試驗(yàn)性數(shù)據(jù)挖掘計劃突顯定量構(gòu)效關(guān)系問題

試驗(yàn)性數(shù)據(jù)挖掘計劃突顯定量構(gòu)效關(guān)系問題

2014年9月18日 來源：《規(guī)制毒理學(xué)與藥理學(xué)》

美國研究人員表示，對一項從大量毒性數(shù)據(jù)庫中挖掘信息的自動化方法進(jìn)行的一項試驗(yàn)突顯了目前的定量構(gòu)效關(guān)系 (QSAR) 方法存在的問題。

該系統(tǒng)由來自美國羅格斯大學(xué)和國家毒理學(xué)計劃的科學(xué)家組成的一個研究小組開發(fā)，它能針對某一特定要求掃描數(shù)據(jù)庫以選擇最合適的試驗(yàn)。在使用所選擇的試驗(yàn)進(jìn)行的試驗(yàn)中，具有相似生物學(xué)作用的化學(xué)物質(zhì)并不具有相似的結(jié)構(gòu)，這與“相似化合物具有相似活性”的定量構(gòu)效關(guān)系假設(shè)相悖。

“我認(rèn)為，在當(dāng)前這個大數(shù)據(jù)時代，應(yīng)當(dāng)將定量構(gòu)效關(guān)系推進(jìn)到一個新的階段，”來自羅格斯大學(xué)化學(xué)系的該研究的首席研究員Hao Zhu表示。“我們不應(yīng)僅使用一組數(shù)據(jù)集或多組數(shù)據(jù)集，而應(yīng)將所有相關(guān)數(shù)據(jù)匯集起來，作為系統(tǒng)作用包括到模型中。”

在一篇綜述文章中，這些研究人員詳細(xì)介紹了從大量的高吞吐量篩查數(shù)據(jù)中提取和分析信息的最新方法。“在當(dāng)前的大數(shù)據(jù)背景中，最關(guān)鍵的問題是確定有用的體外數(shù)據(jù)，”他們表示。盡管理論上，這一工作可以由人類專家進(jìn)行，但該研究小組更傾向于由數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法。他們選擇的策略是基于體外-體內(nèi)關(guān)系來選擇試驗(yàn)方法。

Zhu博士與來自美國羅格斯計算和整合生物學(xué)中心的Jun Zhang和來自美國毒理學(xué)計劃的Jui-Hua Hsieh合作，開發(fā)了一種自動化工具來評估哪些生物試驗(yàn)與急性大鼠毒性最為相關(guān)。

使用PubChem數(shù)據(jù)庫中的大鼠毒性數(shù)據(jù)，這些研究人員為大約5000種化合物獲得了生物試驗(yàn)數(shù)據(jù)。隨后，他們開發(fā)了一個評分體系來評定這些結(jié)果與動物急性毒性的相關(guān)程度。S得分基于下列事實(shí)：一項試驗(yàn)得到陽性反應(yīng)“意義重大”，而得到陰性反應(yīng)則“意義不大”，Zhu博士表示。盡管通常以相同的方式對待陽性和陰性結(jié)果，但“我們認(rèn)為，添加了權(quán)重的搜索更為合理”，他解釋說。S得分更高的化合物具有更高的毒性潛力。

這些研究人員建議，可以使用得分最高的試驗(yàn)來確定未經(jīng)試驗(yàn)的化學(xué)物質(zhì)未來進(jìn)行動物試驗(yàn)的優(yōu)先次序。為了測試他們的理論，他們使用排在前47位的生物試驗(yàn)來確定“新”PubChem化學(xué)物質(zhì)可能是急性動物毒物的優(yōu)先性，并得到了一份包括32種高S得分的化合物的清單。然后，他們搜索研究文獻(xiàn)，為所有這些化學(xué)物質(zhì)尋找毒性報告。其中6種物質(zhì)已被證明會在人類身上導(dǎo)致特定副作用，而大部分其他物質(zhì)被用于化學(xué)療法，并被證明具有細(xì)胞毒性。這“提供了間接但明確的證據(jù)表明，我們的工具在用于確定未來進(jìn)行動物試驗(yàn)的優(yōu)先潛在毒物方面的適用性。”

這些研究人員在研究過程中發(fā)現(xiàn)，大部分排在前列的化合物具有不同的化學(xué)結(jié)構(gòu)，盡管它們在試驗(yàn)中顯示了相似的反應(yīng)特征。

Zhu博士打算將該小組的方法放到一個網(wǎng)站上，供所有人使用。該方法可以用于處理其他公開的數(shù)據(jù)來源，比如，在ToxCast計劃和Tox21計劃中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，這些研究人員表示。

這篇綜述文章發(fā)表在《規(guī)制毒理學(xué)與藥理學(xué)》上。

引自《化學(xué)品安全信息周報》2014年第39期總第303期 (中國檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院化學(xué)品安全研究所編譯)

http://www.chinachemicals.org.cn/reported_detail.aspx?contentid=315&ClassID=230