Enumerating the chemical exposome using in-silico transformation analysis : an example using insecticides
Questo articolo presenta un workflow integrato in-silico che utilizza l'apprendimento automatico e risorse di dati chimici per enumerare e dare priorità a migliaia di potenziali prodotti di trasformazione degli insetticidi, espandendo così lo spazio chimico noto dell'esposoma.
Articolo originale dedicato al pubblico dominio sotto CC0 1.0 (https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/). Questa è una spiegazione generata dall'IA di un preprint non sottoposto a revisione paritaria. Non è un consiglio medico. Non prendere decisioni sulla salute basandoti su questo contenuto. Leggi il disclaimer completo
Immaginate che il vostro corpo sia una città frenetica e l'“esposoma” sia l'intero inventario di ogni pacco chimico che viene mai consegnato alle porte di questa città: dal cibo che mangiate all'aria che respirate. Ma ecco il colpo di scena: una volta che questi pacchi chimici arrivano all'interno di una cellula, non restano lì fermi. Vengono spacchettati, ricontenitoriati e talvolta completamente rimodellati dai lavoratori della città (gli enzimi) in nuovi prodotti differenti. Alcune di queste nuove creazioni potrebbero essere innocue, mentre altre potrebbero essere dei piantagrane.
Questo articolo riguarda la costruzione di una cristallina digitale per prevedere esattamente che aspetto abbiano quelle nuove creazioni prima ancora di trovarle in un laboratorio.
Ecco come i ricercatori ci sono riusciti, utilizzando alcuni strumenti ingegnosi:
- Il Libro delle Ricette: Per prima cosa, hanno intrapreso una massiccia caccia al tesoro attraverso un enorme database chiamato PubChem. Hanno trovato oltre 80.000 "ricette" chimiche reali (reazioni) in cui una sostanza si trasformava in un'altra. Hanno trasformato queste ricette in un insieme di istruzioni digitali, o "modelli", che un computer può seguire.
- La Fabbrica Digitale: Hanno costruito un flusso di lavoro utilizzando tre programmi informatici specifici (RXNMmapper, Rxn-INSIGHT e RDChiral). Pensatelo come a una linea di fabbrica virtuale. Si inserisce una struttura chimica (come un insetticida) e la fabbrica utilizza quelle 80.000 ricette per produrre automaticamente ogni possibile versione di quella sostanza chimica che potrebbe esistere dopo essere stata "rimodellata" all'interno di un corpo.
- La Prova Generale: Per vedere se la loro fabbrica funzionasse, l'hanno testata su 181 insetticidi diversi. Il risultato? La macchina ha sputato fuori quasi 20.000 strutture chimiche uniche e nuove, in cui questi insetticidi potevano trasformarsi.
Perché è utile?
I ricercatori non si sono limitati a creare un enorme elenco. Hanno aggiunto un "tocco di classe" al processo. Proprio come un bibliotecario che organizza i libri, hanno usato dei filtri per classificare questi 20.000 nuovi prodotti chimici in base a:
- Quanto sono stabili (si decompongono facilmente?).
- Quali animali o specie potrebbero colpire.
- Quali enzimi (i lavoratori del corpo) sono coinvolti.
- Come potrebbero comportarsi nel corpo (assorbimento, tossicità, ecc.).
La Grande Scoperta:
Quando hanno esaminato i risultati, hanno scoperto che molti di questi nuovi prodotti chimici "rimodellati" hanno già delle schede nel grande database chimico (PubChem), ma nessuno aveva mai collegato i puntini per mostrare che provenissero dagli insetticidi originali.
In breve, questo articolo presenta un nuovo modo per usare le regole note della chimica per mappare le versioni nascoste e trasformate delle sostanze chimiche nel nostro ambiente. È come avere una mappa di tutti i possibili travestimenti che una sostanza chimica può indossare una volta entrata nei nostri corpi, aiutando gli scienziati a completare i pezzi mancanti del puzzle dell'esposoma usando solo ciò che già sappiamo della chimica.
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