Прогнозирование стабильности химических веществ в биотических условиях с использованием программного обеспечения ОЭСР QSAR Toolbox

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Введение. Разработка комплексных подходов к тестированию, оценке опасности и риска воздействия химических веществ на здоровье человека и среду его обитания является одним из приоритетных направлений профилактической токсикологии. Комплексный подход для оценки опасности предполагает использование различных комбинаций методов in silico, in chemico, in vitro, ex vivo, in vivo. В Российской Федерации методы in silico зачастую воспринимаются экспертами скептически, что связано прежде всего с отсутствием их юридически закрепленного статуса, слабо развитой методической базой и недостаточной подготовкой специалистов. С целью расширения методической базы проведено изучение возможности прогнозирования стабильности химических веществ в биотических условиях с использованием программного обеспечения ОЭСР QSAR Toolbox.

Материал и методы. Работа выполнена с использованием программного обеспечения ОЭСР
QSAR Toolbox версии 4.4.1., руководящих документов ОЭСР по оценке биоразложения химических веществ.

Результаты. Мировым сообществом и ОЭСР разработана и внедрена трёхуровневая система тестирования химических веществ на биоразложение, которая включает тесты на быстрое биоразложение (руководства ОЭСР 301 A, 301 B, 301 C, 301 D, 301 E, 301 F, 306, 310), тесты на определение потенциальной способности к биоразложению (руководства ОЭСР 302 A, 302 B, 302 C,  304 A) и тесты с использованием модельных систем (руководства ОЭСР 303 A, 303 B).

Для тестирования возможностей программы были выбраны 24 конечные точки, в том числе определение биоразлагаемости (%) по БПК, РОУ, выделению СО2, СН4 в тестах ОЭСР 301 А, 301 В, 301 С, 301 D, 302 C, 302 В, а также определение биоразлагаемости (%) в донных отложениях и почве, коэффициента биоконцентрации для более 100 органических химических веществ различного строения.

Расчёт параметров осуществляли по методу аналогов с последующей обязательной интерпретацией полученных данных экспертом. При прогнозировании биоразлагаемости химических веществ необходимо выполнить серию расчетов с использованием разных тестов (предпочтительны тесты ОЭСР 301 А, 301 В, 301 С, 301 D, 301 E, 302 B) и методов группировки с последующей комплексной оценкой полученных результатов с учётом не только структурного подобия веществ и аналогов, но и качества используемых экспериментальных данных. При прогнозировании биоразлагаемости по значениям БПК целесообразно использовать тест ОЭСР 301 С. Доля тестируемых веществ, биоразлагаемость которых удалось оценить по значениям БПК, составляет около 50% в тесте ОЭСР 301 С, что обусловлено прежде всего наличием значительного количества экспериментальных данных. Перспективным представляется расчет коэффициентов биоконцентрации. Примерно для 45% тестируемых веществ удалось рассчитать коэффициенты биоконцентрации с хорошей корреляцией с экспериментальными данными. Биоразложение в почве (% и период полураспада) можно прогнозировать только для очень ограниченного круга соединений (10% тестируемых веществ), что связано со сложностью подбора структурно близких аналогов с экспериментальными данными. Метод не применим для прогнозирования биоразложения солей, металлоорганических соединений, полимерных молекул и смесевых продуктов.

Заключение. В результате проведенного исследования Российским регистром потенциально опасных химических и биологических веществ разработано методическое пособие по прогнозированию стабильности химических веществ в биотических условиях с использованием программного обеспечения ОЭСР QSAR Toolbox. В документе представлены алгоритмы расчётов биоразлагаемости (%) по тестам ОЭСР 301, 302, 303; БПК, коэффициентов биоконцентрации и биоразлагаемости (%) в почве.

Соблюдение этических стандартов. Исследование не требует представления заключения комитета по биомедицинской этике или иных документов.

Участие авторов:
Хамидулина Х.Х. — концепция и дизайн исследования, редактирование, утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи;
Тарасова Е.В. — написание текста, редактирование;
Ластовецкий М.Л. — сбор и обработка материала, редактирование.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов

Финансирование. Исследование финансировалось за счёт государственной программы «Обеспечение химической и биологической безопасности Российской Федерации».

Поступила в редакцию: 09 января 2024 / Принята в печать: 09 января 2024 / Опубликована: 29 февраля 2024

Об авторах

Халидя Хизбулаевна Хамидулина

Филиал «Российский регистр потенциально опасных химических и биологических веществ» ФБУН «Федеральный научный центр гигиены имени Ф.Ф. Эрисмана» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека; ФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования»
Министерства здравоохранения Российской Федерации

Автор, ответственный за переписку.
Email: director@rosreg.info
ORCID iD: 0000-0001-7319-5337

Доктор медицинских наук; директор филиала РПОХБВ ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора; профессор, заведующий кафедрой гигиены ФГБОУ ДПО РМАНПО Минздрава России, 121087, г. Москва

e-mail: director@rosreg.info

Россия

Елена Владимировна Тарасова

Филиал «Российский регистр потенциально опасных химических и биологических веществ» ФБУН «Федеральный научный центр гигиены имени Ф.Ф. Эрисмана» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: secretary@rosreg.info
ORCID iD: 0000-0002-4020-3123

Кандидат химических наук, химик-эксперт филиала РПОХБВ ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 
121087, г. Москва

e-mail: secretary@rosreg.info

Россия

Михаил Леонидович Ластовецкий

Филиал «Российский регистр потенциально опасных химических и биологических веществ» ФБУН «Федеральный научный центр гигиены имени Ф.Ф. Эрисмана» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека

Email: secretary@rosreg.info
ORCID iD: 0000-0001-9887-0626

Химик-эксперт филиала РПОХБВ ФБУН «ФНЦГ им. Ф.Ф. Эрисмана» Роспотребнадзора, 121087, г. Москва

e-mail: secretary@rosreg.info

Россия

Список литературы

  1. Общее пособие по прогнозированию токсических свойств химических веществ. М.; 2023. Доступно: https://www.rpohv.ru/files/QSAR.pdf (дата обращения: 11.01.2023).
  2. Прогнозирование способности химических веществ вызывать кожную сенсибилизацию. Доступно: https://www.rpohv.ru/files/QSAR.pdf (дата обращения: 11.01.2023).
  3. Прогнозирование мутагенного действия химических веществ. М.; 2023. Доступно: https://www.rpohv.ru/files/QSAR.pdf (дата обращения: 11.01.2023).
  4. Прогнозирование канцерогенного действия химических веществ. М.; 2023. Доступно: https://www.rpohv.ru/files/QSAR.pdf (дата обращения: 11.01.2023).
  5. Прогнозирование репротоксического действия химических веществ: Пособие. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2023: 69.
  6. Жолдакова З.И., Синицына О.О., Полякова Е.Е. Проблема стабильности и трансформации в комплексном гигиеническом нормировании химических веществ. Гигиена и санитария. 2002; 6: 71–5.
  7. Прогнозирование стабильности химических веществ: Пособие. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2023: 69.
  8. QSAR Toolbox. Available at: https://qsartoolbox.org/ (Accessed 10 January 2024).
  9. OECD iLibrary. Available at: https://www.oecd-ilibrary.org/ (Accessed 9 January 2024).
  10. OECD (1992), Test No. 301: Ready Biodegradability, OECD Guidelines for the Testing of Chemicals, Section 3, OECD Publishing, Paris. https://doi.org/10.1787/9789264070349-en
  11. OECD (1981), Test No. 302A: Inherent Biodegradability: Modified SCAS Test, OECD Guidelines for the Testing of Chemicals, Section 3, OECD Publishing, Paris. https://doi.org/10.1787/9789264070363-en
  12. OECD (1992), Test No. 302B: Inherent Biodegradability: Zahn-Wellens/ EVPA Test, OECD Guidelines for the Testing of Chemicals, Section 3, OECD Publishing, Paris. https://doi.org/10.1787/9789264070387-en
  13. OECD (2009), Test No. 302C: Inherent Biodegradability: Modified MITI Test (II), OECD Guidelines for the Testing of Chemicals, Section 3, OECD Publishing, Paris. https://doi.org/10.1787/9789264070400-en
  14. OECD (2001), Test No. 303: Simulation Test - Aerobic Sewage Treatment – A: Activated Sludge Units; B: Biofilms, OECD Guidelines for the Testing of Chemicals, Section 3, OECD Publishing, Paris. https://doi.org/10.1787/9789264070424-en
  15. ГОСТ 32427–2013 Методы испытаний химической продукции, представляющей опасность для окружающей среды. Определение биоразлагаемости: 28-дневный тест.
  16. ГОСТ 32295–2013 Методы испытаний химической продукции, представляющей опасность для окружающей среды. Оценка потенциальной способности к биоразложению с использованием активного ила.
  17. ГОСТ 32537–2013 Методы испытаний химической продукции, представляющей опасность для окружающей среды. Определение биоразлагаемости при аэробных методах очистки.
  18. Strotmann U., Thouand G., Pagga U., Gartiser S., Heipieper H.J. Toward the future of OECD/ISO biodegradability testing-new approaches and developments. Appl Microbiol Biotechnol. 2023; 107: 2073–95. https://doi.org/10.1007/s00253-023-12406-6
  19. Оценка токсичности и опасности химических веществ и их смесей для здоровья человека: Руководство. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2014: 639.
  20. OECD (2017), Guidance on Grouping of Chemicals, Second Edition, OECD Series on Testing and Assessment, 194, OECD Publishing, Paris. https://doi.org/10.1787/9789264274679-en
  21. ГОСТ 32424–2013 Классификация опасности химической продукции по воздействию на окружающую среду. Основные положения (Издание с Поправкой).
  22. ГОСТ 30333–2007 Паспорт безопасности химической продукции. Общие требования.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Хамидулина Х.Х., Тарасова Е.В., Ластовецкий М.Л., 2024


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 81728 от 11 декабря 2013.