药物诱导的Torsadogenicity预测模型:一种可解释的机器学习驱动的定量结构毒性关系方法
Feyza Kelleci Çelik1, Seyyide Doğan2, Gül Karaduman3
1Karamanoğlu Mehmetbey University, Vocational School of Health Services, 70200, Karaman, Turkey.
这项研究引入了一种新的in silico定量结构-毒性关系 (QSTR) 模型,用于预测药物诱导的Torsade de Pointes (TdP) 风险. 该模型使用分子结构来提高早期药物安全性评估并减少动物试验.
科学领域:
- 计算化学是一种计算化学.
- 药理学 药理学是指药理学的学科.
- 毒理学 毒理学 毒理学
背景情况:
- 药物诱导的Torsade de Pointes (TdP) 是药物心脏毒性引起的危险心律.
- 准确预测TdP风险对于药物安全至关重要,但仍然具有挑战性.
- 目前的方法通常需要进行广泛的测试,包括动物模型.
研究的目的:
- 开发一种新的定量结构-毒性关系 (QSTR) 模型,用于预测torsadogenic心脏毒性.
- 根据制药化合物的分子结构来估计TdP的风险.
- 为早期药物安全查创建一个in silico工具,减少对动物试验的依赖.
主要方法:
- 开发了一个QSTR预测模型,使用基于4R规则的in silico方法.
- 使用的机器学习算法:支持矢量机器 (SVM),随机森林 (RF),XGBoost和CatBoost.
- 实施了两步特征选择过程,并使用了SHapley添加式扩展 (SHAP) 来实现模型的可解释性.
主要成果:
- 开发的QSTR模型成功预测了各种药物化合物的torsadogenic风险.
- 该模型通过严格的特征选择证明了增强的预测准确性.
- SHAP分析提供了对体致病风险预测的见解,特别是在射频模型中.
结论:
- 该研究提出了一个强大的QSTR模型,用于早期查候选药物中体致病潜力.
- 这种in silico方法为传统的动物试验提供了一种时间和成本高效的替代方案.
- 该模型旨在改善药物安全性评估,并减轻药物诱导TdP的风险.
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