Metoda modelowania in silico w obliczeniowej toksykologii wodnej substancji zaburzających funkcjonowanie układu hormonalnego: podejście oparte na oprogramowaniu z wykorzystaniem zestawu narzędzi QSAR

Nasz protokół wykorzystuje wysoce dostępny i otwarty program, aby umożliwić szybkie obliczanie krótkoterminowych negatywnych skutków chemikaliów zaburzających funkcjonowanie układu hormonalnego. Ten zestaw narzędzi OECD QSAR jest przydatny do przewidywania toksyczności substancji chemicznych i zapewnia skuteczną metodę oceny ostrej ekotoksyczności substancji zaburzających funkcjonowanie układu hormonalnego w sposób przyjazny dla użytkownika. Po uruchomieniu QSAR Toolbox, użytkownik domyślnie rozpoczyna pracę na etapie Input Toolbox, a Toolbox automatycznie tworzy plik roboczy o nazwie Document 1.

Po kliknięciu na Chemical Abstract Service Number (Numer usługi abstrakcji chemicznej) wprowadź w dostępnym polu tekstowym numer usługi abstrakcji chemicznej substancji docelowej i kliknij przycisk Szukaj. Za pomocą przycisku Struktura substancja może być również wyszukiwana za pomocą uproszczonego kodu systemu wprowadzania linii wejściowej molekularnej. Aby przeprowadzić test in silico dla wielu substancji docelowych, należy napisać prostą listę substancji w edytorze tekstu, w którym każdy numer usługi abstrakcji chemicznej jest wymieniony w jednym wierszu i zapisać plik tekstowy o odpowiedniej nazwie.

Następnie kliknij Dane i potwierdź, że bazy danych wymienione w sekcji Informacje ekotoksykologiczne są sprawdzone. Kliknij przycisk Wejście, wybierz opcję Kwerenda, a następnie kliknij przycisk Tak w oknie dialogowym, aby zaakceptować wybrane ustawienia. Na karcie Chemical Abstract Service (Usługa abstrakcji chemicznej) należy wybrać opcję Load List (Lista ładunków), aby przesłać listę substancji zapisaną jako plik tekstowy.

Kliknij przycisk Dodaj u dołu menu podręcznego, a następnie kliknij przycisk Wykonaj. W QSAR Toolbox zostanie wyświetlony komunikat wskazujący liczbę substancji, które zostały odzyskane do wyszukiwania. W przypadku profilowania kliknij przycisk Przybornik profilowania i przejdź do opcji Metody profilowania w panelu opcji etapu.

Kliknij Odznacz wszystko w oknie Metody profilowania i upewnij się, że zaznaczone są wszystkie profilery wymienione w obszarze Predefiniowane i profilery związane z toksycznością dla środowiska wodnego w obszarze Specyficzny dla punktu końcowego, a następnie kliknij przycisk Zastosuj, kliknij prawym przyciskiem myszy Parametry, aby uruchomić zintegrowane modele QSAR 2D i 3D zgodnie z potrzebami. Aby zbierać dane, kliknij przycisk Przybornik danych i kliknij przycisk Zbierz na pasku narzędzi akcji. Wybierz pozycję Wszystkie punkty końcowe, aby zebrać wszystkie dane eksperymentalne, lub wybierz pozycję Wybierz, aby zebrać dane eksperymentalne specyficzne dla punktu końcowego.

Kliknij prawym przyciskiem myszy interesujący Cię punkt końcowy i uporządkuj drzewo punktów końcowych w preferowany sposób, korzystając z dostępnych terminów i strzałek, zanim klikniesz przycisk OK. Następnie kliknij prawym przyciskiem myszy interesujący Cię punkt końcowy i wybierz opcję Eksportuj macierz danych, aby wyeksportować zebrane dane do arkusza kalkulacyjnego. Pojawi się kreator eksportu macierzy, umożliwiający dodanie innych punktów końcowych do listy eksportu.

Zakończ zaznaczanie i kliknij przycisk Eksportuj, aby zapisać plik. Aby wypełnić luki w danych, kliknij przycisk etapu Przybornik do wypełniania luk w danych i kliknij opcję Automatycznie. Wybierz Informacje ekotoksykologiczne i Ryby, stężenie śmiertelne na poziomie 50% po 96 godzinach i kliknij OK.

Pojawi się okno kontrolera przepływu pracy. W przypadku uruchomienia trybu wsadowego określ zakres substancji, dla których ma być wykonywany przepływ pracy. Jeśli przewidywanie zostało pomyślnie wykonane, kliknij przycisk Przybornik raportu, kliknij lewym przyciskiem myszy wynikową wartość przewidywania, kliknij pozycję Przewidywanie, a następnie dostosuj zawartość i wygląd raportu w kreatorze wyskakującym okienka.

Po kliknięciu przycisku Dalej kliknij przycisk Utwórz raport i zapisz raporty predykcji i kategorii jako pliki PDF, a macierz danych jako plik arkusza kalkulacyjnego. W tej analizie ilościowej przewidywanych toksyczności ostrych wybranych substancji zaburzających funkcjonowanie układu hormonalnego, gdy przewidywane punkty danych zostały wykreślone w porównaniu z punktami danych eksperymentalnych w postaci skali logarytmicznej, stwierdzono dodatnią korelację między oboma parametrami dla wszystkich analizowanych ryb, a także dla naszych reprezentatywnych gatunków. Aby umożliwić ocenę bezpieczeństwa o najwyższej wiarygodności, przeprowadzono dalszą analizę obliczeniową, wykreślając przewidywaną dolną granicę 95-procentowego przedziału ufności śmiertelnego stężenia na poziomie 50% w porównaniu z wartościami uzyskanymi eksperymentalnie.

W tej ocenie przy podwyższonym progu bezpieczeństwa wykazano, że 92% wszystkich badanych związków zaburzających funkcjonowanie układu hormonalnego mieści się w zakresie ochronnym w porównaniu z wartościami uzyskanymi eksperymentalnie. W tym przypadku średnie poziomy przewidywanego stężenia śmiertelnego przy 50% wartościach dla substancji wiążących receptor estrogenowy były wyższe niż dla osób niewiążących. Natomiast dla eksperymentalnego stężenia śmiertelnego na poziomie 50%, trzy poziomy nie-i słabych spoiw były wyższe niż te silniejsze wiązania receptora estrogenowego.

Procedura ta może być stosowana tylko do substancji chemicznych z unikalnym identyfikatorem, którym w tym przypadku jest kod SMILES. Istnieje jeszcze jeden zautomatyzowany przepływ pracy zintegrowany z OECD QSAR Toolbox, który może być stosowany w podobny sposób i służy do uczulania skóry.