計算毒理學藉助數學模型, 人工智慧等先進的計算機輔助手段, 基於統計學, 生物學科, 化學, 物理等基礎學科知識, 分析相關毒理學測試實驗數據, 估算毒性物質在環境中的暴露濃度, 最終實現對毒性物質的風險評估.
基本介紹
- 中文名：計算毒理學
- 外文名：computational toxicology
- 學科類型：交叉學科
技術概述,基本定義,技術背景,
技術概述
計算毒理學, 顧名思義, 就是對現實毒理學實驗技術, 現存毒理學概念體系, 有機地與計算機技術相結合, 以輔助數據分析, 機理探索, 以及預測有毒有害物質 (廣義來講, 還包含能量/信息).
目前計算毒理學的研究目標主要局限於化學品這一物質實體. 計算毒理學的概念被美國環境保護署 (U. S. Environmental Protection Agency, USEPA) 推廣而深入學術界. 計算毒理學的研究內容也隨著科技的不斷進步而顯著地 "進化" 著.
基本定義
美國環保局對計算毒理學的定義如下:
(原文) 'CompTox conducts innovative research that integrates advances in molecular biology, chemistry and computer science to identify important biological processes that may be disrupted by chemicals and tracing those biological disruptions to related dose and human exposure to chemicals. The combined information allows chemicals to be prioritized for more in depth testing based on the specific processes they disrupt and potential health risks.'
(譯文) "計算毒理學整合分子生物學, 化學與計算機科學, 以識別可能被化學品干擾的重要的生物過程, 並追蹤這些生物學干擾現象或相關的劑量以及人體對化學品的暴露情況. 整合的信息可以對化學品作出一個 "優先化" 的排序, 以便於針對其 (排序靠前的化學品) 干擾的生物過程及潛在的健康風險作深入的研究 (相應地集中投入更多的資源)."
然而, 在Web of Science收錄的學術期刊相關的文章中也對於計算毒理學有各自的定義. 因此沒必要對美國環保局的這一定義頂禮膜拜.
技術背景
計算毒理學的雛形可能源自於藥物設計行業, 在商業報酬的刺激下, 繁榮的藥物設計行業開發出的很多硬體技術手段 (例如高通量 [high-throughput] 篩選技術, 高內涵 [high-content] 篩選技術), 軟體模擬與數據分析工具 (例如分子對接技術 [dock], QSAR工具) 對計算毒理學有重要的啟發.
提及毒理學, 通常與有利可圖的製藥業不同, 毒理學往往套用在枯燥陳舊的危險物質管理, 法醫, 以及環境健康研究領域. 因此, 缺少了資本的滋潤, 毒理學在管理套用上一直都比較滯後. 這種狀況在2007年以來發生了一些變化, 公認的源動力則是美國國家研究委員會 (National Research Council, NRC) 於2007年發布的報告 “21世紀毒性測試: 遠景與策略” (Toxicity Testing in the 21st Century: A Vision and a Strategy).
《中國科學：化學》2016年的計算毒理學綜述文章指出，計算毒理學是不同的理論、方法和模型工具的綜合。這些模型包括，環境多介質模型、基於生理學的毒代動力學模型、計算化學模型（分子模型）、計算系統生物學模型，以及基於定量結構活性關係的模型。
