Применение программного обеспечения ОЭСР QSAR Toolbox для расчёта параметров острой токсичности химических веществ для представителей водной биоты

Введение. Организацией экономического сотрудничества и развития (ОЭСР) разработано программное обеспечение QSAR Toolbox, позволяющее посредством методов математической статистики предсказывать свойства химических веществ, в том числе (эко)токсические, опираясь на структуру вещества. 

Цель работы — в изучении применимости программного обеспечения ОЭСР QSAR Toolbox для расчёта показателей острой токсичности химических веществ (CL₅₀ и EC₅₀) для представителей водной биоты необходимых, например, для определения класса опасности химической продукции по ГОСТ 32419-2013 «Классификация опасности химической продукции. Общие требования» или составление паспорта безопасности на продукцию.

Материал и методы. Программное обеспечение ОЭСР QSAR Toolbox версии 4.4.1, актуальное на август 2021 г., документы, руководства и вебинары ОЭСР, Европейского Химического Агентства (ECHA), лаборатории математической химии Университета Бургаса, Болгария (основного разработчика программного обеспечения), научные статьи.

Обсуждение результатов. Программное обеспечение ОЭСР QSAR Toolbox версии 4.4.1 позволяет рассчитать показатели острой токсичности химических веществ CL₅₀ и EC₅₀ для представителей водной биоты с использованием анализа тенденций и метода аналогов, а также автоматизированной и стандартизированной процедур.

При изучении применимости программного обеспечения для прогнозирования величин CL₅₀ и ЕС₅₀ химических веществ для представителей водной биоты с целью последующей классификации опасности химической продукции по воздействию на окружающую среду были выбраны химические соединения, имеющие экспериментальные данные и относящиеся к разным классам опасности по ГОСТ 32419-2013, с разными функциональными группами в структуре молекулы. Рассчитанные значения CL₅₀ и ЕС₅₀ химических веществ сравнивались с экспериментальными данными.

Заключение. Программное обеспечение ОЭСР QSAR Toolbox версии 4.1.1 может быть успешно использовано для расчета параметров острой токсичности СL₅₀, Pimephales promelas, 96 ч; CL₅₀, Actinopterygii, 96 ч и CL₅₀, Daphnia magna, 48 ч для широкого круга органических соединений, но неприменимо для неорганических веществ, металлоорганических соединений, полимерных молекул, химических веществ, содержащих ионы металлов.

1. QSAR Toolbox. https://qsartoolbox.org/ (assessed 12.11.2021).

2. Lessigiarska I., Worth A.P., Sokull-Klüttgen B., Jeram S., Dearden J.C., Netzeva T.I., Cronin M.T.D. Qsar investigation of a large data set for fish, algae and Daphnia toxicity. SAR and QSAR in Environmental Research. 2004, 15(5-6): 413-31.

3. Netzeva T.I., Pavan M., Worth A.P. Review of (Quantitative) Structure-Activity Relationships for Acute Aquatic Toxicity. QSAR & Combinatorial Science. 2008, 27(1): 77-90.

4. Bohlen M.-L., Jeon H.P., Kim Y.J., Sung B. In Silico Modeling Method for Computational Aquatic Toxicology of Endocrine Disruptors: A Software-Based Approach Using QSAR Toolbox. Journal of Visualized Experiments. 2019, 150: 1-15.

5. Mombelli E., Pandard P. Evaluation of the OECD QSAR toolbox automatic workflow for the prediction of the acute toxicity of organic chemicals to fathead minnow. Regulatory Toxicology and Pharmacology. 2021, 122: 1-6.

6. Yordanova D., Schultz T.W., Kuseva C., Tankova K., Ivanova H., Dermen I., Pavlov T., Temelkov S., Chapkanov A., Georgiev M., Gissi A., Sobanski T., Mekenyan O.G. Automated and Standardized Workflows in the OECD QSAR Toolbox.Computational Toxicology. 2019, 10: 89-104.

7. Russom C.L., Bradbury S.P., Broderius S.J., Hammermeister D.E., Drummond R.A. Predicting modes of toxic action from chemical structure: Acute toxicity in the fathead minnow (Pimephales promelas). Environmental Toxicology and Chemistry. 1997, 16(5): 948-67.

8. Kutsarova S., Mehmed A., Cherkezova D., Stoeva S., Georgiev M., Petkov T., Chapkanov A., Schultz T.W., Mekenyan O.G. Automated read-across workflow for predicting acute oral toxicity: I. The decision scheme in the QSAR toolbox. Regulatory Toxicology and Pharmacology. 2021, 125: 1-7.

9. Dimitrov S.D., Diderich R., Sobanski T., Pavlov T.S., Chankov G.V., Chapkanov A.S., Karakolev Y.H., Temelkov S.G., Vasilev R.A., Gerova K.D., Kuseva C.D., Todorova N.D., Mahmed A.M., Rasenberg M., Mekenyan O.G. QSAR Toolbox - workflow and major functionalities. SAR and QSAR in Environmental Research. 2016, 27(3): 203-19.

10. OECD/eChemPortal. https://www.echemportal.org (assessed 12.11.2021).

11. ECHA European Chemicals Agency 6. https://iuclid6.echa.europa.eu/download (assessed 12.11.2021).