应用Ames试验、SOS/Umu试验、彗星试验、微核试验等方法的检测报道表明，长江南京饮用水源水中存在的微量污染物，可引发基因突变、染色体畸变、细胞微核数量增加等遗传毒性。为了深入研究遗传毒性及其潜在的致癌风险，本课题应用基因芯片及生物信息学理论方法，重点检测研究了长江南京饮用水源水中污染物的化学组毒性、基因组毒性、有机毒物对生物受体蛋白分子的结构毒性及其致癌风险等方面内容。　　(1)化学组毒性检测及潜在致癌风险研究:2007-2009年，连续3年检测了长江南京饮用水源水中25种有机污染物和22种无机污染物。发现多环芳烃(PAHs)和酞酸酯(PAEs)是需要重点监控的2类有机毒物;砷浓度有时高于10μg/L，超出了《中国生活饮用水卫生标准》允许水平[GB5749-2006]。应用蒙特卡洛模拟方法，参用美国环保署健康风险评价模型，定量评价了饮用水源水中污染物对人体健康的风险度。发现苯并(a)芘、苯并(b)荧惠、苯并(k)荧惠、二苯并(a，h)葸和砷五种污染物潜在致癌风险，其风险指数分别是3.31E-05、2.32E-05、1.17E-04、7.65E-05和2.86E-04，高于阈值1.00E-05。同时分析了潜在致癌风险的不确定性。化学组毒性检测的研究结果表明:长江南京饮用水源水中5种污染物的致癌风险度超过阈值，潜在致癌风险。需要通过毒理学动物试验研究确证。　　(2)基因组毒性检测及潜在致癌风险研究:应用基因芯片(Mouse Genome430A2.0Array)，检测了长江南京饮用水源水饲喂90天后小鼠(Mus musculus，ICR)肝脏基因组的转录表达情况。发现585个基因表达异常，其中Dusp1、Cyp7a1、Vcam1、Egfr、Mcm2和Fhit等6个基因与肝癌发生密切相关。异常表达的基因，影响到小鼠肝脏的信号传导、细胞通讯、细胞周期、抗氧化压力、免疫/抗炎症反应、外源化合物代谢等34种生物通路的正常水平，涉及癌症的发生发展。研究中构建应用了54个异常表达基因的关系网络，分析发现Stat3、Ccnd1、Ccnd2、Smad2和Egfr等5个基因处于网络中心，影响到多种生物通路功能，诱发致癌风险。基因组毒性检测研究的结果表明:长江南京饮用水源水可诱发6个致癌相关基因的表达异常和34种生物通路的显著变化，潜在致癌风险。　　(3)受体蛋白分子结构毒性计算及其潜在致癌风险研究:在基因芯片检测发现的小鼠585个异常表达基因中，存在细胞色素P450的3个酶系基因，与致癌风险密切相关，表明饮用水源水中的污染物已与这三种酶系基因的调控蛋白分子(芳香烃受体/AhR、结构性雄烷受体/CAR、孕烷X受体/PXR)发生了特异性结合。为了发现这种特异性结合的生物信息学依据，应用了同源建模方法，构建出3种生物受体分子的三维结构模型。并利用Surflex-Dock分子对接程序，计算了11种有机毒物分子与3种受体蛋白结合的自由能。以≤-3kcal/mol的自由能，作为分子对接绑定发生特异性结合的判别阈值。发现4种有机毒物可与一种受体(AhR)发生特异性结合;5种有机毒物可与二种受体(CAR和PXR)同时发生特异性结合;2种有机毒物可与三种受体(AhR、CAR、PXR)同时发生特异性结合。模拟计算的研究结论与动物试验的检测研究结果一致。受体蛋白分子结构毒性的研究结果表明:长江南京饮用水源水中11种有机毒物，分别与3种受体蛋白发生不同类型的结合，产生结构毒性，映证了化学组和基因组研究发现的致癌风险。　　本项课题应用基因芯片及生物信息学的理论方法，研究发现了长江南京饮用水源水潜在的致癌风险及其基因组分子毒理学依据，追踪了环境健康的科学前沿。对于早期预警和决策控制饮用水源水的致癌风险，保护人体健康，具有重要的意义和价值。其中，联合应用蒙特卡洛模拟计算法和健康风险评价模型，研究致癌风险的化学组毒理学依据;构建生物通路和基因网络，研究致癌风险的基因组毒理学依据;构建生物分子三维模型及污染物和受体蛋白分子对接参数系统，研究致癌风险的分子结构毒理学依据，是本课题潜在的三个创新点。