机器学习框架用于预测细胞毒性和识别消毒副产品的毒性驱动因素
Rabbi Sikder1, Huichun Zhang2, Peng Gao3
1Department of Civil and Environmental Engineering, South Dakota School of Mines and Technology, Rapid City, SD 57701, United States.
Journal of hazardous materials
|March 10, 2024
概括
机器学习模型预测饮用水消毒副产品 (DBP) 细胞毒性. 原子,特别是和,显著影响毒性,提供一种更快的方法来评估污染物风险.
科学领域:
- 环境化学环境化学
- 毒理学 毒理学 毒理学
- 计算化学计算化学
背景情况:
- 消毒副产品 (DBPs) 在饮用水处理过程中形成,已确定700多种.
- 许多DBP表现出细胞毒性,基因毒性或发育毒性.
- 对DBP的实验性毒性评估具有挑战性和耗时.
研究的目的:
- 开发用于DBP细胞毒性的预测机器学习模型.
- 确定影响DBP毒性的关键化学特征.
- 提供一种快速有效的方法来评估DBP风险.
主要方法:
- 选各种机器学习算法来预测DBP细胞毒性.
- 利用化学信息和暴露数据进行模型培训.
- 采用模型解释技术来识别关键毒性决定因素.
主要成果:
- 一个随机森林模型显示出卓越的性能 (R2=0.62,RMSE=0.63).
- 原子被确定为关键预测因素;和增加了细胞毒性,而降低了它.
- 其他因素,如化学基结构,细胞系和暴露时间也影响了细胞毒性.
结论:
- 机器学习有效地预测DBP细胞毒性,帮助风险评估.
- 该模型对于未知毒性的DBP具有广泛的适用范围.
- 数据增强证明在数据稀缺场景中改善模型性能是有价值的.
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