Enumerating the chemical exposome using in-silico transformation analysis : an example using insecticides
Cet article présente un flux de travail in silico intégré utilisant l'apprentissage automatique et des ressources de données chimiques pour énumérer et hiérarchiser des milliers de produits de transformation potentiels d'insecticides, élargissant ainsi l'espace chimique connu de l'exposome.
Article original placé dans le domaine public sous CC0 1.0 (https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/). Ceci est une explication générée par l'IA d'un preprint qui n'a pas été évalué par des pairs. Ce n'est pas un avis médical. Ne prenez pas de décisions de santé basées sur ce contenu. Lire la clause de non-responsabilité complète
Imaginez que votre corps est une ville en pleine effervescence, et que l'« exposome » est l'inventaire complet de chaque colis chimique qui est un jour livré aux portes de cette ville — de la nourriture que vous mangez à l'air que vous respirez. Mais voici le rebondissement : une fois que ces colis chimiques arrivent à l'intérieur d'une cellule, ils ne restent pas simplement là. Ils sont déballés, reconditionnés et parfois complètement remodelés par les travailleurs de la ville (les enzymes) en de nouveaux produits différents. Certaines de ces nouvelles créations pourraient être inoffensives, tandis que d'autres pourraient être des fauteurs de troubles.
Ce document porte sur la construction d'une boule de cristal numérique pour prédire exactement à quoi ressemblent ces nouvelles créations avant même de les trouver dans un laboratoire.
Voici comment les chercheurs ont procédé, en utilisant quelques outils ingénieux :
- Le Livre de Recettes : D'abord, ils se sont lancés dans une immense chasse au trésor à travers une base de données géante appelée PubChem. Ils ont trouvé plus de 80 000 « recettes » chimiques réelles (réactions) où une substance se transformait en une autre. Ils ont transformé ces recettes en un ensemble d'instructions numériques, ou « modèles », qu'un ordinateur peut suivre.
- L'Usine Numérique : Ils ont construit un flux de travail utilisant trois programmes informatiques spécifiques (RXNMmapper, Rxn-INSIGHT et RDChiral). Considérez cela comme une ligne de production d'usine virtuelle. Vous introduisez une structure chimique (comme un insecticide), et l'usine utilise ces 80 000 recettes pour produire automatiquement chaque version possible de ce produit chimique qui pourrait exister après avoir été « remodelé » à l'intérieur d'un corps.
- Le Test de Fonctionnement : Pour voir si leur usine fonctionnait, ils l'ont testée sur 181 insecticides différents. Le résultat ? La machine a recraché près de 20 000 structures chimiques uniques et nouvelles, dont ces insecticides pourraient devenir.
Pourquoi est-ce utile ?
Les chercheurs ne se sont pas contentés de créer une liste géante. Ils ont ajouté un « chapeau de sélection » au processus. Tout comme un bibliothécaire organisant des livres, ils ont utilisé des filtres pour classer ces 20 000 nouveaux produits chimiques en fonction de :
- Leur stabilité (se décomposent-ils facilement ?).
- Les animaux ou espèces qu'ils pourraient affecter.
- Les enzymes (les travailleurs du corps) qui sont impliquées.
- Leur comportement potentiel dans le corps (absorption, toxicité, etc.).
La Grande Découverte :
En examinant les résultats, ils ont découvert que beaucoup de ces nouveaux produits chimiques « remodelés » possèdent déjà des enregistrements dans la grande base de données chimique (PubChem), mais que personne n'avait jamais fait le lien pour montrer qu'ils provenaient des insecticides d'origine.
En résumé, ce document présente une nouvelle façon d'utiliser les règles connues de la chimie pour cartographier les versions transformées et cachées des produits chimiques dans notre environnement. C'est comme avoir une carte de tous les déguisements possibles qu'un produit chimique peut revêtir une fois qu'il pénètre dans nos corps, aidant ainsi les scientifiques à compléter les pièces manquantes du puzzle de l'« exposome » en utilisant uniquement ce que nous savons déjà de la chimie.
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