Predikční metody "in silico" a softwarové nástroje pro REACH a CLP

Prezentace na téma: "Predikční metody "in silico" a softwarové nástroje pro REACH a CLP"— Transkript prezentace:

1 Predikční metody "in silico" a softwarové nástroje pro REACH a CLP
* Predikční metody "in silico" a softwarové nástroje pro REACH a CLP Tomáš Novotný Zuzana Heřmánková *

2 Predikční metody in silico a softwarové nástroje pro REACH a CLP
(eko)toxicita látek „in silico“ in vivo, in vitro, nebo in silico? Metody in silico v rámci REACH Metody in silico v praxi Kde hledat data a software TECHEM Manager Softwarový nástroj pro implementaci REACH a CLP

3 In vivo, in vitro, nebo in silico? Přednosti a omezení metod in silico
* In vivo, in vitro, nebo in silico? Přednosti a omezení metod in silico Přednosti Omezení Cena Omezená použitelnost (datová náročnost) Úspora testovacích organismů Riziko chybné predikce Čas *

4 In vivo, in vitro, nebo in silico? Přednosti a omezení metod in silico
* In vivo, in vitro, nebo in silico? Přednosti a omezení metod in silico Přednosti Cena in vivo in vitro in silico *

5 In vivo, in vitro, nebo in silico? Přednosti a omezení metod in silico
* In vivo, in vitro, nebo in silico? Přednosti a omezení metod in silico Přednosti Cena Požadované informace REACH Hranice pro povinnost uvést údaj Metodika testu OECD Průměrná cena testu1 Cena testu in silico in vivo in vitro Kožní dráždivost nebo leptavé účinky na kůži 1 t (in vitro), 10 t (in vivo) TG 404, TG 430, TG 431 1 194 € 1 645 € 500 – € Subakutní toxicita na bezobratlých (Daphnia) 1 t TG 202 3 742 € - Subakutní toxicita po opakovaných dávkách 10 t TG 407 € < € Chronická toxicita na bezobratlých (Daphnia) 100 t TG 211 € 500 – € Karcinogenita 1000 t TG 451 € < € 1 Zdroj: Fleischer, M. Testing Costs and Testing Capacity According to the REACH Requirements – Results of a Survey of Independent and Corporate GLP Laboratories in the EU and Switzerland. Journal of Business Chemistry 2007, 4 (3), 96–114. *

6 In vivo, in vitro, nebo in silico? Přednosti a omezení metod in silico
* In vivo, in vitro, nebo in silico? Přednosti a omezení metod in silico Přednosti Úspora testovacích organismů - Pro vývoj spolehlivých modelů in silico musí existovat dostatečné množství experimentálních údajů Zdroj: in vivo in vitro in silico *

7 In vivo, in vitro, nebo in silico? Přednosti a omezení metod in silico
* In vivo, in vitro, nebo in silico? Přednosti a omezení metod in silico Přednosti Úspora testovacích organismů Požadované informace REACH Hranice pro povinnost uvést údaj Metodika testu OECD Průměrná potřeba živých jedinců1 Oční dráždivost 1 t (in vitro), 10 t (in vivo)  TG 405 2 Senzibilizace kůže 1 t TG 429, TG 406  23 Akutní toxicita (orální) TG 420, TG 423  8 Subakutní toxicita (ryby) 10 t TG 203 14 Subakutní toxicita po opakovaných dávkách TG 407 50 Bioakumulace 100 t TG 305 108 - Pro vývoj spolehlivých modelů in silico musí existovat dostatečné množství experimentálních údajů 1 Zdroj: Rovida, C.; Hartung, T. Re-evaluation of animal numbers and costs for in vivo tests to accomplish REACH legislation requirements for chemicals - a report by the transatlantic think tank for toxicology (t(4)). ALTEX 2009, 26 (3), 187–208. *

8 In vivo, in vitro, nebo in silico? Přednosti a omezení metod in silico
* In vivo, in vitro, nebo in silico? Přednosti a omezení metod in silico Přednosti Čas Dny až měsíce Dny až týdny Hodiny až dny in vivo in vitro in silico *

9 In vivo, in vitro, nebo in silico? Přednosti a omezení metod in silico
* In vivo, in vitro, nebo in silico? Přednosti a omezení metod in silico Potřeba hodnověrných a srovnatelných experimentálních dat Omezení zejména pro: Některé endpointy Méně běžné látky Omezení Omezená použitelnost (datová náročnost) *

10 In vivo, in vitro, nebo in silico? Přednosti a omezení metod in silico
* In vivo, in vitro, nebo in silico? Přednosti a omezení metod in silico Omezení Riziko chybné predikce Číslo modelu (QMRF#) Endpoint Výsledek predikce Typ algoritmu Koeficient determinace (R2) testovací množiny Q Akutní toxicita (ryby) LC50 Multilineární regrese 0,825 Q Senzibilizace kůže LLNA skóre Neuronová síť 0,499 Q Akutní toxicita (in vitro) IC50 0,802 Q Subakutní toxicita po opakovaných dávkách LOAEL 0,725 Q Bioakumulace BCF 0,905 1 Zdroj: (Q)SAR Model Reporting Format Database – qsardb.jrc.it *

11 Metody in silico v rámci REACH
Testy in vivo jsou poslední možností „Aby se zamezilo zkouškám na zvířatech, provádějí se zkoušky na obratlovcích pro účely tohoto nařízení pouze jako poslední možnost. Je rovněž nutné přijmout opatření, kterými se omezí zdvojování jiných zkoušek. „ [REACH, článek 25] Nejprve se posoudí všechny dostupné údaje, včetně výsledků in silico „Před provedením nových zkoušek k určení vlastností uvedených v této příloze se nejprve posoudí všechny dostupné údaje ze zkoušek in vitro, in vivo, historické údaje o účincích na člověka, údaje z platných (Q)SAR a údaje odvozené ze strukturně příbuzných látek (analogický přístup).“ [REACH, příloha VII]

12 Metody in silico v rámci REACH
* Metody in silico v rámci REACH Integrované strategie testování v rámci REACH 1 Zhodnocení existujících údajů 2 Historické záznamy o expozici člověka 3 (Q)SAR a sdružování/analogický přístup Obecně: metody in silico se používají především jako podpůrné prostředky v přístupu vážení průkaznosti důkazů a je preferováno zhodnocení vlastností látek metodami in silico před vlastním testováním Ad 1) testy které nejsou podle standardizovaných metod, nebo podle zásad správné laboratorní praxe Ad 2) – Ad 3) metody in silico Ad 4) – Ad 5) – 4 Testy in vitro 5 Nové testy in vivo *

13 * Metody in silico v praxi Příklady použití metod in silico při registraci v rámci REACH v roce 2010 Látka CAS RN Endpoint Typ studie Chlornan sodný Subakutní toxicita na rybách Hlavní Ethanol Rozdělovací koeficient oktanol-voda Rozpustnost ve vodě Snadná biologická rozložitelnost Bioakumulace Podpůrná Akutní toxicita (orální) Kožní dráždivost nebo leptavé účinky na kůži Senzibilizace kůže Genotoxicita (in vitro) Zdroj: Databáze ECHA CHEM – echa.europa.eu/web/guest/information-on-chemicals/registered-substances *

14 * Metody in silico v praxi Příklady použití metod in silico při registraci v rámci REACH v roce 2010 Látka CAS RN Endpoint Typ studie Trichlorsilan Disociační konstanta Hlavní Subakutní toxicita na rybách Subakutní toxicita na bezobratlých (Daphnia) Inhibice růstu řas Inhibice respirace aktivovaného kalu Subakutní toxicita po opakovaných dávkách (orální) Subakutní toxicita po opakovaných dávkách (inhalační) Zdroj: Databáze ECHA CHEM – echa.europa.eu/web/guest/information-on-chemicals/registered-substances *

15 Metody in silico v praxi Příklady predikce (eko)toxicity
* Metody in silico v praxi Příklady predikce (eko)toxicity Látka M [g/mol] LC50/96 h [mg/l] Methanol 32,04 29 200 Ethanol 46,07 14 900 Propanol 60,1 4 560 Butanol 74,12 1 740 Pentanol 88,15 473 Hexanol 102,18 97,6 Heptanol 116,21 34,3 Oktanol 130,23 17,1 Nonanol 144,26 5,7 Decanol 158,29 2,4 Další výsledky pro 1 - oktanol QSAR (ECOSAR) Read Across (Analogy) 19,631 mg/l 9,56 mg/l *

16 Metody in silico v praxi Příklady predikce (eko)toxicity
* Metody in silico v praxi Příklady predikce (eko)toxicity Kožní dráždivost 1-oktanolu (rozhodovací strom BfR) Q1.Melting Point[℃] > 200 No   Q2.LogP-3.1 No   Q3.Lipid Solubility[g/kg] 0,01 No   Q4.Group C (C,H,O) Yes   Q5.Melting Point[℃] > 55 No   Q6.Molecular Weight > 350.0 No  Q7.Surface Tension[mN/m] > 62 No   Q8.Vapour Pressure[Pa] 0,0001 No   Q9.Group CN (C,H,O,N) No Q19.Group CNHal (C,H,O,N,F,Cl,Br or I ) No  Q27.Group CNS (C,H,O,N,S) No   Q33.Group CHal (C,H,O,F,Cl,Br or I ) No   Q36.AlphaAlkynes No   Q4.Group C (C,H,O) Yes   Q38.Acrylic Acids No   Q39.O and P Quinones No   Q40.AliphaticSaturatedAcidsAndHalogenatedAcids No   Q41.Aldehydes No   Q42.Phenols No   Q43.CatecholsResorcinolsHydroquinones No   Q43.CatecholsResorcinolsHydroquinones No   Q45.AcidAnhydrides No   Q46.Ketenes No   Q47.BetaLactones No   Q48.Lactone, fused to another ring, or 5- or 6-membered a,b-unsaturated lactone? No   Q49.Epoxides No   Q50.AcrylicAndMethacrylicEsters No   Q51.Ketones No   Q52.C10_C20AliphaticAlcohols No   Q53.EthyleneGlycolEthers Yes Class  Irritating to skin *

17 Metody in silico v praxi Příklady predikce vývojové toxicity
Látka ECHA data Read Across – Analogy TOPKAT Methanol Bez klasifikace N/A Ethanol Ne 1 – propanol Ano 1 – butanol 1 – pentanol 1 – hexanol 1 – heptanol Neznámá 1 – oktanol 1 – nonanol 1 – dekanol 1 – undekanol 1 - dodekanol

18 Metody in silico v praxi Příklady predikce vývojové toxicity
Látka ECHA data Read Across – Analogy TOPKAT Methylacetát Bez klasifikace Ano Ethylacetát n - Propylacetát n - Butylacetát n - Pentylacetát Neznámá Ne n - Hexylacetát n - Heptyl acetát n - Oktyl acetát Příklad analogických látek pro n – pentylacetát Látka (analog) CAS Tanimoto index Vývojová toxicita pentyl acetát - Cílová Látka butyl acetát 0,852 Bez klasifikace methyl oktanoát 0,794 propyl acetát 0,704 methyl dekanoát 0,643 isopropyl acetát 0,556

19 * Kde hledat data a software Zdroje dat pro predikci (eko)toxicity in silico ECHA CHEM echa.europa.eu/web/guest/information-on-chemicals/registered-substances ESIS esis.jrc.ec.europa.eu HSDB toxnet.nlm.nih.gov/cgi-bin/sis/htmlgen?HSDB ECOTOX cfpub.epa.gov/ecotox *

20 * Kde hledat data a software Softwarové nástroje a modely pro predikci (eko)toxicity in silico Volně dostupný software a modely OECD (Q)SAR Toolbox CAESAR Project Computer Assisted Evaluation of industrial chemical Substances According to Regulations EPI Suite *

21 * Kde hledat data a software Softwarové nástroje a modely pro predikci (eko)toxicity in silico Volně dostupný software a modely QMRF Database Databáze reportů (Q)SAR modelů qsardb.jrc.it/qmrf Komerční software TOPKAT Derek HazardExpert *

22 dimethylcyklohexylamin
* Výzkum predikčních metod hodnocení nebezpečných vlastností chemických látek 2009 – 2011 podpora MPO (FR-TI1/092) Zkoumané látky kys. akrylová cyklohexylamin anilin benzen methylakrylát dimethylcyklohexylamin n-ethylanilin toluen ethylakrylát ethylcyklohexylamin n,n-diethylanilin o-xylen butylakrylát n-isopropylanilin p-xylen 2-ethylhexylakrylát *

23 * Výzkum predikčních metod hodnocení nebezpečných vlastností chemických látek 2009 – 2011 podpora MPO (FR-TI1/092) Zkoumané látky toluen methanol methylacetát isopropylacetát nitrotoluen ethanol ethylacetát isobutylacetát o-nitrotoluen n-propanol n - propylacetát isopentylacetát p-nitrotoluen n-butanol n -butylacetát trinitrotoluen n-pentanol n - pentylacetát n-hexanol n – hexylacetát n-heptanol n - heptylacetát n-octanol n - oktylacetát n-nonanol n-nonylacetát n-decanol n-decylacetát *

24 Šetřeme! Nejprve in silico Poté in vivo
* Šetřeme! Nejprve in silico Poté in vivo *

25 TECHEM Manager Softwarový nástroj pro implementaci REACH a CLP
* TECHEM Manager Softwarový nástroj pro implementaci REACH a CLP Přehledné zpracování REACH, CLP a související dokumentace (Guidance dokumenty, související legislativa, …) Provázanost jednotlivých dokumentů Fulltextové vyhledávání Slovník pojmů a zkratek Propojení s chemickými a toxikologickými databázemi Nástroj pro tvorbu bezpečnostních listů Nástroj pro klasifikaci látek a směsí 2012 – 2015 podpora MPO (FR-TI4/032) *

26 TECHEM Manager Softwarový nástroj pro implementaci REACH a CLP

27 konzultant a zástupce ředitele TECHEM CZ, s.r.o. Ondříčkova 48
* Tomáš Novotný konzultant a zástupce ředitele TECHEM CZ, s.r.o. Ondříčkova 48 Praha 3 Tel: (+420)  442 Fax: (+420)  476 *