通過電子裝置霧化特定植物、植物萃取液和化合物產生煙氣的制品近年來大量涌現，例如電子煙、霧化本草（植物天然藥材萃取液霧化）、加熱不燃燒煙草、低溫本草、霧化藥物和霧化護膚品等等。

這些產品已經或正在上市，特別是電子煙作為一種新型煙草制品，已在歐美和中國市場上大量出現，青年人趨之若鶩。那么這些霧化煙氣制品安全性如何？它們比傳統產品是否風險降低了（如電子煙相對于普通卷煙）？

浙江大學空氣污染與健康研究中心和IBM生物計算實驗室樊龍江教授團隊一直致力于建立傳統和新型煙草制品風險的生物學評價方法，包括實驗平臺及其風險評估方法。經過幾年建設，他們目前建成了國內首個可以對電子霧化制品等進行生物學安全評估的實驗平臺。

該平臺包括三個核心部分：一臺全自動霧化煙氣發生機械裝置、一個三維（3D）細胞暴露模型和一個組學數據生物信息學計算系統（圖1）。

圖1：浙江大學建成的國內首個電子霧化制品生物學安全評估實驗與分析平臺。

上圖：A-B為煙霧發生機械裝置（A為煙霧產生器；B為霧化煙氣稀釋系統），C-D體外細胞煙霧暴露系統（C為3D細胞暴露系統；D為蠕動泵、培養液及其恒溫循環系統）；

下圖：平臺上待測的電子煙產品（左）和組學大數據生物信息學分析計算系統（右）。

其中，霧化煙氣發生機械裝置為國際公認的德國Bolgwalt RM20S系統，它可以根據抽吸規律連續產生來自霧化和卷煙制品的煙氣并進行精準稀釋，可以按照預設的煙氣濃度穩定排出霧化煙氣，用于下游細胞暴露系統實驗；

三維細胞暴露模型通過蠕動泵、暴露皿、恒溫系統和特定培養液循環等，完全模仿人肺環境。暴露細胞可以選擇永生系細胞（如人肺支氣管上皮細胞BEAS_2B）、原代細胞及類器官（如肺類器官、皮膚類器官）等，此外，針對小鼠暴露模型，RM20S系統完全適配小鼠全身暴露系統和口鼻式吸入暴露系統；

生物信息學計算系統用于暴露后細胞產生的轉錄組、蛋白質組等組學大數據分析，以此計算煙霧對細胞代謝途徑的擾動程度，用于估計風險大小。

基于該實驗平臺，樊龍江教授團隊聯合浙大醫學院及其附屬醫院有關研究人員，開發了基于細胞轉錄組等組學數據的系統生物學風險評估算法——SPPA（signaling pathway perturbation analysis）算法，近期發表在國際期刊《Scientific Reports》上（圖2）。

A

B

圖2：樊龍江教授團隊提出霧化煙氣制品安全的系統生物學風險評估方法（SPPA算法）。

A、國際期刊《Scientific Reports》發表的論文首頁；

B、霧化煙氣對癌癥發生、肺等臟器疾病相關代謝途徑基因擾動影響程度（ES）的測驗結果——以慢性阻塞性肺疾病（COPD）為例。

通過測定經煙霧暴露的細胞轉錄組、蛋白質組等組學數據，可以評估霧化煙氣對于細胞癌癥發生、肺等臟器疾病相關代謝途徑的擾動情況，同時結合細胞表型變化（電阻率、中性紅細胞活性及細胞狀態顯微觀察），以此進行風險評估。

該算法在實際應用測試中取得了理想效果。這是國際上提出的第二種基于系統生物學的算法，不同于先前提出的算法（2019年由PM煙草公司提出），引起國際煙草行業的廣泛關注。

目前浙江大學是國際煙草科學研究合作組織?(CORESTA, Cooperation Centre for Scientific Research Relative to Tobacco)的“體外毒理測驗”（In vitro Toxicity Testing）工作組成員，是唯一一家非煙草行業研究機構。該工作組成員目前僅包含幾家主要國際煙草公司。

生物學安全評價是目前香煙等煙霧制品風險評估的一個國際趨勢和做法，它不同于化學評價。化學評價是根據制品中包含的尼古丁、焦油等有害成分含量多少進行評價。

作為學術機構，浙江大學建成的國內首個霧化煙氣制品生物學安全評估平臺，將為國內外生產的電子霧化制品（電子煙、霧化本草、加熱不燃燒煙草、低溫本草等產品）和普通卷煙的安全評價提供公正的第三方評估，預期可以極大提升我國相關產品安全評價手段和水平。