随着现代生命科学高新技术和测试手段的快速发展，特别是基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、表型组学及生物信息学等大规模高通量技术和理论体系的迅猛发展，将卷烟烟气的毒理学测试结果与各种“组学”测试结果相联系，从而明确卷烟烟气与研究对象的相互作用，并通过反复整合建立模型，预测实验对象对烟气化学成分的反应，使得卷烟烟气的研究手段更为丰富。

分子生物学将成为未来独立筛检手段。转基因小鼠可使小鼠获得此基因的功能，而基因敲除小鼠则使小鼠丧失此基因的功能。目前这些手段多用于机制研究而非单纯用于筛检，但是将来基因改变的动物会成为特殊类型毒性试验的标准，正如沙门氏菌成为检测有致突变能力的异型生物。

DNA微阵列芯片是包含一组数以千计的具体cDNA序列或基因的芯片，研究者可以探测和定量分析信使RNAs，信使RNAs是芯片表面特定cDNA模版的转录产物。未来的研究将需要确定哪些基因在特定疾病发展的不同阶段起调控作用，因此阵列芯片可以设计为准确和具体的疾病预警的指标。

Talikka等^[85]回顾了基因组学和表观基因组学在肺癌、COPD和心血管疾病中的意义，并注意到虽然临床和流行病学研究很少解释将生物干扰与暴露联系起来的机制，但预测系统生物学方法将从实验模型到生物网络的全球测量联系起来，可以在表型结果显现之前对生物扰动进行评估，并有助于确定所涉及的机制。此外，作者预测，将表观遗传学和基因组学整合到这些方法中，将有助于识别完整的生物标记物，并能更可靠地描述卷烟烟气造成的DNA损伤。作者推测，这样就有可能将卷烟烟气中的特定有害成分与特定疾病联系起来，从而有可能将研究和开发工作的重点放在减少或消除这些化学成分上。

Pleasance等^[86]采用大规模平行测序技术对小细胞肺癌细胞系NCI-H209进行测序，鉴定了22000多个体细胞取代物，其中包括134个编码外显子。Pleasance还鉴定了克罗莫结构域（chromatin organization modifier domain，chromodomain）螺旋酶DNA结合蛋白7（CHD 7）外显子3-8的串联复制，以及另外两株携带PVT 1（一种非编码RNA）-CHD 7融合基因的细胞系，表明在小细胞肺癌中，CHD 7可能被重复排列。Pleasance认为，他们的发现展示了下一代测序的潜力，为研究突变过程、细胞修复途径和与癌症相关的基因网络提供了前所未有的见解。(www.daowen.com)

菲利普·莫里斯公司Gonzalez-Suarez等^[87]报道了一种用NHBE原代细胞进行高通量筛选的方法，以研究卷烟烟气中有害或潜在有害成分（Harmful or Potentially Harmful Constituents，HPHCs）——丙烯醛、甲醛和邻苯二酚对13项细胞毒性指标的影响，并辅以基于微阵列的全转录体分析的系统生物学研究。研究步骤：①一个或多个实验系统（例如NHBE细胞）；②不同的剂量和时间点下暴露于一种或多种刺激（如丙烯醛、甲醛和邻苯二酚）；③利用高含量的筛选平台（High-Content Screening，HCS），通过13个毒性指标[细胞数量、核大小、DNA结构、细胞色素C释放、细胞膜通透性、线粒体质量、线粒体膜电位、细胞增殖（组蛋白H3、P H3磷酸化）、氧化应激（二氢乙锭，DHE）、DNA损伤（磷酸组蛋白H2Ax、pH2Ax）、细胞应激（c-Jun磷酸化）、谷胱甘肽（GSH）含量和细胞凋亡（caspase 3/7活性）]，初步评估刺激对细胞的生物影响；④选择相关剂量和时间点，通过高通量剖面分析技术进行进一步分析；⑤在取样和处理时采用随机化计划，以尽量减少以后可能影响数据评估的批量效应；⑥对原始数据进行处理，并对样本进行分组复制，并与对照进行比较，以识别表达方式的差异；⑦生成的组学数据被应用到网络模型中，这些模型描述了健康肺组织中的基本生物过程（细胞增殖、细胞压力、炎症过程、DNA损伤、自噬、凋亡和衰老），这一步允许识别受不同刺激影响的特定分子机制；⑧利用网络扰动幅度（Network Perturbation Amplitude，NPA）评分算法对不同实验条件下各网络的扰动程度进行量化；⑨不同的NP A分数被计算出来，并绘制成一个生物影响因子，这提供了一个简单而全面的对生物系统影响的概述，由NP A生成的数据进一步支持先前HCS获得的结果。虽然3种有害成分或HPHCs的毒性作用只能通过高通量筛选在最高剂量下观察到，但全基因组转录学在低剂量和染毒早期揭示了毒性机制，包括DNA损伤/生长停滞、氧化应激、线粒体应激以及低剂量和早期的凋亡/坏死。系统生物学是将多种毒理学终点与基于系统的影响评估结合起来，可以为HPHCs的毒理评价提供更坚实的科学依据，从而对特定生物途径的时间和剂量相关的分子扰动有更深入的认识。这种方法允许我们建立一个体外系统毒理平台，可以应用到更广泛的HPHCs及其混合物的选择中，并可以作为更广泛地测试其他环境有害物对NHBE细胞的影响的基础。

加拿大卫生部环境卫生科学研究所Yauk等^[88]分析了三种加拿大现有的3种卷烟品牌CSCs的细胞毒性、致突变性和基因表达特征，发现CSCs的毒作用在不同品牌卷烟之间高度相似，受暴露影响的分子途径和生物功能包括：细胞代谢、氧化应激、DNA损伤反应、细胞周期停止和凋亡以及炎症。

菲利普·莫里斯公司Sacks等^[89]比较了含滤棒的参比卷烟（2R4F）、不含滤棒的参比卷烟（IR3）、薄荷（MS）和超低焦油卷烟（UL）的烟草烟气粒相物（tobacco smoke particulates，TSP），以及一种加热非燃烧卷烟（ECL），对原代培养人类口腔上皮细胞的遗传毒性和代谢酶的影响。TSP剂量为0.2～10μg/mL时，细胞对B [a] P代谢率普遍升高，10μg/mL以上时，细胞对B [a] P代谢率降低。当以焦油释放量表示时，TSP的效果是相似的。每支卷烟TSP的质量大小：MS≈IR3＞2R4F＞ECL＞UL，用qRT-PCR方法检测了细胞色素P4501A1和1B1、Ⅱ期蛋白、NAD（P）H脱氢酶醌1、微粒体谷胱甘肽S-转移酶1（MGST1）和羟基类固醇（17-β）脱氢酶等Ⅰ期蛋白（HSD 17B2）。Sacks等最终认为在烟草烟气暴露的生理水平上，基因诱导的模式有利于B [a] P的激活，而非解毒。