒素、真菌毒素。此外，還有天然有毒氣體，礦物毒物等。II類：人工合成的化學物質，包括工業毒物、環境污染物、食品添加劑及食品污染物、農用化學品、日用化學品、醫用化學品、軍事毒藥、放射性核素等。現今全世界已登記的人工合成的化學品已有1000餘萬種，常用的有8萬種。易引起災難性中毒事件的化學品有100~150種。
描述性毒理學研究
主要是觀察和識別外源性毒物對人體和環境的作用影響，包括用動物實驗來預測外源性毒物的潛在危害和對接觸人群的直接觀察，為外源化學物質的安全性評價和管理提供科學依據。
中毒機制的研究
這現代毒理學研究的核心問題，也是國內外學者研究的熱點之一，因為它不但有很高的理論意義，而且也有重要的使用價值，為中毒防治提供科學根據，首先要求研究者的思路要明確，應從不同層次(臟器、細胞、亞細胞、分子水平)研究中毒機制。當前從總體上看應當加強分子水平的研究，但注意避免“基因包裝”，忽視動物試驗及流行病學調查的傾向。概括的講，從分子水平研究中毒機制，可從兩方面人手：①確定生物大分子靶點，即要回答何種生物大分子是該化學物質的靶點；②從受試物中分離出活性代謝產物，絕大多數有機毒物的毒性，主要是由於其代謝產物引起的，因而分離和鑑定活性代謝產物，是研究中毒機制的重要一步。
建立危險度評價模型
毒理學研究的最終目的是將動物試驗的資料推論於人，也就是如何把高劑量、短時間接觸的毒作用結果，外推到低劑量長期接觸，小樣本如何外推到大樣本。經過多年的研究對危險度評價方面現已有許多新方法，有待於毒理學家去驗證，因為各有優缺點，來美國環保局制定了有關致癌性與非致癌性危險度評價準則，進一步研究和發展以生理為基礎的毒代動力學模型；以生物學為基礎的劑量-反應(效應)關係的模型，綜合為以生物學為基礎的危險度評價模型，以降低外推的不確定性，並且有閾值和無閾值的有害作用的危險度評價格會發展成為規範的評價方法。
加強管理及制訂標準、法律、法規研究
控制化學品對人體和環境造成的危害是毒理學的一項重要的任務，也是各國政府面臨的重大問題，更是我國實現可持續發展戰略的重要組成部分和基本國策。國家行政部門制訂一系列的法律、法規及標推都要依據毒理學研究的資料和數據在毒理學家的參與下進行安全性或危險度評價，作出是否允許合成該種新藥，並進人人類環境作出判斷和決定，提出相應的安全使用(或接觸)標準和管理措施，制訂有關法律、法規及標準，並依法進行行政執法和行政司法，加強對化學品的管理，以達到保障人民健康和保護環境的目的。
我國為了加強對健康相關產品的管理，自1999年3月26日制訂了“保健食品”、“化妝品”、“消毒藥劑”、“消毒器械”和涉及“飲用水的衛生產品”等稱為健康相關產品。其評審工作依據《中華人民共和國食品衛生法》、《化妝品衛生監督條件》、《保健食品管理辦法》、《生活飲用水監督管理辦法》和《消毒管理辦法》等法律和法規。
由於現代毒理學研究領域的擴大，需要研究的內容極其廣泛，研究的各領域由相應的現代毒理學分支學科進行深入的專項研究。
研究方法
現代毒理學的研究方法，由於其本身包括眾多的分支學科，分別在相應的學科領域裡建立了自己的研究方法，現歸納為兩大類。
實驗研究(微觀研究)
動物實驗的方法仍是現代毒理學實驗的重要方法之一，傳統的毒理學通過整體動物實驗已為人類提供了大量的以劑量-效應(反應)為主的資料庫，結合人群接觸水平對許多化學物質進行了安全性(危險度)評價。由於外源物的數量巨大，整體動物實驗需要消耗大量的時間和經費，也不能滿足數以萬計的外源化學物質的毒性評價要求，另一方面為了保護動物，儘量減少動物的使用，所以由過去以整體動物試驗占主導地位的觀念，轉向以體外試驗為主導地位的趨勢。但也需指出，體外試驗的發展並不排斥整體實驗的重要性，兩者相互補充，互為驗證才能為科學研究提供可靠數據，隨著生命科學的發展，分子生物學的理論及技術被引入現代毒理學，來在分子水平上建立了許多新方法。
1．體內試驗
哺乳動物體內試驗，也稱整體動物實驗，一般包括：急性毒性試驗、亞急性毒性試驗、亞慢性毒性試驗及慢性毒性試驗。還有特殊毒性實驗，如哺乳動物致突變試驗、致畸試驗、致癌試驗。以上試驗在毒理學中統稱“三性”和“三致”試驗。
常用的試驗動物：大鼠、小鼠、豚鼠、地鼠、家兔、狗、猴等。檢測環境污染物的毒性試驗，常選用魚、蚤類或其他水生生物。還可用鳥類、昆蟲進行試驗。
來為了從分子水平探討致突、致癌機制，轉基因動物已開始在毒理學試驗中套用。轉基因動物是一種集整體水平、細胞水平和分子水平於一體的實驗動物，更能體現生命整體研究的效果，它是把經典的與現代的毒理學研究方法相結合，無疑會推動現代毒理學實驗研究的發展。
2．體外試驗
利用游離器官、培養的細胞、細胞器以及利用微生物等進行毒性研究的方法為體外試驗，此方法多用於觀察外源物對生物體特殊毒性的初步篩檢及作用機制和代謝轉化過程的深入研究。
體內與體外試驗各有優點和局限性，應根據試驗目的和要求，選擇一組試驗，才能互相彌補優缺點。
人群調查(巨觀研究)
人群調查也稱為人群毒理學，是在人群中研究外源物對人體產生毒作用的規律，為人群檢測和制訂預防措施提供比動物試驗更直接更可靠的毒理學資料，主要包括以下3個方面：
1．中毒臨床觀察
常見於偶然發生的事故，如誤服、自殺、毒性災害等，通過急性中毒事故的處理和治療，可直接觀察到中毒的症狀並分析可能的毒效應的靶器官。
2．志願者試驗
在不損害人體健康的原則下，有時可設計一些不損害人體健康的受控試驗，僅限於低劑量、短時期的接觸毒性作用可逆的化學品，國際上提倡健康志願者的毒性試驗，減少由動物試驗結果外推於入的不確定性，特別是一些神經毒物出現的毒性效應，如頭暈、目眩、復視等需要表達的中毒症狀，只有人才能真實地反映出來，所以國外健康志願者的毒理學研究資料倍受重視。
3．流行病學調查
將動物試驗的結果，進一步在人群調查中驗證，可以從人群的直接觀察中，取得動物試驗所不能獲得的資料，優點是接觸條件真實，觀察對象是一個大的群體，為人群檢測和防治措施提供比動物試驗更直接、更可靠的科學資料，但是也存在許多難點：①人群中觀察外源物的毒性效應大多數為慢性毒性效應，特別是人類致癌物質其致癌效應所需時間過長；②接觸人群中所用的觀察指標是非特異性的，與對照人群比較需要足夠例數：③外環境因素混雜，外源物的種類繁多而且多種化學物質可出現聯合作用，難以確定某種特定的化學物質毒性效應和其因果關係。來由於分子生物學的發展和滲透，在傳統流行病學調查方法中引進了細胞、分子水平的人群檢測方法，如生物標誌物作為癌症早期判斷的信息，把分子生物學與流行病學結合為一體發展為分子流行病學。這門新興學科利用分子生物學、分子遺傳學、生物化學、免疫學等手段研究，評價不同人群或個體致癌危險度及其機制，從而使現代毒理學由實驗動物研究發展到人群和個體易感性研究的新階段。它可以解答人體從接觸化學物質到發生疾病的過程中所發生的一系列連續性的變化，從中提取更多的癌前病變的信息，為癌症的早期判斷、早期防治提供科學依據。可以預測，分子流行病學在21世紀將會得到更大的發展。
綜上所述，正確的方法是將巨觀研究與微觀研究有機地結合起來，巨觀研究為微觀研究提供線索，微觀研究為巨觀研究提供依據，兩者結合起來才能對外源化學物質作出準確的危險度評價。
研究發展趨勢
危險度評價已成為毒理學界最關注的問題
危險度評價在巨觀管理和立法方面的作用日益重要，危險度評定方法的科學性、先進性、精確性是保障危險管理的重要基礎，來各國毒理學家在深入地從不同角度研究和完善危險度評定的原理及方法。專家認為危險度評定的基本要素有：危險度評定的哲學基礎、心理學因素、原則、手段和遵從的規則。危險度評定方法有了新的發展：①在危險度評定中摻入機制和毒代動力學資料，其目的是利於改善總體的科學可靠性，降低不確定性，還可以提供在分子和紉腦水平上發生的生物效應和有害作用之間的聯繫，得到精確評價劑量—反應關係，為動物種間外推提供數據。毒代動力學可提供外源化學物質在體外代謝的定量和定性分析資料，還可預測接觸和靶器官劑量；②毒理學和流行病學緊密結合，提高了危險度評定的精確性與可靠性：(二)人類基因組計畫與環境基因組計畫繼續延伸 人類基因組計畫正在順利實施，己完成了23對染色體大約60億個核昔酸的排列順序的測定，使得人類基因組所包含的3萬個基因中與人的重要生命功能和重要疾病相關的基因不斷被發現。6000多種人類單基因遺傳病和一些嚴重危害人類健康的多基因病有可能由此得到頂防、診斷和治療，同時還帶動了生物高科技手段和技術平台的跨越和發展，並為毒理學家研究外源化學物質和藥物對機體毒作用機制和識別個體對有害易感性差異及安全性評價提供了新的技術手段。下一步重點工作是探索哪些基因與哪些疾病有關，同時還要研究這些基因在致病過程中與環境因素的相互作用，鑑定與環境相關疾病的易感等位基因多態性，建立基因多態性的中心資料庫，進而服務乾疾病分子流行病學、基因與環境相互作用的人群研究。
美國NIEHS於2001年11月建立了一個國家毒理基因組學協作研究計畫，預計5年投資3700萬美元，分三期進行，此計畫的實施將使毒理學家更深入地了解廣闊的毒理學機制，認識人類個體的遺傳多態性、個體易感性機制，並能夠鑑別出對某類特殊毒劑，如殺蟲劑、化合物或藥物等具有高度風險易感性的特殊個體。
正是由於人類基因組計畫和環境基因組計畫的順利實施，生物信息資料爆炸式積累和新的生物高科技的發展又促進毒理學朝分子生物學方面深入，並引伸出毒理基因組學的研究。
微矩陣或DNA晶片技術的發展和套用
微矩陣或DNA晶片是肋年代未發展起來的一種新技術，它是綜合微電子、微機械雷射、化學、物理技術、計算機、生物信息等多學科技術來實現生物樣品檢測，分析過程的微型化、連續化、集成化和自動化以達到超前水平。DNA晶片的基本技術原理是利用核酸雙鏈分子及功能進行大規模、高通量的研究。這兩種技術將來可廣泛套用於如基因表達譜測定、多態性分析、臨床診斷、環境監測、司法鑑定、新食品與藥物的開發等。隨著毒理基因組學的發展，微矩陣或DNA晶片將成為它的技術平台。
環境內分泌干擾物對人類生殖發育的影響
環境內分泌干擾物是指干擾體內維持自穩態及調節發育過程的天然內分泌物的產生、釋放、代謝、結合、互動作用或排泄的外源性因素。觀察到許多現象，如人類和動物的生殖健康、生殖能力發生了一定程度的改變，加入睪丸腫瘤、乳腺癌發生率增高，精子數量下降；形態異常和活動度下降；隱睪、尿道下裂、卵巢疾病等發生率增高，為此環境內分泌干擾物對生殖功能的影響受到人們普遍關注，研究的內容是建立驗證檢測方法和檢測程式，篩查有內分泌干擾作用的環境物質並研究其作用機制，為防治和決策提供依據。
轉基因技術的研究及套用
由於轉基因動物集整體水平、細胞水平和分子水平於一體，更能體現生命整體研究的效果，因此已成為毒理學研究的熱點。轉基因動物致突變檢測模型為解決遺傳毒性研究中長期存在的問題，如體外試驗和體內整體動物的定性、定量、外推，生殖細胞突變，整體動物基因突變試驗耗資大量動物和時間，確定靶器官以及對誘發的遺傳改變做精細分析等提供了可能性，國內外已建立十餘種動物模型廣泛地用於毒性研究，取得顯著的成績，轉基因技術已套用於農業生物的研究中並已取得可喜的成就。
DNA—蛋白質交聯研究
DNA-蛋白質交聯是一種重要的生物大分子損傷，DNA與蛋白質之間以共價形式形成交聯物，也是一種較早出現的效應生物標記物，由於其方法敏感、快捷、簡便並且可早期發現外界環境因素對人類遺傳物質的影響。為此，是國內外學者研究的熱點。
以上幾個方面的研究動向也是現代毒理學今後發展的趨勢。
綜上所述，人們把現代毒理學形象地描述為：“既是一門科學，又是一門藝術”。通過對現象的發現和數據的採集，確認和描述了外源性化學物質對生物系統產生的有害作用，體現了毒理學的科學性；利用在科學過程中的積累與發現，建立一種理論構想或預測，在缺乏實驗數據的特定條件下，對外源性物質的有害作用進行危險評定，體現了毒理學的藝術性。
