基于Dlk1-Dio3基因表达和结构关系的纳米材料诱导的改变细胞活动预测的建模研究
Beilei Yuan1, Yunlin Wang1, Cheng Zong1
1College of Safety Science and Engineering, Nanjing Tech University, Nanjing, Jiangsu, 210009, China.
Chemosphere
|June 2, 2023
概括
这项研究通过整合基因表达和结构数据,开发了一种新的纳米金属氧化物生物毒性预测模型. 增强的纳米定量结构-活性关系 (QSAR) 模型准确预测肺细胞中的毒性,改善安全评估.
科学领域:
- 环境科学 环境科学
- 毒理学 毒理学 毒理学
- 计算化学的计算化学
背景情况:
- 纳米材料,特别是纳米金属氧化物,具有独特的特性,但引起了人们对其生物毒性的担忧.
- 现有的定量结构-活动关系 (QSAR) 模型往往缺乏机械洞察力,需要改进的预测方法.
- 评估纳米材料的安全性需要强大的模型,考虑到结构和生物因素.
研究的目的:
- 开发和验证增强的纳米-QSAR模型来预测纳米金属氧化物的生物毒性.
- 将基因表达数据与结构信息相结合,以便进行更全面的毒性评估.
- 提高纳米材料安全评估的准确性和可靠性.
主要方法:
- 暴露A549和BEAS-2B肺细胞21纳米金属氧化物.
- 使用CCK8测定和测量Dlk1-Dio3基因群表达的细胞活性的评估.
- 使用蒙特卡洛部分最小平方 (MC-PLS) 构建纳米-QSAR模型,其中包含结构和基因表达数据.
主要成果:
- 结合基因表达和结构参数的纳米-QSAR模型与仅结构模型相比显示出更高的性能.
- 对于A549细胞,R2从0.9044增加到0.9969,而RMSE则从0.1922减少到0.0348.
- 对于BEAS-2B细胞,R2从0.9355增加到0.9705,而RMSE则从0.1206减少到0.0874.
- 模型验证证实了良好的预测准确性,概括能力和稳定性.
结论:
- 将基因表达与结构数据相结合,显著提高了纳米-QSAR模型对纳米金属氧化物生物毒性的预测能力.
- 开发的模型为纳米材料安全评估提供了更系统,更可靠的方法.
- 这项研究为评估纳米材料的生物效应提供了一个新的视角.
