概述
肿瘤是一种严重威胁人类健康和生命的常见病、多发病。在很多国家中，其死亡率占死因顺位的第二位，甚至第一位。降低肿瘤的发生率和死亡率是整个医学界面临的重大挑战。肿瘤的病因很复杂，有遗传因素和环境因素（化学性、物理性及生物性因素）等。肿瘤的病因学和发病学研究将有助于阐明肿瘤的本质，并且将有助于采取适当的措施进行有效的预防和阻断肿瘤的发生。
对化学物致癌作用的研究已有多年的历史。1775年英国Pott报告扫烟囱工人中阴囊癌发生较多，并提出其原因可能是煤烟尘。1895年德国Rehn报告染料厂工人发生职业性膀胱癌，怀疑是化学物质引起癌症。1915年日本山极和市川用煤焦油涂抹兔耳成功地诱发了实验性皮肤癌。1922英国Kennway从煤焦油中分离出多种多环芳烃，其中有几种可诱发动物皮肤癌，证实了化学物质的致癌性。1945年英国Case对染料工业膀胱癌流行病学调查，证实β-萘胺及联苯胺的致癌性。
肿瘤指有分裂潜能的细胞受致癌因素的作用后发生恶性转化和克隆性增生所形成的新生物，在人体任何部位、任何组织都可以发生肿瘤。化学致癌（chemical carcinogenesis）是指化学物质引起正常细胞发生恶性转化并发展成肿瘤的过程，具有这种作用的化学物质称为化学致癌物（chemical carcinogen）。在此，“癌”的含义已作了推广，包括一切肿瘤即上皮的恶性变（癌）、间质的恶性变（肉瘤）及良性肿瘤。将此名词扩大到良性肿瘤是合理的，因为迄今尚未发现只诱发良性肿瘤的致癌物，而且良性肿瘤也有恶变（癌变）的可能。
近几十年来，化学致癌问题引起了广泛的关注。国际癌证研究所在1970年左右指出，80％～90％的人类癌症和环境因素有关，其中主要是化学因素，约占90％以上。Doll和Peto于1981年报告了归因于环境因素的癌症死亡的百分率（范围）；烟草30％（25％～40％），酒精3％（2％～4％），饮食35％（10％～70％），食品添加剂<1％，生殖和性行为7％（1％～13％），职业4％，污染2％，工业产品<1％，药品和医学处置1％，地球物理因素（包括紫外线等）3％，感染10％?，未知？％，[问号（?）表示不肯定]。其中，化学因素约占77％。
化学致癌机制
动物或人的正常细胞如何在化学致癌物的作用下，逐步转化成恶性癌细胞?在体内如何逐步发展成可见肿瘤，并转移到机体其它部分组织?有哪些因素参与?通过哪些机制获得不同阶段的发展?这过程一旦开始是否有可能加以阻止或使之逆转?癌变早期可能出现哪些可以加以识别和利用的特异性标记?这些都是需要解决的问题。
一、化学致癌作用——一个多因素、多基因参与的多阶段过程
60年代中期，世界卫生组织（WHO）提出了人类肿瘤与环境中化学致癌物有关。这是通过大量流行病学资料所得的结论。这一结论引起人们对于环境中各种已有的或可能的化学致癌因素严重的关切。80年代初癌基因的发现，似乎问题解决在望，但不久即发现，决定肿瘤发生与发展不单取决于癌基因，肿瘤的形成与发展需要有原癌基因的激活与肿瘤抑制癌基因的灭活，二者同时存在。一些细胞生长因子、生长信号传递系统等一系列与重要生命功能有密切关系的基因出现突变，才使肿瘤细胞得以形成和发展。近年对于多基因、多因素参与人类致癌过程问题，大致有以下几个方面认识：
1．致癌过程有多个与癌肿有关的基因参与。就目前所知有关的基因可分为四类：第一类是前癌基因，包括生长与增殖基因、各种转录因子或信号传递功能的基因；第二类是肿瘤抑制基因；第三类是程序性死亡有关的基因；第四类是新近发现的如肿瘤易感基因，见于乳腺癌患者家属。这几类基因是相互作用的。增加细胞的生长与增殖固然可能是肿瘤形成的途径，减少细胞死亡亦可造成细胞的过度扩增。在50多种前癌基因中，研究得最深入的是ras基因族。它在多种人类肿瘤或化学致癌物诱导的动物肿瘤均见出现活化。主要活化型或是在第12、13、16、117与146密码出现点突变。
2．不同器官来源、不同组织类型、临床阶段以至同一种肿瘤在不同地区所见的遗传变化是不同的。例如K—ras突变常见于胰腺癌、结肠癌，但是乳腺癌及肝癌则少见。胃的肠型腺癌见c—erhB—2扩增，但在硬化型则见不到这种变化。K—ras癌基因（编码酪氨酸激酶受体）在硬化型胃腺癌、图章戒指型胃癌出现扩增，而在肠型腺癌则不见有。在50％食管癌与15％乳腺癌见HSlrl与INl2基因扩增。在胃癌从未见有。同属肝癌在AFB1高度污染区与低度污染区所见p53基因突变类型不一。
3．多种环境致癌物、致癌因子或条件可协同作用。人类接触致癌物、致癌因子或条件都不可能是单一的。例如接受环境致癌物的同时会接受到内源性致癌因素的作用。又如体内氧化过程产生的各种活性氧可导致DNA损伤并引起突变。这些遗传改变亦可能参与致癌过程。感染亦在某些肿瘤发展中起着重要作用。以肝炎C型病毒（HCV）感染为例，它一方面使肝细胞死亡，继而使之出现代偿性再生。肝细胞通过多次细胞分裂，可使已有遗传改变逐渐积累扩大，同时形成局部老化。正常成人肝细胞很少分裂，可能最多是一年一次。若HCV感染后出现30次分裂，这就意味着比正常人老化速度快30倍。
4．个体的不同遗传背景对肿瘤的发生发展有重要影响。高癌家族现象已为人所熟知。近年对于着色性干皮病（XP）、家族性多发性肠道息肉、Wilm瘤以及视网膜母细胞瘤的遗传学及有关基因已基本弄清楚。DNA正确修复能力与突变发生有直接关系，而DNA修复能力缺陷者往往对肿瘤有易感倾向。因此多种DNA修复缺陷与肿瘤敏感性关系已愈来愈受到重视。
二、与致癌作用有关的代谢活化与灭活
致癌物通过不同途径进入人体后，有些可直接与靶分子起作用，有些需经过Ⅰ、Ⅱ相代谢，所产生的代谢产物才有致癌活性（代谢活化）。各种有活性的致癌物再经历不同的代谢过程成为致癌性减弱、极性增高的产物排出体外（代谢灭活）。不同致癌物的代谢活化与代谢灭活的过程不一，但都受一系列Ⅰ、Ⅱ相酶所催化，代谢酶活性强弱直接左右代谢过程的强弱程度，最终影响到达靶子的有效剂量，此剂量被称为生物有效剂量，它是内剂量中与致癌物作用强弱关系最为直接的剂量。不同组织中不同类型代谢酶的分布有明显差异，这种分布的特点直接影响致癌物作用靶子的特异性。
以下是几种常见化学致癌物活化代谢举例：
1．多环烃（PAH）PAH为数达十种，其中最受注意的是3,4-苯并（a）芘[B（a）P]。它首先在芳烃经化酶（AHH）的催化下生成环氧化物（4,5-环氧化物、7,8—环氧化物与9,10-环氧化物），同时还生成酚类化合物（1-OH、3-OH、6-OH、7-OH与9-OH）。B（a）P环氧化物在GST的催化下，生成GSH—S结合物，极性增加，易排出体外，是一种灭活代谢。一部分B（a）P环氧化物经EH的作用，生成4,5—二氢醇、7,8—二氢二醇与9,10—二氢二醇。经P—450的作用再次形成环氧化物。这些二氢二醇环氧化物有顺式与反式异构体（反式BPDEE,顺式BPDE）。其中以7,8—二醇—9,10—环氧化物最受注意，它与DNA结合活性最高，是B（a）P主要终致癌物。
2．N—取代芳香族化合物（N—substituted aromatic compounds，N-SAC）是指芳香族化合物环上的C连接上N原子后形成的化合物，过去统称为芳香胺，但其中一部分可能是硝基化合物，经过代谢才产生芳香胺。此外还包括有胺类代谢产物，如羟胺、酰胺等化合物，其中一些具有很强的致癌性。N-SAC是前致癌物。参与它的代谢活化一般有三类酶：P-450、乙酰基转移酶与硫转移酶。通过代谢生成具有很强亲电作用的化合物。
3．黄曲霉毒素（AFB1）是一类很常见的自然生成的致癌物。AFB1在肝内代谢。在P-450多种亚型（如lA2、2A6、2B7、3A3、3A4）的参与下进行氧化代谢。在人肝中微粒体则以3A4参与为主。AFB1的活化代谢是环氧化，生成AFB1—8，9—环氧化物，并与DNA形成加合物。P—450酶系统参与AFB1的活化代谢，并参与它的灭活代谢。通过羟化与O-去甲基化形成经化产物AFM1、AFP1与AFQ1，致癌活性下降。但AFB1的解毒灭活主要是由Ⅱ相酶起作用。
4．N—亚硝胺类（NOC）NOC可通过多种途径与人类接触，例如饮食、吸烟、化妆品、人工橡胶产品等。NOC又可在体内合成，即在胃内酸性条件下，正常菌群可参与亚硝酸盐对胺类的亚硝基化（nitrosation）生成NOC。NOC是一类含有不同结构的化合物，它们经代谢活化后都是生成对DNA产生甲基化或乙基化的产物。
三、细胞增殖与致癌作用
细胞增殖（CP）可通过多种途径影响致癌过程。从启动、促癌、发展以及转移各个过程，往往都有CP参与。启动过程导致启动细胞的出现。正常细胞DNA受损经错误修复出现突变需要通过固定过程才能形成启动细胞。细胞必须经过DNA合成、细胞分裂才可能出现各种形式基因突变、染色体畸变或基因扩增，可见细胞增殖是一个影响致癌过程的重要因素。若细胞暂时停止进入细胞分裂周期，细胞DNA就会有较充分的时间进行修复，突变就可能不出现。即使有启动细胞出现，没有CP，启动细胞的数目亦不会增加。肿瘤也可看作是一种机会性疾病。受损细胞的数目愈多，得到下次遗传性损害的机会亦愈大。发展成可见肿瘤的机会亦愈大。促癌阶段中CP的作用更为明显。
近年对于CP与致癌作用关系的研究已逐步深入到化学致您如何影响细胞周期控制方面。细胞周期粗分为DNA合成期（s期）与有丝分裂期（M期）。M期与s期之间一些生长控制点（G1，G2），用以调节细胞大小、数目及监控细胞对细胞外环境的营养供给及生长信号的传递。G1、G2的存在保证了细胞内的一些活动真正完成以后进入另一个细胞周期。这些控制点又可称细胞周期的关卡（check point）或R点（restriction point），具有启动DNA复制的作用。细胞所得养分不足时，细胞周期就会停止在后G1点上。
四、细胞程序性死亡与致癌过程
致癌过程与细胞的生与死都有密切关系。大量无控制的细胞增殖固然是致癌过程不可缺少的条件，而细胞死亡调控的失调亦是导致肿瘤形成的一个重要（甚至可以说是必要）的条件。因此有学者提出：细胞恶性转化是由于细胞增殖与域细脑死亡调控功能失调所致。细胞死亡与细胞增殖过程一样，涉及到一个相当复杂的调控过程。细胞程序性死亡（PCD）的触发是一个系列基因（有人认为至少有14个基因参与）表达的结果，它广泛存在于正常组织的不同形态发生、生长与发育阶段。PCD所诱发的细胞与坏死性细胞死亡在形态上、生长改变上都有明显差别，可见这是一种特殊的主动死亡形式，因此称为凋亡，如同秋天落叶，生死规律的交替，使生命得以正常地延续。机体对于致癌物所引起的DNA损伤除了动员修复机制进行修复以外，亦会启动自身清除机制，例如PCD清除突变或癌变细胞。在外源性或内源性因素作用下，体内细胞的突变频率应当是相当高的，若无适当的清除机制，突变频率将十分高，据此推算肿瘤发生率应比现在高得多，但事实并非如此。PCD可能是清除这类突变细胞或癌变细胞的途径之一。启动细胞要发展成可见肿瘤必须改变自身对于PCD的反应，以便能逃脱这种清除。任何一种机制若能使经致癌物损伤的细胞更多地存活下来，都有会增加致癌的危险性，因为这种存活意味着有更多的机会积累必要的多次遗传损伤，使之获得肿瘤表型。
五、DNA修复与致癌过程
外源性或内源性因素对于人体内DNA损伤的方式是多种多样的。可出现单个或多个碱基损伤，亦可出现链断裂或链交联。机体对此相应发展了多种形式的修复方式。目的是将受损部分去掉，再补上被除去部分的空缺。这部分成分若是完整无缺的，或功能上是完全相同的，这就是正确修复（error proof repair），机体内这部分DNA完全回复原有的结构或功能。但在一定条件下，经修补的部分结构或功能上可能是有缺陷的。这就出现易错修复（enDr prone repair）。通过错误修复，细胞尽管仍然能够生存并保持了部分功能，但代价是出现突变。从这一角度来看，有些修复过程，它本身也是一个诱变过程，修复与突变的关系是密不可分的，甚至可以说：没有修复就没有突变。化学突变不是通过损伤→突变这样一种模式，而是损伤→修复→突变模式形成的。DNA损伤的后果是什么?在很大程度上是受机体对DNA损伤方式与修复能力所左右。受到致癌物的作用后是否会出现癌基因活化，抑癌基因失活等一系列致癌过程，在一定程度上亦受制于DNA修复。
六、化学致癌过程
目前较公认的学说是化学致癌作用至少包括3个阶段：引发阶段（initiation）、促长阶段（promotion）和进展阶段（progression）。该学说已在动物实验模型中得到证实。
1．引发阶段：为化学致癌作用的第一步骤。它通常是一相对迅速的过程，化学致癌物对靶细胞DNA产生损伤作用，经细胞分裂增殖固定下来，造成单个或少量细胞发生永久性不可逆转的遗传性改变，成为启动细胞。这就是引发阶段。具有引发作用的化学物质，称为引发剂。
2．促长阶段：为化学致癌作用的第二阶段，该阶段有如下特点：1）引发物作用之后，促癌物的作用是长期、慢性，才能引起肿瘤。2）引发物单独作用一般不会引起肿瘤。3）只有促癌物的慢性作用而没有引发物的作用也不会引起肿瘤；4）引发物与促癌物的作用先后次序十分重要引发必须发生在促长之前；5）引发产生作用是不可逆改变，促长在早期阶段的改变是可逆的。具有促长作用的化学物质，称为促长剂。
3．进展阶段：为化学致癌作用的第三阶段，指在肿瘤形成过程中，在促进之中或之后，细胞表现出不可逆的遗传学改变，其标志为遗传不稳定性增加和恶化表现，在形态或功能代谢和行为方面逐渐表现出肿瘤的特征改变。
引发、促长和发展三个阶段是化学致癌过程的基本划分。通常难以清楚的界定三个阶段，实际上肿瘤的发生、发展非常复杂，许多方面仍需进一步研究。
七、某些非遗传机制与致癌过程
传统上将致癌过程中致癌因素对于DNA所引起的一系列启动作用列为遗传机制，而对于DNA以外靶子所起的作用称为非遗传或非遗传毒性机制。这类机制，涉及的因素很多，目前研究得比较充分的主要有：细胞间隙连接通讯（gap junctionintracellular communication，GJIC）；信号传导系统，其中特别是蛋白激酶C（pro—tein kinase，PKC）作用；激素作用等方面的因素。它们在不同方面不同程度上参与了多阶段的致癌过程。对于某些致癌因素来说，这些非遗传机制对于它们所诱导的致癌过程起着关键的作用，是不容忽视的方面。
化学致癌物的分类
一、根据致癌物对人类和动物的致癌作用分类
到90年代中期为止，国际癌症研究机构（IARC）共评述了800多种化学物质。根据证据的强度将已评述的化学物质分为四组：
Ⅰ组：确证的人类致癌物，是指在人类流行病学及动物致癌实验均有充分证据的致癌物；
Ⅱ组：动物致癌物，有充分动物实验结果证明，但人类流行病学调查结果仍证据不充分的致癌物；
Ⅲ组：可疑致癌物，动物实验及流行病学调查有一定结果，但均未能确切证实其有致癌性的物质；
Ⅳ组：非致癌物，按目前的试验结果，未见有致癌性的物质。
二、根据致癌物作用机制分类
按照传统的分类，致癌物可分为：引发物或启动物（initiator）、促癌物（pro-motor）与催展物（progressor）。这是按照不同化合物在致癌过程中所表现的作用来划分的。但实际上有些化学物质只具有单一作用，而有些则往往几种作用兼而有之。以砷化合物为例，它可能主要在肿瘤发展期起作用。砷及其化合物可引起明显的基因扩增，而基因扩增与肿瘤发展程度有密切关系。人类接触砷见肺癌发病率增高，但停止接触后，在一段时间内不见发病率下降，这种现象亦支持砷作用于致癌过程后期的观点。由此可见砷是一种比较典型的催展物。它同时具有启动、促癌作用。对于具有多种作用的致癌物一般称之为完全致癌物（C）。在80年代初期有人提出按照作用机制将致癌物分为遗传毒性致癌物（G）与非遗传毒性致癌物（N）。这是以致癌作用靶子来划分的。遗传毒性致癌物是指以DNA为作用靶子的化学物质。近年大量研究表明：有些致癌物是可以通过作用于DNA以外其它大分子，通过非遗传机制诱发肿瘤。
观察化学毒物致癌作用的基本方法
人类所接触到的化学物质数以十万计且类别繁多，其中哪些可能具有致癌作用，哪些可能是人类肿瘤的致病因子，需要有适当的判别系统加以判别。目前所使用的系统大致可分为三大类：短期试验、动物诱癌试验、人类流行病学现象。它们在判别化学物质致癌性方面各有其长短处，往往需要互为补充才能作出可靠的结论。
一、短期试验
目前已建立的短期试验为数近百种。在发展这些方法的早期，由于对于致癌过程的复杂性认识还不充分，有些学者认为诱变性与致癌性关系密切，单纯利用短期的诱变试验就可以预测致癌性。但经过大量的试验表明：一些化合物可对于啮齿类动物具有致癌作用，而在Ames试验或其它诱变试验系统则呈现阴性。四个短期试验系统分别与动物诱癌试验结果相对比可见：Ames试验与动物试验相关显著性最高，特异性亦最高（91％），但敏感性最低（48％）。Ames试验阳性预测率亦最高（89％）。姐妹染色体交换与小鼠淋巴瘤试验则敏感性较高（为69％与72％），但阳性预测率低（64％，63％）。由此可见Ames试验对于诱变作用的致癌性可检出大部分，但对于无诱变性的致癌物则不能准确判定。用于致癌物筛选的短期试验如下列：①基因突变试验：鼠伤寒沙门氏菌回复突变试验（Ames试验），培养哺乳动物细胞TK或NPBLT正向突变试验；②染色体畸变试验：体外细胞系细胞遗传学分析，小鼠骨髓微核试验，大鼠骨髓染色体畸变试验；③原发性DNA损伤：DNA加合物，链断裂，DNA修复诱导，SCE试验；④体外细胞转化：叙利亚地鼠胚胎细胞，BALB／C-3T3细胞。
哺乳动物细胞转化试验是体外试验，是一种遗传毒理学试验。遗传毒理学试验的遗传学终点为基因突变、染色体畸变、DNA原发性损伤和非整倍体，而体外细胞转化则是另一个重要的遗传学终点。
体外细胞转化是一个多阶段的过程，具有体内致癌过程的某些特点，最终产生在形态学、生长方式和生物化学上发生改变的细胞克隆。例如：成纤维细胞体外转化的表型改变有：在等基因宿主或裸鼠体内形成肿瘤；细胞的估计寿命无限长（永生化）；核型改变；细胞形态改变；生长杂乱；失去锚基依赖性生长特性，可在软琼脂中形成集落；能在低血清培养液生长；丢失某些表面蛋白；具有纤维蛋白溶解活性；可为刀豆球蛋白A及麦胚芽酯酶凝集在半固体培养基中集落形成；细胞表面微绒毛增加等。其中最重要的特征是在敏感宿主中的成瘤性，在半固体培养基中形成集落及细胞交叉重叠、成杂乱生长。目前，还特别着重发展上皮细胞特别是在人体上皮细胞的转化试验。体外转化试验的终点仍属形态转化或恶性前期转化，此种转化可能发展为真正的肿瘤，也可能停滞在此阶段，不进一步恶化。因此对体外转化试验阳性结果的解释应慎重，阳性结果仅提示受试物有致癌可能性。
哺乳动物短期致癌试验又称为有限体内试验，指时间有限（数月），靶器官有限。较受重视的短期致癌试验有下列四种：
1．小鼠皮肤肿瘤诱发试验：于小鼠皮肤局部连续涂抹受试物，以观察皮肤乳头瘤和癌的发生，一般20周可结束实验，较敏感的小鼠为SENCAR小鼠。此试验也可设计为检测受试物的引发活性或促长活性。典型的引发剂为致癌性多环芳烃，促长剂为佛波醇酯（TPA）。
2．小鼠肺瘤诱发试验：染毒途径常用腹腔注射，也可灌胃或吸入，一般30周可结束实验，观察肺肿瘤的发生。较敏感的小鼠为A系小鼠。此试验也可设计检测受试物的引发活性或促长活性。典型的引发剂为乌拉坦，促长剂为丁基羟甲苯。
3．大鼠肝转化灶诱发试验：对大鼠进行肝大部切除术后，给以受试物，一般可在8-14周结束实验，观察肝转化灶生成。肝转化灶是癌前病变，有Y—谷氨酰转肋酶（Y—GT）活性升高。转化灶可用组织化学或免疫化学方法鉴定。此试验也可设计为检测受试物的引发活性或促长活性。典型的引发剂为二乙基亚硝胺（DEN），促长剂为苯巴比妥（PB）。
4．雌性大鼠乳腺癌诱发试验：一般可用SD大鼠（或WIshr大鼠），实验周期为6个月。
此四个试验不是成组试验，应根据受试物的特点选择使用。此四个试验任一试验得到阳性结果的意义与长期动物致癌试验相似，但阴性结果并不能排除受试物的致癌性。当前短期试验在预测致癌性方面所遇到的最大问题是如何检出非诱变性致癌物。一些化合物可通过影响细胞的自稳状态或代谢，通过引起炎症或抑制修复过程，或者影响细胞增殖周期、细胞分化、基因表达程度等方面作用于致癌过程。这些作用利用现有的短期试验无法检出。迄今为止，只有动物诱癌试验可以准确判别这类致病物的致癌性。短期试验固然不可取代动物诱癌试验，但短期试验对于帮助选择适当的动物试验受试物具有重要的价值。
二、 哺乳动物长期致癌试验
哺乳动物致癌试验是鉴定化学致癌物的标准体内试验。哺乳动物致癌试验用来确定受试物对试验动物的致癌性、剂量—反应关系及诱发肿瘤的靶器官。在下列情况下，一般应考虑进行致癌性评价：①人体可能长期暴露于该化学物；②该化学物或其代谢物的化学结构与已知致癌物相似；③反复染毒毒性试验提示该化学物可能产生癌前病变。此外，研究（1991）结果表明，如在3种遗传毒理学短期试验均得到阳性结果，可预测为遗传毒性致癌物；如在3种遗传毒理学短期试验均得到阴性结果，可预测为非遗传毒性非致癌物；如经5种遗传毒理学短期试验仍不能预测其致癌性的化学品，应优先进行哺乳动物致癌试验。
ICH（1995）根据已知的危险因素、拟定的适应症和用药时间，提出下列进行新药致癌性研究的范围，避免不必要的试验。
①临床上连续应用6个月以上的药品；对慢性或复发性疾病需间断性长期反复治疗的药品；造成长期暴露的给药系统。
②已知属于对人具有潜在致癌性的同类化合物；构效关系提示具有致癌危险性的物质3长期毒性试验发现癌前病变3原型或代谢产物在组织内长期蓄积，引起局部组织反应或其他病理生理反应的物质。
③具有遗传毒性的物质往往具有致癌性，如拟长期使用，应进行慢性毒性试验（1年），检测早期致癌反应。
④拟用于病人预期寿命少于3年的药品不必进行致癌试验，如肿瘤治疗药等。
⑤局部使用吸收很差的药物不必进行经口致疡试验。
⑥已具有致癌性资料的药物的各种酸、碱、盐应提供其在药物动力学、药效学或安全性方面没有明显改变的证据，对于酯和复杂的衍生物在确定是否需要进行致癌试验时也应有类似的资料，并应个案讨论。
⑦基本作为替代治疗的内源性物质不需要进行致癌试验。但对生物技术制品，下列情况可考虑进行致癌试验：生物学作用明显不同于天然相应物质的制品；结构明显不同于天然相应物质的制品；在人体引起局部或全身浓度明显增加的制品。
（一）受试化合物的有关资料
（二）试验动物
物种和品系：要求用两种实验动物，常规选用大鼠和小鼠，也可用仓鼠。啮齿类动物对多数致癌物易感性较高，寿命相对较短，费用也较低，生理和病理学资料较完备，因此使用最广泛。
在选择品系时应选择较敏感、自发肿瘤率低、生活力强及寿命较长的品系。美国国立癌症研究所（NCI）推荐Fisher344大鼠和B6C3F1小鼠。
性别：为接近人类情况，应使用同等数量的雌雄两种性别的动物。
年龄：使用刚断乳的动物，以保证有足够长的染毒和发生癌症的时间，而且幼年动物解毒酶及免疫系统尚未完善，对致癌作用比较敏感。
（三）剂量选择和动物数量
致癌试验一般设三个试验组。美国NCI推荐以最大耐受剂量（Erm）为高剂量。最大耐受剂量是由90天毒性试验来确定的，此剂量应使动物体重减轻不超过对照组的10％，并且不引起死亡及导致缩短寿命的中毒症状或病理损伤。ICH（1995）提出，高剂量选择可以根据：①毒性终点，即最大耐受剂量（Erm）;②药代动力学终点，啮齿动物血浆Auc（时量曲线下面积）为人的 x倍；③选择吸收饱和剂量;④药效学终点，不应产生生理学和内稳态紊乱;⑤最大可行剂量，受试物在饲料中最高含量为5％。中及低剂量组则按等比级数下推，如分别为上一个剂量水平的1／2或1／3。低剂量组应不影响动物的正常生长、发育和寿命，即不产生任何毒性效应。但低剂量组应高于人的接触剂量，一般不低于高剂量的10％。中剂量组介于高、低剂量之间，如有可能按受试物的毒物动力学性质来确定。对照组除不给受试物外，其他条件均与试验组相同。同时应设阴性（溶剂或赋形剂）对照组。必要时可设阳性对照组，阳性致癌物最好与受试物的化学结构相近。
每组至少有雌雄各50只动物，希望在出现第一个肿瘤时，每组还有不少于x只动物。如果有两种以上的受试物同时试验，可共用对照组，对照组动物数为雌雄各50只。试验动物数与试验组动物肿瘤发生率、对照动物肿瘤自发率及要求的统计学显著性水平有关。表7—4是当试验结果有显著性（P＜0.05）时肿瘤发生率和所需每组最低动物数之间的关系，可供试验设计及结果评定时参考。从此表可见，各组动物数为100只时（雌雄各50只），当肿瘤自发率为1％，则试验组肿瘤发生率超过自发率15％在统计学上才有显著性。肿瘤自发率越高，则要求试验组肿瘤发生率超过自发肿瘤率越高。由此可见，选择肿瘤自发率低的实验动物品系是很重要的。
（四）染毒途径及染毒时间应尽可能模拟人体可能的暴露途径，主要途径有经口、经皮和吸入三种，应根据受试物的理化性质和接触方式选择确定。
经口染毒是将受试物给予实验动物的常用途径，一般把受试物掺人饲料或饮水中连续给予动物（5—7天／周）。若掺入后的适口性不良，可用灌胃法。掺入浓度要定期监测，观察其均匀性和稳定性，掺入的浓度一般不超过5％。
经皮染毒，涂敷受试物的面积一般不少于动物体表总面积的10％。必须保证受试物与皮肤良好接触，并防止动物舔食。每天涂抹一次，每周3—7次。
吸人染毒，每天染毒4小时，每周5—7天。染毒柜内受试物浓度应定期或连续监测，其分布应均匀、恒定。
其他注射途径应有适当理由根据需要采用。
（五）试验期限
ICH（1997）建议参考下面几条准则：
（1）一般情况下，试验期限小鼠和仓鼠应为18个月，大鼠为24个月；然而对于某些生命期较长或自发肿瘤率低的动物品系，小鼠和仓鼠可持续24个月，大鼠可持续30个月。
（2）当最低剂量组或对照组存活的动物只有25％时，也可以结束试验，对于有明显性别差异的试验，则试验结束的时间对不同的性别应有所不同，在某种情况下因明显的毒性作用，只造成高剂量组动物过早死亡，此时不应结束试验。
一个合格的阴性对照试验应符合下列标准：①因自溶、同类自食，或因管理问题所造成的动物损失在任何一组都不能高于10％。②小鼠和仓鼠在18个月，大鼠在24个月时各组存活的动物不能少于50％。
（六）、观察和结果分析
1．一般观察每天观察受试动物一次，主要观察其外表、活动、摄食情况等。在实验最初三个月每周称体重一次，以后每两周称体重一次。经饲料或饮水给以受试物时，应记录食物消耗量或饮水量，以计算受试物的摄入量。观察时要注意有无肿瘤出现、肿瘤出现时间及死亡时间。老年动物多病易死，应加强巡视，防止动物死亡后未及时检验，发生尸体组织自溶或被其他动物残食，造成标本缺失。
2．病理检查动物自然死亡或处死后必须及时进行病理检查，包括肉眼和组织切片检查。组织切片检查应包括已出现肿瘤或可疑肿瘤的器官和肉眼检查有明显病变的器官，应注意观察癌前病变。通过病理检查确定肿瘤的性质和靶器官。
3．结果分析统计各种肿瘤的数量（包括良性和恶性肿瘤）及任何少见的肿瘤；患肿瘤的动物数；每只动物的肿瘤数及肿瘤潜伏期。
肿瘤发生率（％）＝（实验结束时患肿瘤动物总数／有效动物总数）×100％，
式中：有效动物总数指最早发现肿瘤时存活动物总数。肿瘤潜伏期即从摄入受试物起到发现肿瘤的时间，因为内脏肿瘤不易觉察，通常将肿瘤引起该动物死亡的时间定为发生肿瘤的时间。肿瘤多发性指一个动物出现多个肿瘤或一个器官出现多个肿瘤。一般计算每组的平均肿瘤数，有时还可计算每一组中出现多个肿瘤的动物数或比例。应对试验结果进行仔细的统计学分析，并研究剂量—反应关系。
致癌试验阳性的判定标准：
（1）对于对照组也出现的一种或数种肿瘤，试验组肿瘤发生率增加；
（2）试验组发生对照组没有的肿瘤类型；
（3）试验组肿瘤发生早于对照组；
（4）与对照组比较，试验组每个动物的平均肿瘤数增加。
在进行试验的两个物种两种性别动物中，有一种结果为阳性，即认为该受试物有致癌性。两个物种两种性别动物试验结果均为阴性时，方能认为未观察到致癌作用。
在结果报告中，应着重报告发现肿瘤的部位、数量、性质、癌前病变，以及其他毒性效应；应报告剂量—反应关系及统计学分析结果。如在动物组织中观察到良性和恶性肿瘤，并有良性肿瘤向恶性化进展的证据，在进行统计学分析之前将良性和恶性肿瘤合并是适宜的，但仍希望分别对良性和恶性肿瘤分别进行统计学处理。评价该试验不同剂量良性肿瘤和恶性肿瘤的相对数量可有助于确定该受试动物对受试物的剂量反应关系。另一方面，如果仅观察到良性肿瘤，并无恶性化进展的证据，则将此受试物认为是致癌物是不适宜的，此仅提示在该试验条件下需要进一步研究。
三、人群流行病学观察
要判别人类致癌物，流行病学资料是具有决定意义的，甚至只根据完整的人类流行病学资料，即可判别某种物质是否为人类致癌物。（砷化物即为一例。）但完整、可信的流行病学材料来之不易。过去流行病调查都以肿瘤发病数或死亡作为观察单位，其判别的准确性是无疑的。但这是属最后期的结果，不能用于早期发现、早期阻断。近年在流行病学研究中引进了生物标记，其中包括一些早期、中期生物标记（intermediate biomarkers），特别是分子水平标记的方法。使分子流行病学在一定条件下应用于判别某些化合物对于人类的致癌性、致癌危险性评价以及肿瘤化学预防的干预试验等方面。目前已在使用的化学致癌生物标记有以下几类：
（一）接触标记
可检查在细胞、组织或体液内某些致癌物的含量，用以衡量接触的水平，例如检查血清及脂肪组织内DDT、多氯联苯的浓度，吸烟者血清及唾液中N—甲—2—（3—吡啶基）—5—吡咯烷酮（cotinine）等。这类标记测定结果只说明机体接触情况，不说明所接触物质对机体，特别是靶细胞是否已起作用。另一方面可检查生物有效剂量，即检查致癌物到达细胞的剂量或反映与细胞大分子相互作用的程度。虽然所作用的细胞不一定是靶细胞而是它的替代物（surro—gate），但二者之间有一致的关系。目前常用的有各种致癌物—DNA加合物或致癌物—蛋白质加合物。由于这是致癌物经历体内一系列吸收、分布、排泄以及生物转化后在靶分子上所呈现的结果，比一般内剂量有更直接的生物学意义。近年已有使用这类标记观察接触环氧乙烷、氨基酚、黄曲霉毒素、多环芳烃、4—（甲基亚硝胺）—1—（3—吡啶）—1—丁氮酮（NNK）等物质后在体内作用于靶子上的水平。
（二）生物效应标记
反映致癌物对于靶子或相类似部位所造成的损害，这些损害可能与肿瘤有关。这类标记很多，但最终能完全证明它与肿瘤发生的因果关系的标记为数尚不多。这类标记常用的有姐妹染色体交换（接触多种工业毒物、电离辐射）、微核形成（有机溶剂、重金属、吸烟、咀嚼摈榔）、染色体畸变（工业毒物、电离辐射、大气污染物）、次黄膘吟磷酸核糖转移酶（肿瘤化疗药物、电离辐射）、MN血型糖蛋白（GPT）突变（肿瘤化疗药物、电离辐射）；肿瘤抑制基因（例如p53突变、黄曲霉毒素）、癌基因活化（多环芳烃、吸烟）等。
（三）敏感性标记
这是一类衡量致癌物反应性个体差异的标记。可用于检出肿瘤高危个体。目前多注意参与致癌物活化与灭活代谢的酶系多态性。已知这些酶系的个体差异可达十至数百倍，因而同样的接触水平所产生的BED以及相应的生物效应亦会有很大差异，可以从无反应到严重反应（肿瘤形成）。在I相酶系中，细胞色素P—450亚型最受注意。B相酶中，对于致癌物结合灭活最重要是参与GSH代谢的GST。它的多态性，可能与肺、胃、结肠癌的敏感性有关。此外对于乙酰转移酶与接触芳香胺引起膀胱癌及大肠癌敏感性的关系已有较多的证据。
以上三类生物标记在化学致癌研究中常用于三个方面。一是病因学研究，用以确立某种因素与某种肿瘤之间的因果关系。用一种特异性的生物标记作为观察终点，代替传统流行病学所选用的疾病或死亡终点，可达到早期判别、早期预防的目的。例如在90年代，有些学者以多环烃—DNA（PAH—DNA）加合物作为标记，观察工业大气污染及吸烟接触PMl后，白细胞内、肺组织内、胎盘组织内PAH—DNA的出现与分布规律。有些学者还同时观察相应生物效应，例如淋巴细胞hprt基因突变频率的关系，以确定PAH在某些肿瘤病因学上所起的作用。二是用于危险度评价。使用生物有效剂量衡量PAH的危险度比其它接触参数更为直接，是一种有应用前景的尝试。它比利用肿瘤发生率（或死亡率）作为观察指标会更为敏感，更有利于使危险度评价应用于预防。其它早期效应标记亦有同样作用。慢型乙酰化型吸烟者4—氨基双酚—血红蛋白较高。提示在危险度评价时，对于接触者乙酰化表型应是一个需要考虑因素。GS，nLIl、AHH活性与DNA加合物亦见类似的关系。三是用于干预试验中临床流行病学观察。肿瘤化学预防的干预试验过去是利用肿瘤发生率的变化作为判别终点。凡能降低肿瘤发生率的物质就是具有化学预防作用，但是得到这一观察往往需要长至10年的观察期，这期间有很多干扰因素，要作出准确的结论是不容易的。
致癌性判别不单纯是一个学术上的问题，而且和管理部门制订政策有密切关系。必须将短期试验、动物试验以及人群流行病学资料所得结果综合起来，详加分析，才能得出准确的结论。目前这三个方面试验的方法学仍然有许多不足之处，有待进一步完善。
四、转基因小鼠和基因敲除小鼠在致癌作用的研究
转基因小鼠系指借助基因工程技术将确定的外源基因通过生殖细胞或早期胚胎导入动物个体的染色体上，在其基因组内稳定的整合经导入地外源基因，并能遗传给后代的一类动物。基因敲除小鼠是指将小鼠基因组中特定内源基因定点突变的小鼠。可用于研究在致癌过程中特定基因的作用，并可用于分析化学物—基因的相互作用。可分为3类。
1．转癌基因小鼠：与转录启动子连接的癌基因转入后可直接在某些特定的组织中高效表达，使该组织细胞处于引发状态，这类转基因动物是研究化学物致癌作用的敏感体系。携带癌基因的转基因动物可用于致癌试验，试验周期仅3个月左右，有希望发展成代替长期动物致癌试验的试验系统。这些携带有癌基因的转基因动物，可用来研究外源化学物与肿瘤相关基因的作用及外源化学物在致癌不同阶段中的作用机制。以各种组织特异性的促长剂处理转入不同癌基因的小鼠，可为致癌过程的研究提供新线索。
2．肿瘤抑制基因敲除小鼠：在P53—／—小鼠，肿瘤（特别是淋巴肉瘤）的发生比正常小鼠（P53十／十）增加而且提前。由于P53—／—小鼠的肿瘤发生具有组织特异性，进一步研究这些肿瘤的遗传学基础有助于鉴定P53基因的功能。而半合子小鼠（P53十／—）在出生后6个月内自发癌发生率低，但在之后发生淋巴瘤和软组织肉瘤，其中大部分丢失P53野生型等位基因。这种小鼠对遗传毒性致癌物敏感性并不增加。这种半合子小鼠也可用于鉴定致癌过程中的协作基因。而且缺P53小鼠加速形成恶性肿瘤，提示此基因主要在进展阶段起作用。P53在肿瘤发生中的作用有待进一步研究。
3．转穿梭质粒的转基因动物小鼠：转入带有报告基因的穿梭载体，是研究体内基因突变的转基因动物模型。常用的靶基因可通过噬菌体体外包装等方法，从小鼠基因组内回收，再在大肠杆菌内检测靶基因突变，可为研究不同器官基因的自发突变和诱发突变的分子机制提供有效的方法。
阻断化学致癌过程的一些途径（补充内容）
从理论上来说，在致癌过程中任何一个阶段上给予阻断，都可以避免或减少肿瘤的发生和发展。目前已有很多学者在这方面作出努力，力求得出一些有效的阻断途径。从近年所得的结果来看，大致有以下三个方面。
一、控制致癌物的接触
化学致癌研究所取得的最重要成就之一就是已明确鉴定出一批人类致癌物或致癌因素。有了明确的致病因子，随之而来就是如何对之采取相应措施，使人类避免或减少与之接触，从而达到减少肿瘤发生的目的。以烟草为例，经近半个世纪的努力，吸烟与肺癌的关系得到了确认。因而停止吸烟就有可能减少或避免肺癌的发生。80年代中期Lubin等人观察证明：戒烟可降低肺癌的相对危险性。戒烟时间愈长，肺癌的相对危险性愈低。吸烟时间愈短者，效果更为明显。男、女吸烟者所见相同。该材料还表明戒烟已达16年者或16年以上者，患肺癌的危险性仍然比不吸烟者高。但愈早进行戒烟，患肺癌的危险性愈低。此外，戒烟对于思口腔、食管、膀肮肿瘤的危险性可降低近半。对于胰腺癌则需戒烟10年以上才可看到效果。戒烟对于肺癌所产生的影响，有力地说明了病因阻断的作用，为其它肿瘤的预防提供了可借鉴的范例。
二、高危人群的检出与保护
同样是接触环境致癌物，但不同个体之间所产生的反应以及结果会有很大不同。仍可以吸烟为例，吸烟后引致肺癌或冠心病者，据调查约占重度吸烟者5％一10％。而其它大多数吸烟程度相近者所出现的损害则较轻。这说明在吸烟人群中有些人对于吸烟所致损害特别敏感或比较敏感，有些人则不甚敏感或不敏感。前一类人被认为对某种损害因素或某种毒物具有高敏感性或称为对某种因素的高危人群（个体）。当前在肿瘤的预防策略中，有人提出保护高危人群问题。这些人在人群毕竟是少数。对他们采取特殊的保护措施，比之采取广泛的、保护全部人群的措施，会收到事半功倍的效果和更节省人力和物力。保护化学致癌的高危人群要解决两个问题：一是谁是高危个体?即敏感者如何确定；二是用什么方法可以保护?对于第一个问题目前仍在探索阶段。虽然已有一些学者提出利用Ⅰ、Ⅱ相酶的多态性，修复酶的缺陷型等方面的检查，有可能预测受检者对致癌因素的敏感性。目前对于谁属致癌作用的高危人群，尚未见很统一的做法。一般认为有下列情况者，有可能属于高危个体：①常染色体显性遗传肿瘤（如视网膜母细胞瘤）家族成员杂合子。②常显有高度肿瘤好发倾向的疾病（如家族性肠道多发性息肉）的杂合子。③常隐有高度肿瘤好发倾向的疾病。（如着色性干皮病，共济失调性毛细血管扩张症，先天性全血细胞减少症，Bloom综合征等）的病人及其杂合子。④有某些染色体异常的病人（如Down综合征）。⑤某些I相酶（如芳烃经化酶）活性特别高或II相酶（如谷肮甘肽转硫酶）活性特别低的人。⑥抗氧化损伤能力（如超氧化物歧化酶或过氧化物酶活性）特别低的人。⑦某些有修复缺陷的人。⑧息有某些肿瘤经药物或手术治疗后的缓解期的病人。⑨高癌家族成员。⑩与某些致癌物有大量接触的个体或人群。
对于高危个体或人群应尽可能减少或避免与致癌因素接触，或者给予适当的化学预防。
三、化学预防
肿瘤化学预防（cancer chemoprevention）是一种控制化学致癌的有效手段。近年这一领域的研究与利用发展很快。一些较大的肿瘤研究机构在发展化学致ga研究的同时，又都设立了从事肿瘤化学预防的研究部门。到目前为止，已发现可能具有肿瘤化学预防作用的药物己达数百种之多。它们的作用机制至少包括如下几个方面：①防止致病物的生成；②使有致癌物活性的物质灭活；③保护靶细胞，阻止致
癌物作用于靶子；④修复靶子的损伤,阻止癌变表型的表达；⑤阻止癌变的发展（图8—1）。
前体化合物—→ 前致癌物—→ 终致癌物—→ 靶子—→ 癌前病变—→癌变
↑↑↑↑↑
阻止致癌促使灭活阻断对靶修复损伤，阻止癌变
物生成子的作用抑制癌变的发展
表型的表
达
图8—1肿瘤化学预防的可能途径
（一）阻止摄入，降低吸收量
身体表面可接触致癌物。若能及时清洁身体表面，适当利用防护设备（例如防护服、防护口罩、防护油膏等）可以有效降低进入身体内致癌物的数量。例如简单的遮阳设备或防晒油膏可以降低体表紫外线辐射吸收量，减少皮肤灼伤与皮肤癌发生机会。
减少致癌物进入机体的另一途径是降低吸收量。食物纤维（包括蔬菜、水果纤维、谷麦糠内纤维素等）都具有这种作用。Reddy等认为：食物纤维（DF）可降低次级胆酸的生成，增加致癌物的排泄。将DF的作用归纳为9个方面：①增加粪便量；②增加排便次数达;③减少致癌物在肠道停留的时间；④稀释肠道内容物；⑤促进有分解作用的细菌生长；⑧改变能量代谢3⑦吸收一些有害的有机与无机物质；⑧减少胆酸的经化；⑨提供H2、CH、Co2及短链脂肪酸。DF可减少诱变物或致癌物的摄取，因而有降低肿瘤发生的机会。植物纤维在肠内所产生的物质是多方面的，对于防止致癌物摄取，何种有利?何种有害?要视其所接触的致癌物和摄入食物的种类不同而各异。由此可以理解，对于DF作用效果的认识为什么会产生分歧。总的说来，目前仍然以主张利大于弊者居多。多食纤维有好处，这一笼统提法可能过于简单化。应深入探讨不同性质DF的作用及其机制，会有助于更合理利用食物纤维。
（二）阻止体内生成
食入仲胺与亚硝酸盐，可产生有致癌性的亚硝胺（NOC），表明在动物或人体可自行合成致癌物。肿瘤化学预防要阻断这一过程，达到防止肿瘤形成的目的。对于NOC体内形成及其阻断的研究，为这一方面提供了一个范例。
就目前所知，抑制NOC形成的物质有多种,可能有使用前景的包括：
1．抗坏血酸及其盐类抗坏血酸及其盐类的阴离子pH为2—5范围内的水溶液中，可迅速将亚硝酸还原成NO及脱氢抗坏血酸。在有空气或催化剂存在时，抗坏血酸应过量，以阻止亚硝基化再出现。反应必须在水相条件下进行。因为抗坏血酸属水溶性物质。在脂质环境中，没有抑制作用。这一反应所产生的NO在有脂质存在的条件下，可移行到脂相内，重新被氧化，并对非中性化脂溶性的胺类进行亚硝基化产生NOC。人类流行病学观察结果与动物实验所见相似。服用抗坏血酸后，小便、胃液内NOC或/和其代谢产物水平下降。
2．生育酚、酚及多元酚这类化合物可将亚硝酸盐类还原成ND。因此在脂质或水乳剂内，对于硝基化是有效的抑制剂。这一还原过程是否有效，取决于酚类的．结构及反应条件。一般在酸性条件下，反应更为迅速。丁基羟基茴香醚则属例外。某些酚类化合物，例如l，3-二羟酚、间苯二酚和儿茶酚是很强的亚硝基化合物，可生成C—亚硝基衍生物。亚硝酸盐与酚类的物质的量的比值——硝酸盐：酚类＜l时，抑制作用即可出现，比值越小，作用越明显；比值＞l时，可出现G亚硝基化。
3．硫化物在pH值为2的条件下，氧化硫与重亚硫酸盐可将硝酸还原成NO，再形成N20。硫酸及其盐类将亚硝酸还原成N2后形成N20。硫醇类化合物，例如胱氨酸、谷胱甘肽，可迅速形成硫亚硝酸酯而出现N-亚硝酸化。甲硫氨基酸的抑制作用较弱。在pH＞5时，S-亚硝基醇可通过转亚硝基作用（transnitrisation）起着与亚硝基化剂相同的作用。
（三）致癌物细胞外灭活
致癌物在达到靶细胞之前，在细胞外可使之灭活。原因是在各种体液（主要是血液）内存在一系列灭活因素。例如谷肮甘肽（GSH）、尿酸、具有抗氧化作用的维生素类、胆红素以及某些代谢酶等；以GSH为例，它与谷胱甘肽硫转移酶（GSTs）组成的系统，可防止体内多种致癌物的亲电反应。尿酸是一个需要特别注意的物质，它是一种重要抗氧化剂，对氧自由基有捕捉作用。作为生理抗氧化剂应符合三个条件：①能够和有生物学意义的氧化剂自由基作用达;②作用后产物不再对机体产生有害作用，或至少比除去的氧化剂的危害小；③在组织内有足够的浓度。从现有观察所得，尿酸是符合这三个条件的。对于尿酸的重新认识，使人们认识到一种人体内新的抗氧化系统。
（四）阻断致癌物对靶分子的作用
阻断有多种形式。有些分子竞争与致癌物结合，使靶子得以保护。这类物质能捕捉亲电代谢产物或氧自由基，它们具有亲核性和\或抗氧化作用。上面提及的GSH硫醇类化合物以及多种含硫功能基团的化合物都具有这种能力。鞣花酸（el-lagic acid）是一种酚类化合物。存在多种植物之内，可与DNA亲核结合，形成鞣花酸。DNA双链结合物，可防止06鸟嘌呤的形成。因此，鞣花酸可有效阻断AFBl、N-甲基亚硝胺对DNA的甲基化作用。维生素A有保护DNA的作用。它首先转化为环氧化物（5，6-epoxyetinoic acid），然后与致癌物生成还氧化物，使DNA受到保护。此外又可增加前列腺素生成，抑制致癌物与DNA的结合。
（五）调节基因的表达与DNA修复功能
肿瘤的发生与发展是一个多阶段过程，其间有多种癌基因的活化，并有抑癌基因的灭活。有设想通过抑制癌基因活化的表达和使抑癌基因的表达来回复正常来防止肿瘤的形成与发展。膜信号传导系统可调节细胞增殖，促癌过程与之有直接关系。在信号传导系统中，蛋白激酶C（PKC）起关键的作用。抑制PKC可以抑制肿瘤的生长。信号系统还包括一些受体、其它激酶、钙离子等，对于这些成分的调控亦会产生与抑制PKC相类似的作用。免疫功能对于致癌过程的后果无疑起重要的控制作用。某些微量元素（如锗化合物）、多糖化合物（特别是低分子多糖）就具这类抗致癌作用。癌变的出现与DNA的修复功能有直接关系。一般认为可通过三个方面影响DNA的修复。①提高DNA复制的保真性，如氯化钻可加强重组修复，并增强复制的保真性：亚砷酸钠以及蛋白酶抑制剂可抑制umuC基因的表达。②增强DNA对损伤的修复。香草醛、香豆素、7-羟基香豆素、肉桂醛、硫醇等化合物有此种作用。③抑制错误修复，主要见于蛋白酶抑制剂，是与它们具有免疫调节作用有关。