تم نشر طريقة حسابية جديدة، مصممة للتقييم المسبق لما إذا كانت المادة الكيميائية سامة أم لا، منذ فترة طويلة في المجلة العلمية International Journal of Data Mining and Bioinformatics.
تم نشر طريقة حسابية جديدة، مصممة للتقييم المسبق لما إذا كانت المادة الكيميائية سامة أم لا، منذ فترة طويلة في المجلة العلمية International Journal of Data Mining and Bioinformatics.
هناك ضغط متزايد اليوم على الصناعات الكيميائية والصناعات المماثلة للتأكد من أن منتجاتها تلبي العديد من لوائح السلامة. إن القدرة على تزويد المشرعين والمصنعين والمستهلكين بجميع البيانات التي ستسمح لهم باتخاذ خيارات مستنيرة فيما يتعلق بالاستخدام والتخلص من النفايات وإعادة التدوير وكل ما يتعلق بقضايا صحة الإنسان والاستدامة البيئية أمر بالغ الأهمية في هذه الأيام.
الآن، طور باحثون من جامعة كانساس طريقة حسابية تسمح للصناعة بالتنبؤ بما إذا كان مركب معين سيكون سامًا حتى عند التركيز المنخفض وإيجاد بديل له إذا لزم الأمر. تعتبر السمية دائمًا مشكلة يجب مراعاتها عند النظر في توفر الدواء والجرعة. سواء كان المركب طبيعيًا أو صناعيًا، فإنه يمكن أن يكون سامًا، بدءًا من سم الثعابين أو لسعات قنديل البحر إلى البتروكيماويات والمبيدات الحشرية. ومع ذلك، فإن بعض المواد الكيميائية أكثر سمية من غيرها، لذا فإن التعرض لتركيز صغير منها قد يسبب مشاكل صحية أو حتى الوفاة. لذلك، من المهم جدًا إيجاد طريقة لتحديد ما إذا كانت المادة الكيميائية الاصطناعية أو الطبيعية المكتشفة منذ فترة طويلة قد تسبب مشاكل سامة.
ويضيف فريق البحث ويشير إلى أن وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) ومكتب المواد الخطرة (OTS) نشرا قائمة تضم 90 ألف مادة كيميائية صناعية في التسعينيات، يضاف إليها 70,000 مادة كل عام، والتي لا ولو مبلغ بسيط منها. تم إجراء اختبار السمية. تعود أسباب ذلك بشكل رئيسي إلى اعتبارات التكلفة والخدمات اللوجستية، وهناك أيضًا السؤال الأخلاقي حول ما إذا كان الواقع يتطلب إجراء العديد من التجارب على حيوانات المختبر.
الآن، تمكن فريق من الباحثين من قسم الهندسة الكهربائية وعلوم الكمبيوتر في جامعة كانساس من استخدام خوارزمية إحصائية لاختبار أكثر من 300 مادة كيميائية ذات خصائص سمية معروفة بالفعل للعلم ومقارنتها بالتنبؤ. توفر تقنيتهم الحديثة طريقة محوسبة لمسح عدد كبير من المركبات لفحص سميتها بسرعة كبيرة وقد تلغي الحاجة إلى حيوانات المختبر، بشرط ألا تطلب السلطات التنظيمية استلام البيانات من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية. فيما يتعلق بمركب معين.
يعتمد البحث على مبادئ معروفة وراسخة لنموذج محوسب في مجال الصيدلة يُعرف باسم "العلاقات الكمية بين البنية والنشاط" (QSARs) حيث يمكن لأنواع الذرات الموجودة في المركب والعلاقات بينها أن توفر تنبؤًا فيما يتعلق بنشاطه كدواء. فبعض الهياكل الجزيئية، على سبيل المثال، قابلة للذوبان في الماء، أو تتفاعل بطريقة محددة مع الإنزيمات والبروتينات المختلفة في الجسم، مما يؤدي إلى النشاط العام للأدوية. ستؤدي الخصائص الجزيئية المختلفة إلى سلوك جزيئي مماثل في بيئات مختلفة - قابلية ذوبان عالية أو منخفضة في الماء، تقارب قوي أو ضعيف للمستقبلات في الجسم، وما إلى ذلك. واستخدم الباحثون نفس الطريقة من أجل العثور في المركبات المختلفة على المجموعات الكيميائية وطريقة ارتباط الذرات التي قد تسبب التسمم في الجسم.
ويشير الباحثون إلى أن العديد من المحاولات السابقة للتنبؤ بسمية المواد الكيميائية قد نجحت، ولكن معظم الأساليب المستخدمة لم تكن أفضل من التخمين العشوائي. يستخدم الباحثون أنفسهم أساليب إحصائية تزيد من فرص النجاح بما يتجاوز مستوى العشوائية. وفي ضوء حقيقة أن هناك حوالي 100,000 مادة كيميائية صناعية تحتاج إلى رسم خرائط السمية، فإن الطريقة الجديدة ستسمح للصناعة والسلطات التنظيمية بالتركيز على عدد كبير من المواد الكيميائية الأكثر إلحاحًا من بين هذه المجموعة، تلك التي يولد التنبؤ لها الأعلى سمية، وترك علاج الأنواع الأقل سمية إلى مرحلة لاحقة، لحين توافر بيانات إضافية. يركز الباحثون الآن على تحسين الخوارزمية بحيث تعمل بشكل أسرع وأكثر دقة مع تجاهل السمات الجزيئية النموذجية المعروفة الآن بأنها لا تساهم في سمية المادة.
