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在美国使用的 80,000 多种化学品中，只有 300 种左右经过了健康和安全测试。事实上，只有 5 种化学品被美国环境保护署 (EPA) 限制或禁止。但现在，大约 10,000 种农业和工业化学品，以及食品添加剂，将首次在快速测试机器人的帮助下进行毒性筛查。
“我们正在使用这些快速测试来表征化学品的生物活性，以预测它们的危害，并使用该信息来优先进行进一步的筛查和测试，”美国环保署国家计算毒理学中心副主任、生物学家大卫·迪克斯说。“我们可以在许多不同的浓度下，对大量化学品进行多次重复测试。”
该计划最初由美国环保署启动，名为 ToxCast，旨在评估 1,000 种化学品（其扩展形式称为Tox21），它使用机器人来加速化学品筛查。在装有 1,536 个微小孔的塑料板上，机器人将不同量的不同化学品滴到人类细胞和人类蛋白质上。本质上，每个板上同时进行 1,536 个实验。“在 100 个板的堆叠中，我们有 150,000 种化学品和靶标的组合，”迪克斯说。
机械臂及其众多的 5 到 10 微升孔取代了传统的毒理学方法——动物试验。除了速度慢且具有争议性外，动物试验既不能揭示化学物质可能如何影响人类，也不能提供任何关于给定化学物质产生毒性结果的机制的见解。仅通过运行机器人测试，美国环保署及其合作伙伴机构在未来几年内产生的化学毒性信息将比过去一个世纪创建的信息还要多。该项目已经筛选了 2,500 多种化学品，包括用于清理 BP 2010 年墨西哥湾石油泄漏的 dispersants 。
新的信息可能使毒理学从反应性科学发展为预测性科学；例如，基于化学测试的肝毒性模型可以根据分子结构和其他信息来预测新化学物质将如何与肝脏相互作用。ToxCast 科学家已经为肝毒性建立了一个这样的预测模型：它准确预测了暴露于某些化学物质两年的大鼠和小鼠中肿瘤的形成。一项类似的工作证明了生殖毒性的准确性，包括血管发育和内分泌紊乱——这是人类接触双酚 A (BPA) 等化学物质 非常关注的领域。
此外，高速机器人测试将使毒理学家更好地了解混合物和低剂量效应，通过测试化学物质组合的累积损伤以及例如，给定化学物质的 15 种不同浓度如何影响人类细胞。“我们怀疑，当我们研究 10,000 种化学品时，我们会看到许多我们以前不知道的活动，”迪克斯在谈到为期两年的工作时说，美国环保署与少数联邦卫生机构合作进行了这项工作。
“对于许多化学品，没有要求进行动物毒性测试或任何其他类型的测试，”迪克斯指出。“Tox21 将提供没有信息的地方的信息。”