Background: The increasing need to minimize animal testing has sparked interest in alternative methods with more humane, cost-effective, and time-saving attributes. In particular, in silico-based computational toxicology is gaining prominence. Adverse outcome pathway (AOP) is a biological map depicting toxicological mechanisms, composed of molecular initiating events (MIEs), key events (KEs), and adverse outcomes (AOs). To understand toxicological mechanisms, predictive models are essential for AOP components in computational toxicology, including molecular structures. Objectives: This study reviewed the literature and investigated previous research cases related to AOP and in silico methodologies. We describe the results obtained from the analysis, including predictive techniques and approaches that can be used for future in silico-based alternative methods to animal testing using AOP. Methods: We analyzed in silico methods and databases used in the literature to identify trends in research on in silico prediction models. Results: We reviewed 26 studies related to AOP and in silico methodologies. The ToxCast/Tox21 database was commonly used for toxicity studies, and MIE was the most frequently used predictive factor among the AOP components. Machine learning was most widely used among prediction techniques, and various in silico methods, such as deep learning, molecular docking, and molecular dynamics, were also utilized. Conclusions: We analyzed the current research trends regarding in silico-based alternative methods for animal testing using AOPs. Developing predictive techniques that reflect toxicological mechanisms will be essential to replace animal testing with in silico methods. In the future, since the applicability of various predictive techniques is increasing, it will be necessary to continue monitoring the trend of predictive techniques and in silico-based approaches.
Historically, research in toxicology has utilized non-human mammalian species, particularly rats and mice, to study in vivo the effects of toxic exposure on physiology and behavior. However, ethical considerations and the overwhelming increase in the number of chemicals to be screened has led to a shift away from in vivo work. The decline in in vivo experimentation has been accompanied by an increase in alternative methods for detecting and predicting detrimental effects: in vitro experimentation and in silico modeling. Yet, these new methodologies can not replace the need for in vivo work on animal physiology and behavior. The development of new, non-mammalian model systems shows great promise in restoring our ability to use behavioral endpoints in toxicological testing. Of these systems, the zebrafish, Danio rerio, is the model organism for which we are accumulating enough knowledge in vivo, in vitro, and in silico to enable us to develop a comprehensive, high-throughput toxicology screening system.
Milman, Boris L.;Ostrovidova, Ekaterina V.;Zhurkovich, Inna K.
Mass Spectrometry Letters
/
제10권3호
/
pp.93-101
/
2019
Algorithms and software for predicting tandem mass spectra have been developed in recent years. In this work, we explore how distinct in silico $MS^2$ spectra are predicted for isomers, i.e. compounds having the same formula and similar molecular structures, to differentiate between them. We used the CFM-ID 2.0/3.0 predictor with regard to (a) test compounds, whose experimental mass spectra had been randomly sampled from the MassBank of North America (MoNA) collection, and to (b) the most widespread isomers of test compounds searched in the PubChem database. In the first validation test, in silico mass spectra constitute a reference library, and library searches are performed for test experimental spectra of "unknowns". The searches led to the true positive rate (TPR) of ($46-48{\pm}10$)%. In the second test, in silico and experimental spectra were interchanged and this resulted in a TPR of ($58{\pm}10$)%. There were no significant differences between results obtained with different metrics of spectral similarity and predictor versions. In a comparison of test compounds vs. their isomers, a statistically significant correlation between mass spectral data and structural features was observed. The TPR values obtained should be regarded as reasonable results for predicting tandem mass spectra of related chemical structures.
Cronin, Mark T.D.;Enoch, Steven J.;Mellor, Claire L.;Przybylak, Katarzyna R.;Richarz, Andrea-Nicole;Madden, Judith C.
Toxicological Research
/
제33권3호
/
pp.173-182
/
2017
In silico methods to predict toxicity include the use of (Quantitative) Structure-Activity Relationships ((Q)SARs) as well as grouping (category formation) allowing for read-across. A challenging area for in silico modelling is the prediction of chronic toxicity and the No Observed (Adverse) Effect Level (NO(A)EL) in particular. A proposed solution to the prediction of chronic toxicity is to consider organ level effects, as opposed to modelling the NO(A)EL itself. This review has focussed on the use of structural alerts to identify potential liver toxicants. In silico profilers, or groups of structural alerts, have been developed based on mechanisms of action and informed by current knowledge of Adverse Outcome Pathways. These profilers are robust and can be coded computationally to allow for prediction. However, they do not cover all mechanisms or modes of liver toxicity and recommendations for the improvement of these approaches are given.
Yixian Quah;Yuan Yee Lee;Seung-Jin Lee;Sung Dae Kim;Man Hee Rhee;Seung-Chun Park
Journal of Ginseng Research
/
제47권2호
/
pp.283-290
/
2023
Hypercoagulability is frequently observed in patients with severe coronavirus disease-2019 (COVID-19). Platelets are a favorable target for effectively treating hypercoagulability in COVID-19 patients as platelet hyperactivity has also been observed. It is difficult to develop a treatment for COVID-19 that will be effective against all variants and the use of antivirals may not be fully effective against COVID-19 as activated platelets have been detected in patients with COVID-19. Therefore, patients with less severe side effects often turn toward natural remedies. Numerous phytochemicals are being investigated for their potential to treat a variety of illnesses, including cancer and bacterial and viral infections. Natural products have been used to alleviate COVID-19 symptoms. Panax ginseng has potential for managing cardiovascular diseases and could be a treatment for COVID-19 by targeting the coagulation cascade and platelet activation. Using molecular docking, we analyzed the interactions of bioactive chemicals in P. ginseng with important proteins and receptors involved in platelet activation. Furthermore, the SwissADME online tool was used to calculate the pharmacokinetics and drug-likeness properties of the lead compounds of P. ginseng. Dianthramine, deoxyharrtingtonine, and suchilactone were determined to have favorable pharmacokinetic profiles.
Physiologically based pharmacokinetic (PBPK) modeling can provide an effective way to utilize in vitro and in silico based information in modern risk assessment for children and other potentially sensitive populations. In this review, we describe the process of in vitro to in vivo extrapolation (IVIVE) to develop PBPK models for a chemical in different ages in order to predict the target tissue exposure at the age of concern in humans. We present our on-going studies on pyrethroids as a proof of concept to guide the readers through the IVIVE steps using the metabolism data collected either from age-specific liver donors or expressed enzymes in conjunction with enzyme ontogeny information to provide age-appropriate metabolism parameters in the PBPK model in the rat and human, respectively. The approach we present here is readily applicable to not just to other pyrethroids, but also to other environmental chemicals and drugs. Establishment of an in vitro and in silico-based evaluation strategy in conjunction with relevant exposure information in humans is of great importance in risk assessment for potentially vulnerable populations like early ages where the necessary information for decision making is limited.
Chung, Han Young;Lee, Kyu-Ho;Ryu, Sangryeol;Yoon, Hyunjin;Lee, Ju-Hoon;Kim, Hyeun Bum;Kim, Heebal;Jeong, Hee Gon;Choi, Sang Ho;Kim, Bong-Soo
Journal of Microbiology and Biotechnology
/
제26권12호
/
pp.2030-2035
/
2016
Bacillus cereus causes food-borne illness through contaminated foods; therefore, its pathogenicity and genome sequences have been analyzed in several studies. We sequenced and analyzed B. cereus strain FORC_021 isolated from a sashimi restaurant. The genome sequence consists of 5,373,294 bp with 35.36% GC contents, 5,350 predicted CDSs, 42 rRNA genes, and 107 tRNA genes. Based on in silico DNA-DNA hybridization values, B. cereus ATCC $14579^T$ was closest to FORC_021 among the complete genome-sequenced strains. Three major enterotoxins were detected in FORC_021. Comparative genomic analysis of FORC_021 with ATCC $14579^T$ revealed that FORC_021 harbored an additional genomic region encoding virulence factors, such as putative ADP-ribosylating toxin, spore germination protein, internalin, and sortase. Furthermore, in vitro cytotoxicity testing showed that FORC_021 exhibited a high level of cytotoxicity toward INT-407 human epithelial cells. This genomic information of FORC_021 will help us to understand its pathogenesis and assist in managing food contamination.
Silver nanoparticles (AgNPs) have been widely used in a variety of applications in innovative development; consequently, people are more exposed to this particle. Growing concern about toxicity from AgNP exposure has attracted greater attention, while questions about nanosilver-responsive genes and consequences for human health remain unanswered. By considering early detection and prevention of nanotoxicology at the genetic level, this study aimed to identify 1) changes in gene expression levels that could be potential indicators for AgNP toxicity and 2) morphological phenotypes correlating to toxicity of HepG2 cells. To detect possible nanosilver-responsive genes in xenogenic targeted organs, a comprehensive systematic literature review of changes in gene expression in HepG2 cells after AgNP exposure and in silico method, connection up- and down-regulation expression analysis of microarrays (CU-DREAM), were performed. In addition, cells were extracted and processed for transmission electron microscopy to examine ultrastructural alterations. From the Gene Expression Omnibus (GEO) Series database, we selected genes that were up- and down-regulated in AgNPs, but not up- and down-regulated in silver ion exposed cells, as nanosilver-responsive genes. HepG2 cells in the AgNP-treated group showed distinct ultrastructural alterations. Our results suggested potential representative gene data after AgNPs exposure provide insight into assessment and prediction of toxicity from nanosilver exposure.
임산부의 기존 질병 또는 임신 중 발생한 질병을 치료하기 위한 약물의 사용은 태아에게 잠재적인 위협이 될 수 있으므로 약물의 태아 독성 여부를 예측하는 것이 필수적이다. 하지만 약물의 태아 독성을 밝혀내는 것은 많은 시간과 비용을 필요로 하며 인간 태아에게서 독성 작용을 나타내는 근거가 불분명하다. 이에 따라 최근 태아 독성 평가를 위한 시험 설계의 현대화, 예측성 개선, 동물 사용 및 투자 비용 감소를 위한 in silico 태아 독성 평가 모델의 필요성이 대두되고 있다. 본 연구는 태아 독성 정보를 수집하고 다양한 기계학습 알고리즘을 적용하여 태아 독성 예측이 가능한 모델을 구축하였으며, 태아 독성 예측 모델의 입력 값으로 활용하기 위해 각 약물에 대한 구조적 및 생리학적 특성 벡터를 생성하였다. 이후 예측 정확도 개선을 위해 초매개변수를 조정하여 모델을 최적화 하였다. 개발한 태아 독성 예측 모델의 유효성을 검증하기 위해 학습 셋과 독립된 테스트 셋을 활용하여 정량적 성능 평가를 수행하였으며, 모든 모델의 약물 및 약물 후보 물질의 태아 독성 여부를 예측할 수 있는 것을 확인하였다(AUROC>0.85, AUPR>0.9). 나아가, 예측 모델의 특성 중요도를 분석하여 태아 독성과 관련성이 높은 약물의 특성을 제시하였다. 제안한 모델은 적은 비용과 시간으로 예측 점수를 제공함으로써 인간에 대한 태아 독성 연구를 설계하는 과정에 도움이 될 것을 기대한다.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.