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化学预防是指利用天然或合成的化学物质预防肿瘤发生，或使肿瘤分化逆转，从而达到预防恶性肿瘤发生的目的。
美国NCI病因及化学预防部建立了颇具规模的肿瘤化学预防药物的筛选模式。每年筛选出1000多种候选的化合物，从中选出几十种有效化合物进行临床前和临床试验。其筛选模型包括化合物初筛采用的体外系统及采用化学预防活性药物有效抑制细胞恶性转化的体内评价系统。对临床最常见的肿瘤模型如肺癌、乳腺癌、胃癌及大肠癌更为重视靶向特异性。预防方法以寻找抗始发致癌剂和抗促癌剂及抗演进剂为中心点。在始发阶段化学预防药主要干预方法是抑制致癌物的代谢活化或提高机体解毒酶系活性，以减少活性致癌物的生成。抑制活性致癌物到达靶组织与DNA结合，减少DNA加成物的形成；也可以提高DNA修复能力，增加无误性修复，以便在细胞增殖以前使损伤的DNA得以恢复正常。
在促癌阶段，癌前细胞有两条去路：分化为正常组织或渐演变成癌。干预促癌过程目前主要为抗氧化作用，此外细胞信号传导通路和促癌过程密切相关。因此调控细胞信号的关键因子可成为化学预防药物作用的重要靶点。还有异类促癌相关介质是前列腺素类物质，其作用是细胞增殖的主要刺激因子。非甾体类抗炎药可抑制前列腺素的合成。被证明在动物模型上有化学预防作用。在癌前病变转化为癌的过程中抑制演进也是最成功的防癌途径，并且是化学预防药可阻断的环节。专家们分析，现阶段的化学预防药物只适用于高危人群或癌前病变者。
已知的化学预防干预机制的药物有以下几类：减少致癌物内源性合成的物质，如维生素C和E；减少或降低化学致癌物吸收的物质如食物纤维；能改变致癌物代谢或自由基、活性氧生成的物质如β-胡萝卜素和番茄红素；能抑制致癌物与DNA结合的物质；抑制肿瘤形成的食物成分如大蒜及洋葱中的疏基化合物及绿茶中的多酚；抑制促癌过程或细胞增殖的物质如雌激素抑制剂：孕激素。