经典的靶理论还认为辐照诱发DNA损伤反应是发生在受照的当代或二代，也就是说照射后的1～2个细胞周期内。实际上，研究发现辐照细胞的存活后代，表现出持久性出现新发生的基因组损伤和其细胞学后果，人们将此定义为基因组不稳定性，与旁效应共同构成了非靶效应论述的两大效应基础。这种不稳定性，在培养细胞中可表现为染色体畸变、基因突变、细胞凋亡/死亡，以及其它表现形式。许多有关诱发的基因组不稳定性的离体细胞学研究，是以染色体为观察终点。尽管在建立的细胞系上的大规模培养实验体系中，再现了持续性染色体不稳定性，但很少有在克隆细胞群和正常二倍体细胞的研究报道。关于这方面，最近有一个采用大规模培养和克隆技术研究人二倍体成纤维细胞的实验，特别指出没有发现不稳定现象的证据。这个阴性结果提示，辐射诱发的基因组不稳定性有可能选择性发生在非正常的或有遗传改变的细胞，此结果与很难在整体水平上显示的现象相一致。人类或小鼠受高和低LET体内照射后，细胞遗传结果是阴性，或显示出与造血细胞持续不稳定性的不一致证据。尽管在一定的小鼠系和正常细胞中有阳性结果，但还需要更进一步的研究。此外，也有研究指出随着遗传背景的不同，小鼠中诱发的基因组不稳定性的表现存在差异，在某些情况下可能与DNA损伤反应缺陷有关。各种不同形式的基因组不稳定性的生物学基础尚不清楚，一些生化数据提示细胞胁迫和氧化应激反应过程可能参与其中，其它细胞遗传学研究提示了潜在不稳定的编码DNA重复序列的DNA片段。
综合文献资料，ICRP的103号出版物将上述的旁效应和基因组不稳定性又更加明确地定义为辐射的表观遗传效应。广义的说，这种效应是在照射后细胞学反应过程所导致的基因组改变和/或细胞学效应，并没有明显地依存于直接诱导的DNA损伤，这些细胞学效应与已充分证明的电离辐射径迹通过的直接DNA靶的放射生物学概念截然不同。有关旁效应与基因组不稳定的关系，有研究报道给小鼠移植受到照射和未受照射的混合骨髓细胞，结果未照射细胞（旁细胞）的后代也发生基因组不稳定性。总之，这方面可供参考的资料尚不多，两者的关系严格说来目前还不是十分肯定，但明确其关系的意义非常重要。
ICRP有关基因组不稳定的评议，基本判断是确信这方面的研究正在以很快的速度发展，但是现有的数据并没有提供在癌症危险和辐射诱发的基因组不稳定性现象之间存在坚实因果关系的充分证据。与旁效应一样，多种多样的胁迫反应和应激相关的细胞过程可能也是发生基因组不稳定的机制，至于在剂量响应特征、体内表达程度以及是如何影响癌症危险方面尚有许多不确定性。据此，ICRP委员会建议，目前尚不可能将有关这些过程的数据整合到放射防护必需涉及的低剂量情况下的判断。