• 한국환경보건학회지
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• 제39권2호
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• pp.130-137
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• 2013

Objectives: The OECD QSAR Application Toolbox was developed by the Organisation for Economic Cooperation and Development (OECD) to facilitate the practical use of QSAR approaches in regulatory contexts as well as to reduce the need for additional animal testing. In this study, human health and the ecotoxicity of chemicals were predicted by applying the OECD QSAR Application Toolbox and the results were compared with experimental data in order to evaluate the applicability of this program. Methods: Read-across, trend analysis, and QSAR of OECD QSAR Application Toolbox were used for the prediction of toxicity. Results: The toxicity prediction was conducted on 6,354 chemicals for which toxicity data have been produced on the six endpoints of skin sensitization, skin irritation, eye irritation, mutagenicity, and acute toxicities of fish and Daphnia. From the total of 6,354, we obtained prediction results for 1,621 chemicals (25.5%). Conclusions: The predicted properties of mutagenicity, skin sensitization, and acute aquatic toxicities were reasonably good when compared with experimental data, but other endpoints were not due to the limitation of applicable chemical groups.

• 한국환경보건학회지
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• 제45권5호
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• pp.457-464
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• 2019

Objectives: Quantitative structure-activity relationship (QSAR) is one of the effective alternatives to animal testing, but its credibility in terms of toxicity prediction has been questionable. Thus, this work aims to evaluate its predictive capacity and find ways of improving its credibility. Methods: Using $TOPKAT^{(R)}$, OECD toolbox, and $Derek^{(R)}$, all of which have been applied world-wide in the research, industrial, and regulatory fields, an analysis of prediction credibility markers including accuracy (A), sensitivity (S), specificity (SP), false negative (FN), and false positive (FP) was conducted. Results: The multi-application of QSARs elevated the precision credibility relative to individual applications of QSARs. Moreover, we found that the type of chemical structure affects the credibility of markers significantly. Conclusions: The credibility of individual QSAR is insufficient for both the prediction of chemical toxicity and regulation of hazardous chemicals. Thus, to increase the credibility, multi-QSAR application, and compensation of the prediction deviation by chemical structure are required.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권5호
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• pp.621-629
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• 2016

EU의 REACH 제도 도입에 따라 각종 화학물질에 대한 독성 및 활성 정보 확보를 위해 화학물질의 분자구조 정보를 기반으로 화학물질의 독성 및 활성을 예측하는 정량적구조활성관계(QSAR)에 대한 연구가 최근 활발히 진행되고 있다. QSAR 모델에 사용되는 분자표현자는 매우 다양하기 때문에 화학물질의 물성 및 활성을 잘 표현할 수 있는 주요한 분자표현자를 선택하는 과정은 QSAR 모델 개발에 있어 중요한 부분이다. 본 연구에서는 화학물질의 분자구조 정보를 나타내는 주요 분자표현자의 통계적 선택 방법과 부분최소자승법(Partial least square: PLS) 기반의 새로운 QSAR 모델을 제안하였다. 제안된 QSAR 모델은 130종의 폴리염화바이페닐(Polychlorinated biphenyl: PCB)에 대한 분배계수(log P)와 14종의 PCBs에 대한 반수 치사 농도(Lethal concentration 50%: $LC_{50}$) 예측에 사용되고, 제안된 QSAR 모델 예측 정확도는 기존의 OECD QSAR Toolbox에서 제공하는 QSAR 모델과 비교하였다. 관심 화학물질의 분자표현자와 활성정보 간의 높은 상관관계를 갖는 주요 분자표현자를 선별하기 위해서, 상관계수(r)와 variable importance on projections (VIP)기법을 적용하였으며, 화학물질의 독성 및 활성정보를 예측하기 위해 선별된 분자표현자와 활성정보를 이용해 부분최소자승법(PLS)를 사용하였다. 회귀계수($R^2$)와 prediction residual error sum of square (PRESS)을 이용한 성능평가결과, 제안된 QSAR 모델은 OECD QSAR Toolbox의 QSAR 모델보다 PCBs의 log P와 $LC_{50}$에 대하여 각각 26%, 91% 향상된 예측력을 나타내었다. 본 연구에서 제안된 계산독성학 기반의 QSAR 모델은 화학물질의 독성 및 활성정보에 대한 예측력을 향상시킬 수 있고 이러한 방법은 유독 화학물질의 인체 및 환경 위해성 평가에 기여할 것으로 판단된다.