Ames 细菌回复突变试验是什么：原理、菌株、S9 与结果判定一文讲清

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Ames 细菌回复突变试验是什么：原理、菌株、S9 与结果判定一文讲清

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2026-10-30
来源：中科检测

一、Ames 试验是什么：定义与定位

Ames 细菌回复突变试验（Ames test，全称鼠伤寒沙门氏菌回复突变试验）是一种以组氨酸营养缺陷型细菌为检测系统、通过计数回复突变菌落来评估受试物致突变性的体外短期试验。该方法由 Bruce Ames 于 1970 年代建立，是遗传毒性标准组合（ICH S2(R1)、OECD TG 471、GB/T 21786）的第一道关口，广泛用于化学品、药品、农药、化妆品原料、食品相关物质及医疗器械的致突变与潜在致癌性初筛。

它的核心逻辑建立在「多数致癌物也是致突变物」这一经验规律上：若某化学物质能在细菌中诱发回复突变，提示其可能损伤 DNA，进而需要在更高等系统中进一步确认。

二、核心原理：组氨酸缺陷型菌株的回复突变

试验使用一组事先诱变得到的组氨酸营养缺陷型（his⁻）鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella typhimurium）菌株。这些菌株因 his 基因突变，自身无法合成组氨酸，在缺乏组氨酸的基本培养基上不能生长、不形成菌落。

当受试物具有致突变性时，可诱导 his⁻ 菌株发生回复突变（reversion），恢复为能合成组氨酸的原养型（his⁺）。回复突变后的细菌能在无组氨酸平板上生长并形成肉眼可见菌落。通过对比加药组与对照组的回变菌落数，即可判断受试物是否诱发点突变。

回复突变的常见类型包括碱基对置换（base-pair substitution）与移码突变（frameshift），不同菌株携带不同方向的 his 突变，从而分别捕获这两类点突变。

三、标准菌株组合与突变型映射

现行 OECD TG 471 与 GB/T 21786-2025 要求至少使用 5 株覆盖不同突变型的测试菌株。各菌株的设计目标如下：

菌株	突变类型	主要检测对象	附加修饰（提升敏感性）
TA97 / TA97a	移码（+1）	大分子、多环芳烃类	rfa、uvrB、pKM101
TA98	移码（−1）	多环芳烃、芳香胺	rfa、uvrB、pKM101
TA100	碱基置换	烷化剂等	rfa、uvrB、pKM101
TA1535	碱基置换	烷化剂等	rfa、uvrB
TA102	碱基置换 / 氧化损伤 / 交联	醛、过氧化物、DNA 交联剂	rfa、pAQ1、pKM101
WP2uvrA / WP2uvrA(pKM101)	碱基置换（可选）	大肠杆菌系统	uvrA、（pKM101）

注：原 TA97 已改进为 TA97a，以提升反应性能与背景菌苔可见度；标准组合以「至少 5 株」覆盖不同突变型为原则，具体由所用标准规定。

四、S9 混合液：为什么要模拟代谢活化

许多物质本身并非直接诱变剂，需经哺乳动物肝脏代谢后才转化为活性致突变物（前致突变物）。为在体外模拟这一体内过程，试验需引入 S9 混合液——由经诱导剂（如 Aroclor 1254）处理的大鼠肝脏制备的微粒体酶（S9 组分）加 NADPH 生成系统等辅因子组成。

因此每组受试物均需在 ±S9 双体系下分别测试：不加 S9 考察直接作用，加 S9 考察代谢活化后的间接作用。两套体系同时设置，方可避免漏检依赖代谢活化的前致突变物。

五、两种基本操作：平板掺入法 vs 预培养法

平板掺入法（plate incorporation）：将受试物、菌液、S9 混合液（按需）与含微量组氨酸/生物素的顶层琼脂混匀，倾注于底层基本培养基平板，37℃ 培养约 48 小时（多数标准 48–72 小时）后计数。
预培养法（pre-incubation）：先将菌液、受试物与 S9 混合液在 37℃ 预培养约 20 分钟，再加入顶层琼脂倾注。该方法对低浓度、不稳定或需较长接触的受试物更敏感，常作为补充或首选。

六、结果怎么判：阳性、阴性、可疑

阳性：至少一株中，加药组回变菌落数达到或超过溶剂对照组的 2 倍，且呈现可重复的剂量-反应关系。
阴性：各浓度组均未达阳性阈值，且阳性对照呈现预期反应。
可疑（equivocal）：出现增加但不具重现性、非剂量反应，或幅度不足，需补充试验（如改用预培养法、调整代谢活化条件）确认。

有效性前提：溶剂（阴性）对照组的自发回变数须处于实验室历史范围（如 TA100 通常约 100–200 个/皿），阳性对照须得到预期结果，否则本轮数据无效。

七、能检什么、不能检什么

Ames 试验的优势在于快速、经济、灵敏，可覆盖绝大多数已知碱基置换与移码型致突变物，单次试验成本低，是国际公认的遗传毒性初筛首关。

其边界同样明确： - 能检：碱基置换、移码等点突变。 - 不能检：染色体断裂、非整倍体、大片段重排等染色体水平损伤——这些需依靠体外染色体畸变试验、小鼠淋巴瘤试验（TK 位点）及体内微核试验等补充。 - 细菌与哺乳动物在 DNA 修复、免疫等系统上存在差异，Ames 阳性提示致突变潜力而非终判致癌结论，需结合体内试验综合判定。